近日，頂尖學術期刊《自然》上刊發了兩篇重磅論文：兩支科研團隊通過基因組編輯的方法，成功將酵母的染色體進行了融合。
其中，一支來自中國科學院的團隊，更是創造出了只有1條染色體的酵母，在生命科學領域做出了重大突破。
▲這是一項“全華班”的重磅研究（圖片來源：《自然》）
我們知道，生物體的基因組分佈在不同的染色體上，而不同生物的染色體數目也有所不同。有的生物只有1條染色體，而有的生物則有幾百條染色體。染色體的數目對生物究竟有沒有影響，有怎樣的影響？誰也不知道。
來自中國科學院的一支團隊通過對酵母的改造，首度向全世界揭曉了這個問題的答案。通常的酵母具有16條不同的染色體，而研究人員決定將它們兩兩融合，最終把16條染色體併成1條。
這聽起來簡單，做起來難。首先，染色體兩端都具有叫做“端粒”的結構，起到保護作用。因此，在融合時，我們必須先把端粒給切掉；其次，每條染色體中間都有一個叫做著絲粒的結構，在細胞分裂時起到了關鍵的作用。如果簡單將兩條染色體融合，就會在一條染色體上帶來兩個著絲粒，這會引起嚴重的錯誤。
▲研究人員們在融合染色體時採取的巧妙方法（圖片來源：《自然》）
研究人員們設計了一個巧妙的方法，在兩條染色體融合的同時，能夠在它們身上各移除掉一個端粒，並去除其中一條染色體的著絲粒。這樣一來，簡單的幾步操作，就能把兩條染色體合二為一。
在不斷的嘗試後，這支團隊把酵母的16條染色體，拼成了1條！
▲16條染色體被拼成了1條（圖片來源：《自然》）
令人難以置信的是，儘管經歷瞭如此巨大的改變，但在酵母體內，只有少數基因的表達發生了變化！而且，這些變化大多可以通過結構上的原因得到解釋。換句話說，將酵母的染色體合併成1條，並沒有帶來廣泛的嚴重後果。
而後續的培育與形態學觀察也證實了這一點。研究人員們發現，在不同的培養條件下，這些酵母都沒有表現出嚴重的生長缺陷。它們甚至還能靠自己僅有的1條染色體順利地進行有性生殖！在整個過程中，少有的幾個問題只是在於有性生殖的效率比野生酵母低一點，以及後代孢子的存活率稍微低一點而已。
▲有16條染色體的酵母（上）與只有1條染色體的酵母（下），沒有明顯區別（圖片來源：《自然》）
研究人員總結說，減少染色體的數目，並不會帶來重大生長缺陷。當然，染色體數目減少帶來的些許不利，在實驗室環境中或許不值一提，但在自然環境中，可能會被無限放大，影響酵母的生存。這也從一定程度上解釋了為何普通的生物都有許多條染色體。
毫無疑問，這項重量級的發現不但為人類帶來了關於染色體數量的洞見，這些酵母還有望作為重要的科研工具，讓我們更好地理解真核生物的染色體結構與功能。我們祝賀這支中國團隊能夠做出如此重大的科研突破，也期待更多來自中國的研究能層出不窮，在生命科學的研究史上留下自己的名字！
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[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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