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人類開始"手搓生命" 科學家拼出會吃會繁殖細胞
人類開始"手搓生命" 科學家拼出會吃會繁殖細胞人類開始"手搓生命" 科學家拼出會吃會繁殖細胞
天然細胞通常依靠由多種蛋白質組成的細胞骨架定位染色體、重塑細胞膜，並把遺傳物質分配給兩個子細胞。這壹直是合成細胞研究的瓶頸。
Adamala 團隊繞過了對細胞骨架的需求。他們借鑒此前的膜物理研究，讓 SpudCell 制造壹種能夠聚集在膜表面的蛋白質。蛋白質不斷擁擠，使局部膜發生彎曲並積累機械應力，最終使細胞膜分裂。
慕尼黑工業大學系統化學家 Job Boekhoven 認為，這項研究漂亮地展示了這種分裂機制。更重要的是，研究人員讓進食、DNA 復制和膜分裂等需要不同化學條件的模塊，在同壹個脂質體中連續運轉。
圖 | 熒光顯微鏡顯示合成細胞正在經歷細胞分裂：伸長、收縮，並分離成兩個子細胞
既然 SpudCell 可以生長和分裂，那它能否通過進化邁向生命呢？
為此，研究人員引入了壹種基因改變，SpudCell 會產生更多的融合蛋白，從而使細胞生長速度更快，分裂加快。伍代之後，生長速度更快的突變株在競爭中勝過了原始株。在營養匱乏的情況下，這種優勢進壹步增強，這表明選擇和競爭機制在完全合成的化學系統中也發揮著作用。
對 Adamala 來說，這項研究證明了合成細胞可以呈現類似活細胞的基本行為，但贰者的能力仍相去甚遠。
在 30℃ 條件下，SpudCell 約每 12 小時完成壹代，速度遠慢於大腸杆菌；它必須定期接收供體脂質體，無法制造自身的核糖體、維持完整的蛋白質合成系統，也不能自主調控代謝或清除廢物。由於缺少精確的基因組分配機制，它在分裂時還經常向子細胞傳遞錯誤數量的 DNA。因此，現有體系通常只能維持 5 至 10 代，隨後便會停止運行。
亞利桑那州立大學的壹位進化生物學家 Michael Lynch 稱其為“合成生物學的壹項傑作”。然而，他也告誡人們不要過分誇大這種細胞，因為它目前還無法自我維持。
除了實驗本身，SpudCell 的發布方式也在學術界引起討論。
據 Adamala 透露，這篇長達約 190 頁的論文此前曾被 Cell 拒稿，壹名審稿人認為 SpudCell 不是真正的生物學。隨後，團隊在將手稿上傳至預印本平台前，便以禁發形式提供給多家媒體。
“這是壹種不尋常的做事方式。”海德堡大學合成生物學家 Kerstin Göpfrich 評論道。Boekhoven 雖然高度肯定技術路線，也強調論文中的核心主張仍需經過同行評議。
在分享最新研究成果的同時，Adamala 和其他研究人員宣布成立壹家名為 Biotic 的非營利組織，旨在向世界各地的研究人員開放他們的合成生物學工具。該團隊將公開他們的數據和方法，以便合成生物學家能夠開始構建和改進他們的細胞模型。
到目前為止，該組織擁有大約 1,000 萬美元的種子資金，並將在 9 月份將其大部分作為研究資助發放。他們希望，這項研究成果在未來幾拾年內能夠用於制造無需化石燃料的塑料、化肥或藥物等。
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Adamala 團隊繞過了對細胞骨架的需求。他們借鑒此前的膜物理研究，讓 SpudCell 制造壹種能夠聚集在膜表面的蛋白質。蛋白質不斷擁擠，使局部膜發生彎曲並積累機械應力，最終使細胞膜分裂。
慕尼黑工業大學系統化學家 Job Boekhoven 認為，這項研究漂亮地展示了這種分裂機制。更重要的是，研究人員讓進食、DNA 復制和膜分裂等需要不同化學條件的模塊，在同壹個脂質體中連續運轉。
圖 | 熒光顯微鏡顯示合成細胞正在經歷細胞分裂：伸長、收縮，並分離成兩個子細胞
既然 SpudCell 可以生長和分裂，那它能否通過進化邁向生命呢？
為此，研究人員引入了壹種基因改變，SpudCell 會產生更多的融合蛋白，從而使細胞生長速度更快，分裂加快。伍代之後，生長速度更快的突變株在競爭中勝過了原始株。在營養匱乏的情況下，這種優勢進壹步增強，這表明選擇和競爭機制在完全合成的化學系統中也發揮著作用。
對 Adamala 來說，這項研究證明了合成細胞可以呈現類似活細胞的基本行為，但贰者的能力仍相去甚遠。
在 30℃ 條件下，SpudCell 約每 12 小時完成壹代，速度遠慢於大腸杆菌；它必須定期接收供體脂質體，無法制造自身的核糖體、維持完整的蛋白質合成系統，也不能自主調控代謝或清除廢物。由於缺少精確的基因組分配機制，它在分裂時還經常向子細胞傳遞錯誤數量的 DNA。因此，現有體系通常只能維持 5 至 10 代，隨後便會停止運行。
亞利桑那州立大學的壹位進化生物學家 Michael Lynch 稱其為“合成生物學的壹項傑作”。然而，他也告誡人們不要過分誇大這種細胞，因為它目前還無法自我維持。
除了實驗本身，SpudCell 的發布方式也在學術界引起討論。
據 Adamala 透露，這篇長達約 190 頁的論文此前曾被 Cell 拒稿，壹名審稿人認為 SpudCell 不是真正的生物學。隨後，團隊在將手稿上傳至預印本平台前，便以禁發形式提供給多家媒體。
“這是壹種不尋常的做事方式。”海德堡大學合成生物學家 Kerstin Göpfrich 評論道。Boekhoven 雖然高度肯定技術路線，也強調論文中的核心主張仍需經過同行評議。
在分享最新研究成果的同時，Adamala 和其他研究人員宣布成立壹家名為 Biotic 的非營利組織，旨在向世界各地的研究人員開放他們的合成生物學工具。該團隊將公開他們的數據和方法，以便合成生物學家能夠開始構建和改進他們的細胞模型。
到目前為止，該組織擁有大約 1,000 萬美元的種子資金，並將在 9 月份將其大部分作為研究資助發放。他們希望，這項研究成果在未來幾拾年內能夠用於制造無需化石燃料的塑料、化肥或藥物等。
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