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“發酵農業”或將解決人類溫飽問題

  6月3日,在上海自然博物館(上海科技館分館)舉行的“綠螺講堂·新問題沙龍”上,中科院院士、華大基因研究院理事長楊煥明表示,“發酵農業”未來或將解決人類的溫飽問題。

  楊煥明說,所謂“發酵農業”,即利用合成基因組學技術,在發酵罐里合成水稻、小麥、玉米等糧食以及各種蔬菜,使農業不再靠天吃飯,給酵母喂糠就行。

  今年3月,《科學》雜志以封面、專刊的形式發表了關于“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)和以現代生物技術改造的生命體(生命2.0)之后,以基因組學的理念、策略和技術,人工設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。它是基因組學發展至今的最高階段,將給生命科學和生物產業帶來顛覆性影響。”

  如今,中、美兩國科學家設計并合成了更高級的單細胞真核生物染色體。接下來,包括華大基因在內的科研機構設立了一個更高目標——人工設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領域的應用:“未來人類如何養活自己?可以靠發酵農業”,即在工廠的發酵罐里,把世界上近200種農作物(包括糧食和蔬菜)生產出來。

  楊煥明表示,這在理論上是完全可行的,因為所有的“生物產品”都有特定的代謝途徑和信號通路,如果掌握了其科學規律,再利用微生物和合成生物學技術構建各種代謝途徑,就能夠實現農作物的工業化生產。

  事實上,目前已有一些生物產品實現了工業化合成生產。例如,科技人員根據青蒿草的基因組序列,在大腸桿菌中構建了青蒿素合成的代謝途徑,再將酵母作為工程細胞,工業化生產出青蒿素前體物質——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,這門蓬勃發展的學科就不會對生命倫理規范提出挑戰。

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