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科学家在实验室合成了能独立进行光合作用的人造细胞

发布日期:2019-04-03    点击量:56 次


  在光线照射下,人造细胞被激活,开始光合作用(图左,绿色),在黑暗中则处于休眠状态(图右,红色)。这项突破将帮助科学家探索真实细胞的运作细节、以及细胞的起源和进化史。

  新浪科技讯 北京时间4月1日消息,据国外媒体报道,科学家在实验室中培育出了一种能够像植物一样进行光合作用、制造能量的人造细胞。这项突破将帮助科学家探索真实细胞的运作细节、以及细胞的起源和进化史。

  这并非科学家首次尝试重造大自然已经塑造了数百万年的能量产生系统。不过,这次尝试比之前的都更加贴近实际、更“栩栩如生”,制造化学物质的方式也与植物细胞相同。东京工业大学的研究人员制造了一些简单细胞,这些细胞能够产生化学能,然后再用这些能量自己生成更多的细胞部件。

  培育出能够自己合成细胞部件的人造细胞一直是研究人员不懈追求的目标,但在此次研究之前,科学家的尝试却屡屡受挫,细胞膜是此次研究的重点,也是该项目的关键,“我们的人造光合作用细胞系统为打造能够独立合成能量的人造细胞奠定了基础。”研究人员写道。

  研究人员从真正的细胞中提取出必要的化学物质,并合成了多层细胞结构,借此产生了两种关键化学物质:ATP合成酶和细胞视紫红质。


  在光线照射下,人造细胞被激活,开始光合作用(图左,绿色),在黑暗中则处于休眠状态(图右,红色)。这项突破将帮助科学家探索真实细胞的运作细节、以及细胞的起源和进化史。

  ATP酶是负责合成ATP的酶,而ATP是所谓的“细胞电流”,是为细胞制造能量的关键。细胞视紫红质则来自远古微生物,极为擅长捕捉光线,以及迫使带电粒子(氢离子)离开细胞。这能够在细胞膜内外产生电位差,让ATP合成酶正常发挥功能。这两种化学物质联手合作、缺一不可,并且在将光线转化为能量、并利用这种能量合成细胞部件的过程中均不可或缺。

  研究人员发现这套系统能够有效运作,十分类似真正的细胞。它能够将DNA转化为一种相似的化学物质——信使RNA。信使RNA与DNA很接近,但比双螺旋结构的DNA更容易操纵。信使RNA中携有制造生命必不可缺的蛋白质的蓝图。而研究人员制造的人工细胞能够成功读取这些信息,并在细胞中制造出蛋白质。

  研究人员发现,这些人造细胞还无法合成所有的蛋白质,但未来的研究或许能做到这一点,“我已经尝试了很长时间,试图打造出活的人造细胞,尤其以细胞膜为研究重点。”领头研究员Yutetsu Kuruma表示,“在本项研究中,我们的人造细胞包裹在脂质膜中,其中还包裹着一些较小的膜结构。这样一来,细胞膜就成了细胞的形成中最重要的一部分。”


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