在显微镜载玻片上的SpudCell 科学家们长期以来一直梦想发现将化学物质转化为生命的炼金术。周三，明尼苏达大学的一个团队宣布，他们朝这一愿景迈出了重要一步。研究人员将数十种成分混合在一起，合成了可以进食、成长、繁殖并相互竞争食物的简单细胞。如果这些细胞尚未完全活着，它们却具备生命的大部分特征。合成生物学家凯特·亚达马拉（Kate Adamala）领导了这项研究，她表示：“生命并不是二元的。这就是为什么我对称之为‘活着’感到犹豫的原因。没有明确的界限，尽管我们希望它是这样。” 迄今为止，科学家们尚未掌握一种能够执行如此多功能的细胞的配方，加州拉霍亚的J. Craig Venter研究所的合成生物学家约翰·格拉斯（John Glass）表示，他没有参与这项研究。“她将这些东西结合在一起真令人眼花缭乱，”他说。 斯坦福大学的合成生物学家德鲁·恩迪（Drew Endy）表示：“它是一个被构建的细胞，而不是出生的细胞。它是人工合成的，但它做着细胞所做的事情。” 《纽约时报》 亚达马拉博士将她的创作命名为SpudCell，因其类似土豆的外观。她和恩迪博士并未选择申请专利，而是组织一个科学家社区，专注于使SpudCells更完全地活着，并将其适应新的实验。他们和他们的同事成立了一个非营利性研究组织，恩迪博士估计在未来十年内将在这一努力上花费数亿美元。数百名科学家预计会加入。“我们会记住这一时刻，”密苏里大学的计算生物学家罗莎娜·齐亚（Roseanna Zia）说，她没有参与该项目。 亚达马拉博士和她的同事在网上发布了一份190页的工作记录。该研究正在审查中，以便在科学期刊上发表。科学家们希望合成细胞能告诉他们一些自然细胞无法解答的生命问题，包括对生命最基本的问题——生命所需的最少基因数量。不过，合成细胞也可能在未来被工程设计来做自然细胞无法做到的事情，例如制造新型药物或从大气中吸收大量二氧化碳。理论上，工程化的SpudCells可能生成自然细胞无法被诱导生成的各种蛋白质，或甚至像火箭燃料一样的有毒化学物质。现在，“我们可以考虑进行一些我们几乎无法理解的化学反应，”格拉斯博士说。 我们所知的生命的麻烦：神秘而混乱的复杂性。我们自己的DNA包含成千上万的基因，以及数百万个分子开关来开关这些基因。科学家对许多DNA片段的作用几乎一无所知。经常是他们认为自己理解的某个基因实际上在执行科学家未曾预料的其他任务。规避这种复杂性的一种方法是简化。 《纽约时报》 在1990年代，由已故生物学家克雷格·文特尔（Craig Venter）领导的一个团队开始研究一种基因少于1000个的微生物。该团队现在由格拉斯博士领导，进一步将该微生物的基因组剥离至525个基本基因。在2016年的一篇论文中，该团队报告说，仍不知道其中三分之一的基因在做什么。格拉斯博士与他的同事们在过去十年里一直在尝试解决这一难题，但他们仍无法说明其中56个基因的功能。“每个细胞必须执行的某些重要任务，我们仍然不知道，”格拉斯博士说。 其他研究人员则从相反的方向解决这个问题。他们不是从上而下工作，而是从下而上着手，试图将无生命的分子结合在一起以产生一个活细胞。自1990年代以来，几家实验室已经逐步深耕这一问题，其中一些实验室完善了由油性分子制成空心泡沫的配方，另一些则找到将简单的遗传分子封装在这些泡沫中的方法。但科学家们仍在努力将这些片段组合成更复杂的系统，更不用说能够被称为细胞的东西了。 近年来，亚达马拉博士接手了一个基本的挑战：细胞分裂。自然细胞在锁定在其内壁上的蛋白质的帮助下进行分裂。环会收紧，将细胞一分为二。其他蛋白质像绞盘一样，将DNA和其他分子移动到形成的细胞中，使其拥有维持生命所需的成分。起初，亚达马拉博士试图构建一个更简单的自然系统版本。但她最后决定根本不模仿真实细胞。生物物理学家发现，如果他们在膜上粘贴蛋白质，会产生压力使膜弯曲。亚达马拉博士和她的团队创建了可以抓取浮动蛋白质的泡沫。当一个泡沫收集到足够的蛋白质时，其表面就开始向内弯曲，直到它被一分为二。尽管这个想法很简单，但在实验室中使其工作却花费了一年的时间。