據(jù)《每天郵報(bào)》通訊，奧地力科學(xué)家公布接洽證明了塑料仍舊加入生人體內(nèi)，她們估計(jì)各人年年吃下約7.3萬(wàn)片微塑料。一個(gè)特殊慘苦的究竟是塑料的降解大約須要300年，而生人創(chuàng)造第一塊塑料是在1862年，表示著什么？這表示著生人創(chuàng)造的第一塊塑預(yù)見(jiàn)要降解完還須要150年…

出品："SELF格致論道講壇"大眾號(hào)（ID：SELFtalks）以次實(shí)質(zhì)為Bluepha首席本領(lǐng)官?gòu)埡魄?bào)告實(shí)錄：

大師好，先說(shuō)說(shuō)我本人，我本科在北京大學(xué)人命科學(xué)學(xué)院師從，碩士在北京大學(xué)物道學(xué)院，以是這種穿插學(xué)科的后臺(tái)使得我會(huì)以一個(gè)工程師的視角來(lái)對(duì)于人命科學(xué)的題目。

先給大師看一張圖片，這是什么呀？是土豆，仍舊一個(gè)發(fā)霉的土豆，上頭的霉菌不妨合成一種化學(xué)物資，這種化學(xué)物資是一種殊效的抗生素。本來(lái)大概在座的很多伙伴們都領(lǐng)會(huì)，暫時(shí)為止咱們生人一切勝利貿(mào)易化的抗生素仍舊都不妨被細(xì)菌耐藥了。也即是說(shuō)，假設(shè)有一種細(xì)菌具備了一切的耐酒性，又爆發(fā)了大范圍的暴發(fā)，咱們是毫無(wú)抵擋之力的。這種鏈霉菌上創(chuàng)造的新式抗生素，本來(lái)對(duì)于處置大概緩和這個(gè)題目有特殊大的扶助。

再給大師看一張圖片，這張圖片是在深海海底創(chuàng)造的一種厭氧細(xì)菌。這個(gè)細(xì)菌的細(xì)胞膜里有一種化學(xué)物資，這個(gè)化學(xué)物資長(zhǎng)得更加像梯子，更加它的右半局部，它的名字叫梯烷（Ladderane）。它是一種特殊特殊高能的化學(xué)物資，不妨用做運(yùn)載火箭燃料。

再給大師看一個(gè)風(fēng)趣的貨色，左邊這張圖片是一個(gè)細(xì)菌，這個(gè)細(xì)菌它有一個(gè)南針，是真的南針。這是四氧化三鐵顆粒排成一個(gè)針狀構(gòu)造，不妨按照磁場(chǎng)引導(dǎo)細(xì)胞去吹動(dòng)。這個(gè)南針的構(gòu)成是四氧化三鐵顆粒，是由細(xì)菌本人合成的，它是一個(gè)巨細(xì)特殊均一，普遍在幾納米到十幾納米之間的一個(gè)納米物資。迄今為止，咱們生人最精致的創(chuàng)造本領(lǐng)也沒(méi)有方法造出形勢(shì)這么準(zhǔn)則、巨細(xì)均一的納米物資，即使咱們?cè)诩{米上想用這個(gè)貨色，只能在細(xì)菌上拿到。

結(jié)果給大師舉的例子大概有些伙伴仍舊特殊領(lǐng)會(huì)了，即是固氮。豆科植被的根部不妨跟少許細(xì)菌共生，細(xì)菌把大氣內(nèi)里的氮?dú)庑纬砂?，?dòng)作養(yǎng)分物資需要植被。植被反應(yīng)給少許養(yǎng)分物資，兩撥底棲生物彼此之間共生，再有少許細(xì)菌不須要豆科植被本人就能固氮。不妨想像，即使咱們假如不妨把那些固氮功效變化到水稻大概小麥身上，那么咱們的食糧消費(fèi)第一不妨解脫化學(xué)肥科了，第二咱們也不妨制止化工場(chǎng)帶來(lái)的很多傳染。

方才給大師舉的是少許很風(fēng)趣的底棲生物功效，然而大師心內(nèi)里確定有一個(gè)題目，那些底棲生物功效究竟能不不妨運(yùn)用于咱們真實(shí)的生存中？我想報(bào)告大師的是，本來(lái)咱們是有確定的本領(lǐng)普通的，這邊給大師展現(xiàn)幾個(gè)例子，即是展示咱們本領(lǐng)普通的例子。

第一個(gè)即是氨基酸酸。咱們凡是運(yùn)用的味素是一種氨基酸酸，再有很多其余方劑和食品內(nèi)里都須要增添形形色色的氨基酸酸。形成細(xì)胞的21種氨基酸酸內(nèi)里，有20種暫時(shí)為止都是由圖中這三種微底棲生物來(lái)合成的。再有一種固然是化學(xué)工業(yè)合成，然而也是不妨用底棲生物做到的，不過(guò)本錢(qián)有點(diǎn)貴，表面上去說(shuō)21種都不妨用底棲生物來(lái)做。

再有即是咱們此刻吃的藥，那些藥物內(nèi)里有1/3都是由細(xì)菌大概真菌這種微底棲生物來(lái)合成。這是立普妥，年紀(jì)大學(xué)一年級(jí)點(diǎn)的同道會(huì)比擬領(lǐng)會(huì)，由于它是調(diào)節(jié)血汗管病癥的殊效藥，是由土曲霉合成的。

大弟子伙伴就更領(lǐng)會(huì)了，這是點(diǎn)外賣(mài)的功夫會(huì)配送少許很脆的、略微使點(diǎn)勁就簡(jiǎn)單斷的刀和叉。那些刀叉也是微底棲生物合成的，大師大概會(huì)感觸很神秘，這是如何做的呢？玉蜀黍小粉被微底棲生物形成了乳酸，再過(guò)程符合的化學(xué)工業(yè)會(huì)合，最后把它形成了咱們想要的這種塑料，此刻外賣(mài)里洪量的刀叉都是拿微底棲生物來(lái)創(chuàng)造的。

除去方才給大師舉的例子，再有少許例子大概大師更熟習(xí)了，啤酒、酸奶、抗生素、胰島素。這內(nèi)里大概有兩個(gè)例子大師比擬振動(dòng)，一個(gè)是玻尿酸，女兒童們美容用的玻尿酸本來(lái)也是微底棲生物合成的。再有一個(gè)是椰果，大師點(diǎn)的奶茶里的椰果本來(lái)不是從椰子刮下來(lái)的，是微底棲生物木醋桿菌合成的。

以是即使把細(xì)胞看成工場(chǎng)的話，本來(lái)它完備地符合咱們對(duì)于工場(chǎng)的設(shè)置，它是把材料形成咱們想要的產(chǎn)物。除去這一點(diǎn)它再有本人的個(gè)性，第一，由于底棲生物本人的成長(zhǎng)和合成是不須要人管的，它是無(wú)人值班守護(hù)、全機(jī)動(dòng)化的工場(chǎng)；第二，由于底棲生物是不妨自我建設(shè)的，以是當(dāng)它遇到不好的情況，遭到不好的處置之后還不妨自我建設(shè)；第三點(diǎn)是工場(chǎng)能自我復(fù)制，每30秒鐘就能復(fù)制本人一次。

固然這個(gè)有好有壞，好的話復(fù)制這個(gè)工場(chǎng)很廉價(jià)，不好即是常識(shí)產(chǎn)權(quán)養(yǎng)護(hù)不好的話，旁人復(fù)制你的工場(chǎng)也很簡(jiǎn)單。以是這是一個(gè)此刻底棲生物本領(lǐng)財(cái)產(chǎn)界大師面對(duì)的題目；第四點(diǎn)是它尺寸很小，以是不妨把它控制在一個(gè)反饋器內(nèi)里，如許一切的廢水、廢水、寶物都不妨搜集起來(lái)獲得靈驗(yàn)遏制。

跟大師講了咱們此刻對(duì)于細(xì)胞工場(chǎng)的本領(lǐng)普通，我一發(fā)端舉的幾個(gè)例子能不許獲得很好的運(yùn)用呢？本來(lái)仍舊有點(diǎn)缺點(diǎn)，因?yàn)樵诤踹@四種底棲生物功效背地所波及的常常都是幾十到上百個(gè)基因之間的彼此效率，而我方才給大師舉的幾個(gè)是此刻仍舊在咱們生存中獲得很好運(yùn)用的案例，本來(lái)常常只波及一到幾個(gè)基因。

大師不妨想一下，即使是你帶著幾十個(gè)以至上百部分來(lái)干活，你還須要一個(gè)很攙雜的協(xié)融合構(gòu)造呢，更而且在細(xì)胞內(nèi)里幾十上百個(gè)基因一道協(xié)作，這背地須要寫(xiě)的步調(diào)利害常攙雜的。

給大師舉一個(gè)更局面的例子，左邊如許圖片是大腸桿菌，它在咱們生存中無(wú)處不在。這個(gè)細(xì)菌不妨看作是一個(gè)直徑0.5忽米、長(zhǎng)度2忽米的圓柱體。在這么小的空間內(nèi)，它有400萬(wàn)的堿基對(duì)，更要害的是它有4400個(gè)基因在同聲表白著，并且同聲在爆發(fā)不少于3000個(gè)化學(xué)反饋。即使咱們把這4400個(gè)基因中每個(gè)基因看做一個(gè)點(diǎn)，基因與基因之間即使彼此效率就連成一條線，那即是右邊的圖。不妨看到即使在這么小的空間，這么大略的一個(gè)底棲生物，它里面的彼此效率也利害常攙雜的。

即是由于這種底棲生物體例的攙雜性，就帶來(lái)了一個(gè)特殊辣手的題目。大概學(xué)電子工程大概計(jì)劃?rùn)C(jī)的同窗會(huì)領(lǐng)會(huì)，電子工程內(nèi)里有一個(gè)定理叫作“摩爾定理（Moore's Law）”。什么叫“摩爾定理”？大約道理是說(shuō)CPU的計(jì)劃本領(lǐng)每隔一段功夫，常常是18個(gè)月就會(huì)翻一倍，大概是芯片價(jià)錢(qián)就降一倍，總的來(lái)說(shuō)每18個(gè)月就利害一倍。然而底棲生物不是如許，舉個(gè)例子，我們底棲生物醫(yī)藥表露出“反摩爾定理（Eroom’s Law）”。即是說(shuō)同樣十億美元，在1950年的功夫十億美元能開(kāi)拓出十幾個(gè)新藥，到2010年連一種都開(kāi)拓不出來(lái)，以是英文“摩爾”也是反過(guò)來(lái)寫(xiě)的。

這就揭穿咱們本領(lǐng)此刻遇到題目和瓶頸了，咱們加入溝通的資源獲得的產(chǎn)出越來(lái)越少，以是咱們必需要換本領(lǐng)道路了，要舉行一種本領(lǐng)變革。按照咱們往常處置攙雜題目的體味，咱們有沒(méi)有不妨模仿的呢？本來(lái)是有，在座的每位都有大哥大，大哥大里一張芯片有上億個(gè)“論理門(mén)”，處置的功效這么攙雜，咱們是如何樣應(yīng)付這種攙雜度的呢？

本來(lái)很大略，即是工程化規(guī)則。咱們此刻盡管一個(gè)體例多攙雜，咱們都能依照從“元件-器件-模塊-體例”的辦法自上而下的組建出來(lái)。這邊有兩個(gè)工程化規(guī)則特殊要害，第一是模塊化，模塊化的效率是什么？讓體例的組份與組份、元件與元件之間越獨(dú)力越好，如許就能自上而下的組裝起來(lái)，組建猜測(cè)性更加高。

再有一個(gè)規(guī)則是規(guī)范化。規(guī)范化即是讓每部分在這個(gè)工程中所做出的全力都能被其余人所用，比方有人為螺絲、有人為螺絲母，即使大師依照一個(gè)規(guī)范來(lái)，造螺絲和造螺絲母的人就能拉攏起來(lái)，就能把一個(gè)攙雜的工作拆解成一個(gè)大略的處事，而且調(diào)配給每部分，最后每部分做出的貨色還能組建在一道。

恰是由于這種工程化規(guī)則的運(yùn)用，使得咱們生人不妨做出特殊攙雜的貨色，比方超等計(jì)劃?rùn)C(jī)。以是“摩爾定理”就由此連接地爆發(fā)新的沖破，而且從來(lái)獲得維持。

那咱們的細(xì)胞呢？咱們的底棲生物體例，本來(lái)咱們即使以其余的視角來(lái)看，它也是一種工程體例。它不妨看作基因，也即是說(shuō)DNA資料。DNA動(dòng)作資料以底棲生物大分子之間的彼此效率的情勢(shì)，比方說(shuō)它先組建成少許新陳代謝通路、調(diào)節(jié)和控制通路，那些通路組建成細(xì)胞，那些細(xì)胞組建成構(gòu)造，最后產(chǎn)生少許攙雜的個(gè)別，也不妨看成自上而下的工程體例。

正如咱們的CPU，它不是從路邊隨意撿來(lái)的是石頭就能加工成CPU，固然說(shuō)它也是硅，然而這個(gè)硅是簡(jiǎn)練出來(lái)的。咱們假設(shè)說(shuō)對(duì)底棲生物體例舉行工程化的話，咱們的資料也不是隨意拿來(lái)的。每個(gè)底棲生物都有本人的基因，咱們把那些基因都拿來(lái)，去掉咱們不想要的功效，保持最基礎(chǔ)、最大略的功效，而后咱們把它舉行少許規(guī)范化、模塊化的加工，最后就不妨獲得底棲生物的樂(lè)高積木，即是一列一列的基因片斷，它們彼此之間是絕緣化的，并且接口是規(guī)范化的，那么咱們不妨把它叫作“基因元件”。

這個(gè)“基因元件”就不妨讓咱們以拼樂(lè)高積木的情勢(shì)、自上而下地組裝出少許攙雜的底棲生物體例，咱們把它叫作“基因計(jì)劃?rùn)C(jī)”。由于它有體驗(yàn)器，不妨體驗(yàn)細(xì)胞表里的百般情況，它也不妨舉行消息處置，把少許攙雜的旗號(hào)舉行里面處置之后，最后表露出形形色色的底棲生物功效輸入，咱們就把它叫作“基因計(jì)劃?rùn)C(jī)”。

這種本領(lǐng)使得咱們不妨在微底棲生物內(nèi)里，每個(gè)微底棲生物細(xì)胞內(nèi)里都不妨寫(xiě)一個(gè)微型的“基因計(jì)劃?rùn)C(jī)”，進(jìn)而實(shí)行咱們想讓它們實(shí)行的功效。比方不妨用來(lái)底棲生物創(chuàng)造，還不妨把它放到腸道內(nèi)里偵測(cè)消化道里的暗疾和炎癥；還不妨用來(lái)泥土，用往返除重非金屬傳染和化學(xué)工業(yè)型傳染；還不妨用來(lái)情況，廢水處置、渾水處置，以至不妨從廢水里冶金出寶貴非金屬，這都是微底棲生物不妨做到的。

在這邊舉一個(gè)特殊風(fēng)趣的例子，這也是我碩士功夫在做的工作，以及碩士結(jié)業(yè)之后和清華大學(xué)的教授同窗一道創(chuàng)業(yè)的工作。大師身邊很多物件都是塑料做的，那些塑料都是從火油內(nèi)里索取出來(lái)的。一個(gè)特殊慘苦的究竟是塑料的降解大約須要300年，而生人創(chuàng)造第一塊塑料是在1862年，表示著什么？這表示著生人創(chuàng)造的第一塊塑預(yù)見(jiàn)要降解完還須要150年。

這張圖片斷定在座的諸位本來(lái)并不生疏，由于咱們?cè)谏嬷谐３?huì)看到眾生由于吞噬塑料而死、植被由于塑料增添劑的毒性而凋零的局面。我在碩士功夫，跟清華大學(xué)的教授、同窗做了一個(gè)特殊風(fēng)趣的工作，去世界各地找少許風(fēng)趣的微底棲生物。

咱們?cè)谛陆陌『艚^我故土沒(méi)多遠(yuǎn)，咱們創(chuàng)造一株特殊有道理的微底棲生物。左上角的圖是一個(gè)枯燥，是一個(gè)培植基的枯燥，上頭每個(gè)白點(diǎn)都是一個(gè)細(xì)菌的菌落。咱們創(chuàng)造有些菌落特殊風(fēng)趣，它是白色的，更加白。在顯微鏡下夸大了看，它內(nèi)里也有少許白色顆粒，那些白色顆粒過(guò)程審定是什么貨色呢？本來(lái)是底棲生物可降解的塑料，叫作“聚羥基烷酸酯（PHA）”。表面上它不妨代替咱們此刻生存中絕大局部火油基的塑料，然而它有什么題目？?jī)r(jià)錢(qián)太貴了，它是此刻塑料的5-10倍。固然大師有環(huán)境保護(hù)理念，但在皮夾子在實(shí)際眼前仍舊沒(méi)方法，做不出更理念的采用。

如何讓大師做出更理念的采用呢？咱們這個(gè)“基因計(jì)劃?rùn)C(jī)”大概咱們?cè)诩?xì)胞里編步調(diào)這件事就有效了，咱們不妨在細(xì)胞里編步調(diào)，讓細(xì)胞把它心理新陳代謝震動(dòng)的一切能量，都用來(lái)消費(fèi)聚羥基烷酸酯，簡(jiǎn)稱PHA。比方咱們做的第一代，細(xì)胞里就有大塊白色顆粒了，咱們還不妨做第二代，細(xì)胞仍舊很“胖”了，還不妨做第三代，細(xì)胞仍舊是“超等大大塊頭”了，內(nèi)里90%的品質(zhì)差不離都是PHA了。

咱們過(guò)程兩到三年的試驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)化試驗(yàn)，此刻仍舊勝利的在山東實(shí)行了產(chǎn)業(yè)化消費(fèi)。咱們消費(fèi)PHA運(yùn)用的是不妨復(fù)活的食糧資源，比方我們國(guó)度本來(lái)存糧，陳腐的食糧仍舊很多了，數(shù)以億噸計(jì)，要不就放著爛了，還不如運(yùn)用起來(lái)。與此同聲咱們消費(fèi)出的底棲生物塑料PHA是百分之百底棲生物可降解，表面上不加特出物資，埋在土里半年到一年就實(shí)足降解了，形成養(yǎng)分物資被微底棲生物運(yùn)用了。以是它是取之于天然，而最后又回饋于天然的貨色。

結(jié)果給大師看一個(gè)更局面的案例，咱們?cè)谇迦A大學(xué)船塢里做的一個(gè)試驗(yàn)。大師先別獵奇，干什么我一個(gè)北京大學(xué)人拿清華大學(xué)船塢做試驗(yàn)。咱們?cè)谇迦A大學(xué)船塢挖了一個(gè)坑，把兩個(gè)塑料片埋到土內(nèi)里，半年此后再把塑料片挖出來(lái)，即是咱們此刻看到的功效。左圖即是PHA的塑料片，半年此后滿目瘡痍，細(xì)菌在上頭痛快地成長(zhǎng)著。而聚乙烯塑料片安然無(wú)恙，300年此后本領(lǐng)降解。

我想報(bào)告大師的是，咱們此刻生存中遇到的絕大局部的塑料本來(lái)都利害常難以降解的。300年是一個(gè)特殊頑固的數(shù)字，并且是在百般情況都很杰出的情景下，底棲生物本領(lǐng)運(yùn)用起來(lái)。咱們這個(gè)PHA是很有蓄意不妨代替此刻已有的火油基塑料的，而且此刻咱們?nèi)耘f把本錢(qián)做到了保守火油基塑料的2-3倍。

很多人在做科學(xué)研究的功夫城市關(guān)心一點(diǎn)，即是高科技的革新性怎樣。然而我更關(guān)心的一點(diǎn)是，高科技這個(gè)貨色如何樣更好的運(yùn)用于咱們的生存。由于咱們生存中很多功夫遇到的題目不只僅是科學(xué)題目，動(dòng)作科學(xué)家咱們也不許關(guān)懷的只是是科學(xué)，咱們要?dú)w納應(yīng)用金融、培養(yǎng)、人文、處置等各個(gè)上面的力氣把它們歸納在一道，為咱們的將來(lái)創(chuàng)作一個(gè)越發(fā)綠色、智能、環(huán)境保護(hù)的寰球。

感謝大師！

“SELF格致論道”講壇是華夏農(nóng)科院鼎力推出的科學(xué)文明講壇，全力于精英思維的跨界傳遞，由華夏農(nóng)科院計(jì)劃?rùn)C(jī)搜集消息重心和華夏農(nóng)科院科學(xué)傳遞局共同主持，華夏科學(xué)普及博覽包辦。SELF是Science, Education, Life, Future的縮寫(xiě)，旨在以“格物致知”的精力商量高科技、培養(yǎng)、生存、將來(lái)的興盛。關(guān)心微信大眾號(hào)SELFtalks獲得更多消息。

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