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編者按：合成生物學是一個新興的領域，美國生物工程師德魯·恩迪(Drew Endy)是這個領域最優(yōu)話語權的人之一，他設想了很多合成生物學的應用領域，比如增加生物多樣性、保護瀕危物種、生產(chǎn)新材料等等，甚至是利用該技術生產(chǎn)智能手機。恩迪認為，合成生物學是一股可以重塑科學、社會和文化的強大力量。本文來自編譯，希望對您有所啟發(fā)。

生物工程教授德魯·恩迪，2021年10月22日，在斯坦福大學的辦公室里。恩迪認為合成生物學是一股可以重塑科學、社會和文化的強大力量。(Deanne Fitzmaurice/The New York)

當賓夕法尼亞州德文郡的一家住宅著火時，12歲的德魯·恩迪（Drew Endy）“救出”了他最珍愛的財產(chǎn)——他的電腦。

多年后，作為研究生，恩迪被生物技術和政治學博士學位錄取。一些詞語或許可以總結恩迪：半工程師，半哲學家，他的談話中會提到笛卡爾和迪倫，還有DNA。

他還是個傳教士。恩迪作為一位51歲的斯坦福大學生物工程學教授，是新興合成生物學（synthetic biology）領域的明星。他是最善于表達的熱衷者，鼓勵其他人將“合成生物學”視為一條通往更美好世界的道路，一種養(yǎng)活地球、戰(zhàn)勝疾病和對抗污染的革命性技術。

合成生物學背后的樂觀主義假設，生物學現(xiàn)在可以在很大程度上追隨計算的軌跡，在計算中，微芯片的持續(xù)改進使進步成為可能，性能每一年或二十年就翻一番，而價格減半。合成生物學的基礎技術——基因測序和DNA合成——也有類似的趨勢。

就像在計算機領域一樣，生物信息被編碼在DNA中，因此它可以被“編程”，其目標是為了一些有用的目的去重新設計生物體。合成生物學的目標是使這種編程和生產(chǎn)更快、更便宜、更可靠，更像是一種具有可重復使用部件和自動化的工程學科，而不是像生物學那樣是一種手工工藝。

支持者說，合成生物學有希望通過重新編程使生物學變得更強大，然后大規(guī)模生產(chǎn)渦輪增壓細胞，以增加食物產(chǎn)量、對抗疾病、產(chǎn)生能量、凈化水和吞噬大氣中的二氧化碳。

“生物學和工程學正以深刻的方式結合在一起，”恩迪說，“有可能實現(xiàn)文明規(guī)模的繁榮，創(chuàng)造一個更加富足的世界，在不破壞地球的情況下支持全球人口的增長。”

如果有可能的話，這樣美好的未來還需要幾十年的時間。但在尋找眾所周知的未來20年的下一個大事件中，合成生物學是一個潛力股。對此，沒有人比恩迪更有說服力了。

他認為，合成生物學是一股可以重塑科學、社會和文化的全面力量，就像個人電腦和互聯(lián)網(wǎng)所做的那樣，而不僅僅是一個新行業(yè)。恩迪是兩家初創(chuàng)公司的創(chuàng)始人，他的妻子克里斯蒂娜·斯摩克是斯坦福大學的兼職教授，是Antheia公司的首席執(zhí)行官，這家公司利用合成生物學來制造基本藥物的成分。

恩迪說，作為一個新興產(chǎn)業(yè)，他相信我們正處于一個轉折點，這對它的未來至關重要?！坝惺芬詠淼谝淮?，合成生物學公司處于賺錢的邊緣，而不是一直燒錢”他說。

現(xiàn)金流的流入一直是良好經(jīng)營的最明顯證據(jù)。根據(jù)SynBioBeta的數(shù)據(jù)，今年上半年，合成生物學公司從風險資本家和全球首次公開募股中籌集了90億美元，超過了去年全年的募資總額。而在2015年，其融資總額為10億美元。

這個行業(yè)大體上分為工具制造商（tools makers）和產(chǎn)品開發(fā)商（product developers）。工具制造商包括成熟的合成生物公司供應商和其他公司，比如基因測序公司依諾米那（Illumina）和美國太平洋生物科學公司（Pacific Biosciences），以及像Twist Bioscience和Codex DNA這樣年輕的DNA合成公司。

最近上市的銀杏生物工程(Ginkgo Bioworks)擁有一個一體化的生物工廠，其他人可以利用它來生產(chǎn)合成生物產(chǎn)品，就像亞馬遜(Amazon)為許多公司提供云計算服務一樣。

產(chǎn)品開發(fā)商有小型初創(chuàng)企業(yè)，也有制藥巨頭公司，這些公司正在利用合成生物學開發(fā)產(chǎn)品和新的生產(chǎn)工藝。例如，合成生物學被用于加速COVID-19疫苗的生產(chǎn)。

并不是每種應用都以拯救生命或拯救地球為目標。加拿大克羅諾斯公司正在利用合成生物學技術開發(fā)大麻可食用食品，而舊金山的一家初創(chuàng)公司Zbiotics生產(chǎn)一種“宿醉殺手”。但恩迪也看到了一些主要行業(yè)轉型的潛力。拜耳在農(nóng)業(yè)上的應用包括DEKALB種子業(yè)務，該公司正在創(chuàng)造用于種子的固氮微生物，有可能減少化肥的使用。

運動休閑服制造商露露檸檬(Lululemon)正與初創(chuàng)公司Genomatica合作，將石油化工原料尼龍轉變?yōu)樯锢w維。Impossible Foods公司利用合成生物學技術生產(chǎn)植物性漢堡。普利司通公司正在探索使用生物基聚合物替代生產(chǎn)輪胎的化學聚合物。而早期的合成生物學公司阿米瑞斯(Amyris)已經(jīng)成為化妝品和香水行業(yè)的原料供應商，且生意興隆。

恩迪的技術成就包括放大遺傳邏輯、可重寫DNA數(shù)據(jù)存儲、基因組重構和開發(fā)可重復使用的生物部件。但也許他最偉大的技能是作為一個溝通者和社會工程師。

恩迪有過很多夸張的說法。他會拿起智能手機，說用不了多少年，就可以用合成生物學制造出智能手機。誰知道這能不能做到，或者，如果能做到，它是否有經(jīng)濟意義。但他的觀點是合成生物學在生產(chǎn)新材料方面的巨大潛力。恩迪說，加州小城市門洛帕克每年的花園剪報被運走變成堆肥，比全球生產(chǎn)的微芯片還要重。嗯，也許吧，但它們幾乎沒有可比性。恩迪還說過：“所有原子都是局部的。”因此，與互聯(lián)網(wǎng)捆綁在一起的合成生物學將實現(xiàn)“隨處設計，隨處發(fā)展”的模式，他說，這可能導致“當?shù)刂圃鞓I(yè)的大規(guī)模升級”和經(jīng)濟“有利于去全球化的再平衡”。

恩迪認為，合成生物學也可能促使人們重新思考人類與自然的關系。他說：“這是人類意圖與自然合作的一種表達。我們在和生命對話?！?/p>

該技術還可以用于增加生物多樣性和保護瀕危物種。例如，海洋變暖正在破壞珊瑚礁，但紅海的珊瑚具有非凡的耐熱性。通過改變珊瑚基因來模仿紅海的珊瑚種類，可以阻止珊瑚數(shù)量的減少，并有可能使全世界的珊瑚礁恢復生機。

其中一些理論應用聽起來可能有些牽強，但恩迪的目的是拓展思維，激發(fā)靈感，而且他經(jīng)常成功。

“和他說話的時候，我感覺自己的智商好像下降了，”有機化學家、DNA合成專家之一Twist Bioscience的首席執(zhí)行官艾米麗·勒普魯斯特(Emily Leproust)說，“他和我在一個不同的層面上思考，為我們正在做的事情提供一個更大的愿景。”

杰森·凱利(Jason Kelly)回憶起2002年秋天，他還是麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)的一名大四學生，當時恩迪在生物課上做了一場客座講座。在那之前，凱利覺得生物學充滿了乏味的實驗室工作，他在考慮是否要繼續(xù)學下去。但他被恩迪的講座所吸引，恩迪談到了未來和潛力。

“我在大廳里追上了他，”凱利回憶道。他后來在麻省理工學院(MIT)獲得了生物工程博士學位(恩迪是他的論文導師)，并成為銀杏生物工程的創(chuàng)始人和首席執(zhí)行官。

“恩迪首先是一個優(yōu)秀的社區(qū)建設者，”凱利說，“他所傳達的信息是，合成生物學是未來的愿景。讓我們一起努力實現(xiàn)它。”

為了建立這個社區(qū)，恩迪是兩個主要的非營利組織的創(chuàng)始人，并擔任董事會成員，這些組織旨在擴大合成生物學社區(qū)。

BioBricks基金會組織科學家和工程師開發(fā)標準化DNA部件，這是用于合成生物學的“生物積木”。貢獻者同意讓其他人自由使用這些部件，就像開源軟件項目一樣。

國際基因工程機器基金會(iGEM)每年都會舉辦比賽，讓學生們用成套的“生物積木”制作合成生物項目。自2004年以來，來自世界各地的大約6萬名學生參加了這項比賽。

加州大學圣克魯茲分校(University of California, Santa Cruz)的生物分子工程教授戴維·豪斯勒(David Haussler)說：“這是該領域的變革，讓年輕人參與進來，讓他們看到了構建生命的潛力，而不僅僅是觀察生命。德魯·恩迪是新一代的導師?！?/p>

合成生物學有著巨大的希望，但也有黑暗的一面，比如利用生物基因制造恐怖主義。恩迪是合成生物學的領軍人物，他從一開始就對其風險一清二楚。他是2003年為五角大樓高級研究機構撰寫的一份報告的主要作者，該報告為發(fā)展合成生物學和管理其風險制定了一個框架。在這份報告中，他評估了各種危險，并將威脅想象為“本拉登基因”。

恩迪說，今天的風險管理應該從這樣一個假設開始：在不太遙遠的未來，“任何人、任何地方都可以從零開始制造任何病毒?！?/p>

一種保護措施是合成生物學本身。例如，恩迪指出，先進技術的可能性，如工程染色體，將給人類一個內置的防御系統(tǒng)，例如，對抗世界上最大的20種病原體。

但應對措施還取決于社會凝聚力和機構有效性，這一點在COVID-19疫情期間被證明是具有挑戰(zhàn)性的，比如有些人們對接種疫苗和戴口罩的抵制，以及公共衛(wèi)生系統(tǒng)的缺口。

恩迪承認，這些風險令人擔憂，它們加劇了人們對整個合成生物學的疑慮。

恩迪的合成生物學社區(qū)旨在激發(fā)人們對下一代生物技術的熱情，甚至是喜愛。他認為，就像個人電腦一樣，合成生物學是一項強大的技術，它的優(yōu)點多于缺點，甚至可以激發(fā)情感聯(lián)系。“為什么當我家著火時我抱著電腦跑出了房子？”因為我喜歡它，”他說，“一個社會能愛上生物技術嗎？于我來講，是的。”

譯者：Jane