网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

190页重磅论文被顶刊拒稿,她转手向媒体发布,让科学界吵翻了

0
分享至

2026年7月,明尼苏达大学合成生物学家凯特·阿达马拉(Kate Adamala)团队公布了一项研究:他们完全使用非生命的化学组分,从零构建出一个能完成完整细胞周期(生长、DNA复制、分裂)的合成细胞系统,并将其命名为“SpudCell”。这篇长达190页的论文此前被《细胞》杂志拒稿,阿达马拉随后在上传预印本服务器之前便将手稿寄给了多家媒体。有同行称赞这是“惊人的科学成就”,也有人拒绝评论未经同行评审的工作,直言“这是营销,不是科学”。SpudCell离真正的生命还有多远?

撰文 | 木木

“我有好一阵子不敢相信。”凯特·阿达马拉在接受Quanta Magazine采访时回忆说。她反复检查数据,反复查看显微镜下的图像,一个脂质膜包裹的“小水滴”,里面装着酶、DNA和一套蛋白质合成工具,正在拉长、收缩,然后一分为二。

“天哪,我真的造出了一个会分裂的细胞?……检查了够多次之后,你才敢跟自己说:好吧,这是真的。”



SpudCell在显微镜下拉长、收缩并分裂成两个子细胞的过程。 | 图源:Kate Adamala, Adamala Lab

这个“小水滴”就是SpudCell(土豆细胞),它由36种纯化酶、一个9万碱基对的基因组和一层脂质膜组成。它能与外部的“饲养脂质体”(磷脂分子构成的微小中空囊泡,结构和人体细胞膜高度相似)融合获取营养,能复制自己的DNA,能通过膜表面的物理应力分裂成两个子细胞。

不过它不是活的,按任何定义都不是。

“我不知道还有哪个用生物组分组装人造细胞的尝试,能走到这么远。”研究生命起源的芝加哥大学化学家杰克·绍斯塔克(Jack Szostak)对Quanta Magazine说。绍斯塔克是阿达马拉的博士生导师,但未参与此项研究。

从零造细胞的两条路线

人类想从零造一个细胞,这个梦做了几十年。一直以来,想要实现这个目标的路线分两种。

第一条是“自上而下”:拿一个已经活着的细胞,不停地删基因,看删到什么程度它还能活。

这条路走得最远的,是J·克雷格·文特尔研究所(J. Craig Venter Institute,简称JCVI)的团队。2010年,他们合成了一个完整的细菌基因组,植入另一个活细胞的空壳里,造出了JCVI-syn1.0,第一个拥有完全人工合成基因组的细胞。2016年,他们在此基础上进一步精简,把基因组削减到只剩473个基因,造出了JCVI-syn3.0,当时已知最小的可自主存活的细胞。

首个人工合成基因组的细胞 | 图源:JCVI

但自上而下路线有一个根本限制:你必须从一个活细胞开始。你拿走的东西越多,越接近生命的底线,但你永远是在做减法。

第二条路线是“自下而上”:从非生命的分子出发,一个组件一个组件地往上搭,看什么时候搭出来的东西开始表现得像活的。

这条路上的关键工具早已存在。2001年,东京大学上田卓也团队开发出PURE系统,这是一套包含36种纯化蛋白因子以及核糖体、tRNA等组分的蛋白质合成工具包,能在试管里读取DNA并合成蛋白质。

此后,德国马克斯·普朗克学会的莱因哈德·利波夫斯基(Reinhard Lipowsky)发现,在脂质膜表面附着蛋白质标签可以吸引其他蛋白质聚集,物理挤压膜直至分裂。合成生物学家汉内斯·穆奇勒(Hannes Mutschler)和克里斯托弗·达内隆(Christophe Danelon)则开发了一套在脂质体内复制DNA的系统。

但从来没有人把这些模块整合进同一个系统,让它们协同运转。

阿达马拉2016年在明尼苏达大学建立实验室时,设想的就是这件事:用天然的生物分子,从零组装一个能完成完整细胞分裂周期的合成细胞。她的路线图来自所有已知细胞的共同特征:它们生长,它们复制DNA,它们分裂,它们演化。



合成生物学家Kate Adamala | 图源:Eurekalert网站

“我有一份蓝图,一份完整的化学成分清单,列出了每一个组分。”她对Quanta Magazine说。

用笨办法实现目标

SpudCell的身体是一个脂质体,一个由脂肪分子围成的中空小球,和天然细胞膜的材料相同。球内装着PURE系统的蛋白因子和核糖体,以及分布在多个质粒上的约9万碱基对基因组。这个基因组比典型细菌小50倍,甚至比曾有理论方案估算的最小自主生命基因组(约113kbp)还要小。



论文Figure 1展示了SpudCell从组装、喂养、生长、DNA复制到分裂的完整细胞周期设计。| 图源:bioRxiv

但基因组小也意味着SpudCell自己几乎什么都不会“做”。它没有代谢基因,不能处理食物和能量,不能合成核糖体,不能制造转运RNA(tRNA)。它就像一个不会做饭的人,完全靠外卖活着。

“外卖”是研究团队预先制备的一批小脂质体,里面装着糖、脂质、酶,以及核糖体和tRNA等复杂分子。SpudCell的基因组编码了一种叫α-溶血素(α-hemolysin)的蛋白质。这种蛋白质会插入SpudCell的膜中,向外伸出一个化学标签。当装满营养的小脂质体撞上SpudCell时,标签会锁住它们,触发两层膜融合,营养随之灌入。

SpudCell的DNA控制着它能不能吃、吃多快、长多大。天然细胞通过数百个代谢酶基因来实现类似的功能。SpudCell用外部供给绕过了这一步,以极小的基因组完成了细胞周期。

喂饱了,长大了,DNA也复制了。下一步是分裂。

这正是整个合成生物学领域卡了很久的地方。许多天然细胞分裂依赖细胞骨架——一套由几十种蛋白质协调运作的内部支架。从零构建一套功能性的细胞骨架,是公认的瓶颈。阿达马拉的团队决定跳过它。

他们借鉴了利波夫斯基的思路:让SpudCell在膜表面表达一种带有标签的蛋白质,再从外部加入连接分子和链霉亲和素(streptavidin)。连接分子先与标签结合,再把链霉亲和素固定到膜表面。当越来越多的链霉亲和素聚集在膜上,蛋白质之间的拥挤改变了膜的曲率,物理应力大到膜承受不住,细胞就裂成两半。



Max Planck团队展示过通过膜表面蛋白浓度控制人工细胞样囊泡分裂的机制,SpudCell借鉴了这一思路。| 图源:Max Planck Institute of Colloids and Interfaces/Jan Steinkuehler

“这大概是最笨的办法了。”阿达马拉对《科学》杂志说。

笨归笨,但它跑通了。产生更多膜表面蛋白的细胞分裂得更高效,基因组直接决定了繁殖成功率。慕尼黑工业大学系统化学家约布·伯克霍芬(Job Boekhoven)评价说,这篇论文“漂亮地展示了这种分裂机制”,这“是一个巨大的成就”。

不过,这套分裂机制效率很低。为了实现多轮分裂,研究团队不得不用物理手段辅助:把SpudCell压过一层布满微孔的膜,强制把它们挤碎。即便如此,五轮分裂后,只有约30%的子细胞仍保留了完整的全套基因组。

每一代耗时约12小时。作为对比,大肠杆菌在适宜条件下约20至30分钟就能倍增一次。

SpudCell也无法制造新的核糖体,这套蛋白质合成机器会随着分裂代数增加而降解。绍斯塔克指出,无法自主生产核糖体“限制了它的生长和持续繁殖潜力”。如果SpudCell能自己造核糖体和其他蛋白质及RNA,“它就会更接近现有的生物细胞,比如细菌”。

它们在竞争

细胞能生长、能分裂了。但它能迈向生命的下一步,演化吗?

阿达马拉的团队做了一个实验。他们制备了两批SpudCell:一批使用普通强度的启动子驱动α-溶血素基因,另一批使用更强的启动子(T7Max),让细胞产生更多的融合蛋白。结果,后者吃得更快、长得更大。

然后,他们把两批细胞混在一起,让它们竞争同一份有限的营养。五轮生长和分裂后,产更多融合蛋白的变体在种群中占了上风:约60%的基因组携带了T7Max启动子。在营养更稀缺的条件下,这种优势更加明显。

这是真正的自然选择吗?不是。突变是研究者人为引入的,分裂需要机械辅助,基因组分配也不均匀。但它证明了一件事:在一个完全由已知化学组分构成的系统里,“适者多产”的逻辑已经开始运转。

“这是一篇很酷的论文,”明斯特大学研究者塞拉菲娜·韦格纳(Seraphine Wegner)说,“但我不认为它意味着我们离创造一个完全合成的细胞很近了。”

阿达马拉自己也清楚,离真正的演化还差关键一步。她的DNA复制酶工作得太精准了,不会引入有意义的随机突变。她需要找到一种更容易犯错的酶,但又不能错得太离谱,以至于基因组在几代之内就崩溃。她引用了生物化学家、复杂性理论家斯图尔特·考夫曼(Stuart Kauffman)的说法:生物学在“混沌边缘”运转得最好。

“生物学需要变化得足够快,但不能太快。”阿达马拉说。

190页论文、一场拒稿和一个非营利组织

SpudCell的科学内容只是故事的一半,故事的另一半是它的发布方式,本身就成了争议。

阿达马拉的团队撰写了一份190页的论文,首先投给了《细胞》(Cell)杂志。据《科学》杂志报道,一位审稿人认为SpudCell“不是真正的生物学”(not real biology),论文被拒。

此后,阿达马拉做了一个不寻常的决定:在将论文上传至预印本服务器bioRxiv之前,她先将手稿在媒体封锁协议下寄给了包括Quanta Magazine、《科学》、CNN在内的多家媒体。这意味着记者们读到这篇论文的时间早于同行。



海德堡大学合成生物学家克斯廷·格普弗里希(Kerstin Göpfrich)对《科学》杂志评价说:“这是一种不寻常的做法。”

批评最尖锐的是贝尔维杰生物医学研究所(IDIBELL)ICREA研究教授安赫尔·拉亚·查莫罗(Ángel Raya Chamorro)。他在西班牙科学媒体中心(SMC Spain)的专家反应征集中直接拒绝评论论文内容,理由是:“在科学期刊上发表之前就在新闻媒体上发表,这是营销,不是科学。”他写道,这个团队选择绕过了“科学共同体自17世纪以来用于验证知识的机制:在专业期刊上发表”。他将这种做法与“用标题取代方法论、用即时性取代共识”的趋势相提并论。

但也有同行持不同看法。

斯坦福大学合成生物学家德鲁·恩迪(Drew Endy)认为,阿达马拉的做法需要勇气。“我觉得她是在给所有人一份礼物。”他对《科学》杂志说。在他看来,尽快把研究公开(哪怕没有同行评审),是启动合成细胞领域协作的前提。

多位评审人对SpudCell本身给出了谨慎但积极的评价。西班牙国家生物技术中心(CNB-CSIC)教授维克托·德·洛伦佐(Víctor de Lorenzo)的表态可以代表一种广泛的立场:这项工作“技术上扎实,是重要的技术进步,但绝非在实验室中创造了生命”。他说,“生物工程中的里程碑不应与生命起源或创造中的里程碑混为一谈”。

巴塞罗那基因组调控中心生物系统设计组负责人路易斯·塞拉诺(Luis Serrano)也指出,SpudCell使用的全部是天然组分(包括一套35种酶的混合物),并通过与携带核糖体和营养物的脂质体融合来喂养。“细胞分裂部分更‘性感’。但这并不是一个由非自然界化合物设计或制造的细胞。它更像是克雷格·文特尔的最小细胞,而不是一个从头设计的细胞。”

同样在CNB-CSIC工作的詹姆斯·佩莱蒂耶(James Pelletier)提供了一个有用的比较框架:“SpudCell是一个体外系统,需要纯化核糖体等复杂生物分子作为营养;它的生长和分裂能力有限。相比之下,J·克雷格·文特尔研究所的最小细胞等细菌可以自己合成核糖体,并进行指数级生长和分裂。这是研究生命分子的互补路线。”

在宣布SpudCell的同时,阿达马拉和恩迪等人成立了一个名为Biotic的非营利组织,目标是协调全球合成生物学研究团队,加速真正合成细胞的实现。据恩迪透露,Biotic已获得约1000万美元种子资金,大部分将于2026年9月以研究资助形式发放。团队同时公开了所有数据和方法,供全球研究者在SpudCell基础上改进。

阿达马拉喜欢用飞机做比喻。“现代细胞就像一架梦想客机(Dreamliner)。”她说,“我们造的是一架莱特飞行器……第一个装上翅膀的自行车车架,飞了100英尺。”

在她把SpudCell造出来之后,学生们想用她的名字来命名,叫“阿达马拉细胞”。她坚决反对,开玩笑说叫什么都行,叫土豆也行。于是学生们真的叫它SpudCell(土豆细胞)。“我是波兰人,我大部分成分就是土豆,所以没问题。”她说。

在显微镜下看SpudCell,“就是一坨东西”(it's a blob),阿达马拉承认,“对我来说很美,因为我太兴奋了。”

而另一位合成生物学家、慕尼黑工业大学的伯克霍芬,把视角拉得更远:

“如果你想理解生命是什么,你首先得造出生命。”

参考资料

[1] Saplakoglu, Y. (2026, July 1). For the First Time, a Cell Built From Scratch Grows and Divides. Quanta Magazine. https://www.quantamagazine.org/for-the-first-time-a-cell-built-from-scratch-grows-and-divides-20260701/

[2] Kupferschmidt, K. (2026, July 1). Lab-created 'SpudCell' marks 'stunning' step toward building life from scratch. Science. https://www.science.org/content/article/lab-created-spudcell-marks-major-step-toward-building-life-scratch

[3] Science Media Centre Spain. (2026, July 2). Scientists in the United States claim to have built a synthetic cell that can feed and reproduce. https://sciencemediacentre.es/en/scientists-united-states-claim-have-built-synthetic-cell-can-feed-and-reproduce

[4] Biotic. (2026). SpudCell: The first synthetic cell with a complete cell cycle. https://biotic.org/research/spudcell/

[5] Gaut, N.J., Deich, C., Cash, B., Hoog, T., Engelhart, A.E. & Adamala, K.P. (2026). A Chemically Defined Synthetic Cell Capable Of Growth And Replication. bioRxiv. https://doi.org/10.64898/2026.07.01.735724

[6] J. Craig Venter Institute. (2016). First Minimal Synthetic Bacterial Cell. https://www.jcvi.org/research/first-minimal-synthetic-bacterial-cell



特 别 提 示

『返朴』提供按月检索功能。关注公众号,回复四位数组成的年份+月份,如“1903”,可获取2019年3月的内容目录,以此类推。

版权说明:欢迎个人转发,任何形式的媒体或机构未经授权,不得转载和摘编。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
亚运会|本届大赛最大冷门出现!地位堪比中国跳水队的韩国射箭队一日连失两金

亚运会|本届大赛最大冷门出现!地位堪比中国跳水队的韩国射箭队一日连失两金

文汇报
2026-10-03 04:04:16
33岁章泽天风格大变!穿艳俗纱裙、副乳突出,比实际年龄成熟10岁

33岁章泽天风格大变!穿艳俗纱裙、副乳突出,比实际年龄成熟10岁

阿讯说天下
2026-04-18 14:53:39
美国一家五口不听劝,带三个女儿来上海,下了飞机就被震撼到了

美国一家五口不听劝,带三个女儿来上海,下了飞机就被震撼到了

趣味萌宠的日常
2026-10-03 17:39:25
大难临头见人心?张艺谋健康状况曝光,陈婷亲手删掉爱妻标签

大难临头见人心?张艺谋健康状况曝光,陈婷亲手删掉爱妻标签

史怌的生活科普
2026-10-03 10:19:08
多位文艺界人士曾提及刘欢的酒量,戴军:喝多了就会开始讲外语

多位文艺界人士曾提及刘欢的酒量,戴军:喝多了就会开始讲外语

东方不败然多多
2026-09-27 16:21:18
演员许晴分享满满一桌早餐:“我几乎天天都吃这样的早餐”

演员许晴分享满满一桌早餐:“我几乎天天都吃这样的早餐”

小椰的奶奶
2026-10-03 15:41:23
俄警告外国公民和外交人员不要留在基辅及乌军事设施附近

俄警告外国公民和外交人员不要留在基辅及乌军事设施附近

北青网-北京青年报
2026-10-03 20:02:46
四川59名干部当选县级党委书记

四川59名干部当选县级党委书记

掌上金牛
2026-10-03 16:40:10
中国男足点球胜乌兹别克斯坦 诞生3个不可思议,停球失误却成助攻

中国男足点球胜乌兹别克斯坦 诞生3个不可思议,停球失误却成助攻

梅亭谈
2026-10-03 16:19:13
“我不会结婚”北京理工女大学生语出惊人:穷人生孩子是不负责任

“我不会结婚”北京理工女大学生语出惊人:穷人生孩子是不负责任

蹲坑看世界
2026-10-03 05:40:38
为什么C罗不宣布退役,葡萄牙国家队就一定要招他?

为什么C罗不宣布退役,葡萄牙国家队就一定要招他?

而长终
2026-10-02 16:49:05
千古奇冤扬科维奇!国足0比5惨案后,全国球迷欠他一句道歉

千古奇冤扬科维奇!国足0比5惨案后,全国球迷欠他一句道歉

体坛小鹏
2026-10-03 08:55:19
深圳公开赛决赛出炉,诞生5个意想不到,袁思俊太不容易了

深圳公开赛决赛出炉,诞生5个意想不到,袁思俊太不容易了

南海浪花
2026-10-03 20:01:29
买手机的人变了:512GB成绝对主流、标准版没人要,华为Mate90标准版销量暴跌85%但Pro版暴增208%

买手机的人变了:512GB成绝对主流、标准版没人要,华为Mate90标准版销量暴跌85%但Pro版暴增208%

向日葵科技杂谈
2026-10-03 16:37:22
辽宁省三甲医院2025年收入统计|辽宁医疗资源主要集中沈阳、大连

辽宁省三甲医院2025年收入统计|辽宁医疗资源主要集中沈阳、大连

坠入二次元的海洋
2026-10-03 17:51:48
消失38天!包贝尔国庆露营被拍 酒店风波后首现身

消失38天!包贝尔国庆露营被拍 酒店风波后首现身

人间娱事集
2026-10-03 09:03:31
中国车份额从35.4%掉到32%,谁在抢走这3.4个点?

中国车份额从35.4%掉到32%,谁在抢走这3.4个点?

码上闲叙
2026-10-02 13:23:19
巴勒斯坦球员向国足道歉

巴勒斯坦球员向国足道歉

界面新闻
2026-10-03 19:59:28
俄罗斯媒体确认了:日本已向俄罗斯承诺,与美国和澳大利亚的演习结束后撤走美国堤丰导弹系统,但俄罗斯怀疑日本会在演习后留下堤丰系统

俄罗斯媒体确认了:日本已向俄罗斯承诺,与美国和澳大利亚的演习结束后撤走美国堤丰导弹系统,但俄罗斯怀疑日本会在演习后留下堤丰系统

吉刻新闻
2026-09-28 22:32:28
贺炜:“恭喜中国队!”我说给了很多其他队伍,但这一次送给国足

贺炜:“恭喜中国队!”我说给了很多其他队伍,但这一次送给国足

懂球帝
2026-10-03 17:02:08
2026-10-03 20:44:49
返朴 incentive-icons
返朴
科学新媒体“返朴”,科普中国子品牌,倡导“溯源守拙,问学求新”。
4409文章数 15954关注度
往期回顾 全部

科技要闻

英伟达盘中创历史新高,市值逼近6万亿美元

头条要闻

美国女囚死刑执行到打呼 已成植物人"死不成又活不了"

头条要闻

美国女囚死刑执行到打呼 已成植物人"死不成又活不了"

体育要闻

这个讨论了一夏天的问题,马刺有答案了吗

娱乐要闻

马思纯一家爬山祈福!素颜出镜笑容甜

财经要闻

4亿台电视挂墙落灰 为何没人愿意开了?

汽车要闻

方程豹9月热销破4万 首款皮卡鲨鱼将于四季度上市

态度原创

教育
时尚
数码
本地
家居

教育要闻

选专业别只追“热门”:数字时代,这4个方向值得重点了解

Chemena Kamali写给Chloé的又一封情书

数码要闻

299元 米家无线直发梳2开售:70分钟长续航、无线做造型

本地新闻

中秋逛白塔寺,体验国医妙荟雅集

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

无障碍浏览 进入关怀版