奖项：三等奖
作者：胡家志

       生物学的发展离不开模式生物，而模式生物之中，最简单的真核生物就是两种酵母——芽殖酵母和裂殖酵母。虽然酵母在十亿年前就在进化的道路上和我们分道扬镳，但是我们的祖先在公元六千年以前，就已经学会利用酵母来酿酒，以至于尼采说人类的灵魂其实是属于酒神艺术的。现在，酵母不仅深入到我们生活的方方面面，还在科研上继续发光发热。
       酵母的名字来源于它的一种特殊本领——发酵。这个星球上大多数的生命无法生长在无氧的条件下，但是酵母可以。在没有氧气的时候，酵母就可以开始发酵，顺便产生两个对人类来说非常重要的副产物——酒精和二氧化碳。也许是那么偶然的一次，先人们发现，储存在阴暗处的粮食会散发一种诱人的香味，循着这种香味，他们做出了啤酒。也许又是那么偶然的一次，先人们发现，把用水和过的面放过夜之后，那面团就变得蓬松，蒸了之后就变得香甜蓬松，不再是那种像石头一样的团状硬物了。直到1680年，人们才第一次用原始的显微镜清楚的见到了这种从食物和饮料上带给他们无限享受的生命。
       酵母很微小，只有几微米，具有规则的形状。在用于科研的两种酵母中，芽殖酵母是椭球状的，就像一个缩微版的鸡蛋，新酵母的出生是在老酵母的特定位点上，像春树出芽一样渐渐长大直到成熟脱离母体，这就是它名字的由来。裂殖酵母呈棒状，就像一个放大版的大肠杆菌，顾名思义，它的分裂是从棒的中央裂开，然后两边各自成为一个独立的新酵母。
       在早期的很长一段时间，酵母被划分到植物里面，因为它们有厚厚的披甲——细胞壁。和植物相似，酵母的细胞壁也主要由多糖组成，但植物细胞壁的多糖是纤维素，而酵母细胞壁除了葡聚糖之外，还有甘露聚糖。酵母的细胞壁厚度达到0.1-0.3微米，占了细胞干重的18-30%。它的细胞壁如此之厚，以至于它们连超声波都不怕，超声波过后，一旦遇到合适的环境，它们继续生长。因此，培养酵母就像培养细菌一样简单而方便，直接接种到培养瓶里面，在摇床中使劲摇晃便可以生长了。
       与植物不同的是，酵母没有叶绿体，只有线粒体，不能像植物那样自给自足。后来人们发现，这个微小的生命种类非常多，随便一数就有700多种，而且形态各异，于是就把它划分到了新独立的真菌界中。在这个新的大家庭，除了酵母之外，还有各种颜色的霉菌以及很多可以食用的蘑菇。
       到1883年，芽殖酵母才第一次被纯化出来并且在固体板上得到单菌落。不过早这之前20年，人们就知道这个小生命嗜好吃糖，在含有足够糖分的培养基上可以正常生长。鉴于酵母与人类的友好关系，人们一开始就对研究酵母的研究充满了浓厚的兴趣，他们匆匆忙忙的在胡克改进了显微镜之后拿来用于酵母观察。他们急切的想要知道，在怎么样的条件下，酵母才会产生酒精，然后又惊奇的发现，有些酵母竟然还可以代谢出甘油来。每一次的发现都让他们兴奋。不过受限于实验条件，早期的研究多局限于酵母的生理特性，弄清楚了酵母三个小时左右生长一代、具有a和α两种配型、对无糖和高温敏感等等。
       到了1949年，林德格伦用杂交的方法绘制出了第一张芽殖酵母的遗传图谱，并且阐明了酵母的两性转换和杂交系统。不过直到1981年，芽殖酵母才被正式作为一种实验生物。酵母易于培养，并且可以稳定的以单倍体和双倍体的形式存在，可以利用当时发明出来的转化方法来快捷的进行基因的替代和敲除，同时，其杂交是可控的。这种种优势，让酵母的研究在随后的几十年里大放异彩，并且成为最重要的分子生物学研究材料。而基于芽殖酵母的双杂系统，也为研究蛋白质之间的相互作用提供了另外一种迅捷的选择。但是，由于芽殖酵母的来源多样，所以现今实验所用的芽殖酵母的遗传背景并非完全一致。在这种情况下，于1893年纯化出来的裂殖酵母就得到了重视，这种酵母遗传背景单一，而且其均等分裂，与哺乳动物细胞类似，易于进行细胞分裂的观察，于是也被大量的应用于研究。
       2001年，利兰•哈特韦尔和保罗•纳斯两位分别用芽殖酵母和裂殖酵母研究细胞周期调控的科学家，获得了诺贝尔奖，这标志着酵母研究已经得到认可。他们利用随机突变的方法，筛选得到了大量细胞周期调控基因的温度敏感株，这些菌株在低温（或高温）的条件下，表现出正常或接近正常的形态，但是一旦在高温（或低温）条件下生长，就呈现出突变体的表型，无法正常分裂。得亏酵母这个优秀的系统，他们超越了那些在爪蟾和人细胞里用生化方法研究细胞周期的人。
       20世纪末，基因组计划正式启动。因为酵母的基因组比较小，大概只有人类基因组的两百分之一，所以在经历七年的艰苦测序工作之后，芽殖酵母在1996年很荣幸的成为第一个完成基因组计划的物种。2002年年初，裂殖酵母的基因组计划也得意顺利完成。人们惊奇的发现，虽然酵母的基因组具有一千多万对碱基，比细菌要高出整整一个数量级，但是它的基因也只有五千多个。这些基因中，有30%以上的基因跟人类的基因具有较高的同源性。所以当人们在人细胞里发现一个未知功能的基因，他们更愿意跑到酵母里面去寻找同源蛋白，然后通过迅速研究该同源蛋白的功能来推进人细胞基因的研究。
       现在，人们已经得到了两种酵母的全基因组敲除库，每一个酵母的非必需基因都已经被敲除，从而大大方便了新基因的研究。而对于必需基因，大规模的敏感株筛选也已经展开，相信不久也可以得到全部的突变株。因为酵母的很多基因是跟人类的疾病息息相关的，尤其是癌症（虽然酵母不会得癌症，它只会一死了之），所以必将大大推动人类的疾病和其它科学研究。所以当你再吃面包的时候，你应该感谢一下那些为了产生这个面包而费尽精力的酵母们。