“生命炼金术”重要一步：人类首次成功构建可生长和分裂的细胞

IT之家 7 月 4 日讯—— 据《纽约时报》7 月 1 日报道，生命术重生长明尼苏达大学科研团队在合成生物学领域取得重大突破，炼金类首裂成功构建了名为 SpudCell的步人人造合成细胞。这一成果标志着人类向“将化学物质转化为生命”的次成愿景迈出了关键一步，实现了首个由非细胞材料从零构建、功构且能完成基本细胞分裂循环的和分人工细胞。

该研究由 Kate Adamala教授领衔，细胞SpudCell 具备生长、生命术重生长复制 DNA（脱氧核糖核酸）以及分裂的炼金类首裂能力，验证了人工细胞具备类似自然生命的步人增殖周期。

SpudCell 的次成核心构成与工作机制

SpudCell 是一个高度复杂的化学系统，主要由以下三部分构成：
* 36 种纯化酶
* 9 万个碱基对的功构基因组（分布在 9 个 DNA 分子上）
* 脂质膜

该系统能够在多代繁殖中完成增殖、基因组复制及细胞分裂的和分全过程。

1. 基础架构：脂质体与 DNA 复制

团队将优化后的细胞成分封装于带有脂质双层的 liposome（脂质体）中。作为亲代 DNA 复制并传递给子代的生命术重生长基础机制，团队采用了 2018 年研究报告中的 DNA 复制系统。

2. 蛋白质合成：PURE 系统

为了支持蛋白质合成，研究引入了 PURE system（无细胞蛋白质合成系统）。该试剂体系包含转录和翻译所需的关键生物分子，如蛋白质和核糖体，为细胞功能提供必要的“硬件”支持。

3. 摄食机制：融合与通道吸收

SpudCell 具备独特的“进食”能力，主要通过两种方式获取营养：
* 基因标签引导融合：团队加入可生成分子标签的基因，使人工细胞能够识别并与提供脂质、核糖体、酶和小分子的“喂养脂质体”融合，从而从外部摄取生长所需营养。
* 表面通道与泡体碰撞：SpudCell 可通过表面通道吸收小分子。对于无法直接穿过通道的大分子（如蛋白质），研究人员引入了装载这些物质的微小泡体。细胞需通过碰撞并与泡体融合，获取内部物质作为营养。

随着摄食过程的持续，细胞体积逐渐增加，并在数小时内达到可分裂状态。

4. 分裂机制：蛋白质诱导膜弯曲

在分裂阶段，团队向培养体系中加入一种特殊蛋白质。该蛋白吸附在细胞表面后，迫使膜向内弯曲，最终将单个细胞物理分割为两个新细胞。

初步演化能力测试

研究团队还测试了 SpudCell 的初步演化潜力。他们构建了一种突变体，使其与装有营养物的泡体结合得更紧密。随后，将突变体与原始 SpudCell 按 50:50的比例混合，并让它们围绕食物竞争 5 代。

结果显示，突变体的数量超过了原始细胞，证明其在食物竞争中占据优势，显示出人工细胞具备初步的自然选择与演化特征。

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(责任编辑：综合)