生物行移动版

在西班牙加泰罗尼亚生物工程研究所（IBEC）的实验室里，科学家们成功制造出首个能够感知化学信号并定向移动的人工细胞。这项研究模糊了“活的”与“类生命”之间的界限，为合成生物学和生命起源研究提供了新视角。研究成果发表于《科学进展》（Science Advances）。

趋化性的“静默智慧”：趋化性是生物向有利条件或远离有害物质迁移的能力，如细菌寻找营养、白细胞追踪感染源。此前认为这需要复杂的细胞机制，但IBEC团队证明，定向移动可以从更简单的体系中涌现。

简约结构，深刻功能：人工细胞由脂质体构成，内部仅封装一种酶（葡萄糖氧化酶或脲酶），膜上嵌入蛋白孔道。当置于葡萄糖或尿素梯度中时，囊泡会持续定向移动。资深作者Giuseppe Battaglia教授表示：“仅用三种成分——脂质膜、一种酶和一个孔道——就重构了整个运动过程。”

无“齿轮”的引擎：运动机制基于自扩散泳。酶处理底物产生副产物，通过孔道流出形成浓度梯度，打破对称性，产生微流动推动囊泡向高浓度区域移动。第一作者Bárbara Borges Fernandes比喻道：“酶是引擎，孔道是船舵。”

从混沌到可控：在微流控通道中分析超过一万个囊泡，发现配备酶-孔道系统的囊泡主动向梯度上游移动，而缺乏孔道的对照组仅被动漂移。孔道数量越多，趋化效应越强。

简化的生命蓝图：该研究不仅模仿生命，更旨在揭示生命本质——细胞如何决策、定向运动如何从分子混沌中涌现。Battaglia说：“构建越简单，理解就越深刻。”

植根生物学的合成未来：潜在应用包括靶向药物递送、环境治理、生物医学诊断。更深远的意义在于帮助理解生命起源——从化学到生物学的转变。

跨学科、跨国界的合作：研究得益于物理学家、生物学家与化学家的协作，巴塞罗那大学José Miguel Rubí团队提供理论模型，伦敦大学学院、利物浦大学等机构提供支持。

迈向理解：这些人工细胞以分子语言追问：需要多少要素才能模拟生命？随着合成生物学发展，设计类生命系统不断挑战我们对生命的定义，深化理解。

参考原文： Barbara Borges Fernandes et al, The minimal chemotactic cell, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adx9364.