發(fā)布日期：2019-04-02
在光線照射下，人造細(xì)胞被激活，開(kāi)始光合作用（圖左，綠色），在黑暗中則處于休眠狀態(tài)（圖右，紅色）。這項(xiàng)突破將幫助科學(xué)家探索真實(shí)細(xì)胞的運(yùn)作細(xì)節(jié)、以及細(xì)胞的起源和進(jìn)化史。
新浪科技訊 北京時(shí)間4月1日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中培育出了一種能夠像植物一樣進(jìn)行光合作用、制造能量的人造細(xì)胞。這項(xiàng)突破將幫助科學(xué)家探索真實(shí)細(xì)胞的運(yùn)作細(xì)節(jié)、以及細(xì)胞的起源和進(jìn)化史。
這并非科學(xué)家首次嘗試重造大自然已經(jīng)塑造了數(shù)百萬(wàn)年的能量產(chǎn)生系統(tǒng)。不過(guò)，這次嘗試比之前的都更加貼近實(shí)際、更“栩栩如生”，制造化學(xué)物質(zhì)的方式也與植物細(xì)胞相同。東京工業(yè)大學(xué)的研究人員制造了一些簡(jiǎn)單細(xì)胞，這些細(xì)胞能夠產(chǎn)生化學(xué)能，然后再用這些能量自己生成更多的細(xì)胞部件。
培育出能夠自己合成細(xì)胞部件的人造細(xì)胞一直是研究人員不懈追求的目標(biāo)，但在此次研究之前，科學(xué)家的嘗試卻屢屢受挫，細(xì)胞膜是此次研究的重點(diǎn)，也是該項(xiàng)目的關(guān)鍵，“我們的人造光合作用細(xì)胞系統(tǒng)為打造能夠獨(dú)立合成能量的人造細(xì)胞奠定了基礎(chǔ)。”研究人員寫(xiě)道。
研究人員從真正的細(xì)胞中提取出必要的化學(xué)物質(zhì)，并合成了多層細(xì)胞結(jié)構(gòu)，借此產(chǎn)生了兩種關(guān)鍵化學(xué)物質(zhì)：ATP合成酶和細(xì)胞視紫紅質(zhì)。
在光線照射下，人造細(xì)胞被激活，開(kāi)始光合作用（圖左，綠色），在黑暗中則處于休眠狀態(tài)（圖右，紅色）。這項(xiàng)突破將幫助科學(xué)家探索真實(shí)細(xì)胞的運(yùn)作細(xì)節(jié)、以及細(xì)胞的起源和進(jìn)化史。ATP酶是負(fù)責(zé)合成ATP的酶，而ATP是所謂的“細(xì)胞電流”，是為細(xì)胞制造能量的關(guān)鍵。細(xì)胞視紫紅質(zhì)則來(lái)自遠(yuǎn)古微生物，極為擅長(zhǎng)捕捉光線，以及迫使帶電粒子（氫離子）離開(kāi)細(xì)胞。這能夠在細(xì)胞膜內(nèi)外產(chǎn)生電位差，讓ATP合成酶正常發(fā)揮功能。這兩種化學(xué)物質(zhì)聯(lián)手合作、缺一不可，并且在將光線轉(zhuǎn)化為能量、并利用這種能量合成細(xì)胞部件的過(guò)程中均不可或缺。
研究人員發(fā)現(xiàn)這套系統(tǒng)能夠有效運(yùn)作，十分類似真正的細(xì)胞。它能夠?qū)NA轉(zhuǎn)化為一種相似的化學(xué)物質(zhì)——信使RNA。信使RNA與DNA很接近，但比雙螺旋結(jié)構(gòu)的DNA更容易操縱。信使RNA中攜有制造生命必不可缺的蛋白質(zhì)的藍(lán)圖。而研究人員制造的人工細(xì)胞能夠成功讀取這些信息，并在細(xì)胞中制造出蛋白質(zhì)。
研究人員發(fā)現(xiàn)，這些人造細(xì)胞還無(wú)法合成所有的蛋白質(zhì)，但未來(lái)的研究或許能做到這一點(diǎn)，“我已經(jīng)嘗試了很長(zhǎng)時(shí)間，試圖打造出活的人造細(xì)胞，尤其以細(xì)胞膜為研究重點(diǎn)。”領(lǐng)頭研究員Yutetsu Kuruma表示，“在本項(xiàng)研究中，我們的人造細(xì)胞包裹在脂質(zhì)膜中，其中還包裹著一些較小的膜結(jié)構(gòu)。這樣一來(lái)，細(xì)胞膜就成了細(xì)胞的形成中最重要的一部分。”（葉子）
來(lái)源：新浪科技
