前世，我是一名普通的生物工程研究生。我的研究课题与酿酒酵母有关。然而，我无法得出任何结果。于是在一个电闪雷鸣的夜晚，我发誓，如果有来世，我一定会努力奋斗。收回SCI后，话还没说完，我就如遭雷击，竟然穿越到了微观世界。

正当我一头雾水时，一个熟悉的身影向我走来，我大喊：“酿酒酵母，站住！是你让我无法完成实验！”。酿酒酵母停了下来，神情更加疑惑地看着我，“你叫的是我吗？你认识我吗？我好像失忆了，不记得自己是谁了。”

（酿酒酵母的电子显微镜照片）

身世

我带着大大的“疑惑”看着他的小“头”，感觉不像是在演戏。想了想，我说：“酿酒酵母，你属于子囊菌亚门，半子囊菌纲，属于酿酒酵母属，酵母科，酿酒酵母种，最适生长温度是30-35，细胞在直径为5-10 m 的圆形至椭圆形；有单倍体和二倍体两种生命形式；在30C (86F) 下倍增时间为1.25-2 小时；酵母是第一个基因组已完全测序的真核生物其基因序列可通过酵母基因组数据库(https://www.yeastgenome.org/) 公开获得……”

“别说了，别说了，别留下你的背书，你能告诉我一些我不知道的事情吗？”

酿酒酵母自然生长在水果（如葡萄和枣）和谷物（如小麦和大麦）上。葡萄皮上有一层白色的霜，据说最初是从其中分离出酿酒酵母的。酿酒酵母是人类最早驯化和利用的微生物。早在公元前6000年左右，在苏美尔和巴比伦就已经观察到酵母在啤酒酿造和葡萄酒酿造中的应用；公元前1300年至1500年的古埃及和公元前500年至300年的中国（春秋战国时期），人们已经学会使用酵母制作面包。值得一提的是，有基因组证据表明酿酒酵母起源于中国，然后通过丝绸之路西移传播到西大陆。

“呵呵，没想到这么早就出现在人类领域了，加油，加油。”酿酒酵母焦急地催促道。

我们将1680 年对酿酒酵母的首次微观描述归功于安东·范·列文虎克(Anton van Leeuwenhoek)，他是一位热爱制造放大镜的荷兰商人。 1860 年，J.H.乌得勒支军事学院的范登布鲁克发表了一项关于葡萄汁发酵的研究，首次将发酵归因于酵母细胞的生长。同年，巴斯德还肯定了酵母在酒精发酵中的关键作用。至今，人们所熟悉的“酵母”一词都与发酵联系在一起。

1861年，巴斯德发表了关于酵母酒精发酵的著名论文：证明酵母在缺氧的情况下可以将蔗糖转化为乙醇和二氧化碳。从此，酵母的历史发生了决定性的转折，这个小生物开始了获得诺贝尔奖、手软的“作弊生活”。

（路易斯·巴斯德，法国微生物学家、化学家，现代微生物学创始人）

1907年，德国化学家爱德华·布赫纳(Eduard Buchner)利用酵母开创了无细胞研究领域，并因“无细胞发酵的发现和相应的生化研究”获得1907年诺贝尔化学奖。

1929年，瑞典化学家Hans von Euler-Chelpin和英国生物化学家Arthur Harden爵士从酵母汁中提取了高纯度辅酶。因“酶的组成和辅酶的发现”荣获诺贝尔化学奖。

瑞典生物化学家阿克塞尔·雨果·西奥多·塞奥雷尔因“发现氧化酶的性质和作用方式”而获得1955年诺贝尔生理学或医学奖。

1990年，人类基因组计划的实施也推动了酵母基因组研究的步伐。 1996年6月，酿酒酵母基因组宣布测序，这是第一个被测序的真核生物基因组。

酿酒酵母有16 条染色体和超过1200 万个碱基对。在分子生物学时代，酵母已成为阐明许多基本生物学问题（细胞周期、端粒保护、囊泡运输、自噬、蛋白质伴侣、蛋白质结构的正确折叠、细胞生长信号转导、DNA损伤反应）的催化剂。重要的模式生物。

酿酒酵母的6000多个基因中约有三分之一与人类基因有关，这也意味着该酵母可用于研究人类遗传学和药物测试。自2001 年以来，已有11 名诺贝尔奖获得者因其关于酵母在细胞功能和癌症中的作用的突破性发现而获奖。酿酒酵母曾经仅用于酿造和烘焙，现在可以让我们更好地了解我们的存在。新的认识。

达到人生巅峰

“没想到我这么年轻就有这么大的前途，”酿酒酵母不禁得意起来，“接下来呢？”

21世纪以来，由于基因工程能力的增强以及DNA合成和测序成本的降低，合成生物学领域得到了快速发展。合成生物学是一个多学科研究领域，旨在创造新的生物部件、装置和系统，或重新设计自然界中现有的系统。

合成生物学最初始于大肠杆菌（细菌），现已扩展到真核生物，而酿酒酵母自然首当其冲，作为理解真核系统的理想底盘细胞和各种临床疾病相关机制的主要实验模型。受到合成生物学家的青睐。

尽管在显微镜下检查时每个细胞看起来都不同，但这一结果注定会在合成生物学的历史上留下印记。

（syn3.0细胞含有生命所需的最少基因）

与JCVI-syn3.0 的这项工作并行的是由Jef Boeke（现任纽约大学医学中心系统遗传学研究所创始主任、美国科学院院士）领导的国际合成酵母基因组计划(Sc2.0)。艺术与科学学院，也是美国国家科学院的成员）或酿酒酵母2.0）项目，该项目旨在从头开始构建一个完全工程化的、可定制的、合成的酿酒酵母基因组。科学家们已经了解了酿酒酵母的基因组，并且其基因组的注释也越来越完整，但合成真核酿酒酵母才是科学家们努力追求的最终目标。

与细菌基因组相比，酵母基因组更大、更复杂，由16 条线性染色体（约12,157 个千碱基对和6275 个基因）组成。 2017年3月，《Science》 Impurities发表专刊，宣布Sc2.0完成了2号、5号、6号、10号、12号5号染色体的从头设计和全合成（中国科学家团队完成了4个之一），并从多个方面进行了深入分析，认为这种人工生命与普通酵母高度一致。 Sc2.0让人们对酵母基因组的组织和功能有了新的认识。

此外，还有科学家利用基因编辑技术和酿酒酵母的高同源重组能力进行染色体融合，成功地将酿酒酵母的16条染色体融合为一条，最终获得了只有一条染色体的酿酒酵母真核细胞。单染色体酵母的诞生打破了我们对传统合成生物学的固有认知，颠覆了染色体三维结构决定基因时空表达的传统观念，为生命科学开辟了一条新的道路。

（《科学》特刊封面：7篇长文解释人工酵母染色体）

前面的路漫长而艰难

“没想到，我也能在合成生物学领域展现自己的才华，那以后这个世界上不就只有我一个人了吗？”酿酒酵母开始感到自豪。

“那不一样。”我赶紧给这个尾巴翘到天上的男孩泼了一盆冷水。

尽管酿酒酵母合成生物学领域，包括构建模块工程、菌株工程工具开发、遗传电路构建等方面取得了巨大成就，但基础和应用研究也面临着新的机遇。但仍然存在一些挑战：

首先，科学家们对酿酒酵母的一些机制的基础研究仍然感到困惑，例如酵母转录单元（启动子/终止子）和转录因子的全基因组结合位点。这给工具开发（例如基于酵母天然启动子的生物传感器）和应用（例如Sc2.0项目）带来了障碍。

其次，与细菌相比，酵母系统更复杂，控制更严格，因此合成单元的引入更容易干扰内源系统。

“第三……”

“停下来，停下来，我明白你的意思了，路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。”

总之，一粒沙组成了世界，一个微小的酵母细胞与人类有着千丝万缕的联系。生物科学的杰出成就与这种微不足道的生物密切相关。我们相信，酵母合成生物学近年来取得的巨大进展只是合成生物学领域进一步发展的开始。酵母合成生物学之路才刚刚开始，定制合成生物学和自动化的帷幕即将拉开。

结尾

“你怎么在实验室里睡着了，没有穿白大褂？被老师赶出了实验室。”一个声音从远处传来。

我睁开惺忪的睡眼，看着手中的YPD板（酵母提取物蛋白胨葡萄糖培养基，又名酵母提取物蛋白胨葡萄糖培养基，用于酵母的培养）。那么，我和你兄弟二人，革命还没有成功。同志们还需要努力。

参考：

[1] Lahue C、Madden AA、Dunn RR、Smukowski Heil C。酿酒酵母在面包烘焙中的历史和驯化。前基因。 2020 年11 月11 日；11:584718。 doi: 10.3389/fgene.2020.584718。 PMID: 33262788 ； PMCID: PMC7686800。

[2] Peter J、De Chiara M、Friedrich A、Yue JX、Pflieger D、Bergstrm A、Sigwalt A、Barre B、Freel K、Llored A、Cruaud C、Labadie K、Aury JM、Istace B、Lebrigand K、Barbry P、Engelen S、Lemainque A、Wincker P、Liti G、Schacherer J。1,011 个酿酒酵母分离株的基因组进化。自然。 2018年4月；556(7701):339-344。 doi: 10.1038/s41586-018-0030-5。 Epub 2018 年4 月11 日。PMID: 29643504； PMCID: PMC6784862。

[3] 巴内特JA。酵母研究史2: 路易斯·巴斯德和他的同时代人，1850-1880。酵母。 2000 年6 月15 日；16(8):755-71。 doi: 10.1002/1097-0061(20000615)16:87553336 0:AID-YEA5873。 0.CO；2-4。 PMID: 10861901。

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评论/猫捉蝴蝶

制片人/莫十二

编辑/麦旋风

用户评论

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哇，这个标题听起来好有趣！我一直对酿酒酵母挺好奇的，能和你结为兄弟，一定经历了很多故事吧。

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为爱放弃

重生的感觉一定很奇妙，和酿酒酵母结为兄弟，这想法太独特了！希望你的分享能让我也感受到这份奇妙。

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笑叹★尘世美

标题就让人好奇了，重生的意义是什么？酿酒酵母又有什么特别之处？期待看到你的故事。

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苏莫晨

这个标题太吸引人了！我一直对酵母菌很感兴趣，想知道你是怎么和它们成为兄弟的。

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蔚蓝的天空〃没有我的翅膀

重生与酿酒酵母结为兄弟，这标题充满了神秘感，真的很好奇你们的相处日常是怎样的。

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暮光薄凉

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呆萌

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景忧丶枫涩帘淞幕雨

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心亡则人忘

重生和酿酒酵母，两个看似不搭调的词组合在一起，这会是怎样的一段旅程呢？我很期待你的叙述。

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代价是折磨╳

标题好有创意啊！我一直对酿酒酵母的研究挺感兴趣的，能和你结兄弟，一定有很多科研趣事吧。

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浅嫣婉语

这个标题让我想起了古老的传说，重生与酿酒酵母，这是否意味着你找到了一种新的生活哲学呢？期待你的分享。

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熏染

重生和酿酒酵母结兄弟，这个想法太有趣了，我很想知道你是如何把这两者联系起来的。

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别留遗憾

标题很有意思，重生总给人一种新的开始，和酿酒酵母结兄弟，这会是怎样的新开始呢？期待你的故事。

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♂你那刺眼的温柔

这个标题让我想起了那些古老的魔法师，他们和自然界的生物结为伙伴。你的故事一定很有趣。

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不要冷战i

重生与酿酒酵母结兄弟，这标题让我想起了那些科幻小说中的情节。真的很好奇你是如何做到的。

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青衫故人

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傲世九天

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漫长の人生

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