合成生物学为什么这么火？
序言
科技部制定“十三五”生物技术发展专项规划，推动我国从“生物技术大国”到“生物技术强国”的转变。基因编辑、合成生物学、脑科学与类脑研究等技术发展成为生物技术领域的重点任务。
什么是合成生物学
1993年，史蒂文·斯皮尔伯格用一部《侏罗纪公园》，以电影特效的形式向世人复原了栩栩如生的史前巨兽。电影中描述了科学家们利用天然琥珀中保留的恐龙血液以及其他古生物化石中的DNA分子结构进行提取与修复，再利用克隆技术培育出恐龙胚胎并实现最终的商业开发价值……要知道，这可是比人类真正实现克隆Dolly羊还要整整早3年。
毫无疑问，《侏罗纪公园》以科幻片的形式向世人展示了当时超前时髦的生命科学理念，尽管电影所描述的技术路线在现阶段是不可能实现的，但这也给世人了无限希望，终有一天，这些远古生物或许真的重现世间。
系统生物学、合成生物学、发育生物学、DNA测序与合成技术、基因编辑技术等等生命科学的科学理论和应用技术在过去的20多年里都得到了巨大发展。科学家们对于生命制造的技术能力不再局限于细胞核移植或是基因修饰，他们希望能够将工程学的理念和思想引入到生物学中来，综合化学、计算机科学、物理学等多个交叉学科，最终生物学家能够设计并创造出新的生物分子、调控网络和代谢通路，实现“以人类的意志创造出有益的物质或具有特殊功能的生命体”。
合成生物学是一项将生命系统工程化的技术
（图片来源：Factory of Life,Science News, Jan.2013）
2002年，人类历史上第一个人工合成病毒-脊髓灰质炎病毒在纽约州立大学诞生；
2006年，诱导性多功能干细胞技术（Induced Pluripotent Stemcells, iPS）；
2010年，首个人工合成基因组的原核生物诞生；
2014年，首个人工合成酵母基因组染色体在酵母细胞内正常发挥功能；同年，CRISPR/Cas9基因剪辑技术获得美国专利授权；
2016年，世界上首个人工合成基因组细胞生物诞生；
……
众多里程碑式的研究成果让我们更有信息相信，“合成基因组学将成为制造任何东西的基础”。
人工细胞技术原理
（图片来源：《中国社会科学报》）
合成生物学能做什么
合成生物学最直接的任务可以归结为“创造新的事物”，这与传统的发现或是证明完全不同。
生物医药开发
合成生物学有助于发现、分离获得新的天然药物，设计新的生物合成途径，产生更多天然药物及类似物；将合成生物学原理广泛的应用于肿瘤治疗的免疫细胞的设计，产生多样化的治疗策略，最大可能的做到高效、低毒、可控、通用等目标；开发快速、灵敏的诊断试剂和体外诊断系统，满足早期筛查、临床诊断、疗效评价、治疗预后、出生缺陷诊断的需求；促进疫苗升级换代，重点推动新型疫苗（包括治疗性疫苗）的研发和产业化。
生物新能源开发
开发人工合成细菌，可将糖类直接转化成与常规燃油兼容的生物燃油，甚至可以直接从太阳获取能量，制造清洁燃料。国外通过合成基因组学方法，对自然界中将二氧化碳转化为甲烷的细菌进行改造，用合成染色体替换其原有染色体，使之仅具有代谢二氧化碳的功能，成为一个专门生产甲烷的全新生物体。全球首个人造细胞的缔造者克雷格·文特尔甚至声称传统的以石油为中心的能源工业体系将被这样的新能源生产方式完全代替。
微生物机器人
运用合成生物学技术对微生物进行改造，构建能够监测、聚集和降解环境污染物的微生物体，用来消除水污染、清除垃圾、处理核废料等，可用于水域、空气等开放环境以及飞机、舰艇、洞库等密闭军事作业环境中污染物的检测与清理。近年来，随着合成生物学技术的发展，许多基于合成生物学的生物传感器检测方法应运而生，运用合成生物学技术对细菌进行改造来实现地雷检测是目前正被广为研究的排雷方法。
新材料
基于合成生物学理论和技术设计，合成高活性和高稳定性的新材料具有重量轻、强度高、结构精细、性能特异、生产能耗少、成本低、速度快、环境危害小等特点，在工业生产领域有广泛用途。基于人造生物体设计、构建的生物计算机和基于生物合成材料的新型量子计算机，其运算速度和存储能力有望比现有计算机高出数亿倍，在此基础上研发的智能计算机可能具备人脑的分析、判断、联想、记忆等功能，给经济社会发展和人类生活带来难以估量的颠覆性影响。
珍稀资源量产化
自然界中存在很多具有特殊生物活性的物质资源，但同时伴随着自然资源的稀少、成分含量稀缺的情况。利用合成生物学能够借助于微生物完美再现自然状态下获取的天然活性物质，在保障其天然功效的同时满足社会商业化应用的需求，真正实现长足的可持续发展。
生物量子计算机
运用合成生物学对人造生物体设计、构建的生物计算机和基于生物合成材料的新型量子计算机，其运算速度和存储能力有望比现有计算机高出数亿倍，在此基础上研发智能计算机，可具备人脑的分析、判断、联想、记忆等功能，给经济社会发展和人类生活带来难以估量的颠覆性影响。
微生物细胞工厂
（图片来源：AlChE）
合成生物学对于我们的价值与意义
毫无疑问，合成生物学已经成为全球研发及商业开发的热点领域，一个重要的信号就是，美国硅谷很多科技投资的大佬已经在转向合成生物领域的投资，例如Paypal的创始人Peter Thiel, 谷歌的执行董事长 Eric Schmidt等。
很多国家看好合成生物学未来的发展前景，并给予大量投入。
美国
美国是在合成生物学领域投入最多、发展最快的国家，政府对合成生物学的投资每年约1.4亿美元。美国国防部致力于将合成生物学打造为一种先进制造平台，能源部也围绕合成生物学启动了一些研究项目。美国陆军公布的《2016-2045年新兴科技趋势报告》中，合成生物学被列入了20项最值得关注的科技发展趋势，对于确保美国在未来世界的战略优势有重要机制。
欧盟
欧盟投入合成生物学的经费占其研发总投入的1/4～1/3。
英国
英国将合成生物学视为引领未来经济发展的4个新兴技术产业之一，国家贸易创新部预测2020年合成生物学产值将达到620亿英镑，专门成立了合成生物学路线图协调组，开展路线图研究。英国政府不断加大对合成生物学的资助力度，2014年建立了5大合成生物学研究中心。
中国
中国在合成生物上的投资也是名列前茅，特别是“十三五”以来，中国发布了《“十三五”生物技术创新专项规划》，明确指出要打造10-20个产值超过100亿的生物医药专业园区、5-10个产值超过100亿的生物制造专业园区、突破合成生物技术在内的多项前沿关键技术，大力推动合成生物领域的发展。
2016年，合成生物学领域的产业投资额超过10亿美元，涵盖生物材料、基因工程、组织工程、自动化等，并且已经有大量技术和产品运用在制药、化妆品、食品添加、再生医学、废物处理、农艺学等领域。
Biology by Design
（图片来源：Ginkgo Bioworks官网）
结语
当大家感慨于因发现青蒿素而获得诺贝尔奖的科学家屠呦呦时，却忽略了另一个幕后英雄——合成生物学，正是它实现了青蒿素的大规模制备。这就是生物“梦工厂”，让人类能够像组装机械那样组配生物，模仿造物者的超能力。
合成生物产业仍作为一个蓝海产业，还具有长足发展的空间，希望越来越多的有志之士投入到合成生物领域的研究开发当中，真正建立起中国科技强国的重要支撑。
参考资料：
1.Yang Liu-系统与合成生物学重燃“侏罗纪公园”希望