SpudCell是第一个由非生物成分构建的合成细胞系统，能够完成完整的细胞周期。Orion Venero, Adamala实验室创作者宣称“SpudCell”是合成生物学领域的一项重大进展。这种宣传有一定的依据——是的，它是一个细胞，但可能还不能被称为活细胞。它有36个基因，能够复制DNA并以一种原始的方式进行复制，但它需要大量外部帮助，并且在五次分裂后会失败。不过，这仍然远远超过其他团队的成就，因此可以说这是迄今为止最大的生物工程壮举。SpudCell项目由密苏里大学的Kate Adamala及其同事创建，该团队现在正在将SpudCell项目开放源代码，以便进一步开发，甚至使其具备无限分裂的能力。以下是您需要了解的内容：什么是SpudCell？它是朝着创建一个功能完全被理解的最小生命体迈出的重要一步。之前的尝试是从基因组小的细菌细胞中删除基因。例如，在2016年，一种901个基因的细菌被精简到只剩下493个基因。Adamala的团队则选择相反的方法，起初只有36个基因。这些基因主要来自大肠杆菌，但还有一些来自感染细菌的噬菌体病毒，以及一个来自水母的荧光蛋白，以帮助使细胞可见。那么，这算不算生命体呢？不算。它能做一些活细胞所做的事情，比如复制基因和分裂，但做得不够好，并且只是在外部的极大帮助下才能糟糕地做到。例如，研究人员展示了进化的现象，即当他们引入有利突变时，这些细胞表现得更好。但突变必须是故意引入的，而不是自发发生。“我认为如果它能够无限复制并具备达尔文式进化的能力，我会满意地称其为活的，”Adamala说。那么我们真的可以称它为合成细胞吗？这取决于你怎么定义。它在某种意义上是一个合成细胞，因为它是在实验室里组装的，并且做了一些细胞所做的事情。但它是用现有细胞的部分组装起来的——主要是那36个基因——而不是完全从零开始制造的。可以认为它是一个经过极度精简的大肠杆菌，加入了一些来自其他病毒、细菌和水母的组件。它是如何组装的？研究人员将36个基因工程化为七个圆形DNA片段。他们制作了大量的复制品，并将其放入一个包含细胞所需的所有其他成分的溶液中，例如DNA和蛋白质的构建块，以及自发形成细胞样气泡的脂肪分子。这些气泡中的一些最终带有完整的七个基因组部分。然后，细胞通过两个编码膜孔蛋白的基因保持活力，这些孔允许一些小分子进入。较大的分子以小气泡的形式提供，这些气泡与细胞融合。因此，这个细胞以生命的所有构建块喂养自己，因为它无法自行制造任何构建块。细胞是如何分裂的？团队在溶液中加入了大型蛋白质，这些蛋白质与从膜伸出的一个蛋白质孔结合。这些蛋白质争夺空间，导致膜弯曲，Adamala说，这可能导致部分SpudCell出芽并形成自己的独立气泡。它不是平均分裂成两部分，结果细胞具有随机选择的圆形DNA片段，因此许多细胞缺少完整的基因组。为什么不将所有基因放在一块DNA上？这样做确实能更好地确保子细胞获得所有基因，但处理如此大的DNA片段非常困难，Adamala说。“一旦我们有了一个我们满意的基因组，它肯定必须放在单个大型片段上。”SpudCell，红色膜被脂质染料染色。Orion Venero, Adamala实验室细胞为什么在大约五轮分裂后停止活动？团队尚不清楚，但细胞无法制造自己的蛋白质合成工厂或核糖体。它们必须得到供给。Adamala说：“我们推测这可能是由于核糖体的失败[导致细胞停止分裂]。”所以，一旦细胞能够制造自己的核糖体，它们可能能够无限地继续分裂。“我认为这很快就能实现。”这一切都非常令人印象深刻，但为什么要创建SpudCell？“我们希望能够利用活生物制造所有石油化工产品，这样我们就可以基本摆脱石油，以实现所有气候和社会效益，”Adamala说。我们依赖的几乎所有化学品，从塑料到农药，都是来源于石油和天然气。许多这些化学品是有毒的，她说，会杀死制造它们的正常细胞。但合成细胞可以设计成耐受这些物质。它会不会有危险？不会。