在實驗室合成人造細胞的可能性有多大？

01-19

我一直有個奇怪的想法：能不能用比例適合的脂類物質、蛋白質，在實驗室中合成的DNA和RNA分子合成一種前所未有的人造生物？【無論是原核還是真核還是病毒】如果在製造時就不製造其非編碼區和內含子，它會成為一種怎樣的生物？除了麻煩，它的主要困難在哪裡？【也許倫理學之類的】

一直有個奇怪的想法：能不能用比例適合的脂類物質、蛋白質，在實驗室中合成的DNA和RNA分子合成一種前所未有的人造生物？

這個想法不奇怪，但目前的科學知識和技術完全達不到從頭合成細胞的高度。很多答案提到的Craig Venter合成的Synthia，實際上只是合成了基因組，然後塞在一個宿主里讓這個本來沒有主要遺傳物質的細胞開始使用完全人工合成的基因組進行複製。另外對於細胞器的合成，現在有體外組裝核糖體（最簡單的細胞器，而且沒有膜結構，只有rRNA和多種ribosomal protein）的研究。以及其他的，生命起源、非天然鹼基、非天然氨基酸的研究之類的。這些離完整從頭合成一個細胞還差的老遠呢，飯要一口口吃。但如果說「人工生命是否已經誕生了」，我覺得可以回答「是」，儘管這裡「人工生命」的定義跟題主所問的並不一樣。

【無論是原核還是真核還是病毒】如果在製造時就不製造其非編碼區和內含子，它會成為一種怎樣的生物？

那根本成為不了生命……你連複製起始位點和啟動子都沒有，搞雞毛啊？你以為非編碼區和內含子是打醬油的嗎……求多讀書……即便是把所有已知的轉錄原件都保留而刪掉所有「並未對轉錄、翻譯產生任何可見影響」的區域，細胞也極可能是活不好的，畢竟很多「junk sequence」還對染色體結構穩定性、遺傳穩定性起了非常大作用（比如作為必須基因、非必須基因、junk sequence的排列是均勻而玄妙的，在相當程度上避免了由於基因組上某一特定區域出現嚴重的structural variation而造成的滅絕事件。這個東西一般稱之為robustness）。關於robustness，很多工程導向的合成生物學的研究是頗為有趣的，人類塞不同的人工基因電路進去，會被細胞自己幹掉，隨著其對細胞資源地佔用和危害性不同，被幹掉的幾率和時間也非常不同。這還是人塞進去的新東西，更不要說亂動人家進化了幾億年的序列，隨便刪刪改改造成的影響是很難預料的。如果題主關心，可以關注基因組最小化的工作，比如E. coli四千多個基因可以刪到兩千多個（當然這種特殊的菌就只能在特殊的實驗室條件存活）。可喜的是樓主能意識到「刪掉沒用的序列」這件事是有重大科學意義的了，這和venter選擇並改造生殖道支原體（天然菌株就只有525個基因而已）的道理是一樣的。

除了麻煩，它的主要困難在哪裡？【也許倫理學之類的】

細胞太複雜了，結構也太精細了。人連「完整地讀取細胞的全息結構」都做不到呢，更何況從頭寫一個。如果把病毒列入生命的範疇的話，從頭合成個噬菌體什麼的倒是比較有希望，畢竟就衣殼粒和DNA。

但說實話，完整地合成細胞價值有限，不如寫好基因組然後塞在現成的細胞里，或者在活細胞里把需要替換的染色體換掉，讓你編碼的軟體去自己製造你需要的硬體。我能想到的從頭合成細胞的價值，大概是人工創建了自然界里不存在的細胞結構（硬體），而缺少這個結構的話，人工基因組（軟體）的某些功能無法在天然細胞里實現（比如一個人工細胞器，人工基因組中有人工信號肽將某些設計的蛋白target到人工細胞器上，宿主細胞若是沒有這個硬體結構，這個蛋白就無法錨定並且實現新硬體的從頭自組織了，etc.）。

2009年諾貝爾生理學和醫學獎得主 Jack Szostak （見：wiki 傑克·紹斯塔克 ) 的實驗室正在從事生命起源和在實驗室人造細胞的相關工作，感興趣可以去他的網頁看看有許多有意思的動畫（Szostak Lab: Movies）

2010年Science上發表了這樣一篇當時挺轟動的文章 Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome 感興趣可以看看，我不是這方面的專家，知道的就這麼多啦。

可能性？0

因為太TM複雜了

如果把磚頭大小的原材料視為類似原子的不可分割部分的話，任何一個細胞，甚至任何一個細胞器的複雜程度絕對不亞於人類所擁有的最複雜的城市。現在的化學生物學或許可以蓋一棟樓出來，但是，你把很多樓近似隨機的扔在一篇區域里，是不能變成城市的。

有不少人研究相關的問題，一個比較有說服力的結果是即使使用溫和的條件使細胞變性，目前也沒有辦法讓它重新恢復活性，即細胞處於動力學穩定態（而不是熱力學的），所以它高度路徑相關，這就很難控制了。目前據我所知的較為接近的結果是一個課題組自己做出了一個最簡單細胞的Genome，然後把它放到一個活細胞里可以繁殖，這已經是Nature級甚至諾貝爾獎級的工作，離合成細胞還很遠。

你可以從這兩個視頻里略知一二

視頻封面絕對好奇.Curiosity.S02E05.細胞戰場（做愛高清）視頻

請忽略這個視頻的標題，這個視頻里只介紹了細胞里的一個過程

哈佛大學3D動畫你細胞內正在發生的事，驚艷(中文高清)視頻

人工合成生命已經算實現了吧。這項工作主要是由J. Craig Venter Institute（JCVI）主持完成。

2003年，JCVI合成了第一個噬菌體，並且具有感染細菌的功能。

Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 Dec 23;100(26):15440-5. Epub 2003 Dec 2.
Generating a synthetic genome by whole genome assembly: phiX174 bacteriophage from synthetic oligonucleotides.

2010年，JCVI-syn1.0人工合成支原體問世。能夠自我複製。

Science. 2010 Jul 2;329(5987):52-6. doi: 10.1126/science.1190719. Epub 2010 May 20.
Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome.

@成楚暘成老闆幾年前的答案已經提過了。我這裡就隨手更新一下。

2016年，在1.0的基礎上，創造出目前最小基因組的JCVI-syn3.0合成生命。同樣也是能夠自我複製。

Science. 2016 Mar 25;351(6280):aad6253. doi: 10.1126/science.aad6253.
Design and synthesis of a minimal bacterial genome.

2.0由於只是個過渡產物，沒有公布。1.0-2.0-3.0這個進程，主要功夫花在研究最小基因組，即探索最少要有多少個基因才能維持自我複製的生命活動。

簡單的原核生物已經合成出來了，下一步目測是合成比較複雜的原核，然後是真核單細胞，然後是真核多細胞……最終應該可以合成男朋友或者女朋友吧～～（然而應該不是有生之年的事情）

要補充一點的是，這裡的合成生命，是人工合成的基因組，放到無基因組的細胞成分中去，形成新生命的。也就是說，並非是完全的從頭合成。但是，JCVI-syn3.0的基因組中，也是能夠指導重要細胞器核糖體的合成，並且還改變了原始生命的密碼子偏好性（codon usage，不知道中文怎麼翻譯）。

目前，體外組裝核糖體的工作已經取得一定進展了，可以搜一下文獻。有關細胞器合成，個人認為不會是不可逾越的技術障礙。

我相信科學總有一天會進步到可以在實驗室從頭合成具有完整功能的細胞的，但是以目前生命科學的研究深度和技術手段來說，還非常非常遙遠。

洗洗睡吧，養細胞都十加血清，要不細胞都不會生長，目前情況是小孩要吃啥都沒完全搞懂，你還想用泥能捏個出來

目前來說合成細胞或者新的生物體可能性為0，不過哈佛好像合成了一個脊髓灰質炎病毒

這屬於合成生物學的問題，並且人造細胞已有大牛在實驗室中完成。目前的水平只能造出最低等級的原核細胞，並不會如你想像中變成很厲害的生物或病毒。就只能像普通細菌一樣傳代培養，表達一些特異蛋白而已。主要的難點可能在於整個複製轉錄表達過程都要人為設計好，並不是一件容易的事。

這個提問很好的解釋了「思而不學則怠」

https://www.zhihu.com/question/54641886/answer/143950935

十八世紀的蒸汽朋克達爾文孟德爾時代就可以了

目前能合成的最複雜生命體是支原體？所以連個酵母都做不出來要搞動物細胞還早得很吶。。。

生物是創造出來的，而不是進化出來的。也許你就可以創造細胞

好想法，這個已經做出來了啊，美國生物學家文特爾在2010年重塑「絲狀支原體絲狀亞種」的DNA，並將其植入去除了遺傳物質的山羊支原體體內，創造出歷史上首個「人造單細胞生物」。有意思的是在這個生物的DNA中有一段編碼是他們自己加上去的，代表了創造者的姓名，是不是很有造物主的感覺？目前DNA都是以人工全合成的方式進行的，所以還是收益於DNA測序技術、DNA合成技術。

合成生物學相對於之前比較火的基因工程菌的意義在於整個生物都是重新編碼的，遺傳是穩定的（如果能），性狀（也可以說功能）是被選擇過的，是可以針對具體問題而設計的，而且由於整個可以設定，安全性上會更加可靠。當前的研究主要集中在它的應用上，如改造放線菌屬以更高效率的生產新的抗生素。

請以關鍵詞合成生物學（syntheticbiology）自行學習吧。