據(jù)《每天郵報》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)，她們估計各人年年吃下約7.3萬片微塑料。一個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)見要降解完還須要150年…

出品："SELF格致論道講壇"大眾號（ID：SELFtalks）以次實質(zhì)為Bluepha首席本領(lǐng)官張浩千報告實錄：

大師好，先說說我本人，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)科的后臺使得我會以一個工程師的視角來對于人命科學(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。本來大概在座的很多伙伴們都領(lǐng)會，暫時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，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)，咱們是毫無抵擋之力的。這種鏈霉菌上創(chuàng)造的新式抗生素，本來對于處置大概緩和這個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。這個細(xì)菌的細(xì)胞膜里有一種化學(xué)物資，這個化學(xué)物資長得更加像梯子，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，不妨用做運載火箭燃料。

再給大師看一個風(fēng)趣的貨色，左邊這張圖片是一個細(xì)菌，這個細(xì)菌它有一個南針，是真的南針。這是四氧化三鐵顆粒排成一個針狀構(gòu)造，不妨按照磁場引導(dǎo)細(xì)胞去吹動。這個南針的構(gòu)成是四氧化三鐵顆粒，是由細(xì)菌本人合成的，它是一個巨細(xì)特殊均一，普遍在幾納米到十幾納米之間的一個納米物資。迄今為止，咱們生人最精致的創(chuàng)造本領(lǐng)也沒有方法造出形勢這么準(zhǔn)則、巨細(xì)均一的納米物資，即使咱們在納米上想用這個貨色，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)里的氮氣形成氨，動作養(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第一不妨解脫化學(xué)肥科了，第二咱們也不妨制止化工場帶來的很多傳染。

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)里確定有一個題目，那些底棲生物功效究竟能不不妨運用于咱們真實的生存中？我想報告大師的是，本來咱們是有確定的本領(lǐng)普通的，這邊給大師展現(xiàn)幾個例子，即是展示咱們本領(lǐng)普通的例子。

第一個即是氨基酸酸。咱們凡是運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種暫時為止都是由圖中這三種微底棲生物來合成的。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，不過本錢有點貴，表面上去說21種都不妨用底棲生物來做。

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合成。這是立普妥，年紀(jì)大學(xué)一年級點的同道會比擬領(lǐng)會，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)會了，這是點外賣的功夫會配送少許很脆的、略微使點勁就簡單斷的刀和叉。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，再過程符合的化學(xué)工業(yè)會合，最后把它形成了咱們想要的這種塑料，此刻外賣里洪量的刀叉都是拿微底棲生物來創(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)里大概有兩個例子大師比擬振動，一個是玻尿酸，女兒童們美容用的玻尿酸本來也是微底棲生物合成的。再有一個是椰果，大師點的奶茶里的椰果本來不是從椰子刮下來的，是微底棲生物木醋桿菌合成的。

以是即使把細(xì)胞看成工場的話，本來它完備地符合咱們對于工場的設(shè)置，它是把材料形成咱們想要的產(chǎn)物。除去這一點它再有本人的個性，第一，由于底棲生物本人的成長和合成是不須要人管的，它是無人值班守護(hù)、全機動化的工場；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)；第三點是工場能自我復(fù)制，每30秒鐘就能復(fù)制本人一次。

固然這個有好有壞，好的話復(fù)制這個工場很廉價，不好即是常識產(chǎn)權(quán)養(yǎng)護(hù)不好的話，旁人復(fù)制你的工場也很簡單。以是這是一個此刻底棲生物本領(lǐng)財產(chǎn)界大師面對的題目；第四點是它尺寸很小，以是不妨把它控制在一個反饋器內(nèi)里，如許一切的廢水、廢水、寶物都不妨搜集起來獲得靈驗遏制。

跟大師講了咱們此刻對于細(xì)胞工場的本領(lǐng)普通，我一發(fā)端舉的幾個例子能不許獲得很好的運用呢？本來仍舊有點缺點，因為在乎這四種底棲生物功效背地所波及的常常都是幾十到上百個基因之間的彼此效率，而我方才給大師舉的幾個是此刻仍舊在咱們生存中獲得很好運用的案例，本來常常只波及一到幾個基因。

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

給大師舉一個更局面的例子，左邊如許圖片是大腸桿菌，它在咱們生存中無處不在。這個細(xì)菌不妨看作是一個直徑0.5忽米、長度2忽米的圓柱體。在這么小的空間內(nèi)，它有400萬的堿基對，更要害的是它有4400個基因在同聲表白著，并且同聲在爆發(fā)不少于3000個化學(xué)反饋。即使咱們把這4400個基因中每個基因看做一個點，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，就帶來了一個特殊辣手的題目。大概學(xué)電子工程大概計劃機的同窗會領(lǐng)會，電子工程內(nèi)里有一個定理叫作“摩爾定理（Moore's Law）”。什么叫“摩爾定理”？大約道理是說CPU的計劃本領(lǐng)每隔一段功夫，常常是18個月就會翻一倍，大概是芯片價錢就降一倍，總的來說每18個月就利害一倍。然而底棲生物不是如許，舉個例子，我們底棲生物醫(yī)藥表露出“反摩爾定理（Eroom’s Law）”。即是說同樣十億美元，在1950年的功夫十億美元能開拓出十幾個新藥，到2010年連一種都開拓不出來，以是英文“摩爾”也是反過來寫的。

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，咱們有沒有不妨模仿的呢？本來是有，在座的每位都有大哥大，大哥大里一張芯片有上億個“論理門”，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？

本來很大略，即是工程化規(guī)則。咱們此刻盡管一個體例多攙雜，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。這邊有兩個工程化規(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力越好，如許就能自上而下的組裝起來，組建猜測性更加高。

再有一個規(guī)則是規(guī)范化。規(guī)范化即是讓每部分在這個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，即使大師依照一個規(guī)范來，造螺絲和造螺絲母的人就能拉攏起來，就能把一個攙雜的工作拆解成一個大略的處事，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)則的運用，使得咱們生人不妨做出特殊攙雜的貨色，比方超等計劃機。以是“摩爾定理”就由此連接地爆發(fā)新的沖破，而且從來獲得維持。

那咱們的細(xì)胞呢？咱們的底棲生物體例，本來咱們即使以其余的視角來看，它也是一種工程體例。它不妨看作基因，也即是說DNA資料。DNA動作資料以底棲生物大分子之間的彼此效率的情勢，比方說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的是石頭就能加工成CPU，固然說它也是硅，然而這個硅是簡練出來的。咱們假設(shè)說對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的。每個底棲生物都有本人的基因，咱們把那些基因都拿來，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“基因元件”就不妨讓咱們以拼樂高積木的情勢、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“基因計劃機”。由于它有體驗器，不妨體驗細(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“基因計劃機”。

這種本領(lǐng)使得咱們不妨在微底棲生物內(nèi)里，每個微底棲生物細(xì)胞內(nèi)里都不妨寫一個微型的“基因計劃機”，進(jìn)而實行咱們想讓它們實行的功效。比方不妨用來底棲生物創(chuàng)造，還不妨把它放到腸道內(nèi)里偵測消化道里的暗疾和炎癥；還不妨用來泥土，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)里索取出來的。一個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)見要降解完還須要150年。

這張圖片斷定在座的諸位本來并不生疏，由于咱們在生存中常常會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。

咱們在新疆的艾丁湖，隔絕我故土沒多遠(yuǎn)，咱們創(chuàng)造一株特殊有道理的微底棲生物。左上角的圖是一個枯燥，是一個培植基的枯燥，上頭每個白點都是一個細(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，那些白色顆粒過程審定是什么貨色呢？本來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？價錢太貴了，它是此刻塑料的5-10倍。固然大師有環(huán)境保護(hù)理念，但在皮夾子在實際眼前仍舊沒方法，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“基因計劃機”大概咱們在細(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的一切能量，都用來消費聚羥基烷酸酯，簡稱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。

咱們過程兩到三年的試驗和產(chǎn)業(yè)化試驗，此刻仍舊勝利的在山東實行了產(chǎn)業(yè)化消費。咱們消費PHA運用的是不妨復(fù)活的食糧資源，比方我們國度本來存糧，陳腐的食糧仍舊很多了，數(shù)以億噸計，要不就放著爛了，還不如運用起來。與此同聲咱們消費出的底棲生物塑料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足降解了，形成養(yǎng)分物資被微底棲生物運用了。以是它是取之于天然，而最后又回饋于天然的貨色。

結(jié)果給大師看一個更局面的案例，咱們在清華大學(xué)船塢里做的一個試驗。大師先別獵奇，干什么我一個北京大學(xué)人拿清華大學(xué)船塢做試驗。咱們在清華大學(xué)船塢挖了一個坑，把兩個塑料片埋到土內(nèi)里，半年此后再把塑料片挖出來，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著。而聚乙烯塑料片安然無恙，300年此后本領(lǐng)降解。

我想報告大師的是，咱們此刻生存中遇到的絕大局部的塑料本來都利害常難以降解的。300年是一個特殊頑固的數(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)運用起來。咱們這個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，即是高科技的革新性怎樣。然而我更關(guān)心的一點是，高科技這個貨色如何樣更好的運用于咱們的生存。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，動作科學(xué)家咱們也不許關(guān)懷的只是是科學(xué)，咱們要歸納應(yīng)用金融、培養(yǎng)、人文、處置等各個上面的力氣把它們歸納在一道，為咱們的將來創(chuàng)作一個越發(fā)綠色、智能、環(huán)境保護(hù)的寰球。

感謝大師！

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