德鲁·恩迪(Drew Endy)：合成生物学能拯救我们吗？

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编者按：合成生物学是一个新兴的领域，美国生物工程师德鲁·恩迪(Drew Endy)是这个领域最优话语权的人之一，他设想了很多合成生物学的应用领域，比如增加生物多样性、保护濒危物种、生产新材料等等，甚至是利用该技术生产智能手机。恩迪认为，合成生物学是一股可以重塑科学、社会和文化的强大力量。本文来自编译，希望对您有所启发。

生物工程教授德鲁·恩迪，2021年10月22日，在斯坦福大学的办公室里。恩迪认为合成生物学是一股可以重塑科学、社会和文化的强大力量。(Deanne Fitzmaurice/The New York)

当宾夕法尼亚州德文郡的一家住宅着火时，12岁的德鲁·恩迪（Drew Endy）“救出”了他最珍爱的财产——他的电脑。

多年后，作为研究生，恩迪被生物技术和政治学博士学位录取。一些词语或许可以总结恩迪：半工程师，半哲学家，他的谈话中会提到笛卡尔和迪伦，还有DNA。

他还是个传教士。恩迪作为一位51岁的斯坦福大学生物工程学教授，是新兴合成生物学（synthetic biology）领域的明星。他是最善于表达的热衷者，鼓励其他人将“合成生物学”视为一条通往更美好世界的道路，一种养活地球、战胜疾病和对抗污染的革命性技术。

合成生物学背后的乐观主义假设，生物学现在可以在很大程度上追随计算的轨迹，在计算中，微芯片的持续改进使进步成为可能，性能每一年或二十年就翻一番，而价格减半。合成生物学的基础技术——基因测序和DNA合成——也有类似的趋势。

就像在计算机领域一样，生物信息被编码在DNA中，因此它可以被“编程”，其目标是为了一些有用的目的去重新设计生物体。合成生物学的目标是使这种编程和生产更快、更便宜、更可靠，更像是一种具有可重复使用部件和自动化的工程学科，而不是像生物学那样是一种手工工艺。

支持者说，合成生物学有希望通过重新编程使生物学变得更强大，然后大规模生产涡轮增压细胞，以增加食物产量、对抗疾病、产生能量、净化水和吞噬大气中的二氧化碳。

“生物学和工程学正以深刻的方式结合在一起，”恩迪说，“有可能实现文明规模的繁荣，创造一个更加富足的世界，在不破坏地球的情况下支持全球人口的增长。”

如果有可能的话，这样美好的未来还需要几十年的时间。但在寻找众所周知的未来20年的下一个大事件中，合成生物学是一个潜力股。对此，没有人比恩迪更有说服力了。

他认为，合成生物学是一股可以重塑科学、社会和文化的全面力量，就像个人电脑和互联网所做的那样，而不仅仅是一个新行业。恩迪是两家初创公司的创始人，他的妻子克里斯蒂娜·斯摩克是斯坦福大学的兼职教授，是Antheia公司的首席执行官，这家公司利用合成生物学来制造基本药物的成分。

恩迪说，作为一个新兴产业，他相信我们正处于一个转折点，这对它的未来至关重要。“有史以来第一次，合成生物学公司处于赚钱的边缘，而不是一直烧钱”他说。

现金流的流入一直是良好经营的最明显证据。根据SynBioBeta的数据，今年上半年，合成生物学公司从风险资本家和全球首次公开募股中筹集了90亿美元，超过了去年全年的募资总额。而在2015年，其融资总额为10亿美元。

这个行业大体上分为工具制造商（tools makers）和产品开发商（product developers）。工具制造商包括成熟的合成生物公司供应商和其他公司，比如基因测序公司依诺米那（Illumina）和美国太平洋生物科学公司（Pacific Biosciences），以及像Twist Bioscience和Codex DNA这样年轻的DNA合成公司。

最近上市的银杏生物工程(Ginkgo Bioworks)拥有一个一体化的生物工厂，其他人可以利用它来生产合成生物产品，就像亚马逊(Amazon)为许多公司提供云计算服务一样。

产品开发商有小型初创企业，也有制药巨头公司，这些公司正在利用合成生物学开发产品和新的生产工艺。例如，合成生物学被用于加速COVID-19疫苗的生产。

并不是每种应用都以拯救生命或拯救地球为目标。加拿大克罗诺斯公司正在利用合成生物学技术开发大麻可食用食品，而旧金山的一家初创公司Zbiotics生产一种“宿醉杀手”。但恩迪也看到了一些主要行业转型的潜力。拜耳在农业上的应用包括DEKALB种子业务，该公司正在创造用于种子的固氮微生物，有可能减少化肥的使用。

运动休闲服制造商露露柠檬(Lululemon)正与初创公司Genomatica合作，将石油化工原料尼龙转变为生物纤维。Impossible Foods公司利用合成生物学技术生产植物性汉堡。普利司通公司正在探索使用生物基聚合物替代生产轮胎的化学聚合物。而早期的合成生物学公司阿米瑞斯(Amyris)已经成为化妆品和香水行业的原料供应商，且生意兴隆。

恩迪的技术成就包括放大遗传逻辑、可重写DNA数据存储、基因组重构和开发可重复使用的生物部件。但也许他最伟大的技能是作为一个沟通者和社会工程师。

恩迪有过很多夸张的说法。他会拿起智能手机，说用不了多少年，就可以用合成生物学制造出智能手机。谁知道这能不能做到，或者，如果能做到，它是否有经济意义。但他的观点是合成生物学在生产新材料方面的巨大潜力。恩迪说，加州小城市门洛帕克每年的花园剪报被运走变成堆肥，比全球生产的微芯片还要重。嗯，也许吧，但它们几乎没有可比性。恩迪还说过：“所有原子都是局部的。”因此，与互联网捆绑在一起的合成生物学将实现“随处设计，随处发展”的模式，他说，这可能导致“当地制造业的大规模升级”和经济“有利于去全球化的再平衡”。

恩迪认为，合成生物学也可能促使人们重新思考人类与自然的关系。他说：“这是人类意图与自然合作的一种表达。我们在和生命对话。”

该技术还可以用于增加生物多样性和保护濒危物种。例如，海洋变暖正在破坏珊瑚礁，但红海的珊瑚具有非凡的耐热性。通过改变珊瑚基因来模仿红海的珊瑚种类，可以阻止珊瑚数量的减少，并有可能使全世界的珊瑚礁恢复生机。

其中一些理论应用听起来可能有些牵强，但恩迪的目的是拓展思维，激发灵感，而且他经常成功。

“和他说话的时候，我感觉自己的智商好像下降了，”有机化学家、DNA合成专家之一Twist Bioscience的首席执行官艾米丽·勒普鲁斯特(Emily Leproust)说，“他和我在一个不同的层面上思考，为我们正在做的事情提供一个更大的愿景。”

杰森·凯利(Jason Kelly)回忆起2002年秋天，他还是麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的一名大四学生，当时恩迪在生物课上做了一场客座讲座。在那之前，凯利觉得生物学充满了乏味的实验室工作，他在考虑是否要继续学下去。但他被恩迪的讲座所吸引，恩迪谈到了未来和潜力。

“我在大厅里追上了他，”凯利回忆道。他后来在麻省理工学院(MIT)获得了生物工程博士学位(恩迪是他的论文导师)，并成为银杏生物工程的创始人和首席执行官。

“恩迪首先是一个优秀的社区建设者，”凯利说，“他所传达的信息是，合成生物学是未来的愿景。让我们一起努力实现它。”

为了建立这个社区，恩迪是两个主要的非营利组织的创始人，并担任董事会成员，这些组织旨在扩大合成生物学社区。

BioBricks基金会组织科学家和工程师开发标准化DNA部件，这是用于合成生物学的“生物积木”。贡献者同意让其他人自由使用这些部件，就像开源软件项目一样。

国际基因工程机器基金会(iGEM)每年都会举办比赛，让学生们用成套的“生物积木”制作合成生物项目。自2004年以来，来自世界各地的大约6万名学生参加了这项比赛。

加州大学圣克鲁兹分校(University of California, Santa Cruz)的生物分子工程教授戴维·豪斯勒(David Haussler)说：“这是该领域的变革，让年轻人参与进来，让他们看到了构建生命的潜力，而不仅仅是观察生命。德鲁·恩迪是新一代的导师。”

合成生物学有着巨大的希望，但也有黑暗的一面，比如利用生物基因制造恐怖主义。恩迪是合成生物学的领军人物，他从一开始就对其风险一清二楚。他是2003年为五角大楼高级研究机构撰写的一份报告的主要作者，该报告为发展合成生物学和管理其风险制定了一个框架。在这份报告中，他评估了各种危险，并将威胁想象为“本拉登基因”。

恩迪说，今天的风险管理应该从这样一个假设开始：在不太遥远的未来，“任何人、任何地方都可以从零开始制造任何病毒。”

一种保护措施是合成生物学本身。例如，恩迪指出，先进技术的可能性，如工程染色体，将给人类一个内置的防御系统，例如，对抗世界上最大的20种病原体。

但应对措施还取决于社会凝聚力和机构有效性，这一点在COVID-19疫情期间被证明是具有挑战性的，比如有些人们对接种疫苗和戴口罩的抵制，以及公共卫生系统的缺口。

恩迪承认，这些风险令人担忧，它们加剧了人们对整个合成生物学的疑虑。

恩迪的合成生物学社区旨在激发人们对下一代生物技术的热情，甚至是喜爱。他认为，就像个人电脑一样，合成生物学是一项强大的技术，它的优点多于缺点，甚至可以激发情感联系。“为什么当我家着火时我抱着电脑跑出了房子？”因为我喜欢它，”他说，“一个社会能爱上生物技术吗？于我来讲，是的。”

译者：Jane