人類第一次，創(chuàng)造出“活”的細(xì)胞

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播客 | 生命前哨

制作 | 百歲新我

1957年，蘇聯(lián)把一顆名叫Sputnik的衛(wèi)星送上了太空。這顆衛(wèi)星只有籃球那么大，里面裝的東西也非常寒酸——只有一臺(tái)無線電發(fā)射機(jī)，只會(huì)發(fā)一種聲音——“嗶嗶，嗶嗶”，像一只電子蟋蟀一樣。它不會(huì)拍照，不會(huì)傳數(shù)據(jù)，不會(huì)做任何你覺得“衛(wèi)星應(yīng)該做的事”。它就只是繞著地球一圈一圈地轉(zhuǎn)，然后一聲一聲地叫。

但全世界的科學(xué)家都停了下來，聽那個(gè)聲音。那并不是什么了不起的消息，就是一個(gè)電子信號(hào)，重復(fù)地、微弱地，從頭頂上掠過。但就是那個(gè)信號(hào)，讓所有人都明白了一件事：人類可以把東西送進(jìn)太空了。

那之后的故事——載人航天、登月、空間站——都是從那一聲“嗶嗶”開始的。

人類第一顆人造地球衛(wèi)星——Sputnik

69年以后的今天，明尼蘇達(dá)大學(xué)的科學(xué)家Kate Adamala給她的一項(xiàng)研究取了一個(gè)名字——SpudCell。這個(gè)名字就是在致敬人類的第一顆人造衛(wèi)星——Sputnik。她想做的，不是發(fā)現(xiàn)什么新現(xiàn)象，而是像當(dāng)年發(fā)射衛(wèi)星一樣，證明這件事“現(xiàn)在我們可以做到了”。

小時(shí)候我們都玩過玩具，一定也都干過同樣的事：就是把玩具拆開，想看看里面到底是什么。拆完了想裝回去，結(jié)果發(fā)現(xiàn)裝不回去了。因?yàn)樘珡?fù)雜，零件太多了，不知道哪個(gè)先哪個(gè)后，也不知道它們之間是怎么配合的。

而生命比任何一種我們玩過的玩具都要復(fù)雜，過去幾十年，科學(xué)家一直在做一件事就是：拆。他們把細(xì)胞拆開，把基因拆開，把蛋白質(zhì)拆開，但和玩具一樣——拆完了，裝不回去。

所以長(zhǎng)期以來，我們對(duì)生命的理解是“拆解式”的——我們知道基因是什么、蛋白質(zhì)是什么，但不知道這些零件是怎么組合成一個(gè)能運(yùn)轉(zhuǎn)的整體的。

Kate Adamala 教授

SpudCell之所以讓人興奮，就是因?yàn)樗鼧?biāo)志著人類第一次開始從“拆”走向“裝”。那么SpudCell到底做了什么呢？

它用150到200種化學(xué)分子，從零開始組裝了一個(gè)細(xì)胞。這個(gè)細(xì)胞能吃、能長(zhǎng)、能分裂——大約12個(gè)小時(shí)復(fù)制一代，能持續(xù)5到10代。

和Sputnik一樣，它也極其簡(jiǎn)陋：只有9萬個(gè)堿基對(duì)的基因組，比大腸桿菌要簡(jiǎn)單幾十倍。它需要被“喂養(yǎng)”核糖體，所以每分裂一次都會(huì)變?nèi)酰瑩尾涣藥状５_實(shí)在分裂，在傳遞遺傳信息，在做著“活”的事情。

以前也有人做過類似的事情。2010年，克雷格·文特爾研究所曾經(jīng)做出過一個(gè)“最小細(xì)胞”——但嚴(yán)格意義上來說那是“改造”，不是“重建”。他們是在一個(gè)現(xiàn)成的天然細(xì)胞骨架里換上人工合成的基因組，相當(dāng)于換了發(fā)動(dòng)機(jī)，但車架子還是原來的。

而SpudCell是從零開始搭——所有零件都是化學(xué)合成的，所有結(jié)構(gòu)都是從無到有組織起來的。它是人類第一次用工程化的方法重建了一個(gè)活細(xì)胞的運(yùn)行系統(tǒng)。

顯微鏡下的 SpudCell

一位沒有參與這項(xiàng)研究的帝國理工學(xué)院合成生物學(xué)家評(píng)價(jià)說：“這很可能是近年來合成細(xì)胞領(lǐng)域最大的突破。”

當(dāng)然，SpudCell現(xiàn)在還什么都做不了。它太脆弱，也太簡(jiǎn)陋，但它是一個(gè)可以開始迭代的起點(diǎn)。這也是為什么，這項(xiàng)研究的兩位創(chuàng)始人決定成立一家名為 Biotic 的非營利機(jī)構(gòu)，宣布將SpudCell的全套化學(xué)配方徹底開源，他們想做的是生物界的Linux操作系統(tǒng)。如果合成細(xì)胞可以被工程設(shè)計(jì)，那理論上它就可以被編程去做很多事情——比如生產(chǎn)新型藥物、捕獲二氧化碳、制造生物材料等等，甚至是做一些天然細(xì)胞不擅長(zhǎng)的事情。

當(dāng)Sputnik衛(wèi)星1957年在太空里“嗶嗶”作響的時(shí)候，沒人知道它會(huì)通往何處。但所有人都知道，那個(gè)信號(hào)意味著我們邁出了第一步。

SpudCell也是一樣。它現(xiàn)在的狀態(tài)，何嘗不是在發(fā)出“嗶嗶”的信號(hào)，告訴所有人：我們做到了。做到了從零開始，用非生命的化學(xué)分子，組裝出了一個(gè)能分裂的細(xì)胞。

至于這條路會(huì)通向哪里，誰也說不好。但畢竟，現(xiàn)在已經(jīng)都有人在認(rèn)真計(jì)劃移民火星了。

* 文章內(nèi)容僅供參考，不構(gòu)成任何建議

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來源/ The New York Times