仅需两个基因就能让微小的合成细胞动起来，为生命进化提供线索

小时候，宫田诚喜欢摆弄收音机和扩音器。现在，他对摆弄东西的兴趣与日俱增——但作为一名细胞生物学家，他做的要精细得多。在《科学进展》杂志的一篇论文中，宫田诚的日本大阪都立大学团队调整了最小合成生命形式的基因，使其能够自行移动，这暗示了最小的基因添加如何帮助原始细胞开始移动。*

长期以来，研究人员一直在努力了解最早的自然细胞是如何发展出运动的。这类研究使用了螺旋体属细菌：单细胞、螺旋状的寄生微生物，它们通过简单的弯曲、屈曲和改变形状来移动，而不是像许多其他细菌那样使用专门的附属物。在螺旋体中，科学家已经确定了七个可能有助于这种细胞运动的基因。但通过实验证实这些基因的确切作用却颇具挑战性。

研究团队开始研究一种名为JCVI-syn3.0（简称 syn3.0）的合成细胞，该细胞由 J. Craig Venter 研究所的研究人员于 2016 年创建。该细胞仅靠创纪录的 473 个基因就能存活和复制，相比之下，人类的基因数量超过 20,000 个。但 syn3.0 无法移动。

Miyata 和他的同事将七种与运动相关的螺原体基因组合插入到 syn3.0 细胞中。他说，他清楚地记得通过显微镜看到之前静止不动的合成细胞“跳舞”的那一刻。近一半的细胞都呈现出新的形状；有些甚至发展出扭曲的螺旋形状来游动，就像螺原体一样。

Miyata 曾想象过创造一种可以移动的合成细胞，但当它真正发生时，他仍然“非常惊讶”。美国国家标准与技术研究所细胞工程师 Elizabeth A. Strychalski 表示，他并不是唯一一个感到惊讶的人，她没有参与这项研究，但在研究发布之前参加了一次演讲。“当他们展示这些生物游泳的视频以及它们的 [形状] 如何变化时，你几乎可以感觉到集体的惊叹，”她说。Miyata 的团队发现，仅引入两个基因的组合就足以产生类似螺原体的运动。

Strychalski 指出，其他研究人员也使用类似的 DNA 插入技术将水母荧光基因添加到猫科动物胚胎中，从而创造出发光的家猫。但很少有人想到它可以在合成细胞中发挥作用。她说，这项实验“感觉非常大胆，而且 [它的成功] 也极大地激励和鼓舞了该领域。”

尽管很难想象数十亿年前是什么条件引发了细胞的首次运动，但这项研究表明，微小的变化如何帮助它们实现这一巨大飞跃。斯特里查尔斯基说，这项研究对未来也有影响：“移动合成细胞有朝一日可能会被设计成在人体内寻找污染物、病原体甚至癌细胞。”