近年来，合成生物学取得了长足的进步。仅在过去20年里，科学家们就已经能够从合成相对较小的病毒丙型肝炎的基因组，到从单细胞生物中创造出研究人员所称的“第一个合成细胞”。然而直到最近，研究人员还无法构建我们自己基因组成中最具象征性的标志之一：真核染色体。现在，一个科学家团队宣布，合成染色体的时代即将到来，因为《今日科学》上发表的一项研究揭示了该团队是如何从头开始构建酵母染色体的——这项实验使该团队能够**出功能齐全的“设计师酵母”

具有“不寻常特性”的酵母细胞

真核生物染色体属于真核生物，如动物、植物和酵母，其细胞含有一个膜结合的细胞核。尽管科学家们此前已经能够构建病毒DNA和细菌DNA，但还没有实现真核染色体的合成。因此，当科学家们决定从头开始构建染色体时，他们知道必须仔细计划。”纽约大学的分子生物学家、这项研究的合著者Jef Boeke说：“我们并没有对现有的染色体进行碳拷贝，而是在计算机上设计了一个经过广泛修改的版本，使用了一套被预测可以**快乐、健康的酵母的原理。”

正是这种周密的计划使得研究人员和60名本科生能够费尽心思地将大块的DNA串在一起，并将它们**活的酵母细胞中。这也使得他们能够对染色体的自然序列进行500多处的改变——这一过程产生了被博克称为“不寻常特性”的酵母细胞

“按需”重新排列染色体

他们引入的最重要的变化之一是添加了一个叫做“Cre”的基因。这种基因是非典型的，因为它产生一种蛋白质，也称为“cre”，当它与雌激素（一种人类性激素）接触时，可以扰乱合成染色体的序列。博克解释说，这种技术被称为“置乱法”，研究人员只需在生长培养基中加入不同浓度的雌激素，就可以“按需”在活酵母细胞内重新排列设计染色体的结构所以，就像洗牌一样，你可以删除或复制基因的任何一个子集，然后产生一组全新的卡片——或者一个全新的基因序列。”

研究人员希望利用这种置乱的方法，培育出能够耐受更广泛环境条件的酵母，并能更有效地进行发酵。如果他们能做到这一点，应用将不计其数，因为这些微生物的作用远不止帮助我们**啤酒和面包。”我认为，在未来10年里，我们将看到各种由细菌和酵母制成的生物合成产品。他说：“这一进展将使抗疟药物和柴油等化合物的生产更具成本效益。”几乎所有用酵母**的东西都可以从这种混乱的方法中获益。”

“当我们能够控制它的所有基因时，我们将能够做更多的事情。”

但是，完全工程化的设计师酵母还没有上路。在研究人员真正探索这项技术将产生的应用宝藏之前，还有很多工作要做，因为酵母有不止一条染色体。实际上，它有16个。”我们不太可能通过重新排列一条染色体来彻底改变一个产业。但是，如果科学家们能够综合这一整套技术，他们或许能够彻底改变许多行业。”最终，我们要对所有16个人都这样做，”博克说，这应该需要研究人员再花两到三年的时间届时，它将变得非常有趣和强大，因为当我们能够控制它的所有基因时，我们将能够做更多的事情。”

博克知道，有些人可能会质疑以这种方式“控制基因”的智慧，但他并不把这些批评看得太重。”除非它们仅以水果、坚果和鱼类为食，否则它们有100%的可能享受着我们基因导向的祖先的干预，他们进行了选择性繁殖。“不管怎样，他说，每当设计染色体变得太混乱时，“它就会自我删除，自毁，酵母死亡，“因此，这类干预措施的危险性微乎其微。