新华网上海9月23日电(记者潘清)“利用合成生物学的途径,1立方米大小的生物反应器生产的淀粉量能与5亩土地种植出来的玉米相当。”中国科学院天津工业生物技术研究所创始所长马延和在上海表示,合成生物学将“重塑农业种植格局”。
科创融合与跨界交流平台“好望角科学沙龙”近日举行合成生物学专场活动。马延和以及中国科学院过程工程研究所研究员邢建民、上海合成生物学创新中心执行主任付小龙等专家,投资机构和科创企业代表围绕合成生物学技术进展和商业化前景展开热议。
作为涉及生物学、基因组学、工程学和信息学的交叉学科,合成生物学通过工程化原理,实现从“认识生命”到“设计生命”的跨越,因而被称为“第三次生物技术革命”。
因为解决了自然条件下植物产生淀粉周期长、能量转化效率极低的问题,人工合成淀粉被视为合成生物学领域的里程碑式进展。马延和团队采用类似“搭积木”的方式,设计构建了11步反应的非自然固碳与淀粉合成途径,在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。相关成果在线发表于2021年9月国际权威期刊《科学》。
马延和在“好望角科学沙龙”上透露,团队从6568种生化反应中筛选出最优路径,通过定向改造酶分子、创建非自然人工酶,解决了热力学匹配、代谢流平衡等世界级难题,最终成功合成了淀粉。与玉米合成淀粉相比,人工合成淀粉的能量转换效率提升了3.5倍,合成速度提升了8.5倍。这意味着未来淀粉生产可脱离农业种植,实现工业化的车间制造。
“人工智能技术的发展,大大推动了合成生物学‘理性设计’的进程。”马延和说,随着技术的不断发展,合成生物学目前已拓展至蔗糖、己糖、生物可降解材料等多碳复杂分子的合成,为食品、能源、医药行业提供全新解决方案。

上海合成生物学创新中心和波士顿咨询公司共同发布的《中国合成生物产业白皮书2024》显示,全球合成生物学市场规模从2018年的53亿美元增长到2023年的超170亿美元,预计2028年可达近500亿美元。
参与“好望角科学沙龙”的学界和业界专家纷纷表示,伴随技术的不断突破,合成生物学商业化前景广阔。
“好望角科学沙龙”由中科创星发起,由中科创星、东壁科技数据、上海市研发公共服务平台管理中心共同主办,以跨界交流为特色,持续聚焦人工智能、光子科学、量子计算、核能、生命科学、合成生物学等前沿领域,探讨技术趋势、国际合作、人才需求、生态构建和产学研协同等话题,促进硬科技科研成果的转化与应用,为科技创新发展贡献力量。

