中国如何走向世界科学前沿：解码元英进团队（节选）

2017-06-08

对外传播 2017年5期

元英进没有想到，他54岁生日那天，竟然成了国人欢庆的大喜日子。

2017年3月10日，元英进教授领导的天津大学研究团队关于人工设计酿酒酵母染色体的两篇论文在世界顶尖学术期刊《科学》发表。事实上，来自天津大学、清华大学和深圳华大基因研究院的中国科学家领衔完成了五条染色体中的四条，四篇研究论文同时刊登在《科学》上。

这意味着，中国成为继美国之后第二个具备真核基因组设计与构建能力的国家。消息一出，立刻在中国的新媒体上“刷屏”了。一家中央媒体的文章亲切地称之为，这是“大姑娘上轿——头一回！”

其中，元英进教授领导的天津大学团队合成了第5号和第10号染色体。同样引人注目的是，涉及上述染色体的两篇论文的第一作者都是年轻人：27岁的谢泽雄和28岁的吴毅。

两人第一次知道“基因”是在2000年——中国提前完成国际人类基因测序计划中1%的任务。当时才十岁出头的他们没有想到，十几年后，他们参与的中国研究团队，把人类解开生命密码的水平又推进到了新的高度。

“如果基因组测序是‘读懂生命密码，基因组合成就是在‘编写生命密码，从读到写，是一个巨大的飞跃。”中国科学院院士杨焕明说。

命运共同体

2000年，当人类基因组计划“工作框架图”完成时，生命有了一种全新的解析方式。彼时，互联网蓬勃发展，新浪、搜狐等中国门户网站纷纷在美国上市。互联网浪潮席卷全球。

化工专业出身的元英进意识到生命科学的研究将势不可挡。他设想，生物学是否也可以像互联网一样，让不同学科背景的人都参与其中，尽可能扩展它的用途，更好地造福人類？

他在不同场合介绍、鼓励加强合成生物学的研究。不过，很多人心存疑虑，认为“合成”就是“复制”，没有前途。

在元英进看来，人工合成染色体的价值，在于实现对基因的控制。比如，对一些无用有害的基因可以进行删除、修复，为人类面临的能源短缺、环境污染，还有医学难题等提供可能。

不过，要探索这一领域确实挑战巨大。2010年，美国科研人员首次将人工合成的基因组植入一个原核细菌，开启了化学合成生命的研究大门，其中，用一年的时间才发现并修正一个碱基突变的错误，难度可想而知。但此后的研究难度更大，因为相比原核生物，动物、植物、真菌具有的真核生物生命形式更加复杂。美国科学家从2007年开始染色体合成的尝试，2014年完成构建第一条真核染色体。

2010年，美国科学院院士杰夫·伯克（Jef Boeke）发起酿酒酵母基因组合成计划（Sc2.0），并寻求国际合作，希望各国科学家一起贡献智慧，分担经费。

伯克曾经向美国多个实验室发出合作的邀请，但鲜有人表示兴趣。“他们认为这种研究很疯狂，是在浪费钱。”他在回复新华社记者的采访邮件中说。

但中国科学家作出了积极反应——元英进最早加入这一计划，随后，英国、法国、新加坡等国家的科研团队也相继加盟，开始对酵母基因组进行人工重新设计和化学再造。

“我们是命运共同体，”元英进说，“事实证明，如果关起门来，即便有现在超过十倍的付出，也未必能取得今天的成绩。”

从学习者到贡献者

如果说合成一条染色体是“盖一座大厦”，那么，2011年以前中国研究者的工作就像是做“砖”。以后来者身份加入的中国科研人员，起初是没有足够信心和勇气去做“地基”的。

2012年，元英进把美国霍普金斯大学“构建基因组”（Build-A-Genome）的课程引进到天津大学，组织在北京召开合成染色体的论坛，并开始派学生前往美国实验室学习。

“我们的合作是双向的，”杰夫·伯克说，“中国科研工作者贡献了很多智慧，包括这次在《科学》上发表的成果论文。”

天津大学生物学博士生谢泽雄主要负责合成5号染色体。这个年轻人以基因为研究方向，有个重要的家庭原因。他自小就看到父母受疾病困扰，母亲有严重的失眠，试过各种药物都不起作用。父亲家族有一种遗传病，到了一定岁数听力就会大幅下降，几尽失聪。

“少了对这个世界的一种感知，是多么痛苦。”谢泽雄说，因此他认为基因的研究也许可以解决现在药物无法攻克的疾病，解除人们的痛苦。

可是，他在合成染色体的路上一度陷入困境，停滞不前。当时他发现，经过人工再造的染色体，总是出现“失活”的问题。起初，他认为一定是自己哪里弄错了，但经过18个月的反复检测后，始终都没有结果。

那么，谢泽雄想，还有最后一种可能性：是设计本身出现了问题。果然，他发现美国的研究人员在利用计算机进行设计时，缺失了一段基因序列，从而导致染色体“失活”。