人類手搓出第一個活細(xì)胞？還是個土豆？

前兩天差評君在網(wǎng)上沖浪的時候，看到了一條堪比當(dāng)年克隆羊多莉的大新聞。

明尼蘇達(dá)大學(xué)的 Kate Adamala 團(tuán)隊宣布，他們成功構(gòu)建了全球首個能完成“完整生命周期”的合成細(xì)胞。

這個被稱為“SpudCell（土豆細(xì)胞）”的玩意兒，居然能在培養(yǎng)皿里自己吃飯、長大、復(fù)制基因，還能分裂生娃，甚至還會跟同類搞職場內(nèi)卷。

這玩意兒聽起來有點玄幻了嗷，消息一出，各路媒體紛紛高潮，學(xué)術(shù)界甚至有人將這比作生物學(xué)領(lǐng)域的“萊特兄弟首飛時刻”，仿佛人類馬上就要在實驗室里批量扮演上帝造物了。

所以咱們也去看了下，這個純?nèi)斯な执甑暮铣杉?xì)胞到底咋回事。

這個土豆細(xì)胞（以下簡稱土豆小子）顧名思義，在顯微鏡底下看起來坑坑洼洼的，長得就像個洋芋。

同時，這名字也致敬了第一顆人造衛(wèi)星“Sputnik”，研究團(tuán)隊希望能由此開啟生物學(xué)工程的新紀(jì)元；還有一點就是首席研究員Kate調(diào)侃自己的波蘭血統(tǒng)（因為土豆對波蘭人來說相當(dāng)于大米飯，所以在歐洲，土豆相當(dāng)于是波蘭人的外號）。

土豆小子本質(zhì)上呢，還真算不上是真正的活體生命。

它總共只有9萬個的堿基對，要知道人類足足有30億個，就連大腸桿菌都有460萬個。

而這9萬個堿基對編碼了36個基因，它們沒合成成一個完整的DNA，而是像零件一樣分散在7個DNA分子里，所以每次復(fù)制繁殖的時候，難免會掉裝備。

所以土豆小子的生命力也非常虛，在實驗里，經(jīng)歷 5 代分裂后，僅有約 30% 的存活細(xì)胞還仍僥幸攜帶有完整的基因組。

不僅如此，由于土豆小子體內(nèi)的基因?qū)嵲谔倭耍B生物最基本的核糖體（細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)合成工廠）都造不出來，所以它壓根就不能搞定吃喝拉撒。

為了它能活著，科學(xué)家們還給它配了個外賣小哥，一種直徑約 0.4 微米的飼喂脂質(zhì)體，里面裝了營養(yǎng)物質(zhì)、核糖體和ATP，當(dāng)土豆小子外殼和秒送小哥接觸到，就意味著送餐已完成。

補水啦

土豆小子吃飽后，內(nèi)部的 Phi29 聚合酶開始瘋狂工作，通過滾環(huán)擴(kuò)增，就會把那 7 個質(zhì)粒的基因組全給復(fù)制一遍。

這么廢廢的土豆小子在繁殖的時候，也有點力不從心。

科學(xué)家們?yōu)榱吮ＷC繁殖的成功率，采用了簡單粗暴的機械擠壓法，通過濾膜狠狠地擠壓土豆小子，幫它強行完成復(fù)制分裂。

更有意思的是，研究團(tuán)隊還給土豆小子安排了一場饑餓游戲。

他們做了兩批細(xì)胞：一批普通版，一批裝了大胃袋的MAX版本，優(yōu)勢就是能更好地取外賣。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，更強配置確實換來了更好的生態(tài)位，通過五代繁衍，MAX版本能從原本的 50% 比例漲到 61%；如果一開始只占 10%，五代后也能漲到 38%。

而且，如果提供的食物越少，這個優(yōu)勢越明顯，在最缺飯的實驗里，也就是外賣小哥的濃度只有正常水平的十分之一，MAX版本幾乎壟斷了稀缺資源，五代之后，數(shù)量占比飆到 70%。

雖然土豆小子看起來很糙，但它的思路才是學(xué)術(shù)界驚嘆的根本原因。

在土豆小子之前，科學(xué)家們搞合成細(xì)胞，走的基本是“自上而下”的路線。

簡單來說，就是玩疊疊樂，通過把現(xiàn)有的細(xì)胞、細(xì)菌里面的基因，一點點摳掉，以此研究哪些基因才是生命必備的，然后針對性研究就完事了。

當(dāng)年合成生物學(xué)大佬克雷格·文特爾，拿了一個活生生的絲狀支原體細(xì)菌，一直摳到 2016 年，搞出了當(dāng)時已知具有最小基因組的細(xì)胞，只有 473 個基因。

聽起來是不是很靠譜，但老天爺開了個致命的玩笑，溫特爾大哥都整到只有473個基因了，結(jié)果里面有149個還是搞不清楚是干嘛的。。。

這就像你拿到了一個經(jīng)過無數(shù)次迭代、勉強能跑的祖?zhèn)魇荷酱a，雖然你把它精簡了，但里面依然有一堆你不知道干啥的黑箱邏輯，一碰就可能崩潰。

而土豆小子直接反向操作，走的是極為頭鐵的“自下而上”路線，也就是不拿現(xiàn)成的活物魔改了，咱們直接用純化學(xué)物質(zhì)堆積木。

研究團(tuán)隊直接用非生命的純化酶、合成脂質(zhì)，加上一套被稱為 PURE 的游離翻譯系統(tǒng)，從零開始搭建。

這意味著這個系統(tǒng)是 100% 透明的，科學(xué)家對里面的每一個成分、每一個濃度都門兒清。從依賴自然盲盒的發(fā)現(xiàn)科學(xué)，到完全可控的工程設(shè)計，這才是它最恐怖的地方。

不過也正是這種違反祖宗家法的操作，讓土豆小子有點不受待見。

之前研究團(tuán)隊滿懷信心地把論文投給了頂刊《Cell》，結(jié)果被拒稿了，一個審稿人直接說，土豆小子根本就不是真正的生物學(xué)（確實，更像土木老哥的工程學(xué)是吧）。

如今，這篇論文已經(jīng)上傳到了 bioRxiv 上的預(yù)印本，還需要通過正式的同行評審才算正式發(fā)表。

但首席研究員 Kate Adamala 在把手稿上傳之前，竟然先把論文提前群發(fā)給了各大科技媒體的記者。

這種“先找媒體造勢，再走同行評審”的騷操作，也給不少專業(yè)人士留下了不好的印象。

既然不是真正的活體生命，也不夠完美，那土豆小子到底有什么用？

這主要還是因為現(xiàn)階段的地球生物，基本人人擁有自己的祖?zhèn)魇荷酱a，每次遇到問題，科學(xué)家們想從根上、直接動用基因編輯技術(shù)去調(diào)整些什么，總會引發(fā)一些預(yù)期外的問題，或者引來公眾的非議。

而土豆小子的出現(xiàn)，其實就是人類開始從基本化學(xué)物質(zhì)，自己一點點焊出來的第一個純血系統(tǒng)。

它的功能確實簡陋到令人發(fā)指，但它的每一行底層架構(gòu)、每一成分的濃度對我們來說都是已知的，那如果以此為起點，反向編譯細(xì)胞、生命，那人類真就可能成為了掌控萬物的造物主了。

而更現(xiàn)實的是，土豆小子的研究團(tuán)隊已經(jīng)開始動手了，他們和斯坦福的學(xué)者聯(lián)手，創(chuàng)立了一個名為 Biotic 的公益性機構(gòu)，并拿到了約一千萬美元級別的種子資金。

他們的終極目的，是效仿當(dāng)年的 Linux 操作系統(tǒng)，把這套生物底層平臺徹底開源化。

難道說21世紀(jì)真的是生物的世紀(jì)？

說這個確實早了點，咱們還是先祝這顆土豆早日挺過同行評審的毒打，順順利利發(fā)個頂刊吧。

撰文：八戒

編輯：江江 & 面線

美編：素描

圖片、資料來源：

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