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网友：近来，生物制造成为了热词。我很好奇，甚么是生物制造？它怎样转变咱们的糊口？ 编纂：当前，新一轮科技革命及财产厘革深切成长，以生物制造等为代表的新兴财产成为我国培育成长新动能、打造成长新上风的主要范畴，正于悄然转变着咱们的出产与糊口。本期“院士讲科普”，咱们约请中国工程院院士、北京化工年夜黉舍长谭天伟，谈谈生物制造怎样智造将来。 “有生命的工场”斥地新的制造路径 提及“制造”，人们凡是会想到呆板轰鸣、机械臂舞动的钢铁工场。然而，有一种“制造”却大相径庭，是“有生命的工场”——这就是生物制造。 所谓生物制造，就是使用微生物、动物或者植物细胞等生命单位，经由过程设计、革新、节制它们的代谢路径，出产人们想要的物资。简而言之，生物制培养是让生命来“造工具”。 好比，传统发酵技能是让酵母出产酒，而使用现代生物制造技能，科学家可让它出产药物份子、喷鼻料、塑料甚至燃料。可以说，生物制造是传统发酵财产与合成生物学的联合，它再也不依靠石油、煤炭等，而因此糖、秸秆、二氧化碳等可再生资源为原料，出产人类一样平常糊口所需的质料及化学品。 生物制造之以是被称为将来财产，于在它不是对于传统财产的延展，而是另辟了一条以生命为动力的制造路径。这条路主要于哪里？ 起首，生物制造是助力实现“双碳”方针的要害技能抓手。传统制造业以石油、煤炭等化石资源为基础，而生物制造用的是糖、淀粉、二氧化碳等可再生资源。微生物于生物反映器中“吃”失这些原料，代谢出高附加值产物，实现了“以生替化”“以碳养碳”。 其次，生物制造的原料更广泛、历程更绿色、出产更智能。生物制造用生命的聪明代替一般的工艺流程，让工场更像“生态体系”，制造历程更高效、智能。例如，二氧化碳可被转化为燃料及化学品；农作物秸秆能被“吃”成可降解塑料；菌种可出产药物、喷鼻料、纤维。 更主要的是，借助人工智能与合成生物学，科学家可以“编程生命”：像写代码同样设计微生物的基因，让其根据人类的需求出产特定份子。这类“可编程制造”，让生物制造开释更年夜的潜力。 按照相干机构猜测，到2050年，全世界约60%的工业产物可经由过程生物制造出产。生物制造将来孕育发生的经济价值或者将跨越30万亿美元。 我国正加速结构生物制造财产。2024年《当局事情陈诉》提出踊跃打造生物制造等新增加引擎；“十五五”计划建议提出“前瞻结构将来财产”，鞭策生物制造等成为新的经济增加点。如今，我国于发酵产能、财产范围、工程化经验等方面已经具有领先上风，有望于这场将来财产的成长中盘踞主要位置。 生物制造转变了传统出产的逻辑 假如说工业革命让呆板替换了手工，那末生物制培养是让生命替换呆板。生物制造正融入咱们糊口的各个方面，并悄然转变着出产的逻辑。 于试验室里“种”肉、于发酵罐里“造”卵白，这听起来像科幻，但已经成为实际。经由过程细胞造就及微生物发酵技能，无需经由过程养殖，便可培育出口感及养分都与真正肉类相似的“细胞肉”。这类出产方式不仅勤俭资源，还有能显著削减甲烷排放，为食粮安全及生态均衡提供了新方案。此外，微生物卵白、合成乳成品、植物基食物等新型食材也正被摆上餐桌。 时尚财产是碳排放年夜户，生物制造则为“绿色时尚”提供了可能。科学家已经能让细菌“吐出”丝卵白，做成柔软耐磨的生物丝绸；藻类及真菌能合成可降解纤维，替换聚酯、尼龙等石化纺织品。一些品牌正测验考试用菌丝皮革建造包袋、鞋子，这类“会呼吸的皮革”无需利用动物毛皮，且能被天然降解。 于修建范畴，科学家使用“生物砖”技能，让真菌菌丝及矿物颗粒联合，形成坚硬、轻质的砖块。这些砖于湿润情况下能自我修复、接收二氧化碳。再共同生物基涂料、生物胶黏剂，将来的修建或者将成为“绿色生命体”，既环保又安全。 将来的汽车、飞机，可能用上“二氧化碳做的油”。某些非凡菌种能“吃”二氧化碳、“吐”出乙醇或者航空燃料。今朝，我国已经实现生物基航空燃料的贸易试飞。此外，生物制造还有能出产高机能润滑油、轮胎橡胶等质料，让交通出行实现绿色化。 于医学范畴，生物制造正于重塑药物的出产方式。已往需要几百个工序才能合成的药物份子，如今微生物几天就能完成。更进步前辈的合成生物学还有能让细胞出产个别化药物，如CAR—T细胞疗法、基因编纂药物、重组卵白药物等，让医治越发精准、高效。将来，大夫也许能直接于病院里“打印”药物及构造器官，提供个性化医疗。 构建自立可控的技能底座是难题 挑战一：补齐底层能力，立异系统亟待冲破。生物制造的重点于在“设计生命”，这需要强盛的底层能力：基因编纂东西、菌种设计较法、酶工程技能、代谢路径数据库等，但这些是今朝我国相对于单薄的环节。焦点菌种仍多依靠外洋资源；要害酶及生物反映器部门零部件尚需入口；工业级生物信息数据库还没有彻底成立。要实现真实的“生命智造”，必需霸占这些基础性难题，构建自立可控的技能底座。 挑战二：科研结果财产化落地存于坚苦。许多生物制造技能于试验室里已经经成熟，但于财产化历程中却卡于中试阶段。生物反映历程极为繁杂，菌种于小试时活跃，到年夜范围发酵罐中却“歇工”；成本节制、不变性、安全性等也是常常面对的问题。今朝，我国正于加速设置装备摆设国度级中实验证平台，鞭策科研与财产跟尾。将来，这些平台将成为生物制造从“论文”酿成“产物”的桥梁，让更多科研结果走向市场。 挑战三：政策与尺度系统需连续摸索。新技能要进入糊口，离不开轨制保障。今朝，生物基产物的低碳认证、生物安全评估、市场准入机制仍待细化。怎样量化生物制造产物的碳减排孝敬？怎样评估合成微生物的情况危害？这些都需要成立同一的尺度。 “人工智能+”“碳轮回制造”“跨界交融”是趋向 趋向一：“人工智能+生物制造”——让“设计生命”像写代码。人工智能正于成为生物制造的新引擎。经由过程呆板进修，人工智能可以帮忙科学家猜测基因突变效果、优化代谢路径、快速筛选高产菌株。之前改进一个菌种需要几年时间，经由过程人工智能可以把时间缩短到几周。 趋向二：碳轮回制造——从“碳耗损”迈向“碳轮回”。以二氧化碳为原料的“碳捕集+生物转化”技能已经取患上庞大冲破。将来，愈来愈多工场不仅不消排放二氧化碳，还有能“吃碳吐产物”。这象征着制造业或者将从“碳耗损”迈向“碳轮回”。 趋向三：跨界交融——从单一技能到生态收集。将来的生物制造将再也不是单一技能，而是一个多学科交融的生态收集：生物学与质料科学联合，催生新型生物质料；生物技能与能源财产联合，形成绿色燃料系统；生物制造与智能制造联合，降生主动化、数字化、可编程的“生命工场”。 （作者为中国工程院院士、北京化工年夜黉舍长）
