Nature重磅：逆天！中国学者造出了只有1条染色体的酵母

药明康德/报道

今天，顶尖学术期刊《自然》上刊发了两篇重磅论文：两支科研团队通过基因组编辑的方法，成功将酵母的染色体进行了融合。其中，一支来自中国科学院的团队，更是创造出了只有1条染色体的酵母，在生命科学领域做出了重大突破。

▲这是一项“全华班”的重磅研究（图片来源：《自然》）

我们知道，生物体的基因组分布在不同的染色体上，而不同生物的染色体数目也有所不同。有的生物只有1条染色体，而有的生物则有几百条染色体。染色体的数目对生物究竟有没有影响，有怎样的影响？谁也不知道。

来自中国科学院的一支团队通过对酵母的改造，首度向全世界揭晓了这个问题的答案。通常的酵母具有16条不同的染色体，而研究人员决定将它们两两融合，最终把16条染色体并成1条。

本文来源：学术经纬

这听起来简单，做起来难。首先，染色体两端都具有叫做“端粒”的结构，起到保护作用。因此，在融合时，我们必须先把端粒给切掉；其次，每条染色体中间都有一个叫做着丝粒的结构，在细胞分裂时起到了关键的作用。如果简单将两条染色体融合，就会在一条染色体上带来两个着丝粒，这会引起严重的错误。

▲研究人员们在融合染色体时采取的巧妙方法（图片来源：《自然》）

研究人员们设计了一个巧妙的方法，在两条染色体融合的同时，能够在它们身上各移除掉一个端粒，并去除其中一条染色体的着丝粒。这样一来，简单的几步操作，就能把两条染色体合二为一。

在不断的尝试后，这支团队把酵母的16条染色体，拼成了1条！

▲16条染色体被拼成了1条（图片来源：《自然》）

令人难以置信的是，尽管经历了如此巨大的改变，但在酵母体内，只有少数基因的表达发生了变化！而且，这些变化大多可以通过结构上的原因得到解释。换句话说，将酵母的染色体合并成1条，并没有带来广泛的严重后果。

本文来源：学术经纬

而后续的培育与形态学观察也证实了这一点。研究人员们发现，在不同的培养条件下，这些酵母都没有表现出严重的生长缺陷。它们甚至还能靠自己仅有的1条染色体顺利地进行有性生殖！在整个过程中，少有的几个问题只是在于有性生殖的效率比野生酵母低一点，以及后代孢子的存活率稍微低一点而已。

▲有16条染色体的酵母（上）与只有1条染色体的酵母（下），没有明显区别（图片来源：《自然》）

研究人员总结说，减少染色体的数目，并不会带来重大生长缺陷。当然，染色体数目减少带来的些许不利，在实验室环境中或许不值一提，但在自然环境中，可能会被无限放大，影响酵母的生存。这也从一定程度上解释了为何普通的生物都有许多条染色体。

毫无疑问，这项重量级的发现不但为人类带来了关于染色体数量的洞见，这些酵母还有望作为重要的科研工具，让我们更好地理解真核生物的染色体结构与功能。我们祝贺这支中国团队能够做出如此重大的科研突破，也期待更多来自中国的研究能层出不穷，在生命科学的研究史上留下自己的名字！

点击“阅读原文”，即可访问原始论文页面。

参考资料：

[1] Creating a functional singlechromosome yeast

[2] Karyotype engineering by chromosome fusion leads to reproductive isolation in yeast

[3] Chromosomes get together

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