先來說說大家都熟悉的,維生素吧。
每天晚上,我都會照例在床頭拿出我的維生素C小藥瓶,倒出兩三粒服下,作為一天的維生素C主要攝入來源。
對,就是一個瓶子,它甚至都不是什麼昂貴的保健品,用醫保卡的話,一瓶大概也就幾塊錢左右,看上去毫無技術含量。
但不要小看這小小的維生素C藥片,在哥倫布的時代,海員往往因為維生素C攝入不足而得壞血病,死亡率極高,它的「保命」作用不言而喻。
到了1930年左右,研究維生素C的科研人員還獲得了諾貝爾獎,雖然那時候維生素C的結構已經明確,不過合成和工業化生產依然存在很大的問題,在中國落後的工業條件下更是如此。
事情的轉機發生在1970年左右。
我國的科學家首先想到了從微生物入手去發酵獲得維生素C,開發的兩步法工藝讓我國一躍成為世界上生產維C最大的國家,占國際上產量的85%以上,一下擺脫了維C要進口的局面,還可以出口到其他很多國家。
兩步發酵法合成維生素C的工藝路線
這裡面的微生物發酵,和我們今天的主題——合成生物學有著密切的關係。
別看這只是小小的藥片,也不要小看維C這麼簡單的分子式,想操縱這些微生物為人類幹活,並且還得有足夠的效率,成本還要低廉,確實是一件非常困難的事情。
而到了如今,合成生物學的應用範圍更加廣泛,我們日常生活的衣食住行都可能通過合成生物學技術來生產獲得,比如人造肉、疫苗、清潔能源等等,甚至利用合成生物學技術還可以把敦煌壁畫的圖像存入DNA中,可延長保存時間至幾萬年,所以有人把它稱為「第三次生物技術革命」。
也怪不得在國家的《「十四五」生物經濟發展規劃》中,也多次提到了合成生物學技術。
那麼,什麼是合成生物學,為什麼它對於我們每個人的未來都很重要呢?
如果說得簡單一點,目前合成生物學最大的突破,就是可以去操縱細胞(目前主要是微生物),讀取、複製、改變細胞基因信息,讓它們為人類服務,去合成一些我們需要的生物活性物質的過程。它比傳統的動植物提取、化學合成要節省能源,也更加可持續。
這個過程,就是把微生物作為一個小小的工廠,然後在裡面進行裝修改造,可以把它變成葡萄糖工廠,也可以把它變成胺基酸工廠,總之我們想要什麼,就可以改造成什麼,而微生物有超強超快的繁殖能力,我們就能幾乎無限地從其中獲得所需要的「寶藏」啦!
說起來簡單,不過真正要實現這些過程還是非常困難的。
作為一個學了多年生物的人來說,在實驗室讓微生物穩定產生某種成分已經不容易,更別說把它放大到幾噸、幾十噸的規模,尤其還得按照我們設定的路線去走。
對於當年的維生素C來說,操縱微生物的程度還比較低,只是利用菌種自身的特性,控制發酵條件去產生維生素C的前體。
而如今的合成生物學,是創新地通過改寫基因信息,對微生物細胞進行重新編程,再讓它們生產一些全新的物質出來,必須要對這些物質從前到後的合成路徑門兒清才行。
從合成生物學中得益的,可不止是製造和醫藥行業,我們的化妝品行業中許多活性物質,如今都可以通過合成生物學做出來,而且純度更高,功效更好,價格還更實惠。
而從2018年開始就布局合成生物學的華熙生物,在這方面走在國內很多企業的前頭。
我們以前只知道它們家的透明質酸很厲害,但實際上華熙生物是一家以合成生物技術為驅動的生物科技和生物材料公司,如果沒有一點高科技,只會苦幹,肯定無法打敗全球那麼多競爭對手。
這裡最大的競爭能力,就是合成生物學。
比如最早的時候,透明質酸只能通過從動物組織(如雞冠)上提取,因原料獲取難度較高、提取率非常低、價格昂貴。
後來發現了通過微生物發酵生產透明質酸的方法,通過培養特定的微生物來獲得透明質酸,產率得到大幅度提升,也使得透明質酸實現了規模化生產。
華熙生物當年在這方面花費了巨大的人力物力,經過多年持續不斷的研究,獲得了遠超同行的產業化水平,而且還通過酶切技術,自由控制透明質酸的分子量,我們現在說的小分子透明質酸、超小分子透明質酸等等,基本都來自於華熙生物。
另外,像我們熟悉的依克多因、麥角硫因等等,也是通過華熙生物的微生物發酵平台生產出來的,在許多化妝品中應用非常廣泛。
總之,合成生物學的興起,造福的應該是我們每一個普通人,利用微生物和細胞合成的生物活性物質原料,最終賦能於我們生活中的食品、藥品、保健品、化妝品等等,讓我們的生活更加健康和便捷。
與此同時,應對未來能源短缺、碳排、污染嚴峻等問題,合成生物學也是綠色製造、實現雙碳目標的重要技術支撐。
好比我每天吃的維C藥和每天用的護膚品一樣,沒想到裡面也有高科技,雖然我們有時候會忽略,可這也說明了這些技術的高速發展和超強的產業化能力,它們在無聲無息之間就來到了我們的身邊,這肯定是一件好事啊!