元英進教授（中）與團隊成員吳毅（左）、謝澤雄在天津大學化工學院實驗室內交流。（2013年1月5日 攝）新華社 發
“大姑娘上轎——頭一回！”一家中央媒體今年3月10日在一篇科學報道中發出這樣的感嘆。
這一天，國際頂尖學術期刊《科學》以封面文章形式發表了中國科學家的四篇論文。來自天津大學、清華大學和深圳華大基因研究院的中國科研團隊在論文中宣佈，他們完成了4條真核生物釀酒酵母染色體的設計與化學合成。
《科學》雜誌封面文章就是合成酵母染色體的研究。
這意味著，中國成為繼美國之後第二個具備真核基因組設計與構建能力的國家。消息一出，立刻在中國的新媒體上“刷屏”了。
其中，元英進教授領導的天津大學團隊合成了第5號和第10號染色體。同樣引人注目的是，涉及上述染色體的兩篇論文的第一作者都是年輕人：27歲的謝澤雄和28歲的吳毅。
兩人第一次知道“基因”是在2000年——中國提前完成國際人類基因測序計劃中1%的任務。當時才十歲出頭的他們沒有想到，十幾年後，他們參與的中國研究團隊，把人類解開生命密碼的水平又推進到了新的高度。
“如果基因組測序是‘讀懂生命密碼’，基因組合成就是在‘編寫生命密碼’，從讀到寫，是一個巨大的飛躍。”中國科學院院士楊煥明說。他曾是國際人類基因組單體型圖（HapMap）計劃協作組中國協調人，也是深圳華大基因研究院團隊的領導者。
命運共同體
2000年，當人類基因組計劃“工作框架圖”完成時，生命有了一種全新的解析方式。彼時，互聯網蓬勃發展，新浪、搜狐等中國門戶網站紛紛在美國上市。互聯網浪潮席捲全球。
化工專業出身的元英進意識到生命科學的研究將勢不可擋。他設想，生物學是否也可以像互聯網一樣，讓不同學科背景的人都參與其中，儘可能擴展它的用途，更好地造福人類？
元英進教授（天津大學供圖）
在查閱大量國外論文，屢次拜訪世界頂級大學實驗室之後，他把研究方向鎖定在合成生物學上。
回國後，他在不同場合介紹、鼓勵加強合成生物學的研究。不過，很多人心存疑慮，認為“合成”就是“複製”，沒有前途。
在元英進看來，人工合成染色體的價值，在於實現對基因的控制。比如，對一些無用有害的基因可以進行刪除、修復，為人類面臨的能源短缺、環境汙染還有醫學難題等提供可能。
不過，要探索這一領域確實挑戰巨大。2010年，美國科研人員首次將人工合成的基因組植入一個原核細菌，開啟了化學合成生命的研究大門，其中，用一年的時間才發現並修正一個鹼基突變的錯誤，難度可想而知。但此後的研究難度更大，因為相比原核生物，動物、植物、真菌具有的真核生物生命形式更加複雜。美國科學家從2007年開始染色體合成的嘗試，2014年完成構建第一條真核染色體。
2010年，美國科學院院士傑夫·伯克（Jef Boeke）發起酒釀酵母基因組合成計劃（Sc2.0），並尋求國際合作，希望各國科學家一起貢獻智慧，分擔經費。
美國化學生物學博士 紐約大學教授傑夫·伯克 （美國紐約大學網站截圖）
但中國科學家作出了積極反應——元英進最早加入這一計劃，隨後，英國、法國、新加坡等國家的科研團隊也相繼加盟，開始對酵母基因組進行人工重新設計和化學再造。
“我們是命運共同體，”元英進說，“事實證明，如果關起門來，即便有現在超過十倍的付出，也未必能取得今天的成績。”
天津大學元英進團隊（天津大學供圖）
2010年，中國超過日本躍居世界第二大經濟體。在2011年開始的第十二個科技五年規劃中，合成生物學與暗物質等被列為中國重點發展的前瞻性科學研究。2012年，元英進作為首席專家牽頭了國家級高技術發展計劃——863計劃“合成生物技術”項目。
從學習者到貢獻者
如果說合成一條染色體是“蓋一座大廈”，那麼，2011年以前中國研究者的工作就像是做“磚”。以後來者身份加入的中國科研人員，起初是沒有足夠信心和勇氣去做“地基”的。
2012年，元英進把美國霍普金斯大學“構建基因組”（Build-A-Genome）的課程引進到天津大學，組織在北京召開合成染色體的論壇，並開始派學生前往美國實驗室學習。
“我們的合作是雙向的，”傑夫·伯克說，“中國科研工作者貢獻了很多智慧，包括這次在《科學》上發表的成果論文。”
元英進教授在實驗室指導學生。（天津大學供圖）
天津大學生物學博士生謝澤雄主要負責合成5號染色體。這個年輕人以基因為研究方向，有個重要的家庭原因。他自小就看到父母受疾病困擾，母親有嚴重的失眠，試過各種藥物都不起作用。父親家族有一種遺傳病，到了一定歲數聽力就會大幅下降，幾盡失聰。
“少了對這個世界的一種感知，是多麼痛苦。”謝澤雄說，因此他認為基因的研究也許可以解決現在藥物無法攻克的疾病，解除人們的痛苦。
可是，他在合成染色體的路上一度陷入困境，停滯不前。當時他發現，經過人工再造的染色體，總是出現“失活”的問題。起初，他認為一定是自己哪裡弄錯了，但經過18個月的反覆檢測後，始終都沒有結果。
那麼，謝澤雄想，還有最後一種可能性：是設計本身出現了問題。果然，他發現美國的研究人員在利用計算機進行設計時，缺失了一段基因序列，從而導致染色體“失活”。
謝澤雄在實驗室。（天津大學供圖）
面對中國年輕人提出的質疑，美方開始並不相信，直到他們自己進行實驗，才證明了謝澤雄的判斷是正確的。現在，謝澤雄的發現已為其他染色體的合成研究提供借鑑。
“你能明顯感覺到美國老師眼神裡的那種懷疑不見了。”他說。
做10號染色體的吳毅也深有體會。他發明了一種快速找到缺陷染色體並修復的方法，為實驗大大節省了時間。在美國向國際聯盟做分享時，他還覺得“很不好意思”——因為他的方法是目前效率最高的，比其他外國團隊的方法都要好。
吳毅在實驗室（天津大學供圖）
兩個年輕人的經歷和成就，從某種程度上說，也是中國科研力量從追趕到超越的縮影：從到外國實驗室打工的學生，到逐漸可以承擔任務，再到現在進入世界合成基因組研究第一方陣。
“中國科研工作者從學習經驗到貢獻智慧，最終贏得了世界的尊重，”元英進說。
他的實驗室正致力於利用化學再造酵母的巨大優勢，開展基因重排等獲取高產, 高耐受工業應用潛力的酵母菌株。
吳毅和謝澤雄團隊（天津大學供圖）
化工專業在中國高校中赫赫有名的天津大學，前身是成立於1895年的北洋大學。秉持“興學強國”宗旨的北洋大學，以培養掌握新興科技、文化知識的人才為己任。元英進團隊的科技成果，也是近現代以來中國人科學強國精神的延續。
按照《國家創新驅動發展戰略綱要》中提到的“三步走”戰略路徑：2020年中國將進入創新型國家行列，2030年進入創新型國家前列，2050年成為世界科技強國。
“今天，可能是中國科研工作者最好的時代。”元英進說，在國家政策、資金等方面的有力支持下，中國科學家與全球同行密切合作，通過自己的努力，不斷在學習中實踐，就會取得更大的突破。
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