制造生命的大协作:人工合成核酸

作者: 秦显韩

来源: 中国科学院大学

发布日期: 2022-11-20 08:00:03

本文详细介绍了我国在1965年率先实现人工合成结晶牛胰岛后,如何通过集体协作和多方会战,历时13年成功完成“824”项目(人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸),标志着我国在人工合成生物大分子研究方面处于世界领先水平,并于1987年获得国家自然科学一等奖。

编者按:中科院之声不定期手绘一张“科学史小画”,为大家介绍一段科学史和其背后的故事。“为在我国科学技术人员中树立雄心壮志,可不可以提出,将来世界上第一个人工合成具有生命的物质,应该当由中国人民首先实现?”1965年,我国在世界上率先实现人工合成结晶牛胰岛,这为我国合成核酸积累了经验。第二年,在一封写给中央的信上,我国科技人员绘制了“人工合成生命”的又一宏伟蓝图。

1968年2月,代号“824”项目(人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸)正式上马。

核酸是遗传信息的载体,在控制生命的过程中起到举足轻重的作用。人工合成核酸步骤看似简单,实则不易。先制备核苷酸,再用化学方法将其连接成核苷酸小片段,再利用酶促的方法逐步连接成更长的核苷酸大片段。整个制备过程像是火车的一个车厢和一个车厢不断连接,最终组装成核酸。然而恰当地衔接76个核苷酸并且同时保有其生物活性,却是一项艰苦繁重的工作。

当时国外对核酸的研究也很有限,我国没有专门生产核酸原料的工艺线,于是大家只好开动脑筋,想办法自己生产核苷酸。团队发现有一种原料核苷酸可以从酵母中提取,不用去找化学试剂商店购买昂贵的材料,于是想出了利用啤酒厂发酵后的废料酵母进行研究。团队开了一封介绍信,啤酒厂就无偿提供酵母,完全不考虑经济问题。在提取另一种核苷酸时,更是采用了在公共厕所里搜集人尿的方式,每隔一天就派人将搜集好的尿液提回来处理和制备。

诸如此类的灵活制取方式,使得“824项目”中七种稀有的核苷酸原料实现自给自足。

集体协作、多方会战是我国科学的重要组织形式。曾任项目总装合成组组长的包永德教授出国交流,提及824项目是国内100多位科研工作者共同的智慧结晶时,西方科学家对此感到十分惊异:西方是不可能在短时间内在基础研究项目上组织这样一支庞大的队伍搞大协作的!

一直以来,国际生物领域主要采取小科学研究方式,即少数科学家为满足个人偏好和自我兴趣开展的研究,例如美国化学家梅里菲尔德因发明了合成多肽技术获得了1984年诺贝尔化学奖。而大协作则是我国主导“大科学”行之有效的运行模式,它在短时间内集中大量人力、物力,进行多方会战,迅速攻克目标难题,这也是我国率先合成酵母丙氨酸转移核糖核酸重要原因。

好事多磨,历时13年终结硕果。1981年11月20日,中国科学院上海生物化学研究所、上海细胞生物学研究所、上海有机化学研究所、生物物理研究所、北京大学生物系、上海试剂二厂等单位的近百名科学工作者成功制备出具有全部天然稀有碱基的人工合成的转移核糖核酸,这宣告了“824”项目的圆满成功!这使我国在人工合成生物大分子研究方面继续处于世界领先水平。1987年,该成果获国家自然科学一等奖。

UUID: 7d812bf6-6a2f-417e-a19f-bf8be0587887

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/中科院之声公众号-pdf2txt/2022/中科院之声_2022-11-20_制造生命的大协作:人工合成核酸 | 科学史小画.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0032 元