化学与生物学之间的界限正变得越来越难以划分。明尼苏达大学由生物化学家凯特·阿达马拉领导的团队从零构建了一个细胞，一个名为SpudCell的系统，完全由纯化的化学组分组装而成，能够生长、复制基因组和分裂。描述这项工作的预印本被《细胞》期刊拒绝，因为一位评审认为这些细胞”不是真正的生物学”，但该工作仍被该领域的领军人物誉为自下而上合成生物学的里程碑式成就。
SpudCell与以往所有细胞的不同之处不在于其功能，而在于其制造方式。此前所有合成细胞，包括J·克雷格·文特尔2010年里程碑式的JCVI-syn1.0，都是通过提取现有天然细胞并用合成基因组替换其基因组来构建的。这种方法是”自上而下”的：它从一个活的底盘开始并进行修改。而SpudCell是”自下而上”的：它从纯化的化学品开始，从头组装整个系统。
“我有蓝图，我有每种组分的完整化学成分清单，”阿达马拉告诉《Quanta杂志》。”我们在化学中复制了以前只在生物学中可能实现的事情：细胞的完整行为集合。它证明生命最基本的功能，如生长和复制，不需要神秘的魔法火花。”
SpudCell的工作原理
细胞体是一个脂质体，一种包裹着水的脂肪酸显微泡。研究团队在其内部装载了一个90千碱基对的基因组，分布在7至9个独立的DNA质粒上，携带大约36个基因。这刚好足以编码进食、生长、复制和分裂所需的功能。
蛋白质合成机制由PURE系统提供，一个包含36种纯化大肠杆菌酶的混合物，包括核糖体，能够将合成基因组翻译成功能性蛋白质。其中一种蛋白质，α-溶血素，插入脂质体膜并充当门控：它与外部feeder脂质体上的化学标签结合，触发融合，输送糖类、脂质、tRNA、核糖体和酶的新鲜供应。
分裂发生在没有细胞骨架的情况下。聚集在膜内表面的蛋白质积累机械应力，直到脂质体分裂。为了在多代中维持复制，研究人员使用了链霉亲和素结合和机械分离网。
经过5次分裂周期后，细胞保持12小时的分裂时间，但只有约30%的子代细胞保留完整基因组。该系统无法在其受控化学环境之外生存，它需要持续的feeder脂质体供应，无法制造自己的核糖体，也无法进行代谢。
“它效率低下，但你确切知道它是如何构建的，”阿达马拉告诉《科学》杂志，将SpudCell比作”第一辆能飞100英尺的带翼自行车车架”，合成细胞的莱特飞行器。
它活着吗？
这个问题让科学家们产生了分歧。斯坦福大学的合成生物学先驱、与阿达马拉共同创立公益公司Biotic的德鲁·恩迪谨慎地说：”我会说凯特构建了一个细胞。我不认为她创造了生命。”
J·克雷格·文特尔研究所的约翰·格拉斯称其为”生物学史上的里程碑事件”和”合成细胞领域乃至整个生物学的分水岭事件”。芝加哥大学的诺贝尔奖得主杰克·绍斯塔克说：”我不知道还有任何其他从生物组分组装人工细胞的努力取得了如此大的进展。”
其他人则更为谨慎。明斯特大学的塞拉芬·韦格纳告诉《科学》杂志：”这是一篇非常酷的论文……但我认为这并不意味着我们接近创造完全合成细胞。”亚利桑那州立大学的迈克尔·林奇警告说，这种细胞并非自给自足。
美国国家标准与技术研究院的伊丽莎白·斯特里查尔斯基表示，SpudCell”跨越了界线”，介于一堆化学品和自然进化细胞之间，这是一个恰当的描述，因为这个系统在任何传统意义上都不是活着的，却能做只有生命系统才能做到的事情。
SpudCell名称的由来
据《科学》和《Quanta》报道，阿达马拉的学生建议将细胞命名为”阿达马拉细胞”。她回答说：”叫它别用我的名字，叫它土豆都行。”故意模仿第一颗人造卫星斯普特尼克，为该项目赋予了它的名字。
Biotic：开放合成细胞的基础设施
阿达马拉、恩迪、扬·耶德雷谢克和生物技术企业家克里斯·拉乔共同创立了Biotic，一家美国501(c)(3)非营利公益公司，筹集了约1000万美元的种子资金。Biotic将于2026年9月开始发放研究资助，目标是建立合成细胞工程共享技术基础设施，并保持工具开放。
“任何工程学科都需要模块化，”阿达马拉在大学新闻稿中说。”在我们的案例中，我们相信这些模块必须在开放环境中构建：私下构建的基础设施基础只会给别人一个收费亭。”
这篇题为”A Chemically Defined Synthetic Cell Capable of Growth and Replication”的论文长达190页。在被《细胞》拒绝后，作者计划将其提交给一家新期刊。在出版前保密协议下，阿达马拉与记者分享了手稿，这一不寻常的举动得到了她同事的辩护。”我认为凯特非常勇敢，我认为她给了每个人一份礼物，”恩迪告诉《科学》杂志。”对她来说，保守这个秘密会容易得多。”
下一步是什么
SpudCell尚无法进化，其基因组复制酶非常精确，自发突变无法积累。它无法消除废物。它无法在没有定期机械帮助的情况下分裂。
但它首次证明，完整的细胞周期可以在确定的化学配方上运行。阿达马拉说，接下来的步骤是提高分裂期间基因组继承的效率，增加代谢能力，并最终使系统在没有feeder脂质体的情况下自给自足。
“如果有人要合成一个最小细胞，”阿达马拉说，”那将是一个集体努力。”
披露：基于尚未经过同行评审的预印本。该手稿被《细胞》拒绝，尚未被其他期刊接受。
婷 翻译
来源
- Gaut, N.J., Deich, C., Cash, B., Hoog, T., Engelhart, A.E., Adamala, K.P.”A Chemically Defined Synthetic Cell Capable of Growth and Replication.”Preprint，Biotic.org 和 bioRxiv。
- Matthew Herper，”Synthetic biology researchers think they’ve made a cell. Is it alive？”STAT News，2026年7月1日。
- 明尼苏达大学双城分校，生物科学学院新闻稿，2026年7月1日。