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這是最萌合成生物學博士孟凡康在@一刻talks 的演講。
從埃隆·馬斯克發射火箭到合成生物學，從積木拼接到合成生物學的DNA，從玻尿酸的製造到合成生物學對細胞工廠的改造和設計，他認為想像是驅動科學發展的源泉。他帶領我們想像一顆會發光的樹，想像火星變成綠色星球……用想像的力量創造可預見的未來。科學最終的目的就是造福人類。
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對於合成生物學，網上給出的定義是：合成生物學（synthetic biology），最初由Hobom B.於1980年提出來表述基因重組技術，隨著分子系統生物學的發展，2000年E. Kool在美國化學年會上重新提出來，2003年國際上定義為基於系統生物學的遺傳工程和工程方法的人工生物系統研究，從基因片段、DNA分子、基因調控網絡與信號傳導路逕到細胞的人工設計與合成，類似於現代集成型建築工程，將工程學原理與方法應用於遺傳工程與細胞工程等生物技術領域，合成生物學、計算生物學與化學生物學一同構成系統生物技術的方法基礎。合成生物學是指人們將「基因」連接成網絡，讓細胞來完成設計人員設想的各種任務。
看到如此專業的術語，想必大家一定也和一刻君一樣一頭霧水，合成生物學到底能為我們帶來什麼？在今天的一刻演講中，孟凡康博士就用形象的比喻來為大家講解什麼是合成生物學？合成生物學究竟能為我們解決哪些問題？可以為我們的生活實現哪些便利？
合成生物學將想像變成可預見的未來
孟凡康
我是一刻talks的演講者孟凡康，今天很榮幸站在這裡跟大家分享。我來自中國科學院大學，主要研究方向是合成生物學。今天我們的主題是「合成生物學能為我們帶來什麼？」
接下來我想展示一張圖片，這是SpaceX，就是埃隆·馬斯克他們的公司發射火箭的一刻，這是幾個重型獵鷹火箭奔向火星的一瞬間。這個重型獵鷹火箭搭載著一個叫Starman的機器人和一個特斯拉的跑車，在這個火箭上把它，已經在奔赴到火星的路上了。而我們可以很明顯地感覺到，SpaceX公司在建造於火箭的過程中，不是科學發現，反而我們稱它為工程，工程的目的在於設計或改造新的事物，或者是舊的事物，讓它新的事物，讓這個事物可以有一個新的功能，或者是它的功能提高，這叫工程。而合成生物學就是一門工程學科。
從樂高積木看合成生物學的奧秘
我們可以說SpaceX的對象是火箭，那麼合成生物學對象是什麼呢？合成生物學對象就是我們所見的所有生物，比如說微小細菌，比如我們的植物，比如病菌或者一些動物。所以合成生物學的目的就是對這些生物進行設計和改造。那麼合成生物學是如何對這些生物進行設計和改造的呢？
大家應該都見過這個，樂高積木。我們想，大家小可能都玩過積木，想像一下大家小時候在玩積木的時候是怎樣玩的呢？首先，我們有不同的積木塊，這個積木塊上面有這些接口，我們可以用這種標準接口把它拼接起來，組成一個小的小積木，然後這些小積木我們也可以進一步組裝成更大的積木。而合成生物學也是這樣，合成生物學也是一個拼積木的過程。
當然，合成生物學的積木並不是塑料積木，而合成生物學的積木是什麼？合成生物學的積木就是DNA。
我們生物所有的微生物，或者我們人類的細胞，我們人類每一個系統，我們人類中每一個組織，甚至我們人自身，都是由DNA指導產生的。而正是由於DNA特殊的性質，它可以去指導，去讓生物去執行一定的命令，執行DNA中存在的這種命令，讓它成為了合成生物學最重要的一塊積木。而合成生物學正是利用DNA這塊積木來對生命進行設計和組裝。
最終讓生物去實現我們預期的目標和設想。但是您可能會問，合成生物學到底有什麼用呢？它能夠為我們帶來什麼？接下來我想舉一個神奇的例子。介紹一個非常神奇的工廠。
這個工廠有四個特性：
第一，這個工廠無人值守，全自動化，24小時不間斷地生產產品。
第二，這個工廠遇到故障可以自動修復，不用人為管，它自己就可以修復了。
第三，這個工廠每30分鐘就可以複製自己，複製成完全同樣的一個工廠，然後生產同樣的物質。
第四，這種工廠非常非常小，非常不佔地方，只要500納米，500納米比一個你的頭髮還要細很多很多。
而這種工廠是什麼？這種工廠就是微生物細胞工廠。您可以看到這不同的圈，就是顯微鏡下我們看到的不同細胞。為什麼稱微生物為細胞工廠？因為我們生活中的很多物質，都是由微生物來生產的，比如說啤酒、酸奶、味精，我們做飯用的味精，還有我們很多抗生素，醫院用的抗生素都是微生物生產。比如說糖尿病人用的胰島素，甚至很多女孩子可能會美容的時候，可能用到玻尿酸，都是微生物生產。而我想說的是，合成生物學在對細胞工廠的改造和設計中佔著重要的作用。
讓白色汙染從世界上消失
接下來我想舉一個例子。這是我們人類文明發展過程中造成的白色汙染。白色汙染已經成為了一個非常嚴重的問題，我可以告訴大家，這些白色汙染造成的垃圾，需要三百年才能降解。那麼如何去解決這個問題？大家一直在思考，既然這些塑料不可以降解，那麼我們就開發一種塑料，可以降解。很幸運的是，我們已經開發出這種材料，這種材料叫PHA，它中文名字叫聚羥基脂肪酸。
您可以看我們在田野實驗中把PHA合成塑料放在田野中，兩個月，大約一年左右，就可以被完全降解掉了。這是一個非常激動人心的一個材料。它有可能去替代我們現在合成的化工塑料，最終有可能去解決我們面臨這種白色汙染的問題。而我告訴大家及我們如果生產這種塑料，也是用微生物來做的。
當然合成生物學不只是這些，合成生物學還可以為我們帶來更多的驚喜。比如說，設計細胞嘛，設計生物，我們可以設計一個吸收重金屬的細菌，可以幫我們解決環境中重金屬的汙染問題。我們甚至可以設計一個靶向癌細胞的免疫細胞讓那個免疫細胞可以定向清除癌細胞，來治癒癌症。同時呢，我們也可以設計光合效率更高的農作物來解決糧食問題。同時，我們也可以讓細胞工廠來生產生物燃油，來解決我們面臨的燃油問題。
用想像的力量創造未來
我想告訴各位的是，我所說的這些案例，並不是我們的設想，而是合成生物學領域已經成熟，或者正在做，或者是已經成熟的發展技術，這就是合成生物學為我們帶來的驚喜。
當合成生物學發展到一定程度之後，我們可以想像一下，不同的人，不同的實驗室，不同的工廠，我們都可以用合成生物學手段來設計和改造生物。甚至普通大眾都可以，你可以在你的廚房，或者在你的車庫裡面，就可以去設計一個生物，來滿足你的需求。
但這一些呢，都是由想像驅動的，大家可以想像一下，如果你有這樣技術的話，你想設計一個什麼樣的生物，想像是無邊界的嘛。比如說你可能會想像設計一個樹木，讓這個樹木可以在夜晚發光，它在白天吸收太陽能，在夜晚發光，那麼之後呢，它就可以在夜晚來替代我們的路燈，來節約能源，可以實現環保。接著你可能會設計一種植物或者微生物，可以在火星上生存，它可以把火星真正的變成一個綠色星球，適合人類生存，我們可以遷移到火星上去。所有這一切，我相信應用合成生物學都可以實現，只要你敢想，都可以做。
最後，一切的想像都是驅動科學發展的源泉，而合成生物學正在將我們的想像變成可預見的未來，最終造福全人類。
這是我的演講，謝謝大家。
聲明：部分圖片來源於網絡
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