化学通讯为确定人造细胞的逼真程度提供了一种方法

人类首次制造出了可以与细菌“对话”的人造细胞合成细胞和天然细胞之间已经实现了双向化学通讯1这项工作可以提供一个备受追捧的衡量标准,通过人工细胞欺骗自然细胞的能力来确定它们有多逼真图灵测试机器智能。进一步的应用可能包括人工细胞控制自然细胞的复杂网络。

构建合成生命是一个蓬勃发展的领域;然而,关于什么是“生活”的主观雷区仍然是一个挑战。“如果你不能确定要建造什么,你怎么建造呢?”说Sheref Mansy他在意大利特伦托大学领导了这项工作。“我们已经有了化学系统,可以满足生命的许多定性描述(比如自我复制或对环境或化学线索做出反应),但我们似乎还没有更接近从零开始制造细胞,甚至还没有理解是什么让东西有生命。”

人造细胞感知并向细菌发送化学信息

来源:©2017美国化学学会

人造细胞(左)能够通过化学信号与细菌交流。当人造细菌遇到天然细菌时,天然细菌就会发光——就像它们遇到其他天然细菌时一样

之前的工作表明细胞图灵测试是可能的2Mansy和他的同事们着眼于开发一种定量方法来测量人造细胞的逼真程度。他们的测试不需要对生命进行主观定义,也不需要对“生命”或“非生命”进行二元分类,而是将一个人工化学系统置于越来越接近生命状态的尺度上。这个尺度衡量的是人造细胞欺骗天然细胞,使其识别为自己的细胞的程度。

为了实现这一目标,研究小组构建了含有大肠杆菌这些萃取物可能对群体感应起关键作用。群体感应是一种细菌之间的交流方式,它利用信号分子和途径来协调某些行为,如发光。经过大量的基础工作,该团队的人造细胞经过基因编码,可以感知和合成类似于生物发光的群体信号分子费氏弧菌细菌。

当人工细胞被引入低密度培养诉fischeri,产生的发光与自然时相似诉fischeri沟通。虽然这表明栩栩如生,但得到了更稳健的计算。由于分子通信导致基因表达的变化,该团队使用测序技术来量化细菌中RNA的变化,以对人造细胞做出反应,范围为0-100。研究人员得出39%的数字是逼真的,或者更准确诉fischeri的地方。

评论说,这是一个重要的突破朱停他是中国北京清华大学的合成生物学家。“这表明我们开始打破自然和人工细胞系统之间的界限,这可能会带来许多实际应用,比如传感和控制细胞。”

尤Elani他在英国帝国理工学院研究人造细胞,他对此表示赞同,并认为除了确定生命的可能性之外,这种测试可能还有更多的应用。他说:“活细胞和非活细胞之间的工程通信有潜力支撑一系列的进步,从综合诊断和生物传感,到合成细胞原位合成药物的生物响应性合成。”