科學家從頭開始建構細胞：一種可以餵養、生長、複製自身 DNA 和分裂的人造有機體，這項發現在世界上是首次

科學家們成功地從頭開始建造了人造細胞，這是世界上首個此類成就，為創造完全人造的生命形式鋪平了道路。

這些微小的斑點被稱為 SpudCell，大約比普通細菌小 50 倍，由包裹在脂質膜中的微小水滴組成。

這個氣泡充滿了酵素、化學物質和少量 DNA 萃取物，使 SpudCell 能夠執行一些基本的生命功能。

據其創造者稱，這種人造細胞現在可以餵養、生長、複製其 DNA、分裂，甚至可以在類似進化的過程中進行代代相傳。

這並不是科學家第一次嘗試創造人工生命，但與之前的嘗試不同，SpudCell 完全是從頭開始建構的。

科學家希望這些細胞有一天能像微型生物工廠一樣生產藥物和其他化學物質，徹底改變醫學。

「我們在化學中複製了生物學中可能發生的事情：全方位的細胞行為，」明尼蘇達大學雙城分校的主要作者凱特·阿達瑪拉教授說。

“它證明了生命的基本功能，例如生長和繁殖，並不需要神秘、神奇的火花。”

這些半生命的氣泡不是分解現有細胞並重建它們，而是由合成化學物質製成。

像所有生物一樣，SpudCell 含有 DNA 片段，其中包含製造細胞生存所需的所有蛋白質的指令。

SpudCell 還有一個名為「PURE」的生化工具包，其中包括細胞將 DNA 指令轉化為蛋白質所需的一切。

人類基因組包含約 30 億對 DNA，而 SpudCell 只包含 90,000 對。

生物學家先前推測，活細胞可以擁有的最小基因組是113,000對，使得這種人造生物體比理論極限小得多。

這意味著 SpudCell 比最簡單的生命形式更簡單、更簡單。

然而，儘管它們的遺傳密碼很簡單，這些脂肪泡仍然能夠複製許多基本的生命功能。

SpudCells 可以透過與微小的「飼養」脂質體結合來進食，脂質體是由脂肪脂質製成的空心球，其中含有細胞發揮功能所需的所有營養物質。

他的 DNA 包含使用該食物創建其遺傳密碼的精確副本的指令，為他的繁殖做好準備。

細胞可以經歷一種基本形式的分裂，透過用一種產生排斥力的蛋白質淹沒細胞膜，從本質上將細胞從各層撕裂。

更令人印象深刻的是，這些細胞似乎能夠在多個世代中進行某種形式的自然選擇。

在預印本論文中發表的一項實驗中，科學家們對一些 SpudCells 進行了突變，幫助它們收集更多食物並生長得更快。

經過五代後，這些突變細胞的生長速度超過了競爭對手， 60% 的基因組含有突變。

然而，阿達瑪拉教授警告說，這並不意味著 SpudCells 還活著。

選擇的過程不能被視為進化，因為研究人員必須從外部引入突變，而不是自然產生的。

SpudCells 也無法正常分裂很多代，研究人員必須將它們擠壓通過帶有小孔的膜才能進行多輪分裂。

與真實細胞中發生的分裂相比，這個過程也非常原始。

由於 SpudCells 不會均勻地粉碎自身，因此它們並不總是能在最終的後代中獲得正確數量的基因組。

經過五個分裂週期後，研究人員發現只有 30% 的細胞仍帶有完整的基因組。

「這項工作在技術上無疑令人印象深刻，」埃克塞特大學生命科學研究中心創始人、哲學家約翰·杜普雷教授告訴《每日郵報》。這是否「最終會成為生物技術所有領域多樣化應用的基礎」更值得懷疑。

“即使假設合成生物學最終將產生具有活細菌細胞所有功能的實體，這項技術是否比修改自然發育的細胞更有效仍然值得懷疑。”

儘管遠非完美，但表明多個生命過程可以在單一人造細胞中複製仍然是一項重大突破，可以為巨大進步鋪平道路。

為了進一步發展這個概念，阿達瑪拉教授和她的合著者建立了一個名為 Biotic 的公益研究組織。

「這項工作只是一個開始，」阿達馬拉教授說。 “我們正在證明，設計基本細胞功能是可能的。為了充分實現這項技術的前景，並使其穩健實用，我們需要國際社會的共同努力。”