黑暗日报记者崔兴毅黑暗日报通信员蔡雨琪
二氧化碳人工分解淀粉、二氧化碳人工分解葡萄糖和脂肪酸、生物基尼龙代替化石基尼龙、高效生物分解人乳寡糖……明天，这些原料都可以在工业厂房里消费出来。这，就是分解生物技术。“随着迷信与技术的开展，如今咱们有才干对一个生命体启动从新设计、构建和分解，从新构建一个具备全新性能的生物体，这就是所谓的分解生物学。”在中国迷信院深圳先进技术钻研院副院长、深圳分解生物学翻新钻研院院长刘陈立看来，这是属于未来的“天工开物”。
微生物变身“超级工厂”
“微生物酵母原本不干植物干的事，如今把它用分解生物学技术变革了，让它领有了植物的消费才干，而后就可以用发酵的模式来消费了。”刘陈立通知记者，“如今咱们可以把二氧化碳变成葡萄糖分子，那么化学品资料、燃料兴许都能走得通了。”
“耕地资源无余，是否从占地球71%外表积的陆地中去获取食粮。”深圳理工大学（筹）分解生物学院讲席传授胡强说，“十三五”期间“蓝色粮仓”就被列入国度重点研发方案，但过去主要聚焦在经济养殖类水产物等。
胡强也冒出一个想法，陆地上宽泛散布的藻类，是否经过火解生物学技术对其启动开发？
“藻类自身就能生成很多优质产品，咱们宿愿经过变革，使其含量更高，产率更高，比如其中的性能性油脂，包含脂肪酸、EPA、DHA等，就可以经过火解生物学的方法把藻类的这些油脂含量提下来。”胡强通知记者，还能经过基因编辑，赋予藻类更多“使命”，让它消费原本不消费的某一种或某一类化合物。
我国是油料出口大国，可以经过火解生物技术让“油瓶子”里多装中国油吗？“咱们把藻类当成生物基的原料，经过火解生物技术，就可以把藻类改形成相似石油、煤炭一样的动力。”胡强说。
确实，随着分解生物技术的开展，目前曾经有不少生物基资料成功了产业化。2021年，我国生物基资料产能1100万吨（不含生物燃料），约占全球的31%；产量700万吨，产值超越1500亿元，约占化工行业总产值的2%。
生物基可降解塑料就是生物基资料的典型代表。
由于化学分解塑料的污染严重，可降解聚酯塑料PBS成为近几年抢手的新资料，而原料丁二酸产能的有限不时是其开展的瓶颈。中科院天津工业生物技术钻研所钻研员张学礼的2项专利“消费丁二酸的大肠杆菌基因工程菌及其构建方法与运作”和“提高丁二酸产量的重组菌及构建方法”，就为高效制备丁二酸提供了好方法——对大肠杆菌启动变革，应用发酵方法高效制备生物基丁二酸。
与石化路途相比，生物基丁二酸的制备老本降落了近20%。如今，咱们能在包装资料、一次性性餐具及购物袋、婴儿纸尿裤、农地膜、纺织资料等多个畛域看到生物基可降解塑料的身影，分解生物技术功无法没。
在生命肥壮畛域，分解生物学的运作也可圈可点。
抗生素曾一度是致病菌的天敌。但由于抗生素的滥用，细菌发生耐药性的速度远高于新抗生素研发的速度，造成“超级耐药菌”出现。
“2020年深圳人民医院一位患者，肺部感化了多重耐药的鲍曼不动杆菌，这象征着临床上罕用的抗生素基本有效。但在驳回噬菌体疗法并联结抗生素治疗后，患者体内感化的多重耐药菌被成功肃清掉。
理想上，噬菌体疗法并不是新颖事。由于噬菌体会携带一些独立基因，或许带来一些反作用，加之其与细菌的复杂关系，造成传统的噬菌体疗法往往效果有限。
为何这一临床实验能够取得成功？
“咱们用的是变革后的噬菌体。”中国迷信院深圳先进院分解生物学钻研所钻研员马迎飞引见，比如，针对噬菌体携带独立基因的疑问，经过对噬菌体启动精简，去其糟粕取其精髓；针对噬菌体治疗效果不是很高的疑问，在噬菌体基因组上整合一些可以增强噬菌体杀菌生机的基因，赋予噬菌体更好的安保性和有效性。
马迎飞十分看好分解生物学未来的开展，“咱们常说21世纪是生物学的世纪，细分来说，其中分解生物学将会起到重要的推进及引领作用。”
“格物”到“造物”，这是微妙所在
分解生物学何以如此神奇呢？从“格物”到“造物”，这是分解生物学的微妙所在。
“传统的生命迷信，它是自上而下的，咱们叫格物致知。”刘陈立打了个比如，生命体的秘密藏在盒子外面，把盒子关上，一层一层关上的环节就是发现的环节，这是生命迷信在做的事。“而分解生物是反过去的，是自下而上重建的，等于这个生命的秘密是人们自己放出来的，而后再把这个包裹一层一层裹起来，变成一个生命体，而后去看它能不能运行。”
用工程的方法来做钻研，是分解生物学的一大个性。
“分解生物有工程属性，它是用工程学方法去变革生命体；但它又有迷信属性，由于没人干过，工程变革完之后，我并不知道它能不能造出来，有迷信的未知性。所以分解生物学也叫工程生物学。”刘陈立引见，设计、构建、测试和学习是工程学钻研的“套路”，“咱们把这个‘套路’用在分解生物学上，就是宿愿能够用工程的方法发明更多或许”。
而这离不开消息技术的助力。
“真谛往往是很简略的，或许就一句话，但假设要从万千数据里演绎出一句话，这必需很弱小的学习才干，消息技术就可以大展本领了。”马迎飞示意，如今生命迷信曾经积攒了相当多的数据，经过消息技术可以不便咱们更快地对海量数据启动演绎总结，开掘出最重要的生物学消息。
“在前期，咱们设计了很多基因的组合，把这些组合输入计算机，它会输入一些性能消息——这种组合究竟能不能产青蒿素，这个基因究竟表不表白……计算机给你树立了一种算法，有了这个算法，咱们就知道怎样组装是正确的。”刘陈立向记者引见。
在消息技术的助力下，成功设计和消费流程的智能化、智能化，能大大促成分解生物研发效率的优化。“以前用酵母消费青蒿素，一个菌株必需十年十亿美元，如今只要要一年半到两年，并且研发费用可以升高90%左右。”中国迷信院深圳先进技术钻研院分解生物学钻研所钻研员司同通知记者。
除了工程学和计算机消息迷信外，分解生物学的开展，离不开生命迷信、物理学、化学、数学、资料迷信等多学科的融通会聚。
“活体胶水”是中国迷信院深圳先进技术钻研院分解生物学钻研所钻研员钟超团队在资料分解生物学畛域的一项钻研成绩。他示意，经过基因变革后的细菌可以变成“智能活体胶水”，这种胶水不只要望成功海底输油管道的智能修复，在医药畛域，这种“胶水”还能自发寻觅出血位置并且封堵出血伤口。
“资料分解生物学就是资料迷信与分解生物学交叉碰撞的产物。”钟超引见，少量的资料分解生物学钻研正在将自然生命体系的灵活特色有效整合到传统资料中，使其能够成功自顺应、自愈合和自增殖等特点。
化学雷同与分解生物学有着密无法分的关系。
尼龙是生存中经常出现的资料，但传统的化学分解模式会发生少量的温室气体，消耗少量的水和动力。如今，应用分解生物技术，能成功生物基尼龙的发酵分解，大大升高了能耗和污染。据中科院天津工业生物技术钻研所统计，和石化路途相比，目前生物制作产品平均节能减排30％～50％，未来后劲将到达50％～70％。
“经过对生物大分子及其外部结构的钻研，化学为设计、变革与分解生命提供了工具包，而分解生物的开展也将促退化学向着绿色、高效的方向开展。”马迎飞说。
定性到定量，必需理性设计才干
虽然有着丰厚的运作场景，但作为一门新兴学科，分解生物学的开展，也存在着不少难题。
“咱们想要去变革和发明生命系统，但却缺乏理性设计、更高效构建的才干。”刘陈立打了个比如，“给你上千块积木，却没有图纸通知你拼成什么样、怎样去拼。咱们目前就缺少这样一张‘生命图纸’。”
马迎飞对此示意认同：“咱们如今依然缺少这种理性设计的才干，所以要不时地去试错，不时去纠正之前设计的结果，而后经过设计、构建、测试、学习这一闭环来不时优化欠缺咱们的设计。假设能够成功理性设计，即设计出来的物品就是咱们想要的，这样可以大大减速分解生物学方面的一些停顿。”
“理性设计才干的缺乏，实质上是咱们对生物体的复杂性缺少足够了解。”在马迎飞看来，由于生物系统的复杂性极高，基因线、基因网络之间的相互作用十分复杂，但现阶段人们了解得还不够多。
那么，在目前条件下，该怎样获取“生命图纸”？这就要提到“生物铸造工厂”了。
“生物铸造工厂”是生物设计与分解的智能化设备。2020年，深圳市黑暗区迷信城树立启动和规划了“分解生物钻研严重科技基础设备”（以下简称“大设备”）这一严重名目。据刘陈立引见，如今生物实验、生物钻研的一个疑问就是规范不一致，不同实验室、不同人做出来的实验结果很难比拟。大设备就是要处置这个疑问，经过打造高品质、规范化的数据库，进而树立生命体大规模模型。
“有了这个模型，就能为生命设计提供‘图纸’了。”刘陈立示意，未来20年，“从定性走向定量，增强理性设计才干”将是分解生物学重要的开展方向。
设计的目标是为了运作。但要从实验室走向工厂，离不开适配的设备和工艺。
胡强团队的钻研之一，是应用分解生物学技术对陆地微藻启动变革。他示意，目前钻研存在一个很大瓶颈，就是缺乏相顺应的消费设备和工艺。
经过变革的细胞会得到很多原有性能，变得比拟软弱。“咱们现有的消费模式有些原始、集约，满足不了细胞成长的必需。”胡强通知记者，目前这种泛化的市场工艺和设备，效率低、能耗高，制约着分解生物大规模运作。
那么，怎样设计一个新的制作系统跟它适配，补偿细胞自身固有的无余，充沛把它的好处表白出来？
这就要提到生物制作。“其实，生物制作是一个载体，或许说是反响器、发酵罐，它可以把基因编辑改良后的细胞好处充散施展出来，无余的中央还可以让生物反响器来补偿。”
比如在藻类的分解生物学钻研上，胡强倡导“两条腿走路”，一方面，在目前比拟好的微藻底盘细胞基础上，继续打造更好的工程藻株；另一方面，开发下一代的生物制作系统。
“咱们宿愿不论是在设备上还是工艺上都是推翻性的。”胡强示意，“当咱们既有很好的工程藻株，又有这种推翻性的生物反响器，我置信必定会取得丰厚成绩，可以说前景是十分宽广的。”
《黑暗日报》（2023年05月25日16版）
