上海
天然细胞有对称和不对称两种分裂方式，其中不对称分裂是将一个细胞分裂成两个不同的子细胞。然而，现有的人工细胞缺少天然细胞内部的复杂结构域边界和拓扑缺陷，难以实现类似天然细胞“一个变两个且两个不一样”的不对称分裂。
2026 年 5 月 13 日，中国科学院化学研究所乔燕研究员、王树研究员及北京化工大学林艺扬教授作为共同通讯作者（中国科学院化学研究所孟何、贾丽艳为论文共同第一作者），在国际顶尖学术期刊 Nature 上发表了题为：Asymmetric splitting in dividing lipid-nucleotide multilamellar droplets 的研究论文。
该研究提出一种基于瞬态化学不均匀性和界面能梯度诱发人工细胞不对称分裂的新策略，构筑了具备不对称分裂潜能的结构化层状液晶液滴人工细胞模型，成功展示了其自发分裂为液滴和囊泡两种结构性能迥异子代的动态过程。
这项研究首次证明了 人工细胞（ artificial cell ）可以在没有外部复杂操控的情况下完成不对称分裂，并产生形态和功能不同的子代。这项研究为自下而上地组装能够增殖的人工细胞迈出了重要一步，为理解生命起源时期原始细胞的形成与类生命功能涌现提供了一个新的实验模型，也为生物制造前沿领域开辟了新方向。
最近的研究开发出了一种内部分子密集的液晶液滴，其能够选择性地隔离生物分子并实现界面润湿，可用于构建人工细胞和人工细胞网络。然而，这些合成的人工细胞的受控分裂仍然是一个挑战。
在这项最新研究中，研究团队构筑了一种由脂质分子与核苷酸自组装形成的层状液晶液滴人工细胞模型。在碱性磷酸酶催化下，液滴表面首先形成一个局部凹陷；随着酶催化反应持续进行，凹陷沿液滴表面周向逐渐扩展，同时液滴形成清晰的外壳—内核界面。当凹陷张开角度达到临界值，液滴内核被完整“挤出”，剥离后的外壳则通过边缘弛豫闭合，形成具有内水相的多层囊泡结构。最终，一个母代液滴分裂形成两个结构、组成和性质显著不同的子代结构——子代液滴和子代囊泡。
研究结果表明，酶主要富集于液滴表面，其催化的去磷酸化过程可导致液滴层间距增大并引发结构失稳。在非酶条件下，多价离子介入或 pH 变化同样能够触发液滴分裂，这不仅证明了静电屏蔽作用是不对称分裂的核心驱动力，也表明该分裂机制具有较好的普适性，其本质来源于瞬态化学不均匀性与界面能梯度的协同作用。此外，层状液晶结构及其层内微小结构缺陷对液滴分裂至关重要，而内部无序的液滴则仅表现为均匀解体。
进一步研究发现，分裂后的子代液滴能够保留酶活性和分子浓度，而子代囊泡由于持续的去磷酸化，内部结构逐渐疏松并释放部分分子， pH 也随之降低。这说明不对称分裂能够在子代体系中形成差异化化学微环境，从而为后续功能分化提供基础。
结构化液滴人工细胞的不对称分裂
总的来说，该研究不仅为理解生命功能涌现提供了新的实验模型，也为构筑具备自主增殖、分化和演化能力的高复杂度人工细胞体系奠定了基础。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10489-5
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