人类第一次用一堆没有生命的化学物质，从零拼出了一个细胞。它会进食，会长大，会复制自己的基因组，会分裂，甚至会在一代代繁殖里跟同类竞争、把长得慢的对手淘汰掉。然而，亲手造出它的科学家说，这还不算活着。
7月1日，美国明尼苏达大学宣布，该校合成生物学家凯特·阿达马拉与亚伦·恩格尔哈特带领的团队，造出了世界上第一个拥有完整生命周期的人造细胞。多家科技媒体把它形容为合成生物学近年来最重要的突破之一。
“除了吃就是生”的实验室新物种
这个细胞叫“SpudCell”，直译过来是“土豆细胞”。据报道，该团队为其命名一半是为了玩笑，一半是在向1957年开启太空时代的苏联卫星“斯普特尼克”（Sputnik）致敬。
“这可能是我做过最令人兴奋的项目。我们在化学层面复现了过去只有生物学才能做到的事，一整套细胞的完整行为。它证明了生命最基本的功能，比如生长和复制，并不需要什么神秘的魔法火花。”阿达马拉说。
▲ SpudCell合成插画
和自然界任何一个细胞都不同，有关SpudCell的全部，阿达马拉都一清二楚。“我掌握这个细胞完整的成分清单，确切知道里面有什么化学物质、什么分子、浓度是多少，”阿达马拉说，“它是被完全定义的，这意味着我们可以对它进行工程改造。”
事实上，SpudCell的日子过得相当娇气。它不会自己制造核糖体，也就是细胞里负责生产蛋白质的关键部件，只能靠研究者从外部投喂大肠杆菌的核糖体来维持运转。
每繁殖一代都要重新喂一次，而且必须泡在30摄氏度（约合86华氏度）的环境里，一次分裂就要花上大约12个小时。
相比之下，天然的大肠杆菌每30分钟就能分裂一次。阿达马拉毫不客气地形容自己的造物：“一个极其弱小的有机体，除了吃东西、偶尔生一个子细胞，基本什么都不会。”
靠“挤”完成分裂，“内卷”5代淘汰原始版本
SpudCell只由大约150到200个分子组成，而一个天然细胞里塞着数百万甚至数十亿个分子。它既不是植物也不是动物，长得最像一种简单的细菌。
它的基因组同样迷你，只有9万个碱基对。作为对比，大肠杆菌的基因组有460万个碱基对，人类则有大约30亿个。
更关键的是，这套基因没有挤在一条染色体上，而是拆分在七个独立的DNA质粒里，团队因此能像调模块一样，分别给细胞的不同功能“编程”。
明尼苏达大学介绍，此前生物学家曾推测，一个能维持生命的细胞，基因组最小也得11.3万碱基对，而SpudCell比这个下限还要更小。
麻烦在于，这么简单的一套零件，要怎么完成分裂这种精密动作？
天然细胞分裂靠的是一套叫“细胞骨架”的内部支架，而这恰恰是合成细胞研究卡了很久的瓶颈。SpudCell绕开了瓶颈，其细胞不断制造蛋白质，蛋白质在细胞膜表面越挤越多，挤到最后，机械压力把膜撑裂，一个细胞就变成了两个。
▲ SpudCell细胞分裂图
研究团队做了一个关键实验，给SpudCell引入一处基因改动，提高某种融合蛋白的产量。结果，带着这处改动的细胞长得更快、生下的后代也更多。
仅仅五代之后，这个“跑得快”的变体就彻底淘汰了没被改造的原始版本。当研究者故意把营养调得稀缺时，这种优势还会进一步放大。
研究团队认为，这说明选择和竞争这两股驱动生物演化的力量，能够在一套纯化学系统里真实上演。
只不过，由于这处改动是人为加进去的，而不是细胞自己冒出来的突变，因此SpudCell还谈不上在“进化”。
那它到底算不算活着？
正因为它做出了这么多像生命的事，一个更根本的问题被摆上了台面：SpudCell算活着吗？
斯坦福大学生物工程副教授德鲁·恩迪判断道：“我们并不完全理解生命，差得远。我们也没有随心所欲操控物质、造出任何东西的能力。我会说，凯特构建了一个细胞，但我不认为她创造了生命。”
恩迪称，以SpudCell现在的形态，它不构成任何生物安全风险，也不可能被拿去做生物武器。“只有当你把包括核糖体在内的一切都喂给它，它才能分裂。离开这个环境，它没有任何自我复制的能力。”
帝国理工学院副教授尤瓦尔·埃拉尼说，这还算不上“在实验室里创造出生命”，但已是“通往那个问题路上一座真正的里程碑”。
中国科学院深圳先进技术研究院研究员刘陈立表示，这个领域令人兴奋、进展飞快，但在论文正式通过同行评审、公开发表之前，还很难给出实质评价。这篇论文目前确实尚未经过同行评审，阿达马拉说本周就会投稿。
▲ 合成生物学家凯特·阿达马拉
把一件尚未定论的成果这么早公之于众，阿达马拉有自己的想法。论文公开的同一天，她和恩迪等人一起成立了一家名为Biotic的公益机构。这家机构想为合成细胞工程搭一套共享的技术底座，并且对全世界的研究者开放，让SpudCell像开源操作系统Linux那样，成为大家都能在上面继续搭建的共用平台。
“SpudCell现在还造不出任何有用的东西，效率远远不够，”她坦言，“真正让我兴奋的，是我们正在把国际社会聚到一起，加速让它变得有用。”
红星新闻记者 邓纾怡
编辑 罗天
审核 何先菊
