楊煥明說,所謂“發(fā)酵農(nóng)業(yè)”,即利用合成基因組學技術(shù),在發(fā)酵罐里合成水稻、小麥、玉米等糧食以及各種蔬菜,使農(nóng)業(yè)不再靠天吃飯,給酵母喂糠就行。
今年3月,《科學》雜志以封面、??男问桨l(fā)表了關(guān)于“人工合成酵母基因組計劃”論文。中國、美國、英國等國的多家研究機構(gòu)參與這項計劃,其中中國團隊完成了總工作量的2/3。“人工合成酵母基因組計劃”旨在人工合成真核生物——釀酒酵母的全部16條染色體,意味著酵母的生命源代碼完全可以由人編寫。
楊煥明將這種釀酒酵母染色體稱為“生命3.0”,是繼自然的生命體(生命1.0)和以現(xiàn)代生物技術(shù)改造的生命體(生命2.0)之后,以基因組學的理念、策略和技術(shù),人工設(shè)計并合成的第三代生命體。“如果說,人類基因組計劃是對‘生命天書’的解碼過程,那么合成基因組學就是一個編碼過程。它是基因組學發(fā)展至今的最高階段,將給生命科學和生物產(chǎn)業(yè)帶來顛覆性影響。”
如今,中、美兩國科學家設(shè)計并合成了更高級的單細胞真核生物染色體。接下來,包括華大基因在內(nèi)的科研機構(gòu)設(shè)立了一個更高目標——人工設(shè)計并合成多細胞真核生物染色體。
這條勇攀高峰的科研探索之路會給人類帶來什么?楊煥明向聽眾列舉了一系列應(yīng)用前景:食品和藥品、生物材料和生物能源、智能模擬細胞、生物計算機……他著重介紹了食品生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用:“未來人類如何養(yǎng)活自己?可以靠發(fā)酵農(nóng)業(yè)”,即在工廠的發(fā)酵罐里,把世界上近200種農(nóng)作物(包括糧食和蔬菜)生產(chǎn)出來。
楊煥明表示,這在理論上是完全可行的,因為所有的“生物產(chǎn)品”都有特定的代謝途徑和信號通路,如果掌握了其科學規(guī)律,再利用微生物和合成生物學技術(shù)構(gòu)建各種代謝途徑,就能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)作物的工業(yè)化生產(chǎn)。
事實上,目前已有一些生物產(chǎn)品實現(xiàn)了工業(yè)化合成生產(chǎn)。例如,科技人員根據(jù)青蒿草的基因組序列,在大腸桿菌中構(gòu)建了青蒿素合成的代謝途徑,再將酵母作為工程細胞,工業(yè)化生產(chǎn)出青蒿素前體物質(zhì)——青蒿酸。
針對合成基因組學是否會“打開潘多拉魔盒”這個提問,楊煥明表示,只要別太激進,這門蓬勃發(fā)展的學科就不會對生命倫理規(guī)范提出挑戰(zhàn)。