这期 Eye On AI 讨论的不是「已经造出了一个完整生命」，而是一个更精确、也更有分量的进展：研究团队把资源获取、基因组复制、生长和分裂，装进了一个可描述、可编程的合成细胞框架。Kate Adamala 把它称为 SpudCell，中文可暂译为「土豆细胞」。1
这是一篇按原节目顺序整理的中文精读，并附完整的逐句中文翻译。SpudCell 论文目前是 bioRxiv 预印本；论文摘要将它描述为一个完成了细胞周期关键环节的合成细胞：资源获取、基因组复制、生长和基因编码分裂。2
先看结论
- 它证明的是「能把生命样行为工程化」，不是「生命问题已经解决」。 细胞由定义明确的分子混合物、脂质囊泡和多片段 DNA 基因组构成；其中 90 kbp 基因组对应 7-plasmid architecture。3
- 喂养是一个真实的工程机制。 SpudCell 会通过带标签的 feeder liposome 获得膜脂和细胞机器，不是把营养「倒进」一个静态泡泡里。3
- 选择已经出现，进化还没有自主出现。 团队可以人为放入让某些细胞吃得更积极的突变，随后观察到它们长得更大并压过其他细胞；但突变不是系统自行产生的，所以 Kate 不把这称作真正的进化。1
- AI 能加速迭代，但不能替代物质条件。 Kate 认为，用模型模拟分子与进化过程是可行方向，前提是先建立高质量、干净、足够大的训练数据；而镜像生命的关键瓶颈仍是物理获得镜像分子。1
- 镜像生命的风险判断比「能不能做」更重要。 由镜像生物分子组成的生命可能绕过天然生物的免疫与捕食约束，一旦进入环境，可能难以被识别和控制。相关研究者在公开报告中主张暂停推进这条路线。4
1. 嘉宾背景：把生命科学变成通用技术
她先在波兰学习化学，之后在意大利罗马攻读生物物理学博士，并在美国继续做起源生命与生物物理研究；博士后阶段短暂进入神经生物学，随后回到起源生命、合成生物学和合成细胞工程。
她给自己的总目标是：把生物学做成通用技术。 天然细胞非常强大，却高度复杂，存在许多尚未被完整描述的依赖关系。一个真正可工程化的平台，应该能够在不重写整套「底盘」的情况下，被重新编程去做药物、诊断、生物经济分子或材料。
这也是她为什么坚持「完全化学定义」的路线：只有当系统中的成分和依赖关系足够清楚，工程师才有机会准确指定「我要一条 X 通路，产出 Y 产品」。
2. SpudCell 的内部：从分子、囊泡到基因组
SpudCell 的起点不是一个被改造的天然细胞，而是定义明确的分子混合物。主要成分来自生物来源，例如从细菌中表达、纯化出的蛋白质，以及被纯化出来的小分子。研究者在特定浓度、pH 和溶液环境下混合这些成分，让翻译、蛋白质合成和部分代谢过程重新启动。
随后，研究者把一套包含目标基因的多片段 DNA 基因组装入脂质囊泡。论文把它描述为 90 kbp 的多片段基因组，补足资源摄取、转录、翻译、生长、基因组复制和分裂所需的功能；全文图注明确使用「7-plasmid genome」这一表述。3
所以「土豆细胞」不是一颗会自动长大的土豆，也不是一个已经拥有完整自主代谢的天然细胞。它更像一个被放进脂质外壳、并加载了可执行基因组的分子系统：目前可以表现出生命样行为，但仍依赖外部条件和人工提供的组件。
3. 喂养：细胞如何获得材料和机器
论文记录的喂养机制是通过肽标签引导纳米囊泡融合。进入的 feeder liposome 带来膜脂，也带来囊泡腔内的细胞机器；SpudCell 表达的蛋白质与 feeder liposome 上的标签发生作用，促成融合。这样，细胞的膜可以长大，内部的生物化学设备也能得到补充。3
Kate 在节目中用了一个直观比喻：这像一只张嘴要食物的小鸟。喂养并不是一个被动的扩散结果，而是由细胞自身的基因表达参与发起的行为。
4. 分裂：机械操作和基因编码的两条路线
论文早期的一部分结果依赖机械分裂：当囊泡长到一定程度，研究者把它机械地分成两个。后续实验则加入了基因编码的分裂机制：SpudCell 表达一种会到达膜表面的蛋白，这个蛋白从膜上「探出头」后，招募环境中的大型蛋白，诱导膜发生曲率并开始分裂。
这里的关键不在于所有材料都由细胞自己合成，而在于启动分裂的招募步骤由细胞自己的遗传活动编码。论文摘要将「genetically encoded division」列入完整细胞周期的关键环节。2
5. 选择不等于进化
实验中，某个突变让部分 SpudCell 更积极地进食、长得更大，最终超过较小的细胞。这个结果证明了群体中可以出现选择，但突变是 Kate 人为引入的，不是系统在复制过程中自行产生的。
她的判断很克制：如果把系统放进足够大的规模，给它足够长的时间，当然可能看到自发突变。但她的实验尺度是博士生涯能完成的尺度，不是原始海洋级别、百万年级别的尺度。当前更准确的说法是：SpudCell 已经有选择压力，但还没有可依赖的自主进化机制。
6. AI 能做什么：让迭代跑得更快
Craig Smith 把问题拉回 AI：如果把分子演化过程交给越来越强的模型，能否在计算机里运行数万亿次迭代？Kate 的答案是「绝对可能」，她们正在和合作者开发相关模型。
但她马上补上前提：模型要有用，训练数据必须高质量、干净、足够多。眼下的工作不是让模型凭空猜出生命，而是先把能帮助实验室加速迭代和进化研究的数据基础做起来。
这对 AI 创业者的启发很直接：在生命科学里，模型并不自动等于实验能力。模型可以缩短假设、筛选和迭代的时间，却不能替代分子、材料、培养条件和可重复的物理流程。
7. 工程化的真正瓶颈：不是会不会表达，而是能不能规模化
SpudCell 已经能表达绿色荧光蛋白 GFP，但从一个荧光标记蛋白走到胰岛素或其他有经济价值的蛋白药物，仍有很长距离。Kate 认为，编程细胞去制造某种东西相对容易；让它以足够高的效率复制、放大并持续产出，才是商业化瓶颈。
其中一个关键问题是核糖体。研究者可以把制造核糖体所需的 DNA 和蛋白质放进去，却仍无法让这些蛋白稳定组装成活跃的核糖体。可能还缺少某种蛋白、小分子或环境因素。Kate 把「核糖体发生」列为合成生物工程中最大的未解问题之一。
因此，下一阶段不是单纯增加「会做什么」，而是让细胞更稳健地生长和复制，并降低规模化生产成本。研究团队希望未来能让产品被细胞分泌到培养基中，再从培养基里分离出来。
8. 镜像生命：真正的红线在物质世界
天然生物分子往往存在两种互为镜像的形式，称为对映体或异构体。天然生命选择了其中一种形式来构成 DNA、RNA 和蛋白质；理论上，研究者也可以尝试用另一种镜像分子搭建一套镜像生物学。
这条路线最初有吸引力：镜像分子之间可以相互识别，但可能与天然生物学缺少交叉作用。它们或许能用于不被免疫系统识别的药物，也可能构成不易被环境病原体、噬菌体或病毒污染的生物反应器。
但风险正来自同一件事：一个能避开天然免疫、捕食和感染机制的镜像生命，可能在环境中「躲过雷达」，并且不受控制地复制。Kate 说，在研究团队评估了这些后果之后，她们得出的结论是：镜像细胞虽然听起来很酷，但不应该被制造，因为没有办法安全地完成它。Science 的公开摘要也把这一问题放在生物安全与环境风险框架下讨论。4
SpudCell 不会直接把人类推进镜像细胞的红线，因为它使用的是天然对映体，而不是镜像对映体。真正的瓶颈仍然是：我们没有一桶现成的镜像核糖体，也没有大量可用的镜像生物分子。AI 可以帮助理解这些分子，但要真正接近镜像生命，仍必须在物理世界里获得并处理它们。
9. 安全边界：土豆细胞目前并非「失控生命」
Kate 对 SpudCell 的安全判断同样没有把它神秘化。它目前无法在野外使用自己需要的分子，所以不会脱离实验室持续存在。如果未来它能稳健地自主进食和复制，安全控制仍可以借鉴普通工程菌：抗生素敏感性、遗传上的停止复制机制、免疫系统识别、环境中的捕食者与病毒感染，都可能成为约束条件。
她的意思不是「完全没有风险」，而是风险类型与其他生物工程系统相近：需要隔离、遏制和生物安全设计，而不是把它当成一种天然无敌的生命形式。
10. 最后的赌注：把分子制造从石化路线迁回生物学
Kate 把自己的整个职业生涯押在「工程化生命最终会实现」这件事上。她的理由不是为了制造一个哲学上的新物种，而是为了让文明继续拥有生产所需分子的能力，同时降低对石油和石化路线的依赖。
碳捕获只是一个可能的例子。她更关注的是：未来能否用可编程的生物系统，制造今天文明所使用的各种分子，并把生物学变成一套可迁移、可重编程、可规模化的制造平台。
这期对谈最值得带走的判断是：生命的神秘性，不一定来自某种不可理解的魔法；它可能来自大量分子在正确条件下组织起来之后，涌现出的行为。真正困难的，不是给它一个漂亮的名字，而是把这些条件变成可描述、可复现、可控制的工程系统。
逐句全文翻译
以下按节目原始顺序保留全部对话内容，仅呈现中文译文；说话人标签为 Kate Adamala 与主持人 Craig Smith。
开场片段
Kate：这恰恰说明，生命确实没有一个好的定义。
Craig：在你的世界里，生命并没有被清楚地定义。我想，NASA 有一个工作定义：能够进行达尔文式进化的自我维持化学系统。
Kate：这是一个很棒的定义，但按照这个生命定义，我并没有活着。我们现在还没有完全理解生命，并不意味着有些东西就是我们无法理解的。它只意味着，我们目前缺少数据。
Craig：你们可以创造出能够以空气中的碳为食的土豆细胞。你说的是这个吗？
Kate：我主要说的是分子。我们需要一种方式，制造文明现在所使用的全部分子。如果把分子放在正确的条件、正确的环境里，它们就会开始自我组装，而这种组装产生的涌现性质，就是我们所谓的生命。这当然是一个里程碑，但还不是可以把麦克风一扔就走的时刻。我们还没有完成。我们只是证明了，你可以逃离进化的重力井。
嘉宾背景与研究目标
Craig：你能不能向听众介绍一下自己，讲讲你的背景？我知道你已经在这个领域工作了一段时间。在土豆细胞之前，你做过 CINEL，我想是叫这个名字。如果可以的话，请讲讲这些背景，以及刚才说的，这项研究的目标是什么。
Kate：我叫 Kate Adamala。我来自波兰，最初在那里学习化学。后来我在意大利罗马取得了生物物理学博士学位。之后我去了美国，继续完成博士阶段关于生命起源和生命起源生物物理学的另一部分研究。然后，我在神经生物学领域短暂待过一段时间，做合成神经生物学博士后。这段经历教会了我很多事。其中一件事是，我不喜欢神经生物学，也不想继续做这个方向。
Kate：所以，当我建立自己的实验室时，我想继续做博士后阶段接触到的、具有实际应用价值的研究。但我又很想回到自己的根源，去做生命起源、天体生物学这样酷的事情。所以基本上，我想把早期训练中那种由好奇心驱动的研究，与博士后阶段学到的生物医学和经济应用价值结合起来。这把我带到了合成生物学，尤其是合成细胞工程。
Kate：我研究的总体目标，是把生物学变成一种通用技术。现在的生物学非常具体。我们可以用生物学制造很多东西，但能制造的东西都很具体。
Kate：通用技术，是一种可以拿起来应用到新方向、新应用、新目的上的技术，不需要把整个底盘重新工程化。就像我可以拿工作电脑随时开始看狗狗视频，不需要重写操作系统。这就是我想应用到生物学上的理念和目标：用生物学移动原子。
Kate：天然生物学不是通用技术。我不认为它能成为通用技术，因为天然生物学非常复杂，里面有很多我们还不了解的依赖关系。这也把我带到了合成细胞工程。如果你想制造一种可以按需重新编程、可以被用于你想要的任何应用的细胞，比如制造药物、诊断工具、用于生物经济的分子，那么它必须是一个完全可工程化的平台。一个无法被完整描述的系统，不可能被完全工程化。天然细胞就是这样。它们很了不起，但无法被完整描述，也不是化学定义的。
Kate：合成细胞就处在这里。它们拥有生物学的一些优势：我们可以获取能量和原料，把它们转化成我们想要的原子和产品；它可以复制、可以生长、可以制造更多的自己，因此成本会下降。但我们同时拥有工程化能力，可以准确地说，我要制造 X 通路，得到 Y 产品。
Craig：这很有意思。所以，这并不是说，就像在人工智能里，很多 AI 研究者的驱动问题是理解大脑如何工作、意识是什么，以及所有这些问题。在你的工作里，目标不是理解生命是如何开始的。更像是……也许能从中得到一些洞见，但你更感兴趣的是，如何操纵生物学，让它产出……两者都是？
Kate：其实两者都是。我的研究有非常强的好奇心驱动的一面。我确实很想理解分子为什么会这样运作，因为对我来说，生命是分子的复杂行为。我不认为生命这种现象有什么魔法。我认为生命只是分子性质的一种表现，而我们现在还不理解这种事情是怎么发生的。那些分子是如何变成我们所谓的活着的？所以，理解非生命分子如何变成生命，确实是我的一个追问。
Kate：同时，我也想理解生命的健康状态和疾病状态，也就是我们自己的细胞。我们怎样建立一个健康细胞的完整模型，建立一个患病细胞的完整模型？我们怎样区分二者？怎样更好地理解这些过程？理查德·费曼说过，我不能建造的东西，我就不能理解。细胞的所有这些过程，所有让我们成为现在这个样子的东西，除非我们能接触到构成这一切的每一个分子，否则就无法被完全理解。
Kate：所以，我的研究确实有这个基础性的、由好奇心驱动的方面。但更大的整体动机是，我希望这颗行星在 50 年后仍然适合居住。我想留下些什么，我希望我们的孩子拥有一个可以生活的世界。我认为，除非我们从依靠石化工业等非生命化学，转向用生物学来移动所有这些分子，否则这件事不可能实现。
Kate：所以，实际应用是我日常工作的主要驱动力。但我也一直保留着童年时期的好奇心：生命到底是什么？分子如何制造生命？我们正在做的工作，把这两件事结合在了一起。
生命的定义与连续谱
Craig：是的。对听众来说，就像 AI 研究中的理解和意识一样，它们都是非常模糊、没人能真正说清楚的词。在你的世界里，生命也没有被清楚地定义。我想，NASA 有一个工作定义：能够进行达尔文式进化的自我维持化学系统。
Kate：这个定义很棒，但按照这个生命定义，我并没有活着。
Craig：因为，是的。
Kate：这恰恰说明，生命确实没有一个好的定义。
Craig：没错。虽然你刚才谈到了可重复性，但你定义的是一个单独的生物体，而不是一类生物体。当然，可重复性是人类这个物种的特征，但不一定是人类中的每一个个体都有的特征。土豆细胞不是自我维持的，也不是真正会进化。所以，你是借助「没有定义」这个事实来保持问题开放吗？还是你在寻找一个定义？或者说，这根本不是重点？
Kate：对我来说，这不是重点，因为在分子层面，生命和非生命之间没有清晰的边界。我认为，生命和非生命是一个连续谱的两端。
Craig：等一下，Kate，对不起。是的。很抱歉在你上厕所的时候打扰你，先生，但我是不是听到你在要土豆？
Craig：不，Beauregard，我在录音。之后再跟你说，好吗？当然。抱歉，先生。不会再发生了。请继续。对不起，Kate，你继续。
Kate：对我来说，这不是重点，因为在分子层面，生命和非生命之间没有清晰的边界。我认为，生命和非生命是一个连续谱的两端。这里有复杂程度的谱系，也有组织程度的谱系。
Kate：甚至从我们直觉上的定义里也能看出这一点。如果你看一个人，假设有人把我的头砍掉，按照任何医学、法律和人类定义，我都会立刻变成死者。但我的大多数细胞还会继续运作一段时间。我的肠道细胞，那些构成我、但又不是「我」的细胞，还有我肠道里的细菌，在法律意义上的「我」死去很久之后，仍然会快乐地继续生活。
Kate：这就说明，生命不是一个严格可定义的现象。我很喜欢在喝啤酒时有趣地讨论这些问题，但它不是一个我们真正需要解决的科学问题。我甚至不认为它是可解的。
SpudCell 如何工作
Craig：这项工作最有意思的地方，是你们已经创造出了这个东西。我读了论文，也读了很多关于这篇论文的文章。你能不能简单讲讲发生了什么？你们有一堆纯化后的化学物质或分子，还有一种机制，能在它们周围形成脂质泡。然后你们可以引入营养物和核糖体，让它们作用于细胞内部的 DNA，也就是你们所谓的土豆细胞。能不能用简单的方式描述一下具体发生了什么？想看更深解释的人可以去读论文。
Kate：我认为你描述得非常准确。我们拥有的是这样一套纯化、定义明确的分子混合物。这些分子主要来自有生命的来源。它们是细菌蛋白，或者来自其他来源、在细菌中表达并纯化出来的蛋白。还有一些小分子。对我来说，它们就像来自架子、来自架子上瓶子里的东西，而这些东西之所以在瓶子里，是因为有人主要从天然来源中把它们纯化了出来。所以，它们都是生物来源的。
Kate：我们会在正确的 pH 和正确的溶液中，以特定浓度混合这些分子。这样，它们就开始重建生命的一些要素。当你在正确条件下把这些分子放到一起时，翻译，也就是蛋白质翻译，以及代谢，都会重新启动。
Kate：然后我们把基因组装进去，也就是装入包含细胞所需基因的 DNA 质粒。再把这一整套东西塞进脂质囊泡，也就是非常像天然细胞膜的脂质泡。这就是土豆细胞。实验启动后，这个土豆细胞能够进食。
Kate：它会吃下富含营养的小脂质体或外泌体。然后它也能分裂，制造子细胞。不知道为什么，总是叫子细胞，从来不叫女儿细胞或儿子细胞。它会制造一大堆小小的子细胞。
Craig：是的。不过那部分是你们施加到土豆细胞上的外部机制。我理解它会随着营养生长。它会吸收这些营养泡。这些泡会与土豆细胞的外皮融合，于是土豆细胞的外皮长大，混入的营养物进入细胞内部并被代谢。但当细胞长到一定大小，如果你想让它分成两个细胞，你们是机械地完成这件事的，对吗？这不是一个自然过程。
Kate：论文前几幅图的结果使用的是机械分裂，但论文后面使用了基因编码的分裂。我想每一幅图都标明了使用的是机械分裂还是基因编码分裂。
Kate：确实存在基因编码的分裂，这也是人们对它感到兴奋的原因，因为这是第一个不仅有基因编码喂养，而且有基因编码分裂的例子。这里有一种机制：土豆细胞表达一种蛋白质，这种蛋白质会前往细胞膜，并把头探出膜外。当这种蛋白质出现时，它会从环境中招募一种大型蛋白质，诱导细胞膜形成曲率，最终导致分裂。
Kate：所以，尽管那个大型蛋白质来自培养基，但招募它的过程，也就是把它带过来并启动分裂的关键步骤，来自土豆细胞自身的遗传活动。
电活动、核糖体与喂养
Craig：这有点跑题，但我有一个问题想了很久。你知道 Michael Levin，他做的是，对，用平台进行的那些工作。
Kate：是的。
Craig：几年前我看过他演讲。他会用不同的溶液、不同的 pH，操纵扁形虫内部、外部以及细胞器之间的电场，或者说细胞器之类的东西。土豆细胞内部也会发生这种事吗？有没有对电活动进行操纵，还是完全是别的东西？
Kate：完全是别的东西。我们现在不依赖电活动。我希望以后能做到。这是我的愿望清单之一：制造具有尖峰放电能力、拥有电势、并且可以被我们操纵的合成细胞。但目前，我们没有操纵跨膜电活动。
Craig：还有，据我理解，土豆细胞要复制或生长，最关键的两个元素是核糖体和转移 RNA，对吧？你们是从大肠杆菌里引入它们的，对吗？
Kate：没错。我们从大肠杆菌中纯化它们，然后把它们喂给土豆细胞。
Craig：那要怎样才能让细胞内部的 DNA 自己制造核糖体或转移 RNA？这显然应该在你的愿望清单或路线图上。我知道这很复杂，也不是你正在解决的问题，但你会怎样让它做到？
Kate：这是一个很好的问题，而且确实是我们正在研究的问题。这是我个人下一步想做的大事：怎样制造核糖体？引入制造核糖体所需的 DNA，其实并不难。我们可以直接表达制造核糖体所需的全部蛋白质，也可以制造所有转移 RNA。
Kate：但问题在于，如果我们表达出所有这些蛋白质，再把它们放在一起，它们并不会形成一个活跃的核糖体。没人知道为什么。对我来说，如果你让我说出一个最大的谜题，虽然其实有很多个，但如果只能选一个，我会说，在生物工程中需要解决的最大谜题之一，就是核糖体发生。怎样制造新的核糖体，绝对排在我的清单最前面。
Kate：我们可以把所有蛋白质放到一起，这以前已经有人做过了。但除非你用大量外部帮助去引导它们，否则这些蛋白质甚至不会接近一个活跃的核糖体。Church 实验室几年前证明过，在把所有蛋白质都纯化出来之后，通过非常特殊的条件，可以把它们重新组装起来，并检测到一些核糖体活性。
Kate：但这不是一个稳健的过程，不能像在合成细胞里表达蛋白质那样重复执行。我认为我们缺少某种东西，可能是某种蛋白质、某种小分子，或者某些环境因素。这就是我的实验室现在正在研究的事情。
Craig：你可以从两个方向进攻这个问题。你们采用的是自下而上的路线：拿纯化后的分子，以非常精确的数量或比例混合，它们就开始相互作用。
Craig：我刚才问电势，是想知道什么启动了它们的反应。也许你可以谈谈这一点。但核糖体还有另一种研究方式：拿一个活细胞，尽可能去掉里面的东西，同时仍然让它保持活性。我想那是大约 20 年前做的事。那是 Craig Venter 做的，对吗？
Kate：对，是 Craig Venter。
Craig：当你观察活细胞里的核糖体时，有没有什么线索能解释它是怎样形成的？它是在被构建吗？关于构建核糖体的指令是在 DNA 里吗？肯定是在的。
Kate：是的。在活细胞中，这个过程是分阶段发生的：蛋白质和 RNA 被制造出来的同时，它们也在逐步组装。不是先把所有东西都制造出来，放在那里，再进行组装，而是一边制造，一边组装。我认为我们缺少的就是这一步：我们不知道这些东西究竟要按照什么顺序组装，但我们知道不能把它们全都放在那里，等着它们自己组装。你必须在制造它们的同时持续组装。
Craig：这些人工制造的东西，我应该叫它们囊泡吗？应该怎么称呼？
Kate：我们就叫它们囊泡。
Craig：囊泡，好的。里面有营养物、核糖体和转移 RNA，然后它会和细胞外部融合。但它的融合，是通过锁定一个由细胞内部表达出来的停靠标签来实现的。这让我很着迷：即使你引入的是人工制造的、里面装着这些材料的囊泡，细胞仍然制造了融合机制。它能够与土豆细胞融合，是土豆细胞 DNA 或内部机制的功能，对吗？
Kate：没错。喂养是由细胞表达出「索要食物」的蛋白质这一能力诱导的。它就像一只张开嘴的小鸟。这基本上就是土豆细胞在做的事情。
Craig：你能不能谈谈，这纯粹是分子之间形成原子键吗？我的意思是，到底是什么……什么火花启动了一切，让很多人最终把它叫作生命？如果你把所有分子以正确数量、在足够近的距离放在一起，它就会自发发生吗？
Kate：这正是它美妙的地方。它之所以开始发生，是因为这些分子本身的性质。这也是为什么我前面说，我不认为生命现象有什么特别之处。我认为那是分子的性质。如果你把分子置于正确条件和正确环境下，它们就会开始自我组装，而这种组装产生的涌现性质，就是我们所谓的生命。
Kate：土豆细胞，或者任何其他细胞，都没有什么特殊之处。它们的一切都来自构成它们的原子的性质。我们现在还没有完全理解生命，并不意味着有些东西就是无法理解的，只意味着我们目前缺少数据。
Kate：这听起来可能会让你觉得，生命的神秘和浪漫被削弱了。但对我来说，这才是终极的浪漫，终极的神秘。因为这意味着，宇宙本身就准备好产生生命。宇宙的精确物理化学条件，使得那些最终倾向于成为生命的分子得以被创造出来。对我来说，没有什么比这更神奇了。
生物学进食与选择
Craig：真正的活细胞是怎样进食的？也是通过类似的机制吗？也是通过这些蛋白质标签来捕获东西吗？
Kate：这要看情况。土豆细胞使用的进食过程非常像吞噬作用。这是一种细胞把一块食物、另一个细胞，或者一个外泌体包裹进来的过程。
Kate：这只是其中一种进食方式。如果细胞是捕食者，很多时候它们会通过吞入另一个细胞来进食。还有许多细胞会直接从环境中吸收分子营养物。土豆细胞也会这样做，通过它的膜孔吸收。有一种针对它优化过的生长溶液，这就是其中一种机制。
Craig：你们引入的那个突变，让一些土豆细胞进食更积极、长得更大，最后超过了那些更小的细胞。这个突变是被引入 DNA 的，对吗？
Kate：是的，是我人为引入的。我想澄清这一点：我们是人为引入这些突变的，所以我才说 SpudCell 现在还没有能力进化。即使它有选择能力，如果你给它一个更好的突变，几代之后这个突变会获胜，但这个突变必须由我给它。它不是自发产生的。
Kate：所以，对我来说，这还不叫进化。
Craig：无论分裂是机械触发的，还是由内部机制触发的，细胞都会分裂。你在论文里说，分裂出来的细胞，也就是子细胞，只有大约 30% 携带完整 DNA。那有没有可能，如果把这件事做到一个极大的规模，就会开始看到 DNA 复制中的自发突变？
Kate：当然有可能。我认为，如果把规模扩大到足够大，就会开始看到群体中出现自发突变。只是现在这不是我们可以依赖的机制，因为我们没有无限的资源，也没有无限大的体积。所以我希望有更好的可进化性，更好的进化机制。
Craig：所以，进化是你在诱导它，但如果这个系统处在一片原始海洋中，这并不意味着它不会自然发生，对吗？
Kate：对。如果你有足够大的规模、原始海洋一样的体积，再给它几百万年，它完全会开始进化。只是，我研究的是博士学位的时间尺度，不是原始进化的时间尺度。我们确实没法等那么久。
AI 模拟进化
Craig：现在这些模型越来越强了，有没有可能用计算机运行这个过程，看看数万亿次迭代之后会发生什么？
Kate：我认为绝对有可能。我们正在和一些合作者一起开发那个模型。
Kate：基本上，为了从 AI 里得到任何有用的东西，正如你比我更清楚的那样，训练数据的质量必须非常高。你需要大量高质量、干净的训练数据。所以我们现在正在做的，是制造一些模型，帮助我们稍微加快迭代和进化的过程。
里程碑与下一阶段
Craig：你一直在朝这个目标努力。土豆细胞的成功有没有让你感到惊讶？还是说你经历了这么多轮迭代，终于走到了这一步，虽然它还不完整？它还有很多事情做不到，但至少你已经到了这里，这只是漫长道路上的一个里程碑。你对自己用土豆细胞做成的这件事有什么感受？
Kate：我为团队感到无比骄傲，也非常高兴我们把它做到了这一步。我既惊讶，也不惊讶。
Kate：说惊讶，是因为每次实验成功时我都会惊讶。这个领域有很多失败的实验，任何实验科学都是如此。所以，当某个东西终于成功时，它在某种意义上是一个令人愉快的惊喜。但我也不惊讶，因为我们就是为了让它成功而设计它的。我们从零开始搭建了整个系统。
Kate：这确实是一个里程碑，但还不是可以把麦克风一扔就走的时刻。我们还没有完成，还不能回家。这是一个展示可能性的重大里程碑。这就是为什么我们会借用 Sputnik 的命名类比。我们正在证明，你可以逃离进化的重力井。你可以把分子组合成一个系统，让它开始发出类似生命的声音。
Kate：但这不是一个完整的系统，而且我希望它永远不会被「完成」。我认为，这是一个永远会变化、永远会进化成更好东西的平台。
Craig：你在开头说过，理解生命如何从分子中出现，当然是目标之一。另一个目标，是创造一种底盘，让生物学在医学或材料科学里成为一种工作马。今天，土豆细胞能制造一种标记蛋白，你称它为发光标记蛋白。首先，发光标记蛋白是什么意思？
Kate：它是一种荧光蛋白，所谓发光，是指它会产生荧光。它是 GFP，也就是合成生物学的工作马，最初来自水母的绿色荧光蛋白。
Craig：土豆细胞能够制造这个东西。从这里到制造一种有用的蛋白质药物，比如胰岛素，最大的跳跃是什么？
Kate：这确实是一个相当大的跳跃，但没有看上去那么大。特别是胰岛素比较棘手，因为它需要进行翻译后的加工。其他药物可能会更早出现。有些高价值药物使用不同的构件。有一些抗生素，也有一些蛋白质疗法会使用非标准氨基酸，也就是不属于所有生物都会装进蛋白质的那 22 种氨基酸之一。
Kate：现在，土豆细胞已经可以被编程去制造其中的大多数。让它真正成为有用疗法的瓶颈，是土豆细胞复制效率低。编程让它制造某种东西相对容易，编程让它以规模化的方式制造某种东西却很难。除非你学会规模化生产，否则药物不可能赚钱。所以我们现在推动的是让复制代谢更好，因为真正能打开应用大门的就是这一点。
Craig：也就是说，问题不在于它实际上能不能在细胞内表达蛋白，而在于它能不能高效地复制细胞？
Kate：对，那就是瓶颈。
Kate：这也是我们的发现如此重要的原因：我们证明了，让这些细胞生长和复制是可能的。现在更大的目标，是让它们稳健地生长和复制。
Craig：谢谢。
Kate：没错，这就是目标。
Craig：然后你会怎么做？你会拥有一大桶土豆细胞，接着溶解掉脂质体外壳，留下里面的东西，再把它们分离出来，然后就可以纯化了。哇，这……
Kate：或者，你甚至可以更容易地说服土豆把产品交出来。你可以把土豆细胞编程成把产品分泌到培养基里，那样分离起来就容易得多。
Craig：我明白了，是的，是的。
Craig：塑料和材料就完全不同了，对吧？因为那需要发生一整串多步骤的酶反应，而不只是一次基因表达。有没有人证明这在这样的系统中是可行的，还是现在还只是概念？
Kate：人们已经证明，在这个无细胞系统里，也就是土豆细胞的细胞质环境中，可以制造聚合物。据我所知，还没有人在合成细胞里表达出真正具有经济价值的东西。
Kate：但这可能主要是因为我们还没能让这个东西生长和复制。规模化生产的成本实在高得离谱。
生命起源与工程化未来
Craig：根据你目前的理解，你觉得是什么导致了生命？正如你说的，也许它并没有历史上人们以为的那么神秘。你认为当时地球上的条件是正确的吗？空气里有各种化学物质和分子，水里或者覆盖地球的某种介质里也有各种分子，然后这些分子只是自发地找到了彼此，开始相互作用，接着长出一层膜作为保护之类的东西，就这样发生了？而不是我刚才说的那种，我不知道，我想我们都会想到科学怪人，闪电打下来，里面有某种电流。
Kate：我认为，电冲动肯定帮助了生命起源的过程，因为它们为某些反应提供了发生所需的能量。但那仍然是物质的性质。大气能够产生放电这一事实，是物质的性质，也是那种大气的性质。
Craig：是的，是的。
Kate：很抱歉把魔法从里面拿走了。
Craig：不，这正是我喜欢的地方。正如你说的，它仍然神奇，只是可以理解。
Craig：你的论文认为，土豆细胞无法在实验室外生存，因为它需要在野外永远找不到的化学物质。这是迈向可进化、自主细胞的一个里程碑；那种细胞能够找到自己所需的东西，找到野外存在的化学物质。你的目标大概就是让它使用未经纯化、或者自然界中已经存在的化学物质，对吗？
Kate：对，这就是目标。我希望我们能把 SpudCell 推进到可以在环境中自主生存的阶段。要真正扩大这项技术的规模，我们需要做到这一点。
镜像生命与暂停讨论
Craig：你在论文里谈到了安全问题。其实几年前，你还牵头呼吁暂停镜像生命研究，这件事我以前并不知道，直到我开始读你的材料。你也把土豆细胞和那场争论联系起来。土豆细胞是否让世界离制造镜像细胞更近了？如果是，我们怎么阻止这种情况？
Kate：我不认为 SpudCell 让我们更接近镜像细胞研究的任何红线，因为 SpudCell 不使用任何镜像对映体。它使用的是所有构件的正常、天然对映体。
Kate：制造镜像细胞的最大瓶颈就在这里，而且我希望它一直是瓶颈：我们根本没有构建它所需的那些分子。所以在我看来，SpudCell 不算是镜像生命的赋能技术，因为它没有让我们更接近解决这个大问题：我们到底要从哪里弄来一桶镜像核糖体？我们现在没有来源，我希望永远也不要有。
Craig：能不能向听众解释一下什么是镜像生命？
Kate：每个分子都存在两种不同形式。每个生物分子都可能有两种形式，我们称它们为对映体或异构体。其中一种形式被所有生命使用，另一种形式就是那个分子的镜像。生命选择了某一种形式的 DNA、RNA 和蛋白质。
Kate：所以人们产生过这样的想法：如果我们拿同样的分子，但拿天然分子的镜像对映体，就可以把一整套由镜像分子构成的细胞组合起来。我们知道，这些镜像分子之间的相互作用方式，与天然分子彼此作用的方式完全一样。酶可以识别镜像底物，镜像蛋白质可以识别镜像 DNA，这样就可以拥有一整个镜像生物学世界。
Kate：我们想做这件事，是因为我们希望天然生物学和镜像生物学之间不会发生交叉作用。我们可以制造不被免疫系统识别的药物，从而在不引起免疫反应的情况下治疗病人。我们也希望拥有生物反应器，也就是用生物学生产东西的系统，而且它不会被环境中的病原体、噬菌体或病毒污染，因为镜像生物学与天然生物学有一定隔离。
Kate：但当我们思考这些后果、并且开始真正进行实验、朝这个方向推进时，免疫学家和环境生物学家指出，如果你有一种可能如此隐蔽的生物，那你就不希望拥有它。因为它基本上可以躲过雷达，在环境中不受控制地复制。这就促成了我们对镜像生命进行大规模生物安全和生物安保分析。
Kate：最后我们的结论是，制造镜像细胞听起来很酷，但不应该被制造，因为没有办法安全地完成它。
Craig：这些镜像分子在自然界里会发生什么？它们是无生命的物体吗？我的意思是，它们天然存在，对吗？
Kate：有些天然存在，但并不多。我们现在在自然界发现的大多数复杂生物分子，都来自生物学。生物学对自己要使用这些形式中的哪一种、也就是哪一个对映体，非常挑剔。它不会让太多相反的形式存在。
Kate：这就是为什么我说，我们没有真正的镜像对映体来源来搭建一个细胞。SpudCell 并没有真正解决这个大问题，因为它没有给我们带来大量相反手性、相反对映体的分子。
Craig：自从你们在 2024 年发起那场行动之后，这项研究现在是不是已经停止了？
Kate：据我们所知，全世界那些旨在制造镜像细胞，或者制造可能通向镜像细胞的技术的大型研究计划，都已经停止了。
AI 与镜像分子
Craig：我还得再问一个问题，因为我非常关注 AI。Anthropic 有一个没有公开发布的 Mythos 模型。他们发布了 Fable 5 模型，据说更安全。但我用 Fable 5 来理解你论文中的一部分内容时，它会降级到 Opus 4.8。它不允许我使用 Fable 5，大概是因为这些安全担忧。但现在，中国又出现了能力同样强大的开源模型。人们能不能用这些模型理解镜像分子，或者理解如何制造镜像分子？
Kate：当然可以用这些模型去理解那些分子。但理解这些分子，并不会让你更接近镜像生命。你仍然必须在物理世界里真正拿到那些分子。幸运的是，这是一件非常困难的事。
Craig：是的。
Kate：对我们来说，幸好如此。
SpudCell 的安全问题
Craig：那我们最后回到土豆细胞。如果你们设法让它们稳健地自我复制，也设法让它们稳健地进食，正如你刚才说的，它们现在无法在实验室之外存在。但如果它们能够使用自然界中发现的分子，担心的是不是你就无法阻止它们复制？
Kate：不是，因为土豆细胞由和其他生物学系统相同的分子构成。所以，其他生物学系统会受到什么影响，它们也会受到什么影响。你可以用抗生素处理它们。如果它们进入野外，你也可以在这些细胞里预先装入某种机制，让它们停止复制，前提是你想这么做。
Kate：它们也会被免疫系统识别，也会在环境中被直接吃掉。它们会受到捕食者攻击，也会被病毒感染。所以，土豆细胞的所有安全和安保问题，与其他生物工程天然生物学的安全和安保问题相同。
Kate：如果你在做一种用于生物工程的酵母菌株或细菌菌株，那么所有相同的隔离、遏制、安全和安保问题，也都适用于土豆细胞。
最后的问题
Craig：最后一个问题。你预计，所谓「工程化生命」会在你的职业生涯中实现吗？
Kate：我当然希望如此。我几乎把整个职业生涯都押在这件事上了。我认为，作为一个文明，我们必须拥有工程化生命，否则我们无法维持现在的生活方式，也无法维持我们的文明，除非我们找到一种工程化生物学的方法，制造我们所需要的全部分子。
Craig：原因比如说，是全球变暖？面对全球变暖，你需要某种东西。比如碳捕获，你可以创造出以空气中的碳为食的土豆细胞之类的。你说的是这个吗？
Kate：是的，我主要说的是分子。我们需要一种方式，制造文明现在所使用的全部分子。我们不能继续从石油中获取它们。
Kate：然后，我们可以阻止气候变化，再开始逆转气候变化、减轻它的影响。但我们绝对必须这样做，因为如果不这样做，我们就真的完了。这个文明不可能继续下去，人们不可能继续拥有我们现在享受的生活方式，同时还让这颗星球保持适宜居住。
Craig：好，那我就说到这里。
Comments
Sign in to comment.