原文標(biāo)題：《science》：400多人類基因在酵母細(xì)胞同時(shí)表達(dá)成功

    從生物種族關(guān)系看，酵母和人類相差十萬八千里，學(xué)術(shù)的描述是相差10億年，用比較日常的語言說就是，在人類出現(xiàn)前的10億年，酵母就已經(jīng)在地球上開始生活了。根據(jù)我們有限知識(shí)的理解，人類幾乎是地球上最復(fù)雜的生物，人類的基因是決定人類復(fù)雜性的重要基礎(chǔ)，我們?nèi)祟愒缇驼莆樟朔肿由飳W(xué)技術(shù)，能將人類的基因放在細(xì)菌和真菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，也可以轉(zhuǎn)到老鼠細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，不過這些研究都是為大量獲得某種基因產(chǎn)物，就是蛋白質(zhì)分子，作為藥物和分子工具用，這樣的工作也正是上世紀(jì)分子生物學(xué)***最核心的工作內(nèi)容。

    人類基因能在低等的細(xì)菌酵母細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，因?yàn)榛蚓幋a的基本材料是一樣的，基因表達(dá)的模式也是類似的，這在理論上是可行的。那么如果將許多基因同時(shí)轉(zhuǎn)到酵母細(xì)胞內(nèi)，是否能同時(shí)表達(dá)出有功能的蛋白，這種同時(shí)表達(dá)多種蛋白的潛力有多大？

    這種問題的答案似乎應(yīng)該比較少，但是最近有研究發(fā)現(xiàn)，答案出乎意料，酵母能同時(shí)表達(dá)400多個(gè)人類基因，而且表達(dá)的蛋白有一半仍然具有功能，酵母還能繼續(xù)活著，這從技術(shù)上為將來研究多基因相互作用提供了技術(shù)可能，但這一結(jié)果也讓科學(xué)家覺得不可思議。這一研究結(jié)果讓我們驚嘆生命的可塑性之大，驚嘆生命的神奇的同時(shí)，也要警惕改造生命的危險(xiǎn)。

    酵母最常用的作用是制作啤酒和面包，科學(xué)家多年前就知道，人類和低等生物酵母的分子組成有類似性，1/3的酵母基因可在人類基因組中找到對(duì)應(yīng)的基因。人類和酵母對(duì)應(yīng)的蛋白大約有32%氨基酸序列是重疊的。

    德克薩斯大學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)家Edward Marcotte的興趣就是共享基因。酵母是單細(xì)胞生物，沒有血液，但是酵母也攜帶脊椎動(dòng)物新血管生長的基因。這些基因在酵母的功能是負(fù)責(zé)應(yīng)激反應(yīng)。科學(xué)家一直無法確定，酵母和人類基因的功能類似性和差異性程度有多大。

    Marcotte等從酵母基因組中挑選出414個(gè)基因，如果沒有這些基因，酵母無法生存，因?yàn)檫@些基因是控制酵母代謝和處理細(xì)胞碎片等重要生理生化功能的。他們用所有這些基因替換成為人類對(duì)應(yīng)基因，也就是說這種酵母基因組中包含414個(gè)人類基因，而自己原有的對(duì)應(yīng)基因被關(guān)閉或去除。這些科學(xué)家推測(cè)，如果這些酵母能繼續(xù)存活，人類的這些基因必然會(huì)在這些細(xì)胞內(nèi)表達(dá)。

    經(jīng)過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，有176個(gè)人類基因是維持酵母存活所必須，這一研究結(jié)果非常清楚地說明，大量人類基因能在酵母細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，并能發(fā)揮生理功能，這也從另一個(gè)角度說明了進(jìn)化論的正確性。

    Marcotte等對(duì)這些基因的細(xì)節(jié)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，他們的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基因序列的相似程度并不是人類基因在酵母細(xì)胞中表達(dá)并發(fā)揮功能的決定因素。這一精彩研究發(fā)表在2015年5月22日《科學(xué)》雜志上。他們發(fā)現(xiàn)，能替代的基因往往在功能上有類似性，不能替代的也在功能上有類似性。例如一些控制DNA**的信號(hào)通路基因無法被替代，而幾乎所有關(guān)于膽固醇代謝途徑的基因都可以被替代。

    美國國家生物技術(shù)信息中心進(jìn)化生物學(xué)家Eugene Koonin認(rèn)為，這一研究中只考慮到這些酵母能夠存活，并沒有考察在惡劣環(huán)境條件下的生存能力。不過這一研究對(duì)一種觀點(diǎn)提供了重要支持，就是不同物種之間對(duì)應(yīng)的基因發(fā)揮類似功能。

    Marcotte說這個(gè)發(fā)現(xiàn)提示酵母作為研究工具的巨大潛力，科學(xué)家經(jīng)常用酵母細(xì)胞研究單個(gè)的人類基因，這一研究說明能進(jìn)行集團(tuán)化操作，可以同時(shí)對(duì)一組基因同時(shí)進(jìn)行研究，這對(duì)研究新的藥物和分子功能都是十分重要的手段。