構建生命

○張 蓉

將“人造生命”的概念科學地闡述并付諸實踐的人，是計算機領域的“鼻祖”——馮·諾依曼，他認為，生命系統最重要的特征，是生命的自我復制。他和斯坦尼斯瓦夫·烏拉姆一起定義了元胞自動機的概念。

合成生物學，就是利用合成的方法來創造新的生物信息，比如合成蛋白質、合成生物藥物，當然，還有合成生命。

2010 年，克雷格·文特爾團隊利用化學合成的方法，構建出修改過的“絲狀支原體亞種”（Mycoplasma mycoides）的DNA，包含有901 個基因、抵抗抗生素基因和一些沒有實際功能的人造DNA，再把它導入受體細菌里。

文特爾為他創造的“人造生命結構”起名為“辛西婭”（Synthia），意為“人造兒”。

通過類似的方法，可以合成出比細菌更復雜的真核生物的染色體。

依靠合成生物學，我們可以實現人造生命嗎？

2020 年，計算科學家和生物學家合作，制作出了由多細胞構成的“生物機器人”，通過類似進化的算法反復模擬嘗試，終于設計出了由收縮細胞和被動細胞組成的生物體結構。因為原始細胞來自于非洲爪蟾（Xenopus laevis），這個“生物機器人”被命名為“Xenobot”。

通過計算機模擬設計，Xenobot 可以有規律地推動小顆粒前進。

2022 年，研究者將兩層心肌細胞排布在人造小魚尾部的兩側，通過心肌細胞自主產生的收縮力，讓左右心肌細胞產生相反的作用力，小魚就可以像心臟跳動一樣，有規律地擺動尾巴。

研究者們采集了小鼠的胎腦神經元，將人類的干細胞誘導成神經元，分別將它們置于培養皿中，再搭建一套DishBrain——皿中之腦。

研究者訓練這個“皿中之腦”玩一個很簡單的乒乓球小游戲“Pong”——把白色的小球打到對面去。結果令人非常滿意。

研究者們開發人造生命，除了對生命的探索之外，還可以在這個相對簡單的細胞模型上建模、推導，對細胞內的生物代謝過程進行更深入的研究，嘗試利用生物學特性和高效的自我修復能力，來給藥物運輸或者內外科手術提供幫助。