两千多年前的都江堰是如何跟现代合成生物学扯上关系的

澎湃新闻记者 吴跃伟

2017-07-03 18:11 来源:澎湃新闻

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2000多年前完工的都江堰,跟现代的合成生物学家有什么关系?
位于四川省的都江堰水利枢纽,主要由分水鱼嘴、金刚堤、飞沙堰和宝瓶口等工程组成。这些工程协同作用,将浩瀚激荡的岷江水劈开,一分为二,其中一条沿内江被引入成都平原,用以灌溉良田。
通过特殊设计的水利工程,对水流量控制,进行分水、引水,这样的思维被应用在植物新品种的改造上。
在上海举办的7月1日的第三届合成生物学青年学者论坛上,来自四川大学的特聘研究员张阳表示,植物光合作用和新陈代谢产生的大量能量、一系列物质,就如同岷江的水流。如果修改植物的基因,改变其细胞甚至整个植株中的能量、物质的流动方向,或者其分配比例,人们就可以让植物的果实积累更多的营养物质,尤其是人们想要的特殊的营养物质,比如西红柿中芳香物质。如果添加新的基因、新的代谢通路,甚至可以合成新的化合物。
合成生物学甚至可以产生新的人造生命
2015年,张阳在实验室中研发出了一系列颜色各异、含有特殊化学物质的西红柿,被称为抗癌超级西红柿,曾引爆国内外媒体。
这些特殊的西红柿中白藜芦醇的含量较高,而白藜芦醇被认为是红酒中的功能成分,可以预防心脏病、肿瘤等疾病。
张阳的实验是合成生物学的典型案例。
早在1965年,中国科学家与诺贝尔奖擦肩而过的“人工合成结晶牛胰岛素”,就是合成生物学早期的代表性成果之一。
随着科学研究的深入,人们在数量繁多的基因、酶和代谢通路中,看到了生命的一个特性:模块化。一些基因或者酶,可以作为一个组合,成为一块积木,或者电子元件,被拼到一个更大的机器上。
当科学家把这些模块一样的生命元件,经过理性设计,或重新组合,不仅能产生新的化合物,甚至可以产生新的人造生命。这是合成生物学家们想达成的目标之一。
2017年7月1日中午,中国科学院院士、中科院上海植物生理生态研究所研究员赵国屏向澎湃新闻(www.thepaper.cn)表示,“当我们看到一个想要的化合物时,如果能想到,大概要经过哪些步骤,要经过哪些中间化合物的转化,使用哪些基因,使用哪些生命元件,就可以合成这个目的化合物。这是我们想达到的境界。这需要坚实的基础,需要事先积累了大量的代谢通路、合成途径和基因,需要分析过足够多的化合物。这是合成生物学需要的大数据。”
目前,他正在组建这样的生物医学大数据中心,目标之一就是为合成生物学家们积累足够多关于生命元件的信息。用他的话来说,“帮别人赚钱。”
5月26日,该中心已在贵州省贵安新区花溪大学城举行揭牌仪式。
“合成生物学是生命科学的未来”
“合成生物学是离现实转化应用最近的研究领域之一。”中科院上海植物生理生态研究所研究员王勇说,比如合成人参皂苷,新的疫苗,新的蛋白。王勇是本次论坛的秘书长。
三年前,2015年,清华大学召开了第一届合成生物学青年学者论坛。那时,包括学生在内,参会人员一共才200人。很多做报告的嘉宾都是留学归国的合成生物学家。而今天的参会人数超过560人,有来自美国、日本、瑞典、加拿大、沙特阿拉伯等国家的参会人员。
王勇说,中国科学家在合成生物学领域每年发表的论文及申请专利的数量已经居世界第二。
第三届合成生物学青年学者论坛为期两天,来自国内外的38位科学家分享了在生物电池、生物膜(biofilm)制造、人工细胞构建、生物降解土壤中残留的除草剂、垃圾渗沥液除臭微生物、生物合成灵芝酸等议题。
“新物质,新途径,新生命”,来自天津大学的博士生导师、副教授李炳志这样描述合成生物学。他参与了全化学合成重新设计的真核生物酿酒酵母十六条染色体中的一条——第十号染色体。这些改造过的酵母菌株展示了不为人知的基因秘密。
中科院深圳先进技术研究院研究员戴俊彪合成了酿酒酵母的第十二号染色体。他认为,“合成生物学是生命科学的未来!”
戴俊彪说,目前,生物专业的毕业生不容易找到工作,是因为生命科学产业链尚未成型,也尚未腾飞。
在给清华大学的本科生上课时,他经常会提醒一句,“清华大学的学生,学习的目的不应该是转行去抢别的专业人士的饭碗,或者就是做好自己的一点研究工作。你们的使命,是促进整个生命科学的产业化,创造就业机会,为未来生物专业的毕业生提供工作机会。”
戴俊彪认为,合成生物学带来的应用成果,将驱动生命科学产业腾飞。
责任编辑:崔烜澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 合成生物学

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