前两天差评君在网上冲浪的时候,看到了一条堪比当年克隆羊多莉的大新闻。
明尼苏达大学的 Kate Adamala 团队宣布,他们成功构建了全球首个能完成 " 完整生命周期 " 的合成细胞。
这个被称为 "SpudCell(土豆细胞)" 的玩意儿,居然能在培养皿里自己吃饭、长大、复制基因,还能分裂生娃,甚至还会跟同类搞职场内卷。

这玩意儿听起来有点玄幻了嗷,消息一出,各路媒体纷纷高潮,学术界甚至有人将这比作生物学领域的 " 莱特兄弟首飞时刻 ",仿佛人类马上就要在实验室里批量扮演上帝造物了。
所以咱们也去看了下,这个纯人工手搓的合成细胞到底咋回事。
这个土豆细胞(以下简称土豆小子)顾名思义,在显微镜底下看起来坑坑洼洼的,长得就像个洋芋。
同时,这名字也致敬了第一颗人造卫星 "Sputnik",研究团队希望能由此开启生物学工程的新纪元;还有一点就是首席研究员 Kate 调侃自己的波兰血统(因为土豆对波兰人来说相当于大米饭,所以在欧洲,土豆相当于是波兰人的外号)。

土豆小子本质上呢,还真算不上是真正的活体生命。
它总共只有 9 万个的碱基对,要知道人类足足有 30 亿个,就连大肠杆菌都有 460 万个。
而这 9 万个碱基对编码了 36 个基因,它们没合成成一个完整的 DNA,而是像零件一样分散在 7 个 DNA 分子里,所以每次复制繁殖的时候,难免会掉装备。
所以土豆小子的生命力也非常虚,在实验里,经历 5 代分裂后,仅有约 30% 的存活细胞还仍侥幸携带有完整的基因组。
不仅如此,由于土豆小子体内的基因实在太少了,连生物最基本的核糖体(细胞内的蛋白质合成工厂)都造不出来,所以它压根就不能搞定吃喝拉撒。
为了它能活着,科学家们还给它配了个外卖小哥,一种直径约 0.4 微米的饲喂脂质体,里面装了营养物质、核糖体和 ATP,当土豆小子外壳和秒送小哥接触到,就意味着送餐已完成。
补水啦

土豆小子吃饱后,内部的 Phi29 聚合酶开始疯狂工作,通过滚环扩增,就会把那 7 个质粒的基因组全给复制一遍。
这么废废的土豆小子在繁殖的时候,也有点力不从心。

科学家们为了保证繁殖的成功率,采用了简单粗暴的机械挤压法,通过滤膜狠狠地挤压土豆小子,帮它强行完成复制分裂。
更有意思的是,研究团队还给土豆小子安排了一场饥饿游戏。
他们做了两批细胞:一批普通版,一批装了大胃袋的 MAX 版本,优势就是能更好地取外卖。
结果发现,更强配置确实换来了更好的生态位,通过五代繁衍,MAX 版本能从原本的 50% 比例涨到 61%;如果一开始只占 10%,五代后也能涨到 38%。

而且,如果提供的食物越少,这个优势越明显,在最缺饭的实验里,也就是外卖小哥的浓度只有正常水平的十分之一,MAX 版本几乎垄断了稀缺资源,五代之后,数量占比飙到 70%。
虽然土豆小子看起来很糙,但它的思路才是学术界惊叹的根本原因。
在土豆小子之前,科学家们搞合成细胞,走的基本是 " 自上而下 " 的路线。
简单来说,就是玩叠叠乐,通过把现有的细胞、细菌里面的基因,一点点抠掉,以此研究哪些基因才是生命必备的,然后针对性研究就完事了。

当年合成生物学大佬克雷格 · 文特尔,拿了一个活生生的丝状支原体细菌,一直抠到 2016 年,搞出了当时已知具有最小基因组的细胞,只有 473 个基因。
听起来是不是很靠谱,但老天爷开了个致命的玩笑,温特尔大哥都整到只有 473 个基因了,结果里面有 149 个还是搞不清楚是干嘛的。。。
这就像你拿到了一个经过无数次迭代、勉强能跑的祖传屎山代码,虽然你把它精简了,但里面依然有一堆你不知道干啥的黑箱逻辑,一碰就可能崩溃。
而土豆小子直接反向操作,走的是极为头铁的 " 自下而上 " 路线,也就是不拿现成的活物魔改了,咱们直接用纯化学物质堆积木。

研究团队直接用非生命的纯化酶、合成脂质,加上一套被称为 PURE 的游离翻译系统,从零开始搭建。
这意味着这个系统是 100% 透明的,科学家对里面的每一个成分、每一个浓度都门儿清。从依赖自然盲盒的发现科学,到完全可控的工程设计,这才是它最恐怖的地方。
不过也正是这种违反祖宗家法的操作,让土豆小子有点不受待见。
之前研究团队满怀信心地把论文投给了顶刊《Cell》,结果被拒稿了,一个审稿人直接说,土豆小子根本就不是真正的生物学(确实,更像土木老哥的工程学是吧)。

如今,这篇论文已经上传到了 bioRxiv 上的预印本,还需要通过正式的同行评审才算正式发表。
但首席研究员 Kate Adamala 在把手稿上传之前,竟然先把论文提前群发给了各大科技媒体的记者。
这种 " 先找媒体造势,再走同行评审 " 的骚操作,也给不少专业人士留下了不好的印象。
既然不是真正的活体生命,也不够完美,那土豆小子到底有什么用?
这主要还是因为现阶段的地球生物,基本人人拥有自己的祖传屎山代码,每次遇到问题,科学家们想从根上、直接动用基因编辑技术去调整些什么,总会引发一些预期外的问题,或者引来公众的非议。

而土豆小子的出现,其实就是人类开始从基本化学物质,自己一点点焊出来的第一个纯血系统。
它的功能确实简陋到令人发指,但它的每一行底层架构、每一成分的浓度对我们来说都是已知的,那如果以此为起点,反向编译细胞、生命,那人类真就可能成为了掌控万物的造物主了。
而更现实的是,土豆小子的研究团队已经开始动手了,他们和斯坦福的学者联手,创立了一个名为 Biotic 的公益性机构,并拿到了约一千万美元级别的种子资金。
他们的终极目的,是效仿当年的 Linux 操作系统,把这套生物底层平台彻底开源化。
难道说 21 世纪真的是生物的世纪?
说这个确实早了点,咱们还是先祝这颗土豆早日挺过同行评审的毒打,顺顺利利发个顶刊吧。
撰文:八戒
编辑:江江 & 面线
美编:素描
图片、资料来源:
Science:Lab-created ‘ SpudCell ’ marks ‘ stunning ’ step toward building life from scratch
The NewYork Times:Scientists Made a Cell With Most of the Hallmarks of Life. Here ’ s What to Know.
A Chemically Defined Synthetic Cell Capable Of Growth And Replication





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