他"半路出家"，未发表过相关文章，却实现"人造生命"重大突破

来源|募格学术

综合整理报道

摘要：“人有的时候需要把自己置之死地，或马上死，或而后生。”

近日，中国科学家在合成生物学领域一项里程碑意义的突破引发关注：

据新华视点报道，我国科学家创造了一种自然界中不存在的生命——一个只有１条染色体的“全新极简细胞”，它有一个有点拗口的名字：单染色体真核酵母。酵母三分之一基因与人类同源，人造单染色体真核酵母的诞生为研究人类染色体异常疾病提供了重要模型。

8月2日，最新一期国际学术期刊《自然》（Nature）刊载了这一重大突破。

同时在线发表在《自然》上的两篇研究论文显示，在这一领域的竞争上，中国科学家已经走在了国际同行前面：美国纽约大学生物化学与分子药理学系教授、系统遗传学研究所主任杰夫•博伊科（Jef Boeke）带领的研究团队将酿酒酵母的染色体缩减到两条，但来自中国科学院的团队则将酿酒酵母的染色体缩减到一条，被改造后的酵母仍能存活。最终留存的这条唯一的染色体被称为“超级染色体”。

实现这项突破的，是中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所合成生物学重点实验室研究员覃重军率领的研究团队。

覃重军研究团队正在分析人造酵母菌株的脉冲场凝胶电泳验证图，左起分别是：薛小莉，覃重军，鲁宁，邵洋洋。杨正行摄图源：科技日报

“只有像我这样的外行敢去做，整天和酿酒酵母打交道的一定被这个大胆想法吓坏了。”覃重军在转述他人的“玩笑话”时，脸上露出了顽皮的笑容。今年53岁的覃重军，之前在链霉菌领域深耕了30年，比起酿酒酵母，他更多的是和链霉菌打交道。

就是这么一位“外行”，与合作者在国际上首次把酿酒酵母原本天然的16条染色体，人工合成了单条染色体，并具有正常的细胞功能，实现“人造生命”里程碑式重大突破。

这一“天马行空”的想法究竟从何而来？覃重军接受了解放日报·上观新闻记者的采访。

覃重军图源：上观新闻

“人有的时候需要把自己置之死地，或马上死，或而后生”

2013年，对于覃重军来说，是“置之死地”的一年。但在旁人看来，这是一个有点“疯狂”的举动。那时候，他是中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所合成生物学重点实验室主任，国家杰出青年基金获得者。从基础研究来说，他带领团队首次在粘细菌中发现质粒并建立了遗传操作系统，全世界有20多个实验室来函索取质粒载体；他还在重构简约大肠杆菌基因组方面做了大量有益探索。从产业化来说，团队与国内制药企业合作改良了抗寄生虫药物多拉菌素，打破了国外的垄断，到2013年底销售额已达2.67亿元。

然而，覃重军却感觉心里沉甸甸的，“大肠杆菌基因组最小化”的技术框架是由国外科学家提出的，后人难以再有创新突破。如何“突围”？他决定把研究对象从原核生物大肠杆菌换成真核生物酿酒酵母，因为人类就是真核生物，和人靠得越近，研究意义越大。

选择自己并不熟悉的领域，这需要不一般的勇气。全世界有上万科学家研究酿酒酵母，发表了几十万篇论文，而覃重军之前从未发表过和酿酒酵母相关的一篇文章。

“人有的时候需要把自己置之死地，或马上死，或而后生。”覃重军告诉自己，若不想马上死，一定要有非常创新的想法，做出不一样的科学。“研究所里这么多研究组，就数我欠的人员费最多。”在他科研经费最紧张的时候，先是所里给予“赊账”，后来中科院从先导专项里拨专款予以了支持。

不少灵感来自他一早一晚的散步

写满了科学思考和实验设计的纸张

2000多页A4纸，密密麻麻地用不同颜色的笔写满了科学思考和实验设计，堆放在覃重军的书橱和案头。其中，不少灵感就来自他一早一晚的散步。回到办公室，他会马上记录下这些稍纵即逝的思考瞬间，第二天再对这些想法进一步斟酌。

“心若绷得太紧，很难有创新想法。”从2013年起，他不再执着于埋头从大量文献阅读中寻找灵感，而是任由自己想象力的枝蔓旁逸斜出。这段日子里，他重温了最喜欢的《爱因斯坦文集》《达尔文回忆录》《巴斯德传》，并在书上划出令他“心有戚戚焉”的句子。1929年前后，爱因斯坦不时地一个人在乡下住上几个星期，他整天都在思索与计算，最后写出了统一场论。爱因斯坦认为，只有大胆的思辨而不是经验的堆积，才能使人进步。同样地，巴斯德仅仅靠着酒精灯、显微镜、三角瓶等简单器械，研制出了狂犬病毒疫苗。

办公室里挂着巴斯德和达尔文的照片

这些书籍给了“置之死地”的覃重军“醍醐灌顶”的感觉。当他再去看自然的现象时，他放下了过往的经验，只带着没有束缚的科学好奇心。

酿酒酵母双倍体有着16对染色体，这对于研究它的人来说，再熟悉不过了，而这正是让覃重军着迷的地方。人类有23对染色体，小鼠有20对，果蝇有4对，似乎越低等的生物染色体就越少，可为何酿酒酵母却有这么多染色体？大自然是否有点随意？“我想问问大自然，如果酿酒酵母减少到一条染色体，还是不是酿酒酵母？”在这之前，自然界还从来没有发现过一条染色体的真核生物。覃重军提出了一个大胆猜想——酿酒酵母也许能像原核生物一样，用一条线型染色体装载所有遗传物质并完成正常的细胞功能。

这一对大自然的叩问，并非无源之水。早在覃重军研究原核生物大肠杆菌时，他就写下过一段话：“一个散步者的遐想：我叫大肠杆菌，如果可以被自上而下或自下而上地重构、模块化、简约化……甚至可以与其他生物形成杂合生命体——那我还叫大肠杆菌吗？”

从大肠杆菌到酿酒酵母，覃重军完成了一次从发散到聚焦的思维之旅。

想要做出开创性工作，而不是“混饭吃”

博士论文的后记

即便过了多年，覃重军经常会想起1994年的自己。

那一年，他完成了人生中最重要的一次选择。他写信给美国斯坦福大学申请博士后工作，信中写道——就算做不出伟大发现，也想看看做出伟大发现的人是怎么样的。后来，他得以在基因工程创始人之一斯坦利·科恩门下工作。

那一年，他对生命科学的未来第一次做了认真的思考，想要像达尔文一样在生命科学体系做出开创性工作，而不是“混饭吃”。

那一年，他在博士论文的后记里写下了这样的话：“近1300页的实验记录中，失败何止百次！然而，没有一次失败能够真正打垮我，为什么？照亮我前进的道路并不断给我勇气去正视失败的，是对科学的热爱，对揭示生命世界奥秘的向往以及科学发现给我带来的纯真的快乐……对我而言，科学是一条无穷无尽的探索之路，也许一生都会这样干下去。”

不忘来时，年轻时的科学梦想，20多年后的今天还在“驱动”覃重军继续他的探索之路。

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