9月19日，位于浦東的上海首批高質(zhì)量孵化器——中科創(chuàng)星，再度匯聚科學(xué)家聚焦前沿領(lǐng)域。在第六期“好望角科學(xué)沙龍”上，被譽(yù)為“第三次生物技術(shù)革命”的合成生物學(xué)成為核心議題。

  “1立方米生物反應(yīng)器生產(chǎn)的淀粉量，相當(dāng)于5畝地種植的玉米。”中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所創(chuàng)始所長馬延和，在沙龍上拋出這一突破性結(jié)論。他指出，人工合成淀粉技術(shù)讓不依賴土地、淡水的淀粉車間制造成為可能，未來將重塑生物制造與農(nóng)業(yè)格局。

  合成生物學(xué)概念始于1911年，由法國物理化學(xué)家斯特凡·勒迪克首創(chuàng)，是融合生物學(xué)、基因組學(xué)、工程學(xué)和信息學(xué)的交叉學(xué)科。它通過工程化原理設(shè)計生物系統(tǒng)、創(chuàng)造新生命，實(shí)現(xiàn)從“認(rèn)識生命”到“設(shè)計生命”的跨越，因此獲“第三次生物技術(shù)革命”稱號。

  傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，植物靠光合作用產(chǎn)淀粉，周期長達(dá)數(shù)月，能量轉(zhuǎn)化效率僅約1%。2021年9月，馬延和團(tuán)隊成果登上《科學(xué)》期刊：他們以“搭積木”方式，設(shè)計出11步反應(yīng)的非自然固碳與淀粉合成途徑，首次在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)從二氧化碳到淀粉的全合成。

  這一突破無需依賴植物光合作用，以二氧化碳、水和氫能為原料，讓“空氣變饅頭”從科幻走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。馬延和透露，團(tuán)隊從6568種生化反應(yīng)中篩選最優(yōu)路徑，通過改造酶分子、創(chuàng)建人工酶，攻克熱力學(xué)匹配、代謝流平衡等難題，實(shí)現(xiàn)了淀粉人工合成。

  本次沙龍上，馬延和在“空氣變饅頭：從實(shí)驗(yàn)室走向未來生活”演講中，分享了技術(shù)最新進(jìn)展。目前團(tuán)隊已將淀粉人工合成途徑優(yōu)化至3.0版本，相比玉米合成淀粉，能量轉(zhuǎn)換效率提升3.5倍，合成速度提升8.5倍，把2-3個月的自然合成周期縮短到數(shù)天。

  “這意味著未來淀粉可脫離農(nóng)業(yè)種植，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化車間制造，還能支撐人類太空生存。”馬延和強(qiáng)調(diào)，人工智能極大推動了合成生物學(xué)“理性設(shè)計”進(jìn)程。如今，該領(lǐng)域已拓展至蔗糖、己糖、生物可降解材料等多碳復(fù)雜分子合成，為食品、能源、醫(yī)藥行業(yè)提供新方案。

  《中國合成生物產(chǎn)業(yè)白皮書2024》顯示，全球合成生物學(xué)市場規(guī)模從2018年的53億美元，增長至2023年的超170億美元，年均增速27%，預(yù)計2028年將達(dá)近500億美元。

  本次沙龍吸引100余位專家學(xué)者、企業(yè)創(chuàng)始人、投資機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人參與。圓桌討論環(huán)節(jié)，馬延和與中國科學(xué)院過程工程所研究員邢建民、上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心副院長付小龍等，深入探討技術(shù)進(jìn)展與商業(yè)化前景。

  活動發(fā)起方中科創(chuàng)星是硬科技創(chuàng)業(yè)投資與孵化專業(yè)平臺，落地浦東不到兩年。其上海高質(zhì)量孵化器已實(shí)踐“超前孵化”“深度孵化”模式，在張江科學(xué)城落地多個硬科技項(xiàng)目。今年7月，注冊于浦東的中科創(chuàng)星先導(dǎo)創(chuàng)業(yè)投資基金，完成26.17億元首輪募集，70%資金將投向早期硬科技項(xiàng)目，重點(diǎn)聚焦“人工智能+”領(lǐng)域，助力新一輪科技革命。