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明尼苏达大学的实验室里,有一团东西在吃、在长、在分裂。它不是从任何生物体内取出来

明尼苏达大学的实验室里,有一团东西在吃、在长、在分裂。它不是从任何生物体内取出来的,而是研究人员用一堆没有生命的化学原料拼出来的。他们管它叫SpudCell,土豆细胞。

这团东西有脂质膜,有基因组,能执行基本的细胞功能。它甚至会跟同类竞争资源,还能把自己的基因传给下一代。听起来,这跟活细胞几乎没什么区别。

但到了第5代,一切开始崩塌。

SpudCell越分裂越虚弱,到后来只能勉强撑着,再也回不到最初的活力。问题出在哪里?目前还没有定论,但一条重要线索指向细胞内部一个极其关键的结构:核糖体。

核糖体是细胞里的厨师。DNA是菜谱,RNA是从菜谱上抄下来的那张单子,而核糖体负责照着单子把菜做出来。这里的“菜”就是蛋白质,细胞要活下去,几乎所有事情都靠蛋白质来干。没有厨师,菜谱写得再好也白搭。

SpudCell恰恰没有自己的厨师。它的基因组里有吃饭、生长、复制、分裂的指令,唯独没有从零开始造核糖体的本事。研究团队的解决办法是从大肠杆菌身上借:把大肠杆菌的核糖体装进微小的脂质液滴里,像快递一样送进SpudCell体内。

借来的厨师能顶一阵子,但顶不了太久。每分裂一次,细胞里的核糖体可能就被稀释一轮。美国斯坦福大学的生物工程师迈克尔·朱伊特(Michael Jewett)打了个比方:厨房里的厨师越来越少,最后少到没人能把菜端上桌。研究者之一、明尼苏达大学的遗传学家恩格尔哈特说,后期的细胞在“拖着腿走路”。

稀释可能还不是唯一的麻烦。以大肠杆菌为例,它的基因组是一整条DNA分子,分裂时有一套精密到近乎编舞的分配机制,确保每个子细胞都能拿到完整的一份遗传信息。SpudCell的基因组却被拆成了好几段独立的DNA片段,分裂时没有任何精密调度,纯靠膜上蛋白质堆积产生的物理应力把自己撕成两半。

结果可想而知:分到的零件参差不齐。研究团队在预印本服务器bioRxiv上发布的数据显示,分裂5轮之后,只有大约30%的细胞还保有完整的原始基因组。这篇论文尚未经过同行评议。

恩格尔哈特说,活细胞的内部虽然挤得密不透风,但挤得井井有条。SpudCell没有这种秩序,分裂的时候,内容物像被随手一倒,分成两堆。

要解决核糖体的问题,理论上可以把造核糖体的基因也塞进SpudCell的基因组。但恩格尔哈特说,让核糖体从基因指令开始自行组装,涉及几十种蛋白质和RNA链条按正确顺序拼合在一起,“这本身就是一整个研究领域”。团队正在朝这个方向努力,但离成功还很远。

那SpudCell到底算不算活的?严格来说,不算。它离不开外部投喂的核糖体、脂质和营养物质,自己也撑不过几代。但朱伊特指出,很多应用场景根本不需要一个能永续自我复制的细胞。他的实验室开发过一种水质检测系统,把遗传程序嵌入无细胞体系,遇到污染水就会变色。这套系统只需要跑一次回路就够了,不需要永远跑下去。药物递送、疾病诊断,类似的场景还有很多。

不过,SpudCell真正让研究者兴奋的地方,不在于它能派上什么用场。从零开始搭建一个细胞,哪怕搭出来的东西5代就垮了,垮的方式本身就是线索。核糖体撑不住、基因分不匀、内部缺乏秩序,每一个失败的环节,都在反过来告诉我们,一个真正的活细胞到底做对了什么。

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图一:细胞示意图,图源:ARTUR PLAWGO / SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images图二:荧光显微镜下正在分裂的SpudCell,这是一个完全由非生命化学成分组装而成的合成细胞,图源:Kate Adamala / Adamala Lab

信源:Youmshajekian, Lori. "Did scientists just create synthetic life?." Scientific American, edited by Claire Cameron, 14 July 2026