未來的成分——合成DNA的興起

《財(cái)富》(中文版)--直到不久前,,制造絲線還是蠶、某些蜘蛛以及某位超級(jí)英雄的專利,。但是,,如今在加利福尼亞州埃默里維爾的Bolt Threads公司實(shí)驗(yàn)室里,酵母,、糖和蜘蛛的一些DNA在發(fā)酵罐里生成了一種可以就像傳統(tǒng)絲線,、人造絲和化纖那樣紡成織物的材料。該公司說,,這種織物的強(qiáng)度超過鋼鐵,,彈性超過氨綸,比絲綢更加柔軟,。
Bolt的首席執(zhí)行官丹·維德邁爾說:“現(xiàn)在是材料的新時(shí)代,。”今天的大多數(shù)紡織品以基于石油的化纖制成,,處理時(shí)對(duì)環(huán)境有害,。Bolt公司稱,相比之下,,它的織物具有生物可降解性,。維德邁爾說:“新材料有讓世界變得更加美好的巨大潛力?!?/p>
今年2月,,Bolt面臨了一次不成功便成仁的挑戰(zhàn):將實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的生產(chǎn)流程擴(kuò)展為一項(xiàng)具有商業(yè)規(guī)模的業(yè)務(wù),供應(yīng)三位客戶,,其中包括服裝公司巴塔哥尼亞(Patagonia),。Bolt最終希望生產(chǎn)自有品牌的服裝。如果公司獲得成功,,這一進(jìn)步將成為新興領(lǐng)域合成生物學(xué)的重要標(biāo)志,。
Bolt是唯一一家應(yīng)用此類科技的新創(chuàng)企業(yè)。這項(xiàng)技術(shù)讓科學(xué)家運(yùn)用活著的有機(jī)體的遺傳機(jī)理,,生產(chǎn)各種產(chǎn)品,,從食物甜味劑、“皮革”,,再到像木材一樣的合成物,。投資者已經(jīng)注意到了。去年,,合成生物學(xué)從投資者那里拿到了10億美元,,其中不乏彼得·蒂爾(Peter Thiel)、埃里克·施密特(Eric Schmidt),、馬克·安德森(Marc Andreessen),、馬克斯·列夫欽(Max Levchin)、楊致遠(yuǎn)(Jerry Yang)這樣的名人,。據(jù)跟蹤該行業(yè)的咨詢機(jī)構(gòu)SynBioBeta稱,,這一數(shù)字比2014年翻了一番。
硅谷看上合成生物學(xué)自有原因,。DNA是以四個(gè)核苷酸分子為一個(gè)序列構(gòu)成的,,是一種可以編輯和撰寫的代碼,這跟軟件不無相像之處,。自從2003年人類基因組完成測(cè)繪以來,,DNA測(cè)序的商業(yè)化(解讀一個(gè)有機(jī)體的代碼)與合成(撰寫代碼)的工作就開始提速了。
過去數(shù)年,,新的機(jī)器人技術(shù),、計(jì)算生物學(xué)、基因編輯與基因合成技術(shù)的出現(xiàn),,使合成生物學(xué)變得更有成效,,成本也變得合理。例如,,被大力宣傳的Crispr工具可以剪切DNA序列,,插入人們想要的性能,。來自于新創(chuàng)企業(yè)Twist Bioscience的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在硅上進(jìn)行小型化化學(xué)反應(yīng),加快了基因合成,。成本也在迅速下降,。
為推動(dòng)這一領(lǐng)域而大聲疾呼的OS Fund合伙人布萊恩·約翰遜(Bryan Johnson)說:“我們正在解碼生物學(xué)。生命本身正變得可編程,。”像約翰遜這樣的持有相信態(tài)度的人喜歡大膽預(yù)言。他們宣稱,,我們終有一天能夠利用DNA、能源和陽(yáng)光培養(yǎng)組織,、汽車和住宅,可能會(huì)用腦細(xì)胞來組裝計(jì)算機(jī),。
當(dāng)然,,相關(guān)的警示已經(jīng)有不少了。幾年之前就有一個(gè),,提醒人們頭腦要冷靜。2008年,,一些新創(chuàng)企業(yè)致力于利用合成生物學(xué)從池塘的浮垢中制作生物燃料,。但事實(shí)證明,微生物在實(shí)驗(yàn)室里與在工廠環(huán)境里的活性不一樣,。隨著石油價(jià)格的下滑,,好幾家新創(chuàng)企業(yè)倒閉。
這一次,,從事合成生物學(xué)的公司正在聚焦于材料(支持者稱,,比起燃料,材料的利潤(rùn)率更高,,受市場(chǎng)波動(dòng)較?。┖吞胤N化學(xué)品。如今,業(yè)內(nèi)人士稱,,已經(jīng)有更好的工具,,用于編輯、測(cè)量結(jié)果,,并且實(shí)現(xiàn)化學(xué)品和微生物量產(chǎn)的自動(dòng)化,。
一連串的創(chuàng)新正在接踵而至。在波士頓,,Ginkgo Bioworks正在使用難于種植的植株或者已經(jīng)滅絕花類的DNA代碼,批量生產(chǎn)有機(jī)物質(zhì),,用于制作新的香水味道和食品甜味劑。該公司的聯(lián)合創(chuàng)始人和首席執(zhí)行官杰森·凱利(Jason Kelly)說:“過去兩年,,生產(chǎn)確實(shí)大幅提速了,?!痹谕顿Y者1.54億美元資金的推動(dòng)下,,Ginkgo最近開設(shè)了它的第二家“鑄造車間”,。這是一家面積為18,000平方英尺(約1,672.25平方米)的工廠,,配有用于設(shè)計(jì)、制作和測(cè)試DNA的發(fā)酵箱,、大型分光儀,、軟件、機(jī)器人和傳統(tǒng)生物學(xué)檢測(cè)工具,。
凱利表示,Ginkgo能夠?qū)⑸a(chǎn)這些香味的成本削減50%到90%,,同時(shí)在生產(chǎn)的過程中不損害環(huán)境,。通過混搭和匹配DNA信息,,公司可以讓客戶的產(chǎn)品擁有全新的香型。
比如用于香水的玫瑰油,。這種植物很難種植,,單株產(chǎn)出的玫瑰油非常少,,供應(yīng)日益短缺。Ginkgo的經(jīng)理從外部提供商那里索取玫瑰油的基因代碼,。他們?cè)?至6周內(nèi)收到了郵寄來的裝有液態(tài)DNA樣本的小玻璃瓶,,然后進(jìn)行測(cè)試,,重組DNA編碼,并且索取更多的樣本,,直到找出能夠以合成的方式復(fù)制,、生產(chǎn)成本只有傳統(tǒng)方式的一半且香味獨(dú)特的油。Ginkgo表示,,在過去9個(gè)月,,它拉到了10余家新客戶,這些客戶訂購(gòu)了數(shù)十種新的有機(jī)物質(zhì),。
在德國(guó),,Bolt的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手AMSilk正在開發(fā)一種基于蜘蛛的纖維,名叫生物鋼鐵,,用于生產(chǎn)高性能可生物降解的鞋子,。在布魯克林,Modern Meadow公司借助投資者的5,300萬美元資金,,生產(chǎn)用“工程化細(xì)胞”而不是動(dòng)物皮制成的“皮革”,。
位于紐約州格林島(Green Island)的一家名叫Ecovative的公司正在“培養(yǎng)”活著的桌子、吸音板或包裝箱,。Ecovative從木材或植物那里提取纖維,,將之切碎,加入菌絲體(蘑菇的根系),,讓菌絲體穿過并圍繞纖維生長(zhǎng),。公司再用標(biāo)準(zhǔn)壓力機(jī)將其壓成形,,制作出像復(fù)合板一樣的堅(jiān)硬板材。Ecovative的首席執(zhí)行官埃本·拜爾(Eben Bayer)說:“我想把它當(dāng)成一種新型的木材,,這是全球最具可持續(xù)性的家具了,。”美國(guó)國(guó)防部(Department of Defense)與Ecovative預(yù)訂了預(yù)研合同,,開發(fā)“可編程材料”,,為軍方培養(yǎng)具有可持續(xù)性并減少?gòu)U料的臨時(shí)生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。
眼下,,合成生物學(xué)生產(chǎn)商需要實(shí)現(xiàn)很多生物燃料新創(chuàng)企業(yè)不能實(shí)現(xiàn)的事情:將實(shí)驗(yàn)室里的成果轉(zhuǎn)化為大規(guī)模商業(yè)運(yùn)營(yíng),。在Lux Research研究該行業(yè)的馬克·賓格爾(Mark Bünger)說:“在一個(gè)公交車那么大的容器里,生產(chǎn)會(huì)變得不穩(wěn)定,,難于控制,。”
維德邁爾表示,,對(duì)他的公司來說,向商業(yè)化邁進(jìn)要比確定從用DNA制造蜘蛛絲的復(fù)雜技術(shù)困難得多,。今年2月,,Bolt的11,000平方英尺(約1,021.93平方米)的工廠開工,它需要20多位博士科學(xué)家的專業(yè)知識(shí),,其中很多人汲取過生物燃料行業(yè)崩盤時(shí)的教訓(xùn),。維德邁爾說:“現(xiàn)在,真正的挑戰(zhàn)開始了,?!保ㄘ?cái)富中文網(wǎng))
譯者:天逸
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