纽约时报报道说，化学物质可以转化为生命。周三，明尼苏达大学团队宣布，他们朝着这一愿景迈出了重要一步。
研究人员把数十种成分混合在一起，合成出简单细胞。这些细胞能够摄取养分、生长、繁殖，并相互争夺食物。如果说这些细胞还没有完全活着，它们也已经具备了生命的大多数标志。
领导这项研究的合成生物学家凯特·阿达马拉说：“生命并不是非黑即白的。这就是为什么我不太愿意称它为‘活着’。我们当然希望有一条清晰界线，但事实并没有。”
加利福尼亚州拉霍亚市克雷格·文特尔研究所合成生物学家约翰·格拉斯没有参与这项研究。他说，在此之前，科学家从未掌握过一种细胞配方，能让细胞同时执行这么多功能。
他说：“她把这些东西全部组合在一起，令人眼花缭乱。”
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斯坦福大学合成生物学家德鲁·恩迪说：“这是一个被建造出来的细胞，不是自然诞生的细胞。它是构建出来的，但它会做细胞会做的事。”
阿达马拉博士把她创造的细胞命名为 SpudCell，因为这种细胞外形像土豆。她没有申请专利，而是与恩迪博士一起组织科学家社群，专注于让 SpudCell 更接近完整生命，并使它们适用于新的实验类型。
他们和同事已经成立非营利研究组织。恩迪博士估计，未来十年，这个组织将在相关努力上投入数亿美元。预计将有数百名科学家加入。
没有参与这个项目的密苏里大学计算生物学家罗珊娜·齐亚说：“我们会记住这一刻。”
阿达马拉博士和同事在网上发布了长达190页的研究说明。这项研究正在接受科学期刊的发表审查。
科学家希望，合成细胞能够告诉他们天然细胞无法回答的生命问题，其中包括一些基本问题，例如一种最低限度的生命形式需要多少基因。
不过，合成细胞有朝一日也可能被设计成完成天然细胞无法完成的任务，比如制造新型药物，或从大气中吸收大量二氧化碳。从理论上说，经过工程改造的 SpudCell 可能生产天然细胞难以制造的大量蛋白质，甚至生产火箭燃料等有毒化学物质。
格拉斯博士说，如今，“我们可以开始思考一些几乎还难以完全理解的化学反应”。
我们所知生命的问题在于，复杂性神秘而混乱。人类自身 DNA 包含数万个基因，还有数百万个打开和关闭这些基因的分子开关。科学家几乎不了解其中许多 DNA 片段到底在做什么。科学家往往以为自己理解某个基因，后来却发现它还在执行他们预料之外的其他任务。
避开这种复杂性的一种办法是简化。
20世纪90年代，已故生物学家克雷格·文特尔领导的团队开始研究一种基因少于1000个的微生物。后来，由格拉斯博士领导的团队继续削减这种微生物的基因组，最终保留了525个必要基因。
在2016年发表的论文中，这个团队报告称，他们不知道其中三分之一的基因在做什么。过去十年里，格拉斯博士和同事一直试图解开这一谜题，但他们至今仍无法说明其中56个基因的功能。
格拉斯博士说：“每个细胞都必须完成一些重要任务，但我们仍然不知道那些任务是什么。”
其他研究人员则从相反方向处理这个问题。他们不是自上而下研究，而是自下而上，把没有生命的分子组合起来，试图制造出活细胞。
自20世纪90年代以来，多个实验室一直在处理这个问题的一小部分。有些实验室完善了用油性分子制造空心泡囊的配方。另一些实验室找到了把简单遗传分子封装进这些泡囊的方法。
但科学家一直难以把这些部分组合成更复杂的系统，更不用说组合成可以称为细胞的东西。
近年，阿达马拉博士开始处理一个基础挑战：细胞分裂。天然细胞分裂时，会借助蛋白质。这些蛋白质彼此锁合成环，并固定在细胞内壁上。这个环会不断收紧，把细胞勒成两个。
其他蛋白质则像绞盘一样，把 DNA 和其他分子移入正在形成的细胞，使这些细胞拥有继续存活所需的成分。
起初，阿达马拉博士试图构建天然系统的简化版本。但后来，她决定完全不模仿真实细胞。
生物物理学家曾发现，如果把蛋白质附着在膜上，就会产生压力，使膜发生弯曲。阿达马拉博士和团队制造出能够捕捉周围漂浮蛋白质的泡囊。当泡囊收集到足够多蛋白质时，表面就开始向内弯曲，直到一分为二。
这个想法虽然简单，但要在实验室中实现，需要一整年的实验。阿达马拉博士说：“但一旦成功，它就能稳定运作。”
这一成功后，团队开始尝试完整构建合成细胞。
第一步是制造细胞运转所需分子的混合液。这一配方最终包括约100种蛋白质和简单分子，它们是关键化学反应所必需的，例如根据基因制造新蛋白质。
研究人员还为合成细胞提供了从病毒和无处不在的大肠杆菌中借来的基因。他们选择了36个基因，用来完成复制 DNA 等基本任务。
科学家把这些成分混合成一锅“汤”后，又加入构成细胞膜的基础材料。这些材料自发结合成泡囊，每个泡囊都包裹了一部分混合物。
许多泡囊最终包住了合适的基因、蛋白质和其他分子组合，并开始进行真实细胞中可见的化学反应。
当这些新细胞漂浮在烧瓶中时，阿达马拉博士和同事加入了食物。细胞通过表面通道吸收小分子。
科学家还放入了装载蛋白质和其他分子的小泡囊，这些分子太大，无法通过细胞表面的通道。细胞可以通过撞上并融合这些泡囊，摄取里面的营养。
随着进食，细胞开始生长。仅几个小时后，细胞就长到足以分裂的大小。
科学家向烧瓶中加入特殊蛋白质。这种蛋白质附着在细胞表面，迫使细胞向内弯曲。一旦细胞分裂成两个，新形成的两个细胞便继续生长。
至此，SpudCell 能够生长、进食和繁殖。结果显示，这些细胞甚至具备初步进化能力。
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阿达马拉博士和同事创造了突变版本，这种版本能更紧密地结合周围漂浮、装满食物的泡囊。为了测试这一点，他们制造出原始 SpudCell 和突变 SpudCell 各占一半的混合物。
这些细胞在五代中争夺食物。最终，突变细胞数量超过原始细胞，表明突变细胞在争夺食物方面胜过原始细胞。
齐亚博士说：“这就是这项工作的震撼性成就。”
科学家将能够让不同合成细胞相互竞争，并迅速培育出更复杂的细胞。
尽管有这些生命迹象，SpudCell 仍存在一些重大缺陷。首先，它无法制造产生新蛋白质的分子工厂，也就是核糖体。这些细胞可以携带构建核糖体所需的全部基因，但出于某种原因，相关部件无法组合在一起。
目前，阿达马拉博士和同事必须向 SpudCell 投喂现成核糖体。不过，这种解决办法有使用期限：SpudCell 可以在五到十代中持续制造蛋白质，随后核糖体出现缺陷，细胞便无法继续运转。
阿达马拉博士说：“我不想说死亡，但它会停止工作。”
去年，阿达马拉博士向恩迪博士展示 SpudCell 时，后者震惊不已，随后决定帮助她创办 Biotic。这个非营利组织旨在建立 SpudCell 研究人员社群。
恩迪博士说：“我正把毕生工作投入到这里。”
Biotic 的首批任务之一，将是让其他科学家更容易创造 SpudCell。
阿达马拉博士可以在自己的实验室中用大约一天时间制造出一批新的 SpudCell。但这只是因为她拥有装满纯化蛋白质的冷冻柜，并且深入了解配方中的每个步骤。Biotic 预计将为科学家提供更简单的配方，并提供所需成分。
恩迪博士希望，开源工具将鼓励科学家合作，构建具备更多生命定义特征的新型 SpudCell，例如能够制造自己的核糖体，并无限分裂。
格拉斯博士说：“这完全做得到。”
Biotic 研究人员已经在筹备首次会议，地点是宾夕法尼亚州费城，时间定在9月。他们优先事项清单上排在前列的，将是正式制定保护这一研究领域安全的计划。
目前，合成细胞只能在特殊实验室食物供给下存活几代。但未来版本可能更强健，这引发了一种可能性：有人或许会在某一天不道德地使用 SpudCell，甚至可能用它制造武器。
恩迪博士认为，开源研究社群将更有准备防止这种情况发生。他说：“我们现在就可以展开这些讨论，而不是等别人先做了，然后大家只能被动应对。”
恩迪博士把 SpudCell 比作生物学版的莱特飞行器。那架简陋飞机由莱特兄弟用于1903年首次实现持续受控飞行，并开启飞机时代。
恩迪博士说：“莱特飞行器飞行12秒，并不会直接带来波音737。这只是开始。”
