他们做到“2”，但我们做到了“1”丨科学家间不见硝烟的较量
中国科学家首次创造出单条融合染色体酵母菌的消息，引起了国内外的极大关注。
这篇长文（artical）并不“孤单”，一篇来自纽约大学Jef Boeke团队的短文（letter）与它发表在同一期《自然》杂志上。
两支科研团队各自独立地开展了酵母菌染色体融合的研究，又不约而同地投往一家杂志。
尽管研究“撞题”，但的具体实验及分析各有千秋——这是科学家之间不见硝烟的较量，想想就有点惊心动魄呢。
一场观念与思辨的交锋
“直到投稿的时候，我才听说国外还有团队在做跟我们相似的工作。”领衔这项研究的中科院植生所研究员覃重军说。
竞争的另一方，是著名科学家、美国科学院院士Jef Boeke和他的强大团队。
回顾这段历程，覃重军地对《中国科学报》记者说：“这并非一场时间上的赛跑，而是一次观念上的交锋。”
酿酒酵母菌是最简单的真核模式生物之一，具有16条染色体。中美两国的科学家都希望挑战最大限度的酵母菌染色体融合。
最后，JefBoeke团队获得了仅有2条染色体的酵母菌，而中国学者破天荒地把全部16条染色体融合成了一条——“在技术上我们的团队显然更胜一筹。”论文共同通讯作者之一、中科院院士赵国屏说。
两个团队的理念差异早在实验设计之初就出现了。
酿酒酵母的基因组中存在大量重复序列。生物体内这些功能暂且不明的基因序列，被一些生物学家视为具有潜在价值的宝藏。
纽约大学团队在实验中，就希望尽可能保留全部的基因序列。
“我不这么想。”覃重军说，“我认为生物并不是完美的，这些重复序列有可能是演化过程中的小失误。于是我决定把它们全部去掉。事实证明，这一操作让基因组变得更加稳定，更易融合。”
“就像建大厦一样，把垃圾去掉了，楼才盖得更高更稳。”
尽管造成两个团队结果差异的机制原因，目前还不完全清楚。但我们也看到，科学家们不光要拼智商、拼学识、拼努力、拼运气，有时候也要拼三观呢！
一个“黏人”的大力士
这项工作开始前，覃重军就推测染色体融合在理论上可以成功。
他唯独担心的是着丝粒。
酿酒酵母菌的染色体上各有一个着丝粒。
“就像16个小人挑着扁担，这些扁担有长有短。”覃重军形象地打着比方。
他们要做的就是删除掉其中15个着丝粒，最后由一个着丝粒来承担那个“16合1”的超大染色体。
让谁来挑超级扁担？它能挑得动吗？
有趣的是，最后承担重任的那个着丝粒，并不来自于最大的4号染色体，而是来自另一条较大的15号染色体。
因为研究人员很快发现，这个着丝粒与它两边的基因挨得非常紧密，不管用什么方法去掉它，都会牵连到一些周围的基因。“所以我们最后不得不留下了它。”团队里的副研究员薛小莉笑着说。
纽约大学得到的两条染色体的酵母菌中，有一条染色体也采用了15号染色体上的着丝粒。
这个着丝粒“黏人”、“求生欲强”，但它也有真本事。融合后的单条酵母菌染色体长达12Mbp，它也照常发挥了自己的功能。
“一个平时总挑10斤的小家伙，原来是个能挑100斤的大力士，这是大自然给我们的一个惊喜。”覃重军打趣道。
一个不按套路出牌的生物学谜题
人类有46条染色体，狗有78条，一种蝴蝶有450条，而一种小小的蕨类植物竟然有1260条染色体——染色体数目和生命体的复杂程度不成比例。
这种不按套路出牌的现象一直让生物学家困扰又着迷。
“这是非常重要的一项工作。它证明了演化得来的染色体数目并不一定是最优化的，而是可以进行更改的。”中科院深圳先进院研究员戴俊彪说。
既然酵母菌只用一到两条染色体就能活得好好的，为什么还会演化成今天16条染色体的状态呢？
Jef Boeke团队在论文里认真地探讨了这个问题，并且提出了三大假设。
首先，这可能与酵母菌在演化历程中经历的全基因组复制事件，染色体自发的融合、断裂等过程有关。
其次，与拥有少数较大染色体的同类相比，拥有16条较小染色体的基因组更容易出现非整倍性。也就是丢失或添加一条或几条完整的染色体。
这种变异有时是有害的，但也有助于酵母菌对严峻的环境变化做出迅速可逆的适应。
最后，染色体亚端粒区域富含预备基因，这些基因平时被抑制，但能在特定的环境条件下特异性表达。因此，更多的端粒有助于生物更精巧地调控一些生化过程。
这也帮助酵母去适应复杂多变的环境。
赵国屏也指出，尽管单条染色体酵母菌单独培养时看起来很正常，但它与野生型酵母菌竞争生长时表现出明显的劣势，这或许也暗示着多条染色体具有一定意义。
戴俊彪说：“在把16条染色体融合成一条12Mbp这么大的染色体后，酵母菌依然可以承受。未来我们希望把酿酒酵母作为一个工具，去合成更高等的基因组，而更高等生物的染色体一般来说都很大，这项工作给了我们理论依据和更大的信心。”
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