土豆细胞是什么？

土豆细胞（SpudCell）是由美国明尼苏达大学的科学家制造的一种合成细胞。它是在实验室中利用无生命的化学物质制成的，但能够执行绝大多数与活细胞相同的功能。它能够摄食、生长、繁殖，实现遗传物质传递。

尽管土豆细胞并非人类史上创造的首个合成细胞，但它是第一个在利用实验室化学物质和“自下而上”的方式构建成功后，完成了完整生命周期（从诞生到分裂为下一代细胞）的合成细胞。它是一个简化版的活细胞结构，揭示了维持生命功能所必需的基本遗传与结构组分。

那么，它是活的吗？

不。或者说，也许是吧！土豆细胞背后的研究人员并未声称他们创造了生命，不过他们指出，对于生命“没有单一且公认的定义”，而他们的这种细胞样系统表现出的行为与活细胞相似。

这个实验的研究人员在一份声明中写道：“土豆细胞表现出了通常用于区分生命物质与无生命物质的行为——它摄食、生长、复制自身基因组、分裂——但它比任何天然细胞都要简单得多，并且是人工组装而成的。”

与大多数天然细胞不同，土豆细胞无法自给自足。因为它无法自行构建核糖体（负责合成新蛋白质的细胞部件），科学家必须向其投喂关键的蛋白质和酶，并且每个支系只能维持五到十代。

土豆细胞的基因组也比大多数活细胞要小。它仅包含90 000个碱基对，而人类则拥有30亿个碱基对。此外，土豆细胞的遗传信息分散在7个DNA分子中，而不是整合为一个。这种碎片化分布意味着重要的遗传物质并不总能完整地传递给下一代。

科学家为什么要做这件事？

尽管土豆细胞是一项新成果，但它的成功建立在科学家数十年来对所谓“最小细胞”的研究基础之上。最小细胞是一种合成细胞，仅仅包含执行生命功能所需的最基本的遗传架构和结构体系。

合成细胞能够帮助研究人员全面理解活细胞的基本功能，也即什么对于生命是必需的、什么不是必需的。

在对生命的联系机制有了更深的理解后，反过来又可以助力医学研究、太空探索以及许多其他领域的科研活动。

还有其他具有生命特征的合成细胞吗？

一个多世纪以来，科学家一直试图模拟生命过程，有的是为了医学研究在实验室中尝试制造细胞内部组件，有的则尝试创造完整的细胞。

1957年，加拿大华裔物理学家兼发明家张明瑞创造了世界上第一个人工“细胞”。尽管这次尝试的产物并不能像生物细胞那样运作，但它为那些依赖在体内运输生物材料的医学技术进展铺平了道路。举例而言，器官衰竭和药物中毒的治疗都要用到此类技术。

自那时起，合成生物学领域便开始蓬勃发展。2010年，在美国加利福尼亚州和马里兰州均有实验室的克雷格 · 文特尔研究所的研究人员创造了“最小细胞”，它们由精简后的天然细胞制成，具有合成基因组，且能够自主分裂。如今，土豆细胞展示了合成生物学向前发展的新路径。

在克雷格 · 文特尔研究所主持合成细胞研究的约翰 · 格拉斯（John Glass）表示：“凯特 · 阿达马拉（Kate Adamala）团队设计并构建了一种非生命的合成细胞，在用自下而上的方法合成细胞这一领域，这种细胞比其他任何成果都更接近‘活着’的状态。”

土豆细胞之后是什么？

土豆细胞是一项重大进展，但该项研究背后的研究人员表示，仍有工作需要完成。

下一步，研究人员希望创造出用于构建核糖体的遗传指令，以便未来版本的土豆细胞不必从活细胞中借用核糖体，后者限制了土豆细胞的繁殖能力，使其仅能维持五到十代。

研究人员还希望通过研究提高其向后代传递完整遗传信息的能力，减少其对研究人员提供的富含酶的“食物”的依赖，以使其功能更接近天然细胞。

是否存在风险？

这种制造合成细胞的新方法引发了关于类生命创造物的伦理及安全的担忧，这种担忧由来已久。生物安全专家表示，土豆细胞以及类似的合成细胞项目在当下不会构成任何即时威胁。

“目前的土豆细胞是一次令人兴奋的概念验证，但在它能被用于造福社会之前，还有大量的工作需要完成。”美国工程生物学研究联盟（EBRC）安全计划主任贝基 · 麦克尔普朗（Becky Mackelprang）表示。

资料来源The New York Times