合成生物技术的神奇之旅
曾经遥不可及的梦想，如今正逐步变为现实。借助合成生物技术，我们已经在工业发酵罐中培育出与5万亩农业种植同样产量的青蒿素。这不仅仅是一场技术的革命，更是对未来生活的一次美好畅想。
想象一下，我们食用的粮食、肉类、油脂不再依赖土地种植和畜牧养殖，摆脱靠天吃饭和土地资源紧张的束缚。我们使用的汽油、制造各种化工产品的原料，不再依赖石油、天然气等碳基能源，不再担忧能源枯竭和环境污染。许多珍稀药物成分，不再需要从植物和动物中提取，避免物种灭绝和过多杀戮。这些曾经看似天方夜谭的事情，正随着合成生物学技术的迅猛发展一步步变为可能。未来，我们所需的各种产品可能就像酿制啤酒一样，在工厂车间就能制造出来。
日前，科技部批准建设国家合成生物技术创新中心，为提升我国合成生物领域企业和产业创新能力注入强大动力。这一创新中心的建立，如同催化剂一般，将加速合成生物技术的突破和应用。
合成生物学，这个被誉为继DNA双螺旋结构发现和基因组测序之后的“第三次生物科学革命”的学科，正在逐步改变我们对生命的认知。中国科学院天津工业生物技术研究所副所长王钦宏为我们揭示了合成生物学的奥秘：采用工程化设计理念，对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成，创建出能完成特定功能或被赋予非自然功能的“人工生物”。
这个过程如同神奇的魔法，但其实蕴含着深厚的科技内涵。它涉及到生物学、化学、工程学、计算、生物信息学等多学科的交叉融合，还涉及一系列核心技术，如基因组测序、基因化学合成、基因编辑等。
王钦宏进一步介绍，合成生物学不断取得重大科学突破，已经应用于信号传导、能量转化、物质合成和分子识别等领域。这些应用不仅颠覆了传统产业模式，为社会经济问题提供解决方案，还创造了价值链高端的新经济增长点。
与传统的化学合成不同，合成生物技术只需要酵母、细菌等做“底盘”，用来自玉米淀粉的葡萄糖等做原料，就可以合成我们所需的各种物质。这项技术还在研究跳过植物光合作用合成物质的步骤，直接使用二氧化碳作为原料，完成各种生物合成。
合成生物技术的应用范围非常广泛，可以应用于癌症、糖尿病的智能诊疗，能量转化可用于人工光合作用，提高植物对能量的吸收转化效率；还可以通过构建合成细胞工厂实现化工、材料、能源的绿色制造。这一技术的发展将颠覆工业、农业、食品、医药等领域的传统产业模式，为社会带来革命性的变革。随着合成生物技术的不断发展和完善，它将在更多领域发挥巨大的作用，为人类的未来创造更多的可能性。在农业领域，我国的生物制造技术已经迈入了一个新的时代。通过运用微生物细胞作为“细胞工厂”，我们已成功合成人参皂苷、番茄红素等天然产物，这不仅开辟了新的制造模式，还大幅减少了土地资源的依赖和环境污染。以天麻素为例，其生物合成成本是植物提取的1/200，生产效率显著提高，质量也完全达到了化学合成的标准。不仅如此，一些原本难以获取的天然成分，如红景天中的红景天苷，只能在海拔4000米以上的地方提取到，而现在通过生物合成的方式，在工厂里就可以轻松生产出来。
石油化工领域也经历了巨大的变革。我们开创了丁二酸、丙氨酸等化学品的生物制造路线，打破了对石油、天然气等传统资源的依赖，并显著降低了污染。特别是丙氨酸的生产，通过生物合成路线，生产成本降低了50%，废水排放和能耗分别减少了90%和40%。而在化学原料药方面，像羟脯氨酸、肌醇等产品的生产也采用了绿色新工艺，大幅减少了环境污染和高成本的传统工艺。
传统产业也在逐步转型。通过应用生物纺织、生物造纸等绿色生物工艺，我们成功实现了二氧化碳减排，减少了污水排放，走出了资源环境制约的困境。
尽管我国在合成生物领域的发展迅猛，但仍有不少挑战需要面对。合成生物技术要想实现产业化，降低成本、提高与传统生产模式的竞争力至关重要。国际上的合成生物学研究正在飞速发展，我国虽然起步略晚，但进展迅速。在基础理论、核心体系、产业技术等方面，我国与发达国家还存在不小的差距。原创的标志性工作较少，合成生物设计创制的技术方法体系尚不完善。从基础研究到应用技术创新之间的衔接也需要加强。
为了突破技术瓶颈，我国在自主细胞工厂创制的机制与分子基础、DNA合成、生物元件标准化、基因编辑系统等方面还需加大研究力度。只有占领了国际竞争制高点，我们才能更好地推动合成生物学技术的颠覆式创新与工程化应用，支撑生物产业的持续发展。 （陈曦）
