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    原文標題：《science》：400多人類(lèi)基因在酵母細胞同時(shí)表達成功

    從生物種族關(guān)系看，酵母和人類(lèi)相差十萬(wàn)八千里，學(xué)術(shù)的描述是相差10億年，用比較日常的語(yǔ)言說(shuō)就是，在人類(lèi)出現前的10億年，酵母就已經(jīng)在地球上開(kāi)始生活了。根據我們有限知識的理解，人類(lèi)幾乎是地球上最復雜的生物，人類(lèi)的基因是決定人類(lèi)復雜性的重要基礎，我們人類(lèi)早就掌握了分子生物學(xué)技術(shù)，能將人類(lèi)的基因放在細菌和真菌細胞內表達，也可以轉到老鼠細胞內表達，不過(guò)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分子生物學(xué)***最核心的工作內容。

    人類(lèi)基因能在低等的細菌酵母細胞內表達，因為基因編碼的基本材料是一樣的，基因表達的模式也是類(lèi)似的，這在理論上是可行的。那么如果將許多基因同時(shí)轉到酵母細胞內，是否能同時(shí)表達出有功能的蛋白，這種同時(shí)表達多種蛋白的潛力有多大？

    這種問(wèn)題的答案似乎應該比較少，但是最近有研究發(fā)現，答案出乎意料，酵母能同時(shí)表達400多個(gè)人類(lèi)基因，而且表達的蛋白有一半仍然具有功能，酵母還能繼續活著(zhù)，這從技術(shù)上為將來(lái)研究多基因相互作用提供了技術(shù)可能，但這一結果也讓科學(xué)家覺(jué)得不可思議。這一研究結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。

    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(lèi)和低等生物酵母的分子組成有類(lèi)似性，1/3的酵母基因可在人類(lèi)基因組中找到對應的基因。人類(lèi)和酵母對應的蛋白大約有32%氨基酸序列是重疊的。

    德克薩斯大學(xué)系統生物學(xué)家Edward Marcotte的興趣就是共享基因。酵母是單細胞生物，沒(méi)有血液，但是酵母也攜帶脊椎動(dòng)物新血管生長(cháng)的基因。這些基因在酵母的功能是負責應激反應?？茖W(xué)家一直無(wú)法確定，酵母和人類(lèi)基因的功能類(lèi)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(méi)有這些基因，酵母無(wú)法生存，因為這些基因是控制酵母代謝和處理細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(lèi)對應基因，也就是說(shuō)這種酵母基因組中包含414個(gè)人類(lèi)基因，而自己原有的對應基因被關(guān)閉或去除。這些科學(xué)家推測，如果這些酵母能繼續存活，人類(lèi)的這些基因必然會(huì )在這些細胞內表達。

    經(jīng)過(guò)檢測發(fā)現，有176個(gè)人類(lèi)基因是維持酵母存活所必須，這一研究結果非常清楚地說(shuō)明，大量人類(lèi)基因能在酵母細胞內表達，并能發(fā)揮生理功能，這也從另一個(gè)角度說(shuō)明了進(jìn)化論的正確性。

    Marcotte等對這些基因的細節進(jìn)行了系統分析，他們的結果發(fā)現，基因序列的相似程度并不是人類(lèi)基因在酵母細胞中表達并發(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，能替代的基因往往在功能上有類(lèi)似性，不能替代的也在功能上有類(lèi)似性。例如一些控制DNA**的信號通路基因無(wú)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認為，這一研究中只考慮到這些酵母能夠存活，并沒(méi)有考察在惡劣環(huán)境條件下的生存能力。不過(guò)這一研究對一種觀(guān)點(diǎn)提供了重要支持，就是不同物種之間對應的基因發(fā)揮類(lèi)似功能。

    Marcotte說(shuō)這個(gè)發(fā)現提示酵母作為研究工具的巨大潛力，科學(xué)家經(jīng)常用酵母細胞研究單個(gè)的人類(lèi)基因，這一研究說(shuō)明能進(jìn)行集團化操作，可以同時(shí)對一組基因同時(shí)進(jìn)行研究，這對研究新的藥物和分子功能都是十分重要的手段。