亲爱的,我把基因变乐高了!

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说到石油,一般印象就是从地下深处挖出来的漆黑黏稠液体,非常重要但量有限,总有一天会全部开采完。但是你可知道,现在已经能够在实验室培养特殊的酵母菌做出类似石油的物质吗?透过最新的“合成生物学”技术,科学家能为各种生物增加新的功能,甚至可以凭空创造新生命!随着对基因的了解和操控技术愈来愈纯熟,科学家已经能让基因标准化和模组化,可让基因宛如乐高积木一般易于组合和创造新的生理功能。现在一个个基因就像电子元件、研究用的细菌就像电路板;生物学家可以用剪接技术精准的将基因拼装或修改,也能调控个别基因的表现。举例来说,现在最常用的酵母菌在植入不同的基因模组后,就能将甘蔗转化为类似石油的原料;但目前原料仍需另外加工才能变成生质柴油、去渍油、或美容保养品供使用。科学家终究希望能透过后续调控的方式,让酵母菌在产生原料后可关掉原料生产基因组,再开启后制基因组直接生产产品,甚至可设计让同一种酵母菌在不同调控下生产众多不同的产品。

合成生物学第一步:干净的能源

传统的合成生物学会在各种不同物种寻找合适的天然基因模组,但新一代合成生物学已经可以直接透过电脑运算创造出新的基因,功能上可以更符合需求!以合成生物学的先驱公司—美国Amyris为例,公司内部已经有平台可将数据库的各种DNA单元依需求迅速编码成人工基因,再植入酵母菌制作目标分子,或送入植物提高营养价值、抵御恶劣气候、或对抗病虫害等等。上述产油酵母菌也来自Amyris公司,而由于这样的产油过程是运用再生能源 (目前以甘蔗为主,未来希望能纳入农作或伐木、造纸等产业的植物性废弃物作为原料),且不需要传统石油业的高污染提炼厂,更可随时加入不同基因调控产品品项,所以对市场的影响与日俱增,产品种类也不断增加。至于往后是否能发展出其他化腐朽为神奇的方法呢?相信随着技术进展,没有不可能的事。

酵母菌

延伸阅读:生物安全索 防止基改科技失控

风险与展望

合成生物学是一门讲求创意的科学,但实际操作的难度不高,现在也有很多公司专门提供这方面的便捷服务,举凡DNA单元、组合/剪接工具、试算平台、已经植入基本基因模组的酵母菌/植物等等,现在都能轻易买到。当然,风险就在于不肖人士也能取得这些知识和技术,在自家厨房设计危害人体或环境的微生物或动植物。此外,这些技术理论上也能用在改造或强化人类个体,延伸出许多潜在的伦理问题。因此目前极需在这方面的研究和物质交流慎订规范和把关机制,让研究得以进行,但同时又能防止滥用。在最佳的情况,合成生物学未来可望媲美现在的电子科技或资讯产业,可不断推出各种应用性产品改善你我的生活品质,将基因科学发挥到极致。

参考文献

1. 进一步了解合成生物学以及相关冲击:
http://www.theatlantic.com/technology/archive/2014/09/beyond-gmos-the-rise-of-synthetic-biology/380770/
2. 造访AMYRIS追踪最新发展动态: https://amyris.com
3. 参观iGEM竞赛各年度获奖的合成生物学作品: http://igem.org/Main_Page

图片来源:
http://www.bbsrc.ac.uk/news/industrial-biotechnology/2013/131127-f-more-than-bread-and-beer/

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