最近，一個(gè)名為銀杏生物工作室的新型鑄造廠入駐美國(guó)波士頓港口，在這個(gè)占地1672平方米的廠房?jī)?nèi)看不到鋼水四濺，也沒(méi)有震耳欲聾的嗡嗡聲，工程師們采用一種秘密方法制造出多種產(chǎn)品，從香水到香料，再到益生菌，不一而足。這些種類(lèi)豐富的定制品要?dú)w功于一個(gè)幕后英雄：微生物，而科學(xué)家們使用的秘密武器，則是一種方興未艾的技術(shù)——合成生物學(xué)。

類(lèi)似銀杏生物工作室這樣，將從自然界汲取的靈感與現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合利用的公司與日俱增。該公司創(chuàng)辦人表示，新一代制造革新將由合成生物學(xué)推動(dòng)。

合成生物學(xué)漸入佳境

合成生物學(xué)目前還處于襁褓中，狀況與計(jì)算機(jī)在上世紀(jì)50到60年代的處境比較類(lèi)似，尚屬“楊家有女初長(zhǎng)成，養(yǎng)在深閨人未識(shí)”階段。但插上新技術(shù)的翅膀之后，這一領(lǐng)域成長(zhǎng)快速，到2018年，該領(lǐng)域的產(chǎn)值可能達(dá)到56億美元，而2013年的產(chǎn)值僅為19億美元。

與很多合成生物學(xué)公司一樣，銀杏生物工作室目前的主要研制對(duì)象是食品和化妝品行業(yè)需要的原料。就像用酵母來(lái)釀酒一樣，該公司研究人員正在利用微生物制造香料、營(yíng)養(yǎng)品以及香水。

銀杏生物工作室稱(chēng)，他們可以像生產(chǎn)啤酒一樣，用10天培養(yǎng)出一些天然成分，從而減少50%到90%的成本。到目前為止，他們已經(jīng)獲得了450萬(wàn)美元的研發(fā)費(fèi)用以及每年1000萬(wàn)美元的版權(quán)費(fèi)用。這么“高大上”的公司，員工陣容也超級(jí)豪華，公司有15個(gè)博士，還有2名麻省理工學(xué)院的教授。

一般而言，才華與野心成正比，該公司也不例外。他們的野心當(dāng)然不止制造產(chǎn)品那么簡(jiǎn)單，他們正與美國(guó)國(guó)防部高級(jí)計(jì)劃研究局合作，制造能對(duì)抗疾病并祛除空氣中溫室氣體的微生物。這是一個(gè)極其嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)，不過(guò)，這些工程師們認(rèn)為，通過(guò)在從食品到碳減排等復(fù)雜程度各異的領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用其技術(shù)，他們能使這種生物制造方法更可靠、更可預(yù)測(cè)，并成為制造汽車(chē)或手機(jī)的生產(chǎn)線。

基因代碼作用更可預(yù)測(cè)

生物學(xué)極其強(qiáng)大。一種植物如何自組裝并使用水、空氣和陽(yáng)光來(lái)制造食物，與人們?nèi)绾沃圃祀娮赢a(chǎn)品一樣充滿(mǎn)想象力。生物工程師們希望利用生物學(xué)的強(qiáng)大力量設(shè)計(jì)出新技術(shù)。他們正在撰寫(xiě)新代碼，將生物學(xué)從無(wú)法預(yù)知的地方帶入可預(yù)測(cè)的王國(guó)。

銀杏生物工作室是其中的翹楚，其他還有如總部位于加州的合成基因公司、關(guān)注健康與延長(zhǎng)壽命的人類(lèi)長(zhǎng)壽公司等。這些公司正在利用合成生物學(xué)的“魔力”，改變?nèi)藗儗?duì)于生命的認(rèn)識(shí)。他們的主要做法是對(duì)微生物進(jìn)行遺傳修改，讓其變成真正可以預(yù)測(cè)的工程學(xué)原則。

由于DNA內(nèi)包含有生物體內(nèi)不斷重復(fù)的堿基對(duì)序列，研究人員正在用這些代碼，構(gòu)建新操作系統(tǒng)和應(yīng)用所需要的工具和基礎(chǔ)設(shè)施。其實(shí)，長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，計(jì)算機(jī)程序員一直在做這樣的事情：使用0和1來(lái)預(yù)測(cè)很多事情的結(jié)果，如飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、信用卡交易處理過(guò)程等。

因?yàn)樽匀坏膹?fù)雜性，生物學(xué)代碼迄今還無(wú)法像計(jì)算機(jī)代碼那樣提供精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)。所以，數(shù)十年來(lái)，生物學(xué)家、遺傳學(xué)家以及化學(xué)家們一直在試圖揭開(kāi)遺傳學(xué)的秘密，希望能借此制造一種通用的生物編程語(yǔ)言，從而讓微生物采用可預(yù)測(cè)的方式執(zhí)行特定功能。在過(guò)去幾年，科學(xué)家們?cè)谶@方面取得了令人欣喜的突破，他們學(xué)會(huì)了如何編寫(xiě)DNA代碼。不過(guò)，使這種代碼更具預(yù)測(cè)性需要花費(fèi)時(shí)間。

從制造香水到設(shè)計(jì)細(xì)菌

目前，科學(xué)家們正嘗試在似乎不可能的地方開(kāi)始應(yīng)用這些技術(shù)，例如，在制造天然香料和香水的過(guò)程中。

在傳統(tǒng)方法中，制造一瓶香味四溢的玫瑰精油可能需要1000多朵玫瑰的花瓣。但銀杏生物工作室科學(xué)家們采用的方法則大相徑庭，他們會(huì)從玫瑰花中提取基因，將其變成酵母后在發(fā)酵桶中培育生產(chǎn)出玫瑰精油，這一過(guò)程類(lèi)似于釀造啤酒。研究人員表示，可以對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行升級(jí)，讓其自動(dòng)對(duì)生物細(xì)胞進(jìn)行編程，如此一來(lái)，研究人員就可以專(zhuān)注于設(shè)計(jì)定制細(xì)胞解決特定問(wèn)題了。

合成生物學(xué)的另一應(yīng)用則旨在為人類(lèi)解決一個(gè)棘手的問(wèn)題：對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性的超級(jí)細(xì)菌。英國(guó)惠康基金會(huì)（Wellcome Trust）的最新報(bào)告指出，每年有70萬(wàn)人死于抗生素耐藥性。而且，大型醫(yī)藥公司也在慢慢剝離抗生素的研發(fā)工作?，F(xiàn)在，研究人員想到了新的解決辦法：通過(guò)對(duì)能對(duì)付并移除擁有抗生素抗性等有害特征的細(xì)菌進(jìn)行修改重組，從而設(shè)計(jì)出新型益生菌。

總而言之，為了解決我們目前面臨的最大挑戰(zhàn)，應(yīng)該將合成生物學(xué)推上科學(xué)舞臺(tái)的前臺(tái)，它將大放異彩，采用前所未有的辦法解決人類(lèi)面臨的難題