英國布里斯托大學(xué)研究人員在合成生物學(xué)方面邁出了重要的一步，他們設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能執(zhí)行活細(xì)胞的數(shù)個(gè)關(guān)鍵功能，包括產(chǎn)生能量和表達(dá)基因。研究成果近日發(fā)表在《自然》雜志上。

在“生命”的前48小時(shí)內(nèi)，研究人員人工構(gòu)建的細(xì)胞甚至從球形轉(zhuǎn)變?yōu)楦匀坏淖冃蜗x樣形狀，這表明原始細(xì)胞骨架細(xì)絲正在起作用。

科學(xué)家們以前專注于讓人造細(xì)胞執(zhí)行單一功能，例如基因表達(dá)、酶催化或核酶活性。如果科學(xué)家破解了能更緊密模仿生命的人造細(xì)胞的秘密，那么它可在從制造領(lǐng)域到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的所有方面創(chuàng)造豐富的可能性。

為了完成這項(xiàng)最新的自下而上的生物工程壯舉，研究人員使用了兩種細(xì)菌菌落——大腸桿菌和銅綠假單胞菌用作零件。將這兩種細(xì)菌與空的微滴混合在粘稠的液體中，一種被捕獲在液滴內(nèi)，另一種被困在液滴表面。

研究人員通過將菌落浸泡在溶菌酶和蜜蜂素(一種來自蜜蜂毒液的多肽)中來打破細(xì)菌膜，細(xì)菌溢出其內(nèi)容物，這些內(nèi)容物被液滴捕獲以產(chǎn)生膜包被的原始細(xì)胞。

研究證明了這些細(xì)胞能夠進(jìn)行復(fù)雜的處理，例如通過糖酵解產(chǎn)生能量儲(chǔ)存分子ATP，以及基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯。

研究人員表示，這種活性物質(zhì)組裝方法為自下而上的共生生物/合成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的構(gòu)建提供了機(jī)會(huì)。例如，使用工程細(xì)菌有可能制造出復(fù)雜的模塊，以便在合成生物學(xué)的診斷和治療領(lǐng)域以及生物制造和生物技術(shù)中進(jìn)行開發(fā)。

未來，這種合成細(xì)胞技術(shù)還可用于改善用于生物燃料和食品加工的乙醇生產(chǎn)。結(jié)合基于基礎(chǔ)生物學(xué)先進(jìn)模型的知識(shí)，研究人員可混合和匹配一些結(jié)構(gòu)，同時(shí)重新設(shè)計(jì)其他結(jié)構(gòu)以構(gòu)建全新的系統(tǒng)。人造細(xì)胞還可被編程為像紫色細(xì)菌一樣進(jìn)行光合作用，或者像減少硫酸鹽的細(xì)菌一樣從化學(xué)物質(zhì)中產(chǎn)生能量。

總編輯圈點(diǎn)

細(xì)胞被稱為生命的基本結(jié)構(gòu)，但它其實(shí)并不“基本”。細(xì)胞內(nèi)的機(jī)制非常復(fù)雜，而生物學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，讓人類得以采取自下而上的策略，嘗試從源頭重建細(xì)胞生物過程。合成生物學(xué)，也是近年來的熱門領(lǐng)域，利用工程化的生物，生產(chǎn)出人類想要的東西。這次，研究人員用兩種細(xì)菌菌落作為零件，制造出了某種活著的、能執(zhí)行功能的細(xì)胞。乘著合成生物學(xué)的東風(fēng)，科研人員“用細(xì)菌制造一切”。制造出細(xì)胞，不僅有實(shí)用價(jià)值，也助力我們更深入地了解這一基本結(jié)構(gòu)。

(作者: 張夢然)