作者：周叶斌 科普作家 免疫学博士

说到合成生物学，很多人第一个问题就是：到底什么是合成生物学？合成生物学其实就是用人工合成的方法，对现有的天然存在的生物系统，进行重新设计和改造，或者通过人工的方法，创造自然界里面不存在的人造生命。

总的来说，合成生物学其实就是利用合成的理念和策略，来研究生物和生命系统的运行规律。

哪些技术推动合成生物学的发展

这些年，合成生物学的进展非常快，这里面也是有很多的技术准备。最明显的就是它非常依赖基因组技术的进步。

合成生物学，经常需要引入一个外源的基因来研究它的性状，这里面就需要基因组技术，从它的测序技术到它的编辑的技术，近些年有很大的飞跃，这使它成为现实。

然后合成生物学其实也往往和生物工程里面的微生物发酵，或者是微生物工程相关，因为我们往往要把一段基因引入到一个微生物里面。

现在随着这些技术的进步，有越来越多的微生物能供我们高效地在合成生物学工程中得以应用，这也导致合成生物学这些年能有一个很大的飞跃。

比较经典的例子有两个，大家可能也听说过。一个就是从基础科学的角度上来说，科学家前几年已经可以人工合成一个支原体。支原体是最小的原核微生物，虽然它很小，但是科学家能够人工合成一个新的生命，这是一个非常大的突破。

那么在应用方面，这几年大家可能也都听说过，甚至自己可能就尝过一种东西，叫做脂质肉。其实是植物来源的，但是它做成一个“肉类（产品）”。这种就是人造肉，一般有两类，一个是用植物蛋白来做，这个其实已经是合成生物学产品；还有一类应用相对少一些，但以后可能有很大发展，是把动物细胞进行培养，最后形成一个肉类的形式。这两个都是用到了合成生物学的技术。

可见合成生物学这些年其实也是逐渐在走进应用。

合成生物学有哪些应用前景？

未来的合成生物学在医药方面，很有可能可以帮助我们找到新的生产药物分子的方法。现在药物分子的生产，一般来说小分子都是化学合成，比如说阿司匹林这样的药物；如果大分子像胰岛素，那会用到生物发酵。但是合成生物学首先它有可能有一些分子呢，它可以帮助我们转变成用生物发酵的方式去做，这种方式它可能有更高的生产效率，或者说这个分子的结构会有一些变化，可以带来一些新的性状，在医药上面可能会有一些新的潜力可以被我们挖掘。

那么合成生物学另外一个方面，在农业方面，它有可能帮助我们去生产出新的作物品种，它可能有更好的，比如说是抗虫性，或者是它对环境的耐受性更好，或者产量更高。这些对农业的意义也是非常大。

还有一个合成生物学的应用方向可能是环保领域，因为在环保领域我们一个比较突出的问题，那么比如说像塑料，我们把它称为白色污染，因为这个在自然环境当中它是不易降解掉的。但是通过合成生物学，可能我们可以创造出或者改进现有的那个微生物，比如细菌，改进成一个可以降解塑料的这样一个微生物。那么这个对于环境污染的处理，应该会是一个革命性的改变。

合成生物学未来的挑战与机遇

那么合成生物学的未来，相信它在包括医药、农业、环保各方面都有非常高的潜能。

当然它也有一定的挑战，因为合成生物学现在相对来说还是一个在不断发展的学科。

首先很多现象我们在实验室里面小规模看到，到能够具体大规模应用，这里面规模化的挑战是非常大的。

可以想象就是如果我们用不同的微生物，不是所有的微生物我们现在的发酵技术都是非常完善，这个需要进一步的研究去确定。

另外一方面也就是成本的问题，因为有一些合成生物学不是说不能应用，但它的成本相对于其他的传统的生产方法还是有点过高。最典型的比如说是人造肉里面把细胞培养出来形成的“肉”，这个成本相对来说还是比较高。

但是相信这一些随着技术的进步，慢慢就能克服或者是改善。最终在不久将来，可能我们就能看到合成生物学更广阔的应用，也是造福我们的社会。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

团队/作者：深究科学-周叶斌

审核：梁前进 北京师范大学生命科学学院 教授

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 星空计划

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