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《科学太阳系》2218年8月上——封面故事:生化工业 – 新时代临界点

作者:   /  2018 年 9 月 5 日  /  还没有评论

图片来源:Simon Lee

图片来源:Simon Lee

封面故事:专题报道:生化工业-新时代临界点

在近来短短的这几个月里,生化工业技术和应用领域的多项重要突破接连成为了媒介关注的焦点。首先是5月27日, “插电生物”电能自养工业微生物进入市场(本刊6月上),而在接下来的一个多月里,又有8个类似的“插电微生物”获许上市 ;6月12日,便携式迷你生化生产线试运行成功(本刊6月下),6月25日,生化工业微生物蛋白折叠高度控制技术再次取得突破;仅在一周后的7月2日,人工智能同工酶预测系统设计的第一个工业高效酶被证明有效(本刊7月上);8月6日,工业微生物DNA“热编程”病毒实验成功…当人们还没从上一个大新闻缓过神来时,下一个就接踵而至了。面对生化工业技术“井喷式”突破,人们惊叹“生化工业的新时代来临了”

然而,为何这些突破会在这段时间集中爆发?又为何单单生化工业如此,同属应用生化的生化医疗领域至今仍深陷瓶颈?这又意味着生化工业技术将走向何方?

本期科学太阳系专题报道将带您深入剖析这些生化工业的重大突破之间的关系,以及它们背后鲜为人知的故事。同时回顾生化工业三百年来的发展历程,并展望这些突破将对生化工业未来的影响。或许现在定论生化工业的新时代还为时略早,但毫无疑问的是,生化工业至少已经站在了一个新时代的临界点。

专题报道:生化工业-新时代临界点

DNA热编程-新时代的最后一块拼图?

8月6日,以色列迦南大学的研究团队,在历经7年的研究后,终于实现了利用逆转录病毒对生化工业微生物DNA“热编程”,即在生化生产过程中,在不影响微生物生命和生产活动的情况下对其进行定向DNA编程。或许在外行人看来这只是一个小小的改进,但这却会给生化工业带来举足轻重的影响:生化工业者将可以快速地调整生产进程、速度、产量乃至产物种类,而不需要更换培养的微生物。据估计,如果这种技术投入使用,将使生化工业生产成本平均下降近10%,更重要的是这将赋予生产更大的灵活性和优化空间。这项技术的问世,很可能意味着生化工业拼上了新时代的最后一块“拼图”。

插电生命崛起

自从6月世界上第一种电能自养的商业生化工业酵母菌“拖图克”轰动性地获准上市 (本刊6月上) 以来,各国几乎是争先恐后地批准了电能自养微生物的应用许可。“插电生命”自2208年问世以来,在历经了近十年的质疑之后,终于迎来了自己的春天。预计至今年结束,还将有超过30种“插电生命”上市。 且除了目前的人造“电动机”细胞器式电能自养外,“细胞质直接插电”电能自养也即将问世,“插电生命”将扩大到原核生物领域。事实上,除了备受瞩目的生化工业领域,“插电生命”在医疗等领域也有非常广阔的前景,甚至与赛博格技术相结合,都将带来无限的可能。

 “突破爆发”背后-生化工业技术竞赛终点线

生化工业技术近几个月来的“爆发突破” ,看似是毫不相关的互相独立的技术突破,实际上是一场持续了近十年的、暗流涌动的“生化工业技术竞赛”的最终结果。随着终点线的到达,一切变得清晰起来:政府政策、社会环境、产业结构的变化以及殖民地复杂局势,都在这场竞赛中起到了巨大作用。同时我们也发现,这些因素不单单促进生化技术的发展,有时反而起到了阻碍作用。这为科研机构、政府和企业带来了启示,合理的各方关系将为科技的发展和进步带来最便捷的道路。

通向生化工业新时代的十大技术

从“插电生命”到全细胞工业化打印,随着一个个重要技术落地,生化工业新时代的蓝图终于渐渐清晰。本文列举了其中十项最重要的技术(其中多达五项是近半年来取得突破的),并探讨这十项技术为何被认为起到最为关键的作用,相互之间又是如何互相关联,将生化工业推向新时代的。

从地下酒窖到空间工厂-生化工业发展简史

通常情况下,我们会认为二战期间的青霉素生产开启了生化工业的历史。然而,事实上人类第一次开始利用酵母酿酒,就已经无意间书写了生化工业的开端。本文将带您回顾生化工业从数千年前的地下酒窖到今天太空中宏伟工厂的漫长历程。

 生化工业更光明的未来-独家专访“手提箱生化工厂”研发团队

“这个项目的成功,除了要归功于团队的努力,也要感谢我们的‘宅’ 。”在“手提箱生化工厂”发布会上,团队负责人,日本新江户科技学院的江夏龙如是说道。与大多数人对传统科研团队的认识不同, “手提箱生化工厂”研发团队“更像是一个兴趣小组”。《科学太阳系》独家专访这支与众不同、充满活力的团队,与团队成员面对面,了解研发过程中不为人知的故事:一张插画和一个生态瓶是如何促成今天的“箱庭”便携式生化生产箱;以及他们对生化工业更光明的未来的畅想。

自然•探索

“太空基因”之争

有不少人认为那些太空环境或殖民地的常住居民,在基因上会更适应太空的环境,即产生“太空基因”–这种用进废退论在很长时间里被认为是不科学的,但最近几年的实验却发现,所谓的 “太空基因”竟然确实存在,而且我们也确信这不是自然选择的结果。这些 “太空基因”或许可以用表观遗传学解释,然而目前表观遗传学的分子生物学依据,并不足以支持表观遗传能够产生诸如太空基因的形成如此大的作用。究竟是我们真的低估了表观遗传的作用,还是某种没有注意到的新的遗传机制从中做梗?目前科学界还没统一的答案。

社会•技术

国际纳米机器人安全峰会落幕

经过近三个半月的马拉松式会谈后, 六国集团和联合地球国际纳米机器人安全峰会最终落幕。与外界期望的放开或至少放松管制相反纳米三大公约(即《国际纳米机械管制公约》、《国际纳米机器人公约》、《国际纳米技术安全公约》)最终仅进行了少量技术细节性修正。不过各界普遍认为, 六国集团和联合地球各成员至少进行了一次富有建设性的会谈,在各方面已经尽可能缩小了分歧,甚至取得了部分共识。基本可以确定在不久的将来,目前严苛的纳米技术管俐最终可以实现放松。不过这是否是一个明智的选择,还有待观察。

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本期编辑:驿宁公民-那依夫
图片来源:Simon Lee

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