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了解有关合成生物学的更多信息，这是一门能够合成生物体以生产我们想要的东西的科学，以及它如何与环境相关联

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蜘蛛和昆虫生产你穿的衣服？这听起来很奇怪，但已经有公司这样做了。研究人员研究了蜘蛛的 DNA，并分析了它们如何产生丝纤维。因此，他们设法在实验室中复制了一种由水、糖、盐和酵母制成的纤维，在显微镜下，这种纤维具有与天然纤维相同的化学特性。也已经有了不是来自牛的“牛奶”，甚至还有一种比钢还强的细丝，是由鱼的粘性物质制成的。这些都是合成生物学应用的例子。

合成生物学

20 世纪末，一场生物技术革命开始了，新的生物学领域出现了。合成生物学是一个自 2003 年正式出现以来就备受瞩目的领域，在工业、环境和人类健康方面有其主要的应用可能性。

合成生物学的定义是将不同的研究领域（化学、生物学、工程、物理学或计算机科学）与新生物成分的构建相结合，还涉及对已经存在的自然生物系统的重新设计。使用重组 DNA 技术（来自不同来源的 DNA 序列）对合成生物学来说不是挑战，因为它已经发生了；赌注是设计满足人类当前需求的有机体。

合成生物学的一个盟友是仿生学，它在大自然的启发下寻求满足我们需求的解决方案。使用合成生物学，可以重建整个系统，而不仅仅是一部分。

从 2010 年开始，合成生物学声名狼藉。那一年，美国科学家约翰·克雷格·文特 (John Craig Venter) 成功地完成了一项巧妙的工作：他创造了历史上第一个人工活的实验室生物。他本身并没有创造一种新的生命形式，而是“打印”了从数字数据中产生的 DNA，并将其引入到活细菌中，将其转化为细菌的合成版本。 支原体.文特尔声称这是“第一个以计算机为母体的生物体”。

今天，互联网上有一个数据库，可以打印数千种 DNA“食谱”，称为 生物砖.具有合成基因组的细菌的行为方式与它们的自然版本完全相同，这就是我们能够重新编程细菌并使它们按照我们希望的方式行事以生产某些材料，例如丝绸和牛奶的方式。

负责生产本文开头提到的观察蜘蛛丝纤维的公司是Bolt Threads。人造“牛奶”是Muufri，由两位素食生物工程师创造。它的生产原理与啤酒相同，是多种成分（酶、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质和水）的混合物。这种“合成奶”具有与原奶相同的口味和营养特性。超抗性长丝是 Benthic Labs 实验室的作品，该实验室通过这种长丝制造各种材料，例如绳索、包装、服装和保健品。 盲鳗 （一种鱼也被称为粘液）。鱼的 DNA 代码被引入细菌菌落，开始合成细丝。它比一缕头发细十倍，比尼龙、钢更坚固，并具有吸收和抗菌特性。

如果我们能够随着研究的进展重新创造这种“天然”资源，合成生物学就可以取代某些原材料的使用。因此，这项技术可以作为循环经济概念的一个非常重要的因素被引入，就像吸收漏油或吃塑料的细菌的技术一样。

将合成生物学纳入循环经济

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循环经济是一种代表封闭循环的结构模型，其中没有损失或浪费。根据艾伦麦克阿瑟基金会的说法，循环经济的三个原则是：

1. 保护和增加自然资本，控制有限的存量并平衡可再生资源的流动；
2. 在技​​术和生物循环中始终优化具有最高效用水平的资源、循环产品、组件和材料的生产；
3. 鼓励系统效率，揭示负外部性并将其排除在项目中。

我们目前生活在一个线性生产系统中。我们提取、生产、消费和处置。但是自然资源是有限的，我们必须保护它们——这是循环经济的首要原则。

有了合成生物学，未来我们可能有能力替代某些自然资源的提取。除了保护环境外，我们还将节省大量能源，并向摇篮到摇篮模式靠拢（摇篮到摇篮 - 不存在浪费思想的系统）。

更换材料

控制细菌并使它们为我们工作的能力可以创造不同的替代输入或过程。例如：创造新的可生物降解材料，可以重新融入循环，现在作为其他生物的营养物质，作为农作物的肥料。

已经有一些类型的聚合物由合成生物学产生，例如由糖发酵制成的塑料，并在土壤中被微生物自然降解。其他材料也可用于生产生物塑料，例如玉米、马铃薯、甘蔗、木材等。还有由蘑菇菌丝体制成的包装（下图），可以模塑并代替聚苯乙烯泡沫塑料。

图片：Ecovative Design 使用来自农业废弃物的菌丝生物材料通过 mycobond 制造的可生物降解包装获得许可 (CC BY-SA 2.0)

世界各地正在评估的其他应用仍处于开发阶段......今天的合成橡胶完全来自石化资源，因此研究人员正试图制造由以下材料制成的轮胎 生物异戊二烯.通过基因转移将植物酶引入微生物中，从而产生异戊二烯。在巴西，正在研究一种在受控条件下使用微生物将甲烷转化为可生物降解塑料的方法。化学品、丙烯酸、疫苗开发、农业废物处理、抗生素等都是合成生物学产品的例子，它们可以重新插入河流中，形成一个循环系统。

为了包含循环经济的第二个原则，合成生物学可以创造出更耐用、更耐用的材料，不需要经常维修、更换零件，甚至不需要经常购买新产品。制造的材料可以在其他过程中轻松重复使用，以创造新产品，或者更容易回收。如果所有这些假设材料都具备这些条件，它们就不会成为废物，污染和垃圾填埋场的处置会减少，也就是说，它们将继续循环使用。

故事的另一面

这项技术仍然是最新的，随着越来越多的用途和材料的发现可以被合成材料取代，从环境中提取的资源减少了，使其能够自然恢复。通过恢复环境的弹性，平衡得以恢复，我们将能够生活在一个更可持续的星球上。

但就像一切美好一样，也有一些可能性。这个科学分支，也被认为是极端的基因工程，需要官方的意见。产品必须有详细的规定和建议，以避免任何错误的机会，以便在商业化之前风险和收益就变得显而易见。由于合成生物学的初步实验在经济上非常有前景，目前还没有太多限制，这可能是一个问题。

可能发生的负面影响之一是生物多样性的丧失，人工微生物的产生会在环境中产生不可预测的作用。例如：如果有意或无意释放一种在自然界中有时闻所未闻的合成微生物，它就会像入侵者一样进行传播，破坏整个生态系统，不可能“猎杀”并清除所有细菌。环境。

在社会问题上，穷国比发达国家遭受的苦难要多得多。使用微生物大规模生产某种产品可以取代整个天然作物，使数百万家庭失业。然而，需要单一栽培来喂养细菌，因为它们的能源是生物质。

在大规模上，某些产品将需要大量有机物质，例如糖。可能，失业家庭将开始只种植甘蔗（生物燃料已经给土地使用带来了重大变化），这会影响土地、水和杀虫剂使用的增加等。

所有这些问题都与生物伦理学直接相关。合成生物学的力量是巨大的。按照我们想要的方式设计生物体会使它们变得不可预测，因此科学家和社会必须在政府的支持下负责任和安全地使用这种力量。这总是一个棘手的问题。

所有这些积极或消极的因素都可能有助于或损害循环经济和我们的星球。但是，关于这个主题还有很多争论和很多知识需要提出。不可否认，合成生物学是未来的趋势，但最重要的是定义这种先进技术将如何应用。

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