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7 月 4 日讯据《纽约时报》7 月 1 日报道,明尼苏达大学科研团队在“将化学物质转化为生命”的愿景上取得里程碑式进展,正式发布了人造合成细胞 SpudCell的研究成果。这一突破标志着人类在构建人

“生命炼金术”重要一步:人类首次成功构建可生长和分裂的细胞

7 月 4 日讯据《纽约时报》7 月 1 日报道,生命术重生长明尼苏达大学科研团队在“将化学物质转化为生命”的炼金类首裂愿景上取得里程碑式进展,正式发布了人造合成细胞 SpudCell的步人研究成果。这一突破标志着人类在构建人工生命领域迈出了关键一步。次成

该研究由 Kate Adamala教授领衔,功构成功构建出一种具备生长、和分DNA(脱氧核糖核酸)复制及分裂能力的细胞人工细胞。这是生命术重生长科学界首个完全由非细胞材料从零构建,并经过验证能够完成基本细胞分裂循环的炼金类首裂人工生命体。

SpudCell 的步人核心构成与运行机制

SpudCell 由 36 种纯化酶、包含 9 万个碱基对的次成基因组(分布在 9 个 DNA 分子上)以及 脂质膜共同组成。这种复杂的功构组合使其能够在多代繁衍中实现增殖、基因组复制与细胞分裂。和分

  • 基础架构:团队将多种优化后的细胞生物成分封装于具有脂质双层的 liposome(脂质体)中。
  • 复制机制:采用 2018 年研究报告中的生命术重生长 DNA 复制系统,作为亲代 DNA 复制并传递给子代的核心机制。

  • 蛋白质合成支持:引入 PURE system(无细胞蛋白质合成系统)试剂体系,提供转录和翻译所需的蛋白质、核糖体等关键生物分子,确保细胞功能的正常运转。

独特的“摄食”与“分裂”机制

为了实现持续生长,团队设计了精巧的营养摄取与分裂策略:

  1. 融合摄食机制
  2. 人工细胞表面嵌入了可生成分子标签的基因,使其能够与提供脂质、核糖体、酶和小分子的“喂养脂质体”发生融合,从而从外部摄取生长所需的营养物质。
  3. 通道吸收:SpudCell 通过表面通道直接吸收小分子。
  4. 融合摄取:对于无法直接穿过通道的大分子(如蛋白质),研究人员引入了装载这些物质的微小泡体。细胞通过碰撞并与泡体融合,获取内部物质作为营养。

  1. 生长与分裂
  2. 随着摄食过程的持续,细胞体积逐渐增大,在数小时内达到可分裂状态。
  3. 分裂触发:团队在培养体系中引入一种特殊蛋白质,该蛋白吸附在细胞表面后,迫使膜向内弯曲,最终将单个母细胞分裂为两个新细胞。

初步演化能力验证

研究团队还测试了 SpudCell 的初步演化潜力:

  • 实验设计:构建一种突变体,使其与装有营养物的泡体结合得更紧密。将突变体与原始 SpudCell 按 50:50的比例混合。
  • 竞争结果:在围绕食物进行的 5 代竞争中,突变体的数量超过了原始细胞。
  • 结论:这一结果证明,人工细胞在资源竞争中表现出适应性优势,显示出初步的自然选择演化特征。

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