科学家将数百万年的演变成数百万，并随着染色体的重新设计
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我们都习惯于以如此快速的速度发展技术，以至于我们将数百万年的演变成数年之久，就像我们最近使用Atlas Robot以及一大堆AI一样……但是，将生物学进化加速数百万年呢？好吧，直到现在，即使不是不可能，这都是困难的。
毛茸茸的鼻子和郁郁葱葱的毛皮，鼠标为鼠的小朱或小竹子，凭借其好奇的眼睛，柔软的毛皮 - 刺穿在竹茎上的小竹子，为相机打动了一个漂亮的姿势。但是这种鼠标本质上不存在。
小朱在北京的一个实验室中，推动了基因工程和合成生物学可能的边界。老鼠及其兄弟姐妹队列只有19对，而不是携带通常的20对染色体，而是有19对。在一个大胆的实验中，人为地融合了两个不同的染色体，该实验被提出：而不是调整单独的DNA字母或多个基因，我们可以同时重新调整现有的基因组剧本批发，在同一时间上调整大量的遗传物质块吗？
这是一个月球的想法。如果基因组是一本书，那么基因编辑就像复制编辑一样 - 在这里和那里更改错字，或通过精心调整的多个语法错误来修复多个语法错误。
染色体水平的工程是完全不同的野兽：就像重新排列了多个段落或转移文章的完整部分，同时希望更改添加可以传递到下一代的功能。
重新编程的生活并不容易。小朱的DNA化妆是由已经通过进化压力的Eon优化的遗传字母而建造的。修补一本既定的基因组书经常会导致生活不可行，这不足为奇。到目前为止，只有酵母在其染色体的重生中幸存下来。
这项发表在科学上的新研究使小鼠的技术成为可能。该团队人为地将小鼠染色体的大块融合在一起。一对由四染色体制成的融合对能够支持发展为健康的胚胎（如果表现得很奇怪）。值得注意的是，即使将这种构造转变为正常遗传学，小鼠也可以繁殖并将其工程的遗传怪癖转移到第二代后代。
研究作者在中国科学院的研究作者Wei Li博士说：“在世界上，我们第一次在哺乳动物中实现了完全的染色体重排，在合成生物学方面取得了新的突破。”
从某种意义上说，该技术以突发颈速度模仿进化。基于现有的突变率数据，此处引入的遗传掉期类型通常需要数百万年才能自然实现。
这项研究并不完美。工程小鼠中的某些基因异常调整，类似于通常在精神分裂症和自闭症中看到的模式。尽管小鼠成年后可以繁殖健康的幼崽，但出生率远低于其非工程同龄人。
进化生物学家在西雅图的弗雷德·哈钦森癌症中心（Fred Hutchinson Cancer Center）的进化生物学家Harmit Malik博士说，这项研究还是一项巡回演出。现在，我们拥有这个“美丽的工具包”，可以解决有关基因组变化的杰出问题，并有可能阐明染色体疾病。
这项工作涉足了Evolution的长期遗传剧本，用于建造新物种，所以让我们备份。
我们的基因编码在DNA双螺旋链中，这些链类似于漂浮在细胞内的丝带。这不是空间效率的。大自然的解决方案是将每个链条缠绕在蛋白质线轴上，就像片状的prossciutto旋转在马苏里拉奶酪棒上一样。额外的曲折将这些结构包装成细小的冰球 - 弦上的图片珠 - 然后将其包裹成染色体。在显微镜下，它们主要看起来像字母X。
每个物种都带有一定数量的染色体。人类细胞（除精子和鸡蛋外）都含有46个单独的染色体，分别以23对排列，并从每个父母那里继承。相反，实验室小鼠只有20对。完整的染色体集称为核型，源自希腊语“ kernel”或“ seed”。
混合和匹配的染色体长期以来一直是进化的一部分。根据目前的估计，啮齿动物通常每百万年度积累约3.5个染色体重排。有些细分市场被删除，有些细分被重复或改组。对于灵长类动物而言，变化的速度约为一半。对于任何动物来说，周围围绕大块染色体的转移似乎都很剧烈，但是当可行的变化为完全不同的物种进化铺平了道路。例如，我们的第二个染色体与两个独立的染色体融合在一起，但这种调整并不存在于我们的近距进化表弟大猩猩中。
这项新的研究旨在做一个比进化更好的事情：使用基因工程，我们可以将数百万年的进化凝结到仅几个月的时间吗？这不仅是出于科学的好奇心：染色体疾病是我们一些最艰难的医疗困扰，例如童年白血病。科学家以前曾使用辐射触发染色体重排，但是结果不容易控制，因此动物不可能出生新的后代。在这里，合成生物学家采用了更具针对性的方法。
第一步是弄清楚为什么染色体可以抵抗其组织的大变化。事实证明，交换或融合的主要打ic是染色体块是一种称为印迹的生物学怪癖。
我们从父母双方接受染色体，每组都包含相似的基因。但是，只有一组打开。印迹过程的工作方式仍然是神秘的，但是我们知道它缺胚层胚细胞能够发展为多种成熟细胞的能力，并限制了其基因工程的潜力。
早在2018年，同一团队发现删除三个基因可以覆盖干细胞中的生化程序。在这里，他们使用这些“解锁”干细胞将基因将两个染色体对拼凑在一起。
他们首先将目光注视着一号和第二个染色体，这是小鼠基因组中最大的两个。该团队使用CRISPR将染色体切碎，使它们可以交换遗传块并重新形成稳定的遗传构建体。然后将染色体变化的细胞注射到卵母细胞中。将所得的胚胎移植到替代雌性小鼠中以进一步成熟。
交换是致命的。人造染色体，染色体第二，其次是染色体一号或2+1，在受孕后12天就杀死了发育中的胎儿。相同的两个染色体沿相反的方向融合，1+2的运气更好，生存的幼崽只有19个染色体对。婴儿的大小异常大，在几种测试中，比正常同龄人更焦虑。
第二个染色体融合实验表现更好。染色体4和5的尺寸要小得多，所得的胚胎（称为4+5）发展成健康的小鼠幼崽。尽管也缺乏染色体对，但它们似乎很正常：它们没有那么焦虑，体重的平均体重，并且在成熟时，还生下了幼犬也缺乏一对染色体。
换句话说，该小组在一种可以通过几代人传递的哺乳动物物种中设计了一种新的核型。
对于Malik来说，一切都与规模有关。通过克服烙印问题，“关于基因工程，世界是他们的牡蛎，”他对科学家说。
该团队的下一个目标是使用该技术解决困难的染色体疾病，而不是设计突变物种。人工进化几乎不在拐角处。但是该研究确实显示了哺乳动物基因组的惊人适应性。
作者写道：“合成生物学的目标之一是通过设计的DNA序列产生复杂的多细胞寿命。”“能够在包括染色体水平在内的大规模操纵DNA是朝着这一目标迈出的重要一步。”
