原文標題：《science》：400多人類基因在酵母細胞同時表達成功

    從生物種族關系看，酵母和人類相差十萬八千里，學術的描述是相差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)我們有限知識的理解，人類幾乎是地球上最復雜的生物，人類的基因是決定人類復雜性的重要基礎，我們?nèi)祟愒缇驼莆樟朔肿由飳W技術，能將人類的基因放在細菌和真菌細胞內(nèi)表達，也可以轉(zhuǎn)到老鼠細胞內(nèi)表達，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分子生物學***最核心的工作內(nèi)容。

    人類基因能在低等的細菌酵母細胞內(nèi)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似的，這在理論上是可行的。那么如果將許多基因同時轉(zhuǎn)到酵母細胞內(nèi)，是否能同時表達出有功能的蛋白，這種同時表達多種蛋白的潛力有多大？

    這種問題的答案似乎應該比較少，但是最近有研究發(fā)現(xiàn)，答案出乎意料，酵母能同時表達400多個人類基因，而且表達的蛋白有一半仍然具有功能，酵母還能繼續(xù)活著，這從技術上為將來研究多基因相互作用提供了技術可能，但這一結(jié)果也讓科學家覺得不可思議。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，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應的基因。人類和酵母對應的蛋白大約有32%氨基酸序列是重疊的。

    德克薩斯大學系統(tǒng)生物學家Edward Marcotte的興趣就是共享基因。酵母是單細胞生物，沒有血液，但是酵母也攜帶脊椎動物新血管生長的基因。這些基因在酵母的功能是負責應激反應?？茖W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個基因，如果沒有這些基因，酵母無法生存，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對應基因，也就是說這種酵母基因組中包含414個人類基因，而自己原有的對應基因被關閉或去除。這些科學家推測，如果這些酵母能繼續(xù)存活，人類的這些基因必然會在這些細胞內(nèi)表達。

    經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，有176個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胞內(nèi)表達，并能發(fā)揮生理功能，這也從另一個角度說明了進化論的正確性。

    Marcotte等對這些基因的細節(jié)進行了系統(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》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**的信號通路基因無法被替代，而幾乎所有關于膽固醇代謝途徑的基因都可以被替代。

    美國國家生物技術信息中心進化生物學家Eugene Koonin認為，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。不過這一研究對一種觀點提供了重要支持，就是不同物種之間對應的基因發(fā)揮類似功能。

    Marcotte說這個發(fā)現(xiàn)提示酵母作為研究工具的巨大潛力，科學家經(jīng)常用酵母細胞研究單個的人類基因，這一研究說明能進行集團化操作，可以同時對一組基因同時進行研究，這對研究新的藥物和分子功能都是十分重要的手段。