首个"无剪接体内含子"真核细胞问世：内含子和剪接体并非生命必需

如果把细胞的遗传信息比作一本书，那么真核生物的这本书里夹杂着大量看似"多余的段落"。每当细胞读取遗传信息时，总是把这些多余的内容删除，得到真正"有用的部分"。那些被删除的内容被称为内含子（intron），而负责删除工作的分子机器被称为剪接体（spliceosome）。

2026年7月15日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心周金秋研究团队在Cell期刊发表了题为"A Spliceosome-Independent Eukaryote Generated by Complete Intron Removal"的论文，首次给出了明确答案：成功构建出世界首个不含剪接体内含子的真核细胞，证实内含子和剪接体并非真核细胞生命存活所必需。

图1：基因结构中内含子与外显子的关系，以及无内含子酵母的构建

"分头施工、重组拼装"的巧妙策略

研究团队以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的单条染色体酿酒酵母为模型。这种酵母含有300个剪接体内含子，分布在288个基因中。按照传统的逐个敲除方法，完成300个内含子的删除需要超过12年。

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的内含子，然后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。

图2：利用酵母交配和减数分裂实现"分头施工、重组拼装"策略

出人意料的结果

研究结果表明，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——许多核糖体蛋白基因含有内含子，删除后影响了核糖体的组装效率。

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。这一发现表明，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。换言之，细胞当初演化出剪接体的主要功能就是清除内含子。

图3：从"必需"到"非必需"——本研究对内含子和剪接体认知的颠覆

进化意义与未来展望

这一发现对理解真核细胞进化具有深远意义。它支持了"内含子-晚期"假说：内含子可能是进化后期入侵的寄生性元件（如group II intron），剪接体由其演化而来。在简单真核生物中，内含子不是必需的；但在高等哺乳动物中，大量内含子参与了基因表达调控，其缺失通常会引发疾病。这说明进化是一个"招募"过程——原本可能无用的元件被赋予了新功能。

研究团队负责人周金秋表示，这是一项由好奇心驱动的基础研究。未来，这一无内含子酵母模型将成为探索内含子起源与演化的全新实验平台，也可能为合成生物学中构建"精简基因组"提供重要参考。

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