我国基础研究解答生物学界长期困惑：真核细胞少了这些也能活

在合成生物学前沿领域，科学家一直在追求一个目标——合成一个基因组尽可能小的真核细胞。为了实现这个目标，他们需要在真核细胞的基因组中，尽可能多地找到那些非生存必需的、可被去除的序列。

对于这些“非必需序列”，科学家们长期以来都有一些“怀疑对象”，比如内含子。所谓内含子，就是细胞读取遗传信息时主动精准删除的信息片段，而负责删除工作的分子机器被称为剪接体。它们究竟是不是真核细胞赖以生存的必需元件？如果把细胞内所有内含子都删除，细胞还能活吗？

历时六年，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）周金秋研究团队首次针对这个问题给出了明确答案。团队成功构建出世界首个不含任何剪接体内含子的真核生物，相关成果于北京时间2026年7月15日在国际学术期刊《细胞》（Cell）上发表。

周金秋（左四）研究团队   本文图片均为中国科学院分子细胞科学卓越创新中心 供图

2018年，中国科学院分子植物科学卓越创新中心覃重军团队构建了单条染色体酿酒酵母，成果被评为当年中国科学十大进展，周金秋团队也参与了合作研究。也正是这一成果，成为了此次突破的起点，亦是基础研究的接续。

周金秋说，这是一项由好奇心驱动的基础研究。在高等哺乳动物的细胞中，大量的内含子会参与基因表达调控，缺失通常会引发疾病。那么如果把这个问题回退到最原始的真核细胞中，情况会不会不同呢？

为此，研究团队以单条染色体酿酒酵母为模型，该酵母中含有300个剪接体内含子，位于288个基因中。按照传统的方法，将300个内含子联合删除需要超过12年的时间。面对这一技术瓶颈，团队设计了一套“分头施工、重组拼装”的策略——在不同交配型的单倍体细胞中分别删除不同内含子，再通过二倍体细胞中的染色体重组和减数分裂，将所有删除结果整合到同一个细胞中。这一策略将敲除时间大幅缩短至六年，最终获得了基因组无剪接体内含子的真核细胞。

基因组没有内含子（intron）的酵母细胞不再需要剪接体（spliceosome）活性

研究表明，失去所有内含子后，细胞仍能存活，但生长速度有所减缓，这主要是由于核糖体生物合成受到了影响。更令人惊奇的是，在已经失去所有内含子的细胞中，进一步删除剪接体的多个核心组分，细胞仍然能正常存活。这也证明了，一旦所有内含子被彻底移除，剪接体便不再是细胞存活的必需机器，也就是说剪接体的主要功能就是清除内含子。

由此，长期困扰生物学界的基础问题得到了解答：内含子和剪接体并非真核细胞生命存活所必需。研究成果不但为探索内含子的起源与演化提供了一个全新的实验平台，也为合成真核细胞最小基因组提供了重要信息。