讀完高中就 「上山下鄉」 回到農村，直到 1977 年我國恢復高考，時年 20 歲的方柏山被錄取到浙江大學化學工程專業，從那之後便一頭扎進化工學科。
現在的他是閩江學者特聘教授、任職於廈門大學化學化工學院，生物化工專業博士生導師，兼任廈門市合成生物技術重點實驗室主任，主要的研究方向是合成生物學與生物分子機器、定向進化與生物催化、生物技術過程開發與優化和腸道菌群體外培養與功能開發。
這一次，生輝 SynBio 邀請到了方柏山教授，請他與我們分享他在化工學科四十餘年的心路歷程。
圖丨方柏山教授（來源：受訪者）
從 「學」、「教」 到 「研」 的轉變
「在那個年代，學生的求知慾都比較旺盛，讀書非常投入，可以把一本數學習題集從頭到尾地做下來，對老師如何布置作業全然不顧，只要有題就會去做。」 方柏山教授回憶道。
從浙江大學畢業後，方柏山教授被分配到了華僑大學，安排到正在籌辦的生化工程專業（後統一更名為生物工程）任教，為了勝任新專業的教學，他申請到華東理工大學生化工程系進修了一個學期。
「當時，復辦不久的華僑大學還是一所教學型的院校，缺乏科研條件和科研意識，我自己覺得作為專業課教師，應該教學科研並舉，但學校的實驗條件有限，只能做一些教學類的實驗。所以我就從文獻裡尋找一些實驗數據，開始了生物反應動力學的研究。」
本科畢業才兩年的方柏山，初生牛犢不怕虎，把生物工程領域頂級刊物 Biotechnology & Bioengineering 中綜述論文裡聲稱不可能獲得生物反應動力學聯立微分方程組的解析解成功求解，研究成果於 1986 年在《生物工程學報》上發表。
圖丨研究論文（來源：《生物工程學報》）
「這篇文章是我科研的處女作，算是我科學研究生涯的起點。」 方柏山教授說。
1991 年，方柏山講師獲得了由德意志學術交流中心（DAAD）資助、國家選拔公派留學的機會，前往德國斯圖加特大學生物化工研究所學習訪問，期間自學並研究人工神經網絡及其在生物工程中的應用。
人工神經網絡：
一種運算模型，它從信息處理角度對人腦神經元網絡進行抽象， 建立某種簡單模型，按不同的連接方式組成不同的網絡。而網絡自身通常都是對自然界某種算法或者函數的逼近，在模式識別、智慧機器人、自動控制、預測估計、生物、醫學、經濟等領域已成功地解決了許多現代計算機難以解決的實際問題，表現出了良好的智能特性。
一年半的留德生涯讓方柏山講師看到了當時國內外的差距，「從科研水平上看，當時國內外的差距很大，德國高校以研究所為基本單位，籠罩在研究氛圍裡，而國內以教研室為單位，科研條件簡陋，以教學為主的高校幾乎沒有任何科研色彩。」 方柏山教授說，「教學理念也有所不同，德國的課程教學與研究成果結合緊密，獲得教授資格才可以上講臺授課，教師要自編講義、傳授其有所造詣的領域知識，而國內大多數選用統編教材組織教學，照本宣科為主，傳授的知識較陳舊、甚至落後於時代。」回國之後，方柏山教授的教學和科研理念也有了很大變化，在科研上，他追求學科前沿、突破前沿，在教學上，他注重知識更新、鼓勵創新。學習的目的不單單是掌握知識，更重要的是創造知識，這也是方柏山教授至今在課堂上經常會強調的一句話。2000 年開始，在國家留學基金資助下，基於所主持的國家自然科學基金項目，方柏山教授留學德國生物技術研究中心（GBF）開始了生物法製備 1,3 - 丙二醇的研究。1,3 - 丙二醇：
生產聚對苯二甲酸丙二酯（PTT）的主要原料，也可用作合成增塑劑、洗滌劑、防腐劑、乳化劑的原料，PTT 纖維在地毯、工程塑料、服裝面料等領域應用廣泛，作為原料的 1,3 - 丙二醇的生產就成為 PTT 行業發展的支點
「最開始 1,3 - 丙二醇是通過化學方法合成，杜邦公司和德國 Degussa 公司使用的是丙烯醛水合氫化法，殼牌使用的是環氧乙烷羰基化法，商業化成熟，全球 1,3 - 丙二醇市場也幾乎被上述三家公司壟斷。但石油再生周期漫長，其次化學催化過程的高溫、高壓、高純條件以及重金屬催化劑等都會制約行業的發展。」2003 年，美國杜邦成功開發的利用工程菌將玉米水解的葡萄糖轉化為 1,3 - 丙二醇的新技術獲得了美國總統綠色化學獎，從此，杜邦在生物發酵法生產 1,3 - 丙二醇技術上形成了高度壟斷。此後，上述幾大巨頭公司陸續停止了 1,3 - 丙二醇的化學法生產。發酵法生產 1,3 - 丙二醇的本質是酶催化過程。據此，方柏山教授率先開展多酶偶聯催化甘油生產 1,3 - 丙二醇的新工藝。為了提高酶活性，於 2001 年他便引入於 2018 年獲得諾貝爾化學獎的酶定向進化新技術。此後，分別於 2006、2010、2012、2017 年先後開展合成生物學、海洋微生物酶挖掘、酶分子機器（分子機器是 Sauvage 等三人 2016 年的諾貝爾化學獎成果）、單分子酶學等前沿新技術研究。方柏山教授介紹道，「美國盛產玉米，所以其生物合成線路是將玉米水解成葡萄糖，再利用基因工程菌將葡萄糖轉化為 1,3 - 丙二醇，這條線路已經非常精簡，從專利上很難繞過去；而玉米是我國第一大糧食作物，所以國內研究者一般以甘油為原料。甘油是生物柴油等產業的副產物，但由於生物柴油發展的不成熟和受石油價格波動的影響，導致甘油價格不穩定。不過來自東南亞棕櫚油副產的甘油，來源豐富且有利於促進 『一帶一路』 的發展。」「甘油發酵製備 1,3 - 丙二醇常用的微生物有兩種，克雷伯肺炎桿菌和丁酸梭菌，我主要研究後者。」 目前方柏山教授已經建立了丁酸梭菌代謝的中試平臺，並圍繞著發酵、分離方法和設備申請了多項專利，「但目前國內 1,3 - 丙二醇的發酵水平還不及杜邦公司，還缺乏競爭力，我也希望國家政策給予一些扶持和傾斜，促進多方合作、協同攻關。」1,3 - 丙二醇的生物合成是生物技術挑戰傳統化工技術的典型案例，方柏山教授表示，「化工行業的原材料大部分來自碳氫化合物，即石油路線，著眼於能源和環保，我們應該不斷開闢充分利用可再生資源（碳水化合物）的綠色製造新路線。」「特別是現在國策強調綠色能源和環境保護，這必將對高耗能、高汙染的化工行業造成很大的衝擊。我國 ' 雙碳 ' 政策的提出也意味化工行業不能接著走老路，需要尋找新的出路。至少目前來說，生物技術，特別是合成生物學技術是一個可供選擇的非常好的途徑。」方柏山教授被邀請為合成生物學競賽（以下簡稱 「競賽」）的評委，競賽匯聚頂級聯合發起方，推倒產業與學術之間的 「高牆」，旨在集結代表現在和未來的才智，打造中國合成生物頂級競賽和創新孵化平臺。談及本次競賽，方柏山教授表示，「國內這次舉辦的競賽，也是我們這些指導 iGEM 老師的共同願望，對於合成生物學人才的培養很有幫助」。此前他已經 10 次帶隊參加國際基因工程機器大賽（iGEM）並屢屢獲獎，繼去年獲得世界第三、金獎和五個最佳單項獎提名（其中三個獲得最佳獎），在剛剛結束的 2021 iGEM 上，方柏山教授指導的隊伍又獲得了五個最佳單項獎提名和第 11 個金獎。圖丨 2021 年參賽 iGEM 答辯後的團隊合影（來源：受訪者）