我們的身體之所以有幾百種功能各異的細胞，多虧了細胞分裂時的一項“特異功能”：一個母細胞有時會生出兩個性格不同的“雙胞胎”，這就是不對稱分裂。近日，中國科學院化學研究所研究員喬燕、王樹團隊聯合國內外科學家，首次實現人工細胞的形態與功能不對稱分裂，為理解類生命功能涌現和原始細胞形成提供了新路徑。

　　細胞是生命體的基本結構和功能單位，其分裂方式分為對稱分裂與不對稱分裂。不對稱分裂是指一個母細胞分裂為兩個不同的子細胞，是多細胞生物實現細胞分化、器官發育和功能多樣化的關鍵基礎。在實驗室中構建能夠模擬天然細胞分裂行為的人工細胞，是合成生物學領域的核心目標之一。

　　然而，現有人工細胞模型大多結構簡單，通常只能進行對稱分裂，產生兩個完全相同的子代細胞，難以實現功能分化。如何使人工細胞在無需外部復雜操控的條件下自主完成不對稱分裂，是該領域長期面臨的技術難題。

　　針對這一問題，團隊提出了基於瞬態化學不均勻性和界面能梯度誘發不對稱分裂的新策略，即通過局部化學擾動觸發細胞整體結構重組。團隊設計了一種具有層狀液晶液滴結構的人工細胞模型，其內部分子自發排列成多層有序結構，層內微小的拓扑缺陷，為不對稱分裂提供了關鍵基礎。

　　分裂過程可描述為：向人工細胞中加入鹼性磷酸酶后，酶首先在細胞表面作用形成約1微米寬、2微米深的凹陷﹔隨后該凹陷沿表面周向擴展，形成清晰的內核與外殼界面。當凹陷張開角度超過約80度時，內核被完整擠出，外殼則通過邊緣融合自動閉合。由此，母細胞自發分裂為一個液滴和一個囊泡，二者在形態上存在明顯差異。

　　研究進一步証實，酶、核酸、多糖等功能性生物大分子能夠在分裂過程中被選擇性分配至不同子代細胞中，為合成生命系統的功能構建與生物制造研究奠定基礎。

　　值得注意的是，該機制具有較好的普適性。喬燕介紹，除酶催化外，利用鎂離子、鈣離子等多價陽離子調節表面靜電相互作用，或改變體系酸鹼值，均可成功誘發人工細胞的不對稱分裂。

　　“這一成果使我們距離從零構建具備生命基本特征的人工細胞系統更近一步。”王樹表示，相關研究不僅有助於加深對生命起源與演化規律的理解，在復雜藥物合成、智能生物傳感及新型功能材料開發等領域也展現出應用前景。（記者崔興毅 通訊員楊佳璇）