上海
天然細胞有對稱和不對稱兩種分裂方式，其中不對稱分裂是將一個細胞分裂成兩個不同的子細胞。然而，現有的人工細胞缺少天然細胞內部的復雜結構域邊界和拓撲缺陷，難以實現類似天然細胞“一個變兩個且兩個不一樣”的不對稱分裂。
2026 年 5 月 13 日，中國科學院化學研究所喬燕研究員、王樹研究員及北京化工大學林藝揚教授作為共同通訊作者（中國科學院化學研究所孟何、賈麗艷為論文共同第一作者），在國際頂尖學術期刊 Nature 上發表了題為：Asymmetric splitting in dividing lipid-nucleotide multilamellar droplets 的研究論文。
該研究提出一種基于瞬態化學不均勻性和界面能梯度誘發人工細胞不對稱分裂的新策略，構筑了具備不對稱分裂潛能的結構化層狀液晶液滴人工細胞模型，成功展示了其自發分裂為液滴和囊泡兩種結構性能迥異子代的動態過程。
這項研究首次證明了 人工細胞（ artificial cell ）可以在沒有外部復雜操控的情況下完成不對稱分裂，并產生形態和功能不同的子代。這項研究為自下而上地組裝能夠增殖的人工細胞邁出了重要一步，為理解生命起源時期原始細胞的形成與類生命功能涌現提供了一個新的實驗模型，也為生物制造前沿領域開辟了新方向。
最近的研究開發出了一種內部分子密集的液晶液滴，其能夠選擇性地隔離生物分子并實現界面潤濕，可用于構建人工細胞和人工細胞網絡。然而，這些合成的人工細胞的受控分裂仍然是一個挑戰。
在這項最新研究中，研究團隊構筑了一種由脂質分子與核苷酸自組裝形成的層狀液晶液滴人工細胞模型。在堿性磷酸酶催化下，液滴表面首先形成一個局部凹陷；隨著酶催化反應持續進行，凹陷沿液滴表面周向逐漸擴展，同時液滴形成清晰的外殼—內核界面。當凹陷張開角度達到臨界值，液滴內核被完整“擠出”，剝離后的外殼則通過邊緣弛豫閉合，形成具有內水相的多層囊泡結構。最終，一個母代液滴分裂形成兩個結構、組成和性質顯著不同的子代結構——子代液滴和子代囊泡。
研究結果表明，酶主要富集于液滴表面，其催化的去磷酸化過程可導致液滴層間距增大并引發結構失穩。在非酶條件下，多價離子介入或 pH 變化同樣能夠觸發液滴分裂，這不僅證明了靜電屏蔽作用是不對稱分裂的核心驅動力，也表明該分裂機制具有較好的普適性，其本質來源于瞬態化學不均勻性與界面能梯度的協同作用。此外，層狀液晶結構及其層內微小結構缺陷對液滴分裂至關重要，而內部無序的液滴則僅表現為均勻解體。
進一步研究發現，分裂后的子代液滴能夠保留酶活性和分子濃度，而子代囊泡由于持續的去磷酸化，內部結構逐漸疏松并釋放部分分子， pH 也隨之降低。這說明不對稱分裂能夠在子代體系中形成差異化化學微環境，從而為后續功能分化提供基礎。
結構化液滴人工細胞的不對稱分裂
總的來說，該研究不僅為理解生命功能涌現提供了新的實驗模型，也為構筑具備自主增殖、分化和演化能力的高復雜度人工細胞體系奠定了基礎。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10489-5
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