當(dāng)大家關(guān)注因發(fā)現(xiàn)青蒿素而獲得諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家屠呦呦時(shí)，青蒿素能夠大規(guī)模制備還有幕后英雄——合成生物學(xué)，這就是生物制造“夢工廠”，人類可以像組裝機(jī)器一樣組配生物，擁有了造物主的超能力。

 “瘋狂生長”的微生物

前幾天我在跟小朋友們做科普，我問他們這個(gè)世界長最快的生命是什么？答案是微生物，每隔30分鐘到1個(gè)小時(shí)的時(shí)間就可以復(fù)制自己一遍，也就是以2的N次方的方式增殖。第二天，我反過來想了想這個(gè)問題，其實(shí)這個(gè)世界上增長最快的生物是人，微生物只會(huì)量變，人從東非的草原開始走出來，遍布了全世界，創(chuàng)造了文明，建造了城市，甚至登上了月球，這種是一種質(zhì)變。這個(gè)地球上哪還有其他的生物能比上我們的速度，今天我們探討的問題是科技可以把人類的未來，帶向何方。

回到微生物本身，大家有沒有想過味精是怎么來的，啤酒是怎么來的，所有的酒都有發(fā)酵的過程，用了五千多年的發(fā)酵技術(shù)本質(zhì)上是微生物在做這種催化。由此催生出了味精產(chǎn)業(yè)，發(fā)明了抗生素、胰島素、玻尿酸等。微生物作為一個(gè)細(xì)胞工廠，幫他們?nèi)プ龅拇呋?。你以為你喝的是酸奶，其?shí)你喝是乳酸菌和他們的培養(yǎng)菌，這些乳酸菌你喝到肚子里，它并不孤單。人的消化道里有非常非常多的微生物。人體是由75%的微生物和25%的人類細(xì)胞組成的。微生物跟人的關(guān)系，比想像的要密切得多，它幫助人去消化各種各樣的東西、合成維生素，人的肥胖跟腸道微生物關(guān)系非常大，在相對(duì)比較長的時(shí)間內(nèi)，人體內(nèi)的腸道微生物都是穩(wěn)定的。這些微生物甚至還能控制人的血壓，甚至控制人的情緒。

微生物跟我們的生活密切相關(guān)。這種關(guān)系自微生物存在開始就一直存在，這跟我們的未來又有什么關(guān)系呢？隨著人類對(duì)于微生物的認(rèn)識(shí)越來越清楚，人可以代替造物主的工作去優(yōu)化微生物，這就是合成生物學(xué)。

在合成生物學(xué)家的眼中，微生物體內(nèi)代謝的遺傳信息并不是一個(gè)統(tǒng)一的整體，而是可以被拆分的一個(gè)非常復(fù)雜的工程化系統(tǒng)。把生命看作工程系統(tǒng)，像拼樂高積木一樣，給微生物增加新的功能，這就是合成生物學(xué)，代表了人類未來的一個(gè)非常重要的方向。

 增加了新功能的微生物能做什么？

 我舉的例子不是科學(xué)研究，而是實(shí)實(shí)在在的成果，有一個(gè)或者若干個(gè)公司在這個(gè)領(lǐng)域做創(chuàng)業(yè)。這就意味著它很快可以跟人的生活直接相關(guān)了，這七件事情未來最終的實(shí)現(xiàn)形態(tài)不一定就是這樣的路徑，但是合成生物學(xué)的解決方案會(huì)給它們提供一個(gè)可能的方向，未來誰也沒法預(yù)測，但是我們現(xiàn)在已經(jīng)站到了一個(gè)時(shí)點(diǎn)，這個(gè)時(shí)點(diǎn)是我們可能通過這樣的方式去解決以下七個(gè)問題。

癌細(xì)胞。有很多藥物可以把癌細(xì)胞殺死，但怎么在殺死癌細(xì)胞的同時(shí)，不殺死常規(guī)的細(xì)胞，這是很難的問題。識(shí)別癌細(xì)胞是難點(diǎn)。所有的癌癥的治療方式都是在想辦法去精準(zhǔn)地識(shí)別癌細(xì)胞。人體內(nèi)如果有癌細(xì)胞的話，癌組織內(nèi)部形成一個(gè)暫時(shí)的封閉環(huán)境，絕緣人的免疫系統(tǒng)，把一種益生菌，注入到人的體內(nèi)，益生菌為了不被人的免疫系統(tǒng)殺死，會(huì)找一個(gè)避風(fēng)港，最終它會(huì)找到癌細(xì)胞的內(nèi)部，當(dāng)我們給這樣的微生物加入一個(gè)可以釋放抗癌藥物的功能的時(shí)候，微生物會(huì)自己繁殖，一邊復(fù)制自己，一邊在癌細(xì)胞內(nèi)部釋放藥物。只要癌細(xì)胞還存在，微生物就會(huì)找到癌細(xì)胞里面去釋放藥物，而它一邊釋放，一邊擴(kuò)大自己。如果癌細(xì)胞消失了。這些微生物也死了，因?yàn)樗鼪]有避風(fēng)港，人的免疫系統(tǒng)會(huì)把它殺死。

污水。其實(shí)只要有人的地方，就會(huì)產(chǎn)生污水，主要問題是工業(yè)污水，引起了嚴(yán)重的環(huán)境問題。如果可以給微生物加一些功能，讓它去處理苯類物質(zhì)、含有重金屬、含有抗生素污水，那么這所有的污水就可以分門別類的被快速處理。

化肥?？諝庵?0%都是氮，但是它是氮?dú)獾男问酱嬖?，而農(nóng)作物生長需要氮肥。有一些微生物是可以做氮的固定，把氮?dú)庾兂傻?，但是它們通常需要在厭氧的環(huán)境下，所以一般的植物用不了，給一些耗氧的微生物加上固氮的功能，進(jìn)入到植物的根系里幫植物去固氮，這時(shí)候我們就不需要給植物施氮肥了。

塑料。塑料是二十世紀(jì)在材料學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)大發(fā)明，但是它產(chǎn)生了非常嚴(yán)重的環(huán)境問題——白色污染。塑料化學(xué)結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，微生物吃不掉它也就難以降解，微生物可以合成跟塑料很像的天然高分子材料，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的塑料。你把它扔掉之后，微生物會(huì)把它吃掉。我們就可以告別塑料污染。

藥片。腸道微生物在我們的肚子里，完全可以優(yōu)化它們，幫人去合成藥物，定時(shí)分泌分泌藥物。如果你是一個(gè)糖尿病患者的話，未來你的腸道微生物，可能可以讓你在你可以控制的時(shí)候，去幫你去合成胰島素。

合成生物學(xué)不僅能應(yīng)用在微生物的領(lǐng)域，還能應(yīng)用在高等動(dòng)物的領(lǐng)域。人有時(shí)候器官損壞了，需要器官移植。但最大的問題是供體不足。如果可以用豬做人器官移植的供體的話，那么供體不足的問題，不就可以解決了嗎？但是豬的器官移植到人體內(nèi)，會(huì)有特別嚴(yán)重的排異反應(yīng)。有些團(tuán)隊(duì)給豬的基因組做基因的編輯，把上面會(huì)對(duì)人做造成特別嚴(yán)重的排異反應(yīng)的基因片段刪除掉，這樣的豬植入到人體內(nèi)，排異反應(yīng)就是完全可控的了。

 新技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向市場

把這些例子變成現(xiàn)實(shí)的技術(shù)平臺(tái)包括三部分：第一部分是設(shè)計(jì)微生物和數(shù)據(jù)處理的信息化平臺(tái)；第二部分是自動(dòng)化的微生物鑄造廠；第三部分是一個(gè)生物制造技術(shù)平臺(tái)，在可控的條件之下快速地復(fù)制。

當(dāng)我們有了這個(gè)技術(shù)平臺(tái)之后，我們就要找一個(gè)產(chǎn)品作為實(shí)驗(yàn)，在中國大陸陸地最低點(diǎn)——新疆維吾爾自治區(qū)吐魯番市艾丁湖，這是中國極端最高氣溫記錄點(diǎn)，鹽湖鹽的含量是海水的六倍，這里的微生物可以在特別極端的環(huán)境下，快速的復(fù)制自己。

我們把它拿到實(shí)驗(yàn)室，放到投射電子顯微鏡之下，它是圓圓的一小個(gè)，我們給它加了一個(gè)功能，就是要讓它盡最大的力量把周圍的養(yǎng)分吸收過來，這些養(yǎng)分變成塑料，聚集在他的體內(nèi)，就是塑料的原料，這種叫做PHA的天然高分子材料就是塑料的完美替代品，把它放到清水里，它自己破掉，把塑料釋放出來了，就是面粉一樣的小顆粒，然后加工成塑料制品。這就是藍(lán)晶微生物的團(tuán)隊(duì)在做的事情，可把PHA的生產(chǎn)成本降到非常低的一個(gè)水平，實(shí)現(xiàn)PHA大規(guī)模替代傳統(tǒng)的塑料。

合成生物學(xué)就是人類要借助造物主之手，暫時(shí)接管它的工作。雖然人類已經(jīng)慢慢的有了這樣的能力，但是我們要注意在發(fā)展科技的同時(shí)，要學(xué)會(huì)尊重世間萬物，當(dāng)人類掌握了越來越多的技能的時(shí)候，其實(shí)是相對(duì)危險(xiǎn)的，既要努力發(fā)展我們的能力，又要注意平衡這些能力，跟自然的關(guān)系。我們要學(xué)會(huì)帶著敬畏之心，去看待世間萬物，謝謝大家！

Q：當(dāng)人類有可能接管造物主的能力的時(shí)候，萬一這個(gè)技術(shù)失控的話會(huì)怎么樣，電影片段中的生化危機(jī)是否真的會(huì)出現(xiàn)嗎？

A：我覺得是人類的偉大之處，就是一方面我們在努力的發(fā)展新技術(shù)，另一方面又花了很多時(shí)間去解決掉這些新技術(shù)帶來的新問題。生物技術(shù)發(fā)展最危險(xiǎn)的地方，可能是在于病毒和細(xì)菌這些生物武器，它們有非常強(qiáng)的傳染的能力，這個(gè)可能是最危險(xiǎn)的。但事實(shí)上現(xiàn)在人們已經(jīng)可以去很快速地控制世界上最危險(xiǎn)的傳染源了，新技術(shù)帶來的新挑戰(zhàn)這就需要整個(gè)社會(huì)要去關(guān)注這樣的問題，然后要去想辦法解決它，但是不能因?yàn)槲覀儞?dān)心這樣潛在的危險(xiǎn)就不去發(fā)展技術(shù)。