怎么学会生物学（合成生物学如何重新设计生活）

合成生物学如何重新设计生活

合成生物学（SynBio）是一个科学领域，涉及为人类造福的工程生命。它有可能重塑社会的许多方面 - 从我们生产食物的方式到我们如何检测和治疗疾病。

这是一个快速发展的科学领域。事实上，到 2026 年，合成生物学市场的全球收入预计将达到 345 亿美元，复合年增长率为 21.9%。

虽然这个引人入胜的研究领域值得关注，但可能会让人望而却步 - 尤其是如果你没有科学背景的话。考虑到这一点，这里是合成生物学及其工作原理的介绍。

什么是合成生物学？

正如我们在介绍中提到的，合成生物学是一个科学研究领域，涉及编辑和重新设计构成生命的生物成分、系统和相互作用。通过这样做，合成生物学可以赋予生物体新的对人类有益的能力。

它类似于基因工程，但是，它的粒度稍微细一些。基因工程在生物体之间转移现成的遗传材料，而合成生物学则从头开始构建新的遗传材料。

合成生物学在无数领域都有应用，研究涵盖从太空探索到药物发现的方方面面。以下是它的五个实际应用程序：

1. 医疗技术

合成生物学具有广泛的医学应用，包括药物发现、抗体生产和疫苗创新（它是对抗 COVID-19 的关键）。它还在活体药物开发中发挥着重要作用，即利用活体微生物治疗慢性或严重疾病。

2. 可持续能源

生物燃料是一种源自生物的可再生能源，可以在不久的将来取代石油和柴油 - 合成生物学技术正在帮助开发能够更有效地生产生物燃料的发酵工艺。

3. 生物修复

生物修复使用活生物体将受污染的场地恢复到原来的状态。该领域使用合成生物学来尝试提高净化过程的效率，并扩展生物修复可以针对的污染物列表。

4. 粮食和农业

合成生物学在细胞农业中发挥着重要作用，细胞农业是直接从细胞而不是牲畜或植物生产农产品。这些改良食品可能具有更高的营养价值，或者可能不含过敏原。例如，这可用于使植物性汉堡尝起来更像肉。

5. 空间系统与探索

合成生物学和 3D 打印在太空探索过程中具有维持生命的巨大潜力。使用合成生物学技术，可以对细胞和细菌进行改造以生产无数材料 - 从塑料到药物，甚至食物 - 宇航员可以在太空中按需打印这些合成工程材料。

放大：合成生物学背后的科学

现在我们已经了解了合成生物学在广泛行业中的应用，让我们深入研究它背后的科学。为了理解合成生物学的机制，探索 DNA 和蛋白质生产之间的关系很重要。

蛋白质是细胞内生命的驱动力 - 它们负责执行生命的所有功能。它们是通过称为蛋白质合成的过程产生的，该过程在很大程度上依赖于 DNA。为什么 DNA 在蛋白质生产中如此重要？因为它包含细胞合成蛋白质所需的所有信息。

蛋白质一旦形成，就会在整个细胞中开始一段复杂的旅程，与许多其他蛋白质和细胞成分相互作用，以执行细胞生存所需的功能。

这种蛋白质生产和细胞相互作用的过程是生物系统的一个例子。合成生物学家研究并试图操纵的正是这个生物系统。

五个主要研究领域

在梳理文献后，我们确定了合成生物学研究的五个主要领域：

● 计算机合成生物学

合成生物学研究领域的意思是“通过计算机”，它使用计算模拟来设计和预测新的生物系统。这就像在开始项目之前使用绘图板。

● 非自然分子生物学

一个研究领域专注于改变 DNA 的最小单位 - 核苷酸。

● 生物工程

这一研究领域涉及更大的 DNA 片段，如基因或染色体，有时还涉及与 DNA 相互作用的其他细胞成分。它旨在创造新的蛋白质或蛋白质系统，是合成生物学研究中最受欢迎的领域。

● 合成基因组学

专注于改变和操纵整个基因组（这是细胞 DNA 的完整集合）。

● 原细胞合成生物学

该研究领域旨在构建全细胞。这是朝着创造完全合成的生物体迈出的一步

虽然合成生物学的早期研究努力完成现实世界的项目，但创新在过去十年中，该领域迅速发展。

合成生物学产品在日常生活中变得越来越普遍 - 以至于到 2030 年，一些科学家相信大多数人都会吃过、穿过或使用过通过合成生物学创造的东西。