浙江
真实细胞的分裂，往往不是简单的“一分为二”。母细胞可以产生两个形态、大小甚至功能各不相同的子细胞，这种不对称分裂在发育和分化中至关重要。但在人造细胞领域，想让一个合成液滴也做到这一点，科学家们一直没找到太好的办法。过去的研究大多只能实现对称分裂，比如靠温度梯度或化学反应让囊泡均匀地一分为二。要想让它们像真正的细胞那样“有差异地”分裂，通常得借助复杂的蛋白质机器，这无疑增加了人工细胞构建的难度和门槛。
2026年5月13日，《自然》杂志在线发表了一项研究，给出了一个意想不到的答案。中国科学院与英国布里斯托大学的研究团队合作完成了这篇题为《Asymmetric splitting in dividing lipid-nucleotide multilamellar droplets》的论文。论文的通讯作者是林艺阳、王树、Stephen Mann和乔燕。他们发现，一类由脂质和三磷酸腺苷（ATP）构成的层状液晶微液滴，在碱性磷酸酶（ALP）或者镁离子、钙离子等简单化学物质的触发下，可以自行发生不对称分裂，产生一个子代液滴和一个多层囊泡，整个过程不需要任何生物蛋白机器的参与。
研究团队使用的液滴材料很简单：一种叫做 DDAB 的阳离子脂质，加上带负电的 ATP 分子。两者混合后，会自发形成直径大约 6 微米的多层“洋葱状”液滴——里面是一圈一圈同心排列的液晶层，没有空腔，在偏光显微镜下能看到漂亮的马尔他十字图案。这些液滴平时比较稳定，但一旦加入碱性磷酸酶，变化就开始了。
研究者用显微镜跟踪了整个分裂过程。最初，液滴表面某个点出现一个小坑，像被咬了一口。几秒到几十秒内，这个小坑开始沿着液滴表面周向扩大，变成一个越来越深的“碗状”凹陷。随着凹陷加深，液滴内部渐渐显露出一个明显的边界：外面一圈是正在被“剥离”的壳层，里面则是一个完整的、未被侵蚀的核心。当凹陷角度达到 80° 到 140° 左右时，边界失稳，内核被完整挤出来，而剥离的外壳也没有散掉，反而重新构型成一个充满水的多层囊泡。统计显示，在碱性磷酸酶处理 16 分钟后，大约 67% 的液滴完成了这种异形分裂。
为什么液滴会这样分裂？关键在于 ATP 的电荷。碱性磷酸酶会逐步切掉 ATP 的磷酸基团，把它变成 ADP 甚至 AMP。随着负电荷减少，脂质头基和反离子之间的静电吸引力下降，液晶层之间开始吸水溶胀。X 射线散射结果证实，层间距从最初的 3.34 纳米逐渐增大到 3.59 纳米。溶胀让结构变得不稳定，而液滴内部恰好存在一个“隐藏”的核—壳缺陷边界——这可能是液滴形成时留下的拓扑结构。在电荷屏蔽或溶胀压力下，这个薄弱边界就被激活了，外壳沿着边界慢慢剥离，内核顺势被挤出来。
更有意思的是，研究团队还尝试了其他触发方式。不用酶，直接加镁离子、钙离子，甚至提高钠离子浓度或降低 pH 值，都能让液滴发生同样的不对称分裂。而且换用 CTP、GTP、TTP 等其他核苷三磷酸，结果也类似。这说明这个现象不是某种特定分子组合的巧合，而是一个相对普适的机制：只要降低脂质层间的静电相互作用，就可能诱导液晶液滴异形分裂。
研究团队还测试了这些液滴的“装载”和“传递”能力。他们发现，液滴能够自发吸收辣根过氧化物酶（HRP）、荧光标记的 DNA 短链以及带电荷的葡聚糖。在碱性磷酸酶触发分裂后，这些生物分子会被分配到不同的子代结构中。例如，HRP 更多地保留在挤出的内核液滴里，而碱性磷酸酶本身的活性在重新构型的外壳囊泡中更强。
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