四川大學研究員用都江堰類比合成生物學，曾設計抗癌超級番茄

2000多年前完工的都江堰，跟現代的合成生物學家有什麼關係？

位於四川省的都江堰水利樞紐，主要由分水魚嘴、金剛堤、飛沙堰和寶瓶口等工程組成。這些工程協同作用，將浩瀚激蕩的岷江水劈開，一分為二，其中一條沿內江被引入成都平原，用以灌溉良田。

通過特殊設計的水利工程，對水流量控制，進行分水、引水，這樣的思維被應用在植物新品種的改造上。

在上海舉辦的7月1日的第三屆合成生物學青年學者論壇上，來自四川大學的特聘研究員張陽表示，植物光合作用和新陳代謝產生的大量能量、一系列物質，就如同岷江的水流。如果修改植物的基因，改變其細胞甚至整個植株中的能量、物質的流動方向，或者其分配比例，人們就可以讓植物的果實積累更多的營養物質，尤其是人們想要的特殊的營養物質，比如西紅柿中芳香物質。如果添加新的基因、新的代謝通路，甚至可以合成新的化合物。

合成生物學甚至可以產生新的人造生命

2015年，張陽在實驗室中研發出了一系列顏色各異、含有特殊化學物質的西紅柿，被稱為抗癌超級西紅柿，曾引爆國內外媒體。

這些特殊的西紅柿中白藜蘆醇的含量較高，而白藜蘆醇被認為是紅酒中的功能成分，可以預防心臟病、腫瘤等疾病。

張陽的實驗是合成生物學的典型案例。

早在1965年，中國科學家與諾貝爾獎擦肩而過的「人工合成結晶牛胰島素」，就是合成生物學早期的代表性成果之一。

隨著科學研究的深入，人們在數量繁多的基因、酶和代謝通路中，看到了生命的一個特性：模塊化。一些基因或者酶，可以作為一個組合，成為一塊積木，或者電子元件，被拼到一個更大的機器上。

當科學家把這些模塊一樣的生命元件，經過理性設計，或重新組合，不僅能產生新的化合物，甚至可以產生新的人造生命。這是合成生物學家們想達成的目標之一。

2017年7月1日中午，中國科學院院士、中科院上海植物生理生態研究所研究員趙國屏向澎湃新聞（www.thepaper.cn）表示，「當我們看到一個想要的化合物時，如果能想到，大概要經過哪些步驟，要經過哪些中間化合物的轉化，使用哪些基因，使用哪些生命元件，就可以合成這個目的化合物。這是我們想達到的境界。這需要堅實的基礎，需要事先積累了大量的代謝通路、合成途徑和基因，需要分析過足夠多的化合物。這是合成生物學需要的大數據。」

目前，他正在組建這樣的生物醫學大數據中心，目標之一就是為合成生物學家們積累足夠多關於生命元件的信息。用他的話來說，「幫別人賺錢。」

5月26日，該中心已在貴州省貴安新區花溪大學城舉行揭牌儀式。

「合成生物學是生命科學的未來」

「合成生物學是離現實轉化應用最近的研究領域之一。」中科院上海植物生理生態研究所研究員王勇說，比如合成人蔘皂苷，新的疫苗，新的蛋白。王勇是本次論壇的秘書長。

三年前，2015年，清華大學召開了第一屆合成生物學青年學者論壇。那時，包括學生在內，參會人員一共才200人。很多做報告的嘉賓都是留學歸國的合成生物學家。而今天的參會人數超過560人，有來自美國、日本、瑞典、加拿大、沙烏地阿拉伯等國家的參會人員。

王勇說，中國科學家在合成生物學領域每年發表的論文及申請專利的數量已經居世界第二。

第三屆合成生物學青年學者論壇為期兩天，來自國內外的38位科學家分享了在生物電池、生物膜（biofilm）製造、人工細胞構建、生物降解土壤中殘留的除草劑、垃圾滲瀝液除臭微生物、生物合成靈芝酸等議題。

「新物質，新途徑，新生命」，來自天津大學的博士生導師、副教授李炳志這樣描述合成生物學。他參與了全化學合成重新設計的真核生物釀酒酵母十六條染色體中的一條——第十號染色體。這些改造過的酵母菌株展示了不為人知的基因秘密。

中科院深圳先進技術研究院研究員戴俊彪合成了釀酒酵母的第十二號染色體。他認為，「合成生物學是生命科學的未來！」

戴俊彪說，目前，生物專業的畢業生不容易找到工作，是因為生命科學產業鏈尚未成型，也尚未騰飛。

在給清華大學的本科生上課時，他經常會提醒一句，「清華大學的學生，學習的目的不應該是轉行去搶別的專業人士的飯碗，或者就是做好自己的一點研究工作。你們的使命，是促進整個生命科學的產業化，創造就業機會，為未來生物專業的畢業生提供工作機會。」

戴俊彪認為，合成生物學帶來的應用成果，將驅動生命科學產業騰飛。

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