宫田诚（Makoto Miyata）如今已经是日本大阪大学的教授，在小时候，他曾经很喜欢摆弄收音机和电子音响。现在的他对摆弄东西的兴趣只增不减，但作为一名细胞生物学家，他摆弄的对象变小了很多。近日，在一篇发表于《科学》（Science）杂志的论文中，宫田诚的研究团队通过调整迄今最小的人造生命体的基因组，使这个生命体能够自己运动。这项发现也展现了，只需要添加极少的基因序列，就有可能促使地球早期的细胞开始运动。

很多科学家一直致力于了解最早的自然细胞是如何发展出运动能力的。一些类似的研究通常会使用螺原体属（Spiroplasma）的一些支原体：这些单细胞的螺旋形寄生微生物可以通过简单的弯曲、伸展和形状变化来运动，不像很多其他的细菌需要借助一些专门的附属物，例如鞭毛。科学家已经确定，螺原体中有7个可能的基因来帮助它们运动，但通过实验来证实这些基因的确切作用是一项很大的挑战。

该团队将目光投向了一种名为JCVI-syn3.0（简称syn3.0）的人造细胞，它由J.克雷格·文特尔研究所（J. Craig Venter Institute）的研究人员在2016年创造，仅依靠473个基因就能存活和复制，是迄今具有最小基因组和最少基因数量的生命体——相比之下，人类有超过2万个基因。不过这些人造细胞无法移动。

宫田诚和同事将螺原体中7个和运动相关的基因引入到了syn3.0细胞中。他清晰地记得在显微镜下看到了这些本来静止的细胞“跳舞”的画面，其中有一半改变了形状，而有一些“游泳”的细胞甚至变成了扭曲的螺旋状，就像螺原体一样。

宫田诚曾经设想过创造一种能移动的人造细胞，但当梦想成真时，他仍然觉得“令人相当惊讶”。美国国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology）的细胞工程师伊丽莎白·A.斯特哈尔斯基（Elizabeth A. Strychalski，未参与这项研究）表示，宫田诚并不是唯一对此感到震惊的人。在这项研究发布前，她参加过关于这项研究的一次报告会，她说：“当看到这些生物游泳的视频，以及它们的形状如何变化时，你可以感受到大家集体倒吸了一口凉气。”宫田诚的研究团队发现，只需引入7个基因中的2个，就足以让syn3.0产生类似螺原体的运动。

斯特哈尔斯基指出，通过类似的DNA插入技术，其他研究人员也曾将水母的荧光基因插入到猫胚胎的基因组中，创造出了一些会发光的家猫。不过，很少有人曾预料到类似的操作能在一些人工细胞中发挥作用。她说，我认为这个实验“非常大胆”，“而且它的成功能极大地激励和振奋该领域的其他研究人员”。

虽然很难想象在数十亿年前的地球上，触发早期细胞第一次运动的条件是什么，但这项研究表明，在细胞中，即使是一些微小的基因组变化也能带来质的飞跃。这项研究也会对未来的研究产生较大的影响，斯特哈尔斯基说：“有朝一日，人类或许可以精心设计可移动的人造细胞，并用它来寻找人体内的污染物、病原体甚至癌细胞。”