文章导读
你能否想象，一束光竟能点燃“人造生命”的生长？北京化工大学林艺扬课题组在《Nature Synthesis》发表突破性成果，首次实现光驱动的合成原始细胞生长与结构演化。通过紫外光或可见光调控小分子聚合与相分离，系统展现出类似生命的生长、振荡甚至选择性进化行为。这项研究揭示范德华力与化学反应协同驱动的非线性动力学机制，为生命起源中的区室化现象提供了关键实验支持，也为构建智能响应材料开辟全新路径。
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生命的一个标志性特征是其在特定条件下生长和进化的能力，这推动了种群内部的适应和变异。在人工系统中复制这种能力标志着实现类生命行为和探究生命起源的重要里程碑。2025年7月22日，北京化工大学材料科学与工程学院林艺扬课题组在Nature Synthesis期刊上发表题为“Light-fuelled growth dynamics and structural transition of synthetic protocells”的最新研究成果，研究团队在简单分子体系中实现光驱动的聚合、聚集及选择性进化。针对这个进展，英国伦敦帝国理工的Claudia Contini还以“From light to life-like protocells”为题在Nature Synthesis上发表评论文章。
小分子体系的聚合、聚集与进化行为
在此工作中，林艺扬课题组与合作者开发了一种环境响应性分子系统，该系统通过外部光刺激与分子内在化学特性的协同作用，实现了可控的分子生长和超分子聚集。研究采用紫外光激活环状二硫化物单体，引发其开环聚合形成含线性二硫键的寡聚物。这些光惰性寡聚物随后通过超分子作用发生液-液相分离，形成具有区室化特征的凝聚液滴。研究团队观察到，在持续光照条件下，这些液滴展现出独特的动态行为：经历生长-振荡-消亡等非线性演化过程。理论分析表明，这种复杂动力学源于Laplace压力（物理因素）与聚合反应（化学因素）的共同调控。值得注意的是，通过引入特定染料分子，该系统的光响应范围可拓展至可见光区域。该研究首次揭示了分子初始状态与环境光信号的耦合对化学演化的调控机制，为从简单分子构建复杂化学系统和类细胞结构提供了新思路。这些发现不仅深化了对生命自组织过程的理解，也为探索生命起源中的区室化机制提供了重要实验依据。
论文第一作者是北京化工大学材料科学与工程学院2025届博士史可。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s44160-025-00844-1
林艺扬教授个人简介
林艺扬，北京化工大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，国家高层次人才计划青年项目获得者。毕业于北京大学化学与分子工程学院，先后获得理学学士和博士学位，从事胶体与界面化学研究；之后分别在美国俄克拉荷马大学（合作导师：毛传斌）和英国伦敦帝国理工学院（合作导师：Molly M. Stevens），从事与重大疾病相关的即时检测、仿生材料和多肽化学的博士后研究。2019年加入北京化工大学，课题组致力于仿生化学、软物质和生物功能材料的研究。在国际期刊发表学术论文70余篇，主要包括Nat. Synth., Nat. Chem., Sci. Adv., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc.等。
责编：王雨晴 梁燕亮
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