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今年9月，是首个“全国科普月”。在2日上午南京市鼓楼区“全国科普月”首场重点活动——“院士课堂”弘扬科学家精神报告会中，中国工程院院士应汉杰以《合成生物学与生物制造》为题，为现场听众带来了一场兼具深度与广度的科普盛宴，深入解读合成生物学与生物制造领域的前沿动态、变革力量及其对国家战略发展的重要意义。
微生物已被视为“微型工厂”
在报告中，应汉杰院士首先回顾了人类社会发展历程中的产业革命脉络。他指出，每一次产业革命都深刻重塑了生产方式与文明形态，技术创新始终是社会进步的核心驱动力。从第一次工业革命蒸汽机解放体力，到第二次工业革命电力推动重工业崛起，再到第三次工业革命信息技术缩短世界距离，如今第四次产业革命浪潮正澎湃而至。以人工智能、量子信息、生物技术为核心的技术集群加速融合，其中合成生物学与生物制造凭借绿色低碳、高效创新的特性，成为全球科技竞争的战略制高点，正推动人类迈入“造物”新纪元。在面向未来的生物经济领域，各国纷纷加紧布局。
为帮助听众更好地理解合成生物学与生物制造，应汉杰院士从生命的微观基础展开讲解。1665年英国科学家罗伯特・胡克通过显微镜发现细胞，开启了人类对生命结构的探索。如今，微生物已被视为“微型工厂”，大肠杆菌、酿酒酵母等单细胞生物能通过代谢活动合成食品、药品、材料等各类物质。人体自身更是庞大的微生物生态系统，约100万亿个微生物细胞参与免疫调节、营养吸收等关键生理过程，为合成生物学研究提供了天然样本。
“用工程化思维改造生物学”
应汉杰院士强调，合成生物学的本质是“用工程化思维改造生物学”，它将生物学与数学、计算机、材料学等多学科融合，按照“设计—构建—测试—学习”的循环模式，对生命系统进行定向改造与从头合成。
2010年，美国人克雷格・文特尔团队制造出首个完全由人造基因控制的“Synthia”支原体，标志着人类从“认识生命”迈向“设计生命”的新阶段。而生物制造以合成生物学为基础，利用生物体的催化功能实现大规模物质转化，具有低碳循环、绿色安全、条件温和等优势，被世界经合组织誉为“工业可持续发展最有希望的技术”。青蒿素生产变革便是典型案例，此前依赖黄花蒿提取的青蒿素产量不稳定、价格波动大，2013年美国科学家Jay Keasling团队通过改造酿酒酵母，大幅提升青蒿酸产量并降低成本，累计生产1.2亿剂量，拯救超10万人生命，颠覆了传统天然产物生产模式。
生物制造已渗透多个关键领域
目前，生物制造的影响力已渗透到食品、化工、医药、农业、环保等关键领域。在化学品与材料制造领域，它以可再生生物质为原料，打破对化石资源的依赖，巴西Braskem 公司、美国Amyris公司及中国企业均有显著突破；在天然产物与农产品领域，细胞工厂技术解决传统种植养殖资源瓶颈，人造淀粉、人造肉、人造奶等成果为粮食安全提供新路径；在医药健康领域，它推动药物研发与生产范式革新，还结合中医药理论为亚健康调理与疾病防治提供新方案；在环保领域，酶解技术降解塑料、生物反应强化技术处理污水等，为污染治理提供绿色解决方案。
推动人类从“化工文明”迈向“生物文明”
更重要的是，合成生物学与生物制造是推动“新质生产力”形成的关键力量，与健康中国、粮食安全、“双碳”目标、乡村振兴等国家重大战略深度契合。在健康中国战略中，相关产品为全民健康提供物质基础，改善亚健康状态、助力疾病治疗；在粮食安全战略中，通过提升光合效率、增加饲料转化率等破解资源约束；在“双碳”目标战略中，从原料替代、碳汇促进到碳循环实现，提供重要技术支撑；在乡村振兴战略中，推动农业产业升级，增加农民收入，带动就业发展。
报告最后，应汉杰院士表示，如今的合成生物学与生物制造正处于爆发前夜，如同二三十年前的信息技术，将重塑全球产业格局，推动人类从“化工文明”迈向“生物文明”。
新华日报·交汇点记者 蔡姝雯/文 万程鹏/图
通讯员 陈军
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