SpudCell：首个“从零建造”的合成细胞诞生，能进食、生长和分裂

2026年7月，美国明尼苏达大学双城分校的研究人员宣布了一项合成生物学领域的里程碑式成就：SpudCell——首个完全由非生命化学成分组装、并能完成完整生物生命周期（进食、生长、基因组复制和分裂）的合成细胞。

由生物科学学院副教授Kate Adamala和Aaron Engelhart领导的团队，从零开始，逐个化学部件地构建了SpudCell。这使其区别于早期工作，例如J. Craig Venter研究所2016年创造的“最小细胞”——后者是将合成基因组移植到已有的天然细胞中，而非从零组装。

这并非真正意义上“创造生命”，但它是由非生命材料构建出的、迄今为止最接近生命功能的模拟体。以下是该团队的具体成就、工作原理、当前局限，以及新成立的非营利组织Biotic对该领域的意义。

关键参数：SpudCell由什么构成

SpudCell比任何天然细胞都简单得多。一个典型的大肠杆菌含有数百万甚至数十亿个分子；而SpudCell总共只包含150到200个分子。其基因组由七个设计好的DNA环组成，编码了生长和繁殖的指令。（同一团队更早的预印本工作描述了一个超过200 kb、包含150多个基因的部分合成基因组。）

SpudCell依赖于PURE系统（重组元件蛋白质合成系统）——一种最小化、重组构建的体外转录-翻译机器。它没有自身的代谢系统，完全依赖这种定制分子环境来执行其遗传程序。

如何进食

细胞膜上嵌入了基于细菌蛋白α-溶血素的跨膜孔道，允许核苷酸和小分子营养物质流入细胞。通过添加化学诱导剂可以打开或关闭这些孔道，从而实现可控喂食。

如何分裂

分裂过程通过将膜定位的FtsZ蛋白（细菌微管蛋白类似物）招募到脂质双层上来驱动。当足够的FtsZ聚集时，它会形成一个收缩环，向内夹紧膜，直到细胞一分为二。该系统利用光敏感或化学诱导的蛋白质锚来控制FtsZ何时何地组装，从而实现了对分裂时机的外部控制。

主要局限：尚未真正“活着”

尽管取得了突破，SpudCell距离一个自给自足的活生物体还有很长的路要走。研究人员坦承其缺点：

• 分裂效率低下： 分裂过程被描述为“笨拙”。只有一部分SpudCell能成功完成分裂；许多细胞中途停止收缩或直接裂解。
• 基因组保留率低： 子细胞常常继承不完整甚至没有基因组拷贝。团队估计每次分裂的基因组保留率远低于50%，这意味着许多“后代”无法继续循环。
• 核糖体降解： PURE系统的核糖体会在细胞周期中降解。经过3-4代后，蛋白质合成就会停止，细胞系随之崩溃。这限制了SpudCell的系谱大约只有5代（约2-3天），之后就需要更换。
• 缺乏达尔文式进化： SpudCell执行程序化的复制，但无法自主突变、竞争或进化。每一个周期都是对外部提供程序的确定性执行，不是开放式的进化。

正如Adamala对CNN所说，SpudCell是“一个非常脆弱的有机体，主要存在意义就是消耗，偶尔产生一个女儿细胞”。

同行评审状态

该研究目前正在科学期刊审稿中，尚未完成同行评审。研究团队在网上发布了一份190页的预印本报告。《纽约时报》援引研究人员的话证实，论文正在审稿中。具体投稿期刊尚未披露。

Biotic：合成细胞的开源未来

与SpudCell发布的同时，研究人员还宣布了Biotic（BIOTIC）——一个由Kate Adamala和斯坦福大学合成生物学家Drew Endy共同创立的美国501(c)(3)公益性慈善组织。

Biotic的使命是在多边、开源的基础上推进新兴生物技术的发展。明尼苏达大学持有SpudCell的专利，但已将其独家授权给Biotic，该组织的结构旨在确保这项基础技术对全球研究人员免费开放——类似于人类基因组计划的运作方式。Drew Endy的加州理工学院传记证实，他“最近共同创立了BIOTIC，作为一个在多边基础上推进新兴生物技术的新慈善机构”。

为何重要

SpudCell代表着向从零构建活细胞这一长期目标迈出的重大一步。它为研究生命的基本需求提供了一个最小平台，并可能最终促成在医学、生物制造和化学生产中的应用。正如Adamala对《明星论坛报》所说，其动机是“将经济转向生物经济”，无需使用石油化工产品即可制造化学品。

但就目前而言，SpudCell是一个原理验证——一个脆弱、短命的分子集合体，比以往任何人造物都更接近生命，但根据任何标准定义，它都还不算活着。