“人造生命”，多數(shù)百科中的解釋是創(chuàng)造自然界沒有的生命。但是嚴(yán)格來講， 這個(gè)描述并沒有給其一個(gè)清晰定義。如果只要與自然界存在的生命有一點(diǎn)點(diǎn)不同就算是人造，那么生命科學(xué)進(jìn)展到現(xiàn)在，每一株基因重組菌、每一只轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，都算得上是人造生命：因?yàn)樗鼈冋Q生于人類的實(shí)驗(yàn)室中，本來并不存在于自然界。
而最原始、最嚴(yán)格的人造生命的定義，大約應(yīng)該是“從零開始”，從沒有生命的物質(zhì)合成出有生命的物質(zhì)來。而現(xiàn)存的這些所謂人造生命，沒有一個(gè)算得上真正的從零開始——它們大多數(shù)是將現(xiàn)有生物進(jìn)行改造得來的。
包括此次的單染色體酵母也是如此，作者們利用自然界的野生酵母，將其多條染色體末端修剪之后首尾相連拼接成一條大型染色體。染色體數(shù)量確實(shí)從16減少到了1，但是染色體中所包含的基因總量幾乎沒變，就好像把原來分裝在16個(gè)小文件夾中的文件歸整到一個(gè)大文件夾中——還是那些文件，只不過收納位置不一樣了。
由獅頭、鹿角、鷹爪、蛇身、魚尾拼接而成的中國龍，恐怕是最早的人類對于人造生物的幻想(來源：visualhunt.com)
當(dāng)然整理酵母基因組的工作實(shí)際操作起來遠(yuǎn)比整理文件要困難得多，因?yàn)樯绕涫钦婧松锸欠浅?fù)雜的系統(tǒng)，有些基因僅僅是換個(gè)位置，或者拷貝數(shù)上的增減，都會(huì)影響到其功能。
與我國學(xué)者同時(shí)進(jìn)行研究的美國實(shí)驗(yàn)室即是被困在這樣的陷阱里：他們將16條染色體拼成了2條，卻無論如何不能完成最后的融合，也許就是因?yàn)樗麄儧]有拼對這些染色體的排列順序，或者沒有刪除某些冗余基因片段。
正是由這樣的研究我們才得以知道，現(xiàn)階段人類雖然已經(jīng)可以讀取編碼生命的幾乎全部基因數(shù)據(jù)，卻并不能透徹理解這些數(shù)據(jù)的含義——如果我們將基因數(shù)據(jù)一字不落地抄一遍，勉強(qiáng)可以讓生命從我們的手抄本中誕生;可是要我們選擇性地抄出生命存在不可缺少的那些部分，我們還是一臉茫然。連讀懂都做不到，更不要說譜寫。從“謄寫員”到“作家”，人類還有非常漫長的路要走。
真核生物達(dá)到最簡模式了嗎？
在真核酵母之前，曾經(jīng)有過原核生物被成功改造的歷史 [5]。從十幾年前開始，美國生物學(xué)家克雷格·文特爾(Craig Venter)就在實(shí)驗(yàn)室中合成出極為簡單的原核生物，并不斷地嘗試刪除不必要的基因，一次次挑戰(zhàn)著“簡單”的極限。
克雷格·文特爾與他創(chuàng)辦的克雷格·文特爾研究所。(來源：維基百科)
與此不同的是，這次對酵母的改造并沒有追求基因數(shù)量上的最小值——對于復(fù)雜的真核生物來說，只是把現(xiàn)有染色體拼接起來就已經(jīng)足夠費(fèi)力了。在真核生物的基因組中，大量充斥著之前被認(rèn)為是“垃圾DNA”的片段， 而近來的一些研究卻又逐漸揭示了其中一些片段的作用。至于剩下的冗余片段是否真的是垃圾?如果不是的話又有什么作用?也正是這項(xiàng)酵母改造研究的后續(xù)令人期待之處。
染色體，“一條”就夠了？
在朋友圈刷屏的文章標(biāo)題中，有這么一個(gè)詞特別刺眼：“只剩一條”。用了這樣極端的限定詞，總會(huì)讓人誤以為是很多其他不必要的東西都被刪除掉了，而事實(shí)卻并非如此。上面也提到，單染色體酵母最終的一條幾乎是之前全部染色體的總和，從基因的數(shù)量來說編輯后的基因組并沒有太多的刪減，此一條非彼一條。
然而從染色體數(shù)量上來說，16到1確確實(shí)實(shí)是非常大的變化。不要覺得只要文件足夠，裝幾個(gè)文件夾都是一樣，自然界的現(xiàn)存真核生物會(huì)用事實(shí)進(jìn)行有力反駁——絕大多數(shù)真核生物都有多條染色體，并且基因在染色體上的位置和排列對于執(zhí)行其功能非常重要。
舉個(gè)最簡單的例子，在人類的生殖細(xì)胞形成過程中，如果一條染色體的一小段掉下來，在DNA修復(fù)時(shí)被連接到錯(cuò)誤染色體上面去，雖然基因的數(shù)量并無增減，但卻會(huì)給胚胎的形成和發(fā)育造成不同程度的障礙。
染色體的一段發(fā)生位置變化會(huì)影響基因的表達(dá)。(來源：wikipedia)
跟人類親緣關(guān)系最近的物種黑猩猩，其染色體組與人類非常類似，只是2號(hào)染色體分成a、b兩條。因此有科學(xué)家提出這樣的說法：2號(hào)染色體的融合是人類進(jìn)化的開端。雖然這種說法有待考證，但是染色體結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系顯而易見。
人類與黑猩猩染色體組對比(來源：wikipedia)
經(jīng)由人工改造獲得的單染色酵母存在哪些生理缺陷？
在單染色體酵母中，染色體的合并也確實(shí)給酵母的繁殖造成了影響。在普通培養(yǎng)條件下，單染色體酵母比野生型單倍體酵母的繁殖速度稍微慢一點(diǎn)，其通過有性生殖產(chǎn)生的二倍體(即單染色體加倍)酵母的繁殖速度也稍慢于野生型。
然而，單染色體酵母的二倍體中，有三分之一的菌落在有絲分裂時(shí)無法維持正常的染色體數(shù)目。在有性生殖時(shí)，單染色體酵母的二倍體產(chǎn)生的孢子數(shù)量和活力上都要劣于野生型。
培養(yǎng)皿中的念珠菌菌落，隸屬于酵母屬(來源：Nathan Reading on VisualHunt.com)
如果把單染色體酵母和野生型酵母混合進(jìn)行競爭性培養(yǎng)，單染色體酵母生長繁殖上的劣勢就更加明顯。這樣的結(jié)果就說明，擁有多條染色體的物種無疑有更強(qiáng)的生存競爭能力，可以在自然惡劣的條件下存活繁衍。
也許在酵母的自然進(jìn)化中也曾經(jīng)出現(xiàn)過只擁有一條染色體的菌株，只不過因?yàn)闆]能抵御環(huán)境和同類的挑戰(zhàn)而消失在漫長的歷史當(dāng)中了。
