如果把细胞里储存遗传信息的基因组，比作一本指导生命运转的“生命说明书”，那真核生物的这本说明书有一个很特别的特点：书中穿插着大量毫无实际编码功能的“多余段落”。
细胞想要读懂这本说明书、合成维持生命所需的物质时，必须先精准删掉这些多余段落，把剩下的有用内容连贯拼接起来，才能读取正确的生命指令。在生物学中，这些被删掉的多余片段叫做内含子，而细胞里专门负责剪切、拼接基因片段的“分子工具”，就是剪接体。
长久以来，全世界的生物学家都被一个核心问题困扰：这些看似没用的多余片段，以及负责剪切工作的“基因剪辑师”，到底是不是真核细胞活下去的必备条件？如果我们把细胞里所有的多余片段全部删除，细胞还能不能正常存活、正常生长？
中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）周金秋研究团队历时六年，首次给出了明确答案。他们成功构建出世界首个不含任何剪接体内含子的真核生物。相关成果于7月15日深夜在国际学术期刊《细胞》（Cell）上发表。
据介绍，在破解谜题中，科研团队选用了一种特殊的酵母细胞作为实验对象。这种单细胞酵母是中国科学院分子植物科学卓越创新中心覃重军团队，在2018年成功改造出的单条染色体酿酒酵母，相关成果曾登上国际顶级期刊《自然》，并入选当年中国科学十大进展，周金秋研究团队也参与了这项合作研究，是非常独特而可靠的实验模型。
想要一次性删掉细胞中所有300个多余基因片段，用传统实验方法至少需要十二年时间，耗时极长。为此，研究团队设计了一套高效的新方案：分头施工、整合拼装。简单来说，就是先在两种不同类型的单倍体酵母细胞中，分别删除一部分多余片段，再让这些细胞结合形成二倍体细胞，通过人为设计的定点基因重组和细胞自然的减数分裂过程，把所有多余片段的删除效果全部整合到同一个酵母细胞中。
这套创新方法直接将实验周期缩短了一半，从原本的十二年压缩至六年，最终成功培育出了一个全新的真核细胞——它的基因组里，完全没有任何需要剪切的多余基因片段。
科研人员对这个“精简版”细胞进行了细致观察，发现它的生长速度比正常细胞要慢一些。经过深入研究找到了原因：删除所有多余片段后，细胞内部负责合成生命核心物质的核糖体，生成效率受到了影响，进而拖慢了细胞的生长节奏。
而本次实验最让人意外、也最关键的发现，颠覆了以往的认知。
研究人员继续对这个无多余片段的细胞做实验：主动拆掉了细胞中“剪辑工具”（剪接体）的多个核心零件。按照以往的认知，这个关键工具损坏，细胞必定无法存活。但实验结果显示，彻底删掉所有多余片段后，就算没有“剪辑工具”，细胞依然可以正常活下去。
这个结果直接解答了多年的科学疑问：细胞之所以会演化出这套专属的“基因剪辑工具”，核心目的只有一个——专门清理基因组里的多余基因片段。一旦这些多余片段彻底消失，这套剪辑工具就失去了存在的意义，不再是细胞生存的必需品。
这项以酵母细胞为模型的研究，完美解答了困扰生物学界多年的基础难题：多余基因片段（内含子）和基因剪辑工具（剪接体），并不是真核细胞生存繁衍的必备条件。
除此之外，这项成果还有两大重要价值。一方面，它为科学家研究这些多余基因片段的起源、演化过程，搭建了一个全新的专属实验平台；另一方面，也为人工合成结构最简单、功能最精简的真核细胞基因组，提供了关键的科学依据和数据支撑，为合成生物学的相关研究奠定了重要基础。
原载于上海广播电台2026-07-16
作者: 李雪梅
