名字随意,事情却一点都不随意。这是人类第一次完全脱离活细胞,仅用已知化学成分搭建出一个能完成完整细胞周期的人造系统。显微镜下,那个由脂质、DNA和蛋白质组成的微小液泡,慢慢长大,复制遗传物质,从中间收缩,最后裂成两个子细胞。
过去造合成细胞,主流做法是做减法—拿一个现成的细菌,把非必要的基因一条条删掉。2016年问世的著名人造细胞JCVI-syn3.0就是这么来的,它的基因组精简到473个基因,但细胞膜、核糖体这些关键部件还是继承自天然生命。SpudCell走的是另一条路:“做加法”。把经过纯化的分子—36种酶、9个DNA分子上编码的90kbp基因组、一层脂质膜—逐个装入脂质体,从零拼出一个会运转的系统。
做加法比做减法难得多。一个细胞要活得像个细胞,至少得干三件事:吃东西、长身体、生孩子。这三件事需要的化学条件各不相同,放在同一个体系里往往会互相干扰。SpudCell的设计巧妙之处,就在于把这三个模块硬生生捏在了一起。
吃东西靠的是“投喂”。SpudCell的DNA指导合成一种膜蛋白,这种蛋白能抓住外面漂浮的微型“营养包”,两者膜融合后,营养物质就进了肚子。长身体靠的是膜融合带来的脂质扩充,细胞膜不断长大。分裂则绕过传统细胞依赖的骨架蛋白,改用一个更“粗暴”的办法—让大量蛋白聚集在膜表面,拥挤产生的机械应力把膜撑裂。
整套系统远称不上完美。SpudCell大约12小时分裂一代,比大肠杆菌慢得多;它没法制造自己的核糖体,只能靠外界补给;分裂时经常分错DNA,所以通常只能撑5到10代就停了。但关键是它能行。
研究人员还做了一个漂亮的实验:他们给一部分SpudCell植入了一个突变,让它们吃得更多、长得更快。五代之后,这群大胃王在竞争中碾压了普通细胞。这是第一次在完全人工合成的体系中观察到选择和竞争—进化的影子。
诺贝尔奖得主Jack Szostak评价说,他不知道还有哪个用生物分子搭建人造细胞的项目推进到了这个程度。另一些科学家说,这可能是合成细胞领域的分水岭。




