引言
生物学，堪称自然界最原始的工程学。在数十亿年的漫长岁月里，生命不断进化，孕育出复杂、巧妙且高效的系统，其精致之处至今仍令人类惊叹不已。然而，直至如今，我们才刚刚开始揭开这些生命奥秘的面纱，更不用说对其进行复制和重现了。但如今，我们正站在生物学与科技交汇的十字路口，步入一个具有革命性的新时代——一个或许将被合成生物学所定义的时代。
合成生物学的发展方向已不再局限于对自然界的简单复制，而是转向了从零开始对生命本质进行深度设计和重新构建，力求精确构建出全新的生物体系，甚至能够根据特定需求，为生命体打造出专属的定制方案。
今年五月，在圣何塞举办的SynBioBeta大会生动地展现了生物科技革命的蓬勃态势。来自世界各地的杰出科学家、行业精英以及投资者汇聚一堂，共同交流合成生物学领域的最新成就以及对未来发展的展望。正如SynBioBeta的创始人兼CEO约翰·坎伯斯所说，这是一个由理想主义者组成的社群，他们以满腔的热情和创新的思维，不断推动生物学领域向前发展。
本文内容取自坎伯斯近期在《The Bio Report》播客节目中的精彩对谈，期间，他与主持人丹尼尔·莱文（Daniel Levine）就全球生物经济领域的布局以及美国所面临的重要决策进行了深入的交流与讨论。
希望与困境：合成生物学站在十字路口
合成生物学的发展前景令人鼓舞，然而，它正处于一个关键的转折点。一方面，它蕴含着巨大的潜力：可持续农业、绿色制造、医学创新和新型食品体系等应用正在逐渐展现其价值。然而，另一方面，高昂的经济成本、未明确的监管政策和日益激烈的地缘政治竞争，可能对其发展进程造成严重阻碍，甚至可能导致全球发展的中心向其他国家转移。
在这一崭新领域的发展过程中，人工智能正逐渐成为至关重要的核心力量。过去，AI在科技未来主义者眼中如同遥不可及的星辰，而如今，它却已成为合成生物学中不可或缺的智慧驱动。借助大语言模型和复杂的算法，AI能够解析庞大的生物数据集，并在虚拟环境中预测新基因序列的功能，从而避免了那些既费时又费力、成本高昂的实验室实验。
我们将那浩瀚如烟海的DNA、RNA及蛋白质数据库输入至人工智能系统，坎伯斯形象地描绘道，借此迅速进行新基因及基因组的构建与检验。这无疑是一次革命性的突破。
该图揭示了生物技术领域的仪表盘，标志着随着人工智能系统的日益成熟，生物学研究正逐步摆脱试错（trial-and-error）的困境，转而迈向工程师般对精密仪器进行精准调校的设计阶段——每一次微调都针对特定的参数，每一步改进都建立在明确的数据和依据之上。该图片源自网络。
合成生物学并非是那种可以直接安装使用的简易技术。正如坎伯斯所说：“一个细胞的结构远比飞机或是智能手机应用要复杂得多。”尽管在人工智能设计领域已经取得了革命性的进展，但生命系统的设计以及改造依旧是一场漫长而艰辛的马拉松。制作一个具有特定功能的分子往往需要半年到一年的时间，而且其成本可能高达数百万美元。这与我们所习惯的那种高效、可靠的工程逻辑仍有相当距离。
跨越生物技术寒冬：从低谷中孕育希望
这种复杂度高、成本高昂的现状引发了一个矛盾现象：尽管合成生物学领域传来了一系列令人鼓舞的成就，例如Pivot Bio利用工程微生物取代传统化肥，然而其整体成本仍然难以降低，众多企业难以跨越“实验室验证”到“商业化”的巨大障碍。
巨大潜力与实际应用间的差距，其本质并非技术障碍，而是经济现实的严峻考验。在过去两年中，合成生物学领域遭受了一场被称为生物技术寒冬的洗礼。曾经备受华尔街青睐的明星公司，如Amyris和Ginkgo Bioworks，如今在资本热潮退去后，正面临着估值大幅下跌的严峻挑战。合成生物学领域的风险投资资金在2021年达到了180亿美元的高峰，但随后在2023年急剧下滑至100亿美元，所幸到了2024年有所回升，达到了120亿美元（尽管这一数额仍高于2019年的70-80亿美元基准水平），这表明该行业正逐步走向稳定。
各行各业都经历了兴衰更迭，坎伯斯语气平静地说，而重要的是，在严寒的冬季之后，创新的种子正悄悄地破土而出。
这些“绿芽”涵盖了孵化基地培养出的初创企业、新兴的生物制造合作伙伴，以及切实的商业成果：ZymoChem正向Lululemon（一家加拿大体育休闲服装品牌及公司）供应可持续材料，并同步研发出适用于个人护理用品的高效吸收性聚合物，旨在降低一次性尿布对环境的影响；Constructive Bio正致力于利用非天然氨基酸研发新一代减肥药物，例如GLP-1抑制剂；Arzeda（源自David Baker实验室）已成功将甜菊糖替代品等功能性成分推向市场。这些已不再是仅供实验室把玩的“玩物”，它们标志着合成生物学正逐步实现与市场的完美对接——即所谓的“产品-市场契合”。
从技术到地缘政治：合成生物学的全球赛道
仅凭技术实力和市场优势还不足以左右胜败。合成生物学的发展正逐渐演变成一场国家间的较量。尽管美国在这一领域处于领先地位，但中国正快速提升其在产业链整合和政策支持方面的能力。美国国家新兴生物技术安全委员会（NSCEB）已发出严肃警示：若未来五年内未能投资至少150亿美元，美国恐将丧失在全球生物制造领域的领导地位。
值得注意的是，仅凭创新无法保证美国在全球的领导地位，合成生物学正逐渐演变成一个重要的地缘政治问题。尽管在这一领域，众多开创性的成就都来自于美国的初创公司，但中国正迅速加强其在该领域的优势地位。美国国家新兴生物技术安全委员会（NSCEB）由两党共同组建，现已对形势发出严肃警示：若美国在未来五年内未能投入150亿美元，我国将面临失去生物制造领域未来主导权的风险。
我们正站在一个极其危险的边缘，“坎伯斯毫不掩饰地说，”现在所做出的每一个选择都将直接影响美国是否能够继续在这一领域保持领先地位，抑或被其他国家所超越。”
经济账本与环境代价
要在全球竞争中保持领先，美国需正视一个核心的经济问题：若政策不能解决化石能源几十年来所产生并被“外部化”的环境代价，合成生物学便无法在市场上与它实现真正的公平竞争。
坎伯斯指出，我们尚未准确核算化石燃料的实际代价。目前，从可持续化学品到能够抵御气候变化的农作物，生物基产品正遭遇一场不公平的竞争，其对手是无需承担污染责任的传统产业。在尚未建立完善的碳定价体系或对生物制造给予足够激励的情况下
这幅图揭示了竞争环境的不平衡性——若化石燃料的环境代价未被充分考虑，合成生物学在充满不公平的经济竞赛中将面临重重困难。图源：GPT-4o。
在接下来的十年里，生物制造在美国的生物经济领域将占据越来越核心的地位。据麦肯锡公司的研究，全球将有超过60%的制造原料有望通过生物方法来获取，而目前这一比例还仅仅停留在5%至10%之间。这一变化不仅揭示了巨大的技术进步潜力，同时也预示着对生态环境的深远影响以及经济结构的转型机遇。通过合成生物学的应用，我们有潜力实现产品的本地化生产，促进石油化工行业的碳减排，甚至孕育出一批具有负碳排放特性的新材料和环保产品，从而在根本上改变可持续发展的内涵。
正如坎伯斯所构想，我们已拥有“锈带”和“圣经带”，那么，为何不尝试打造一个“生物带”呢？一个将全国各地的生物制造资源紧密相连的网络。
锈带，这个区域由美国东北部、中西部以及五大湖周边的一系列传统工业城市构成。在上世纪上半叶，这里曾是美国制造业的重心，以钢铁、汽车、机械制造等重工业闻名遐迩。而圣经带，则是指美国南部和中部的某些地区，这些地方宗教氛围浓厚，基督教信仰，尤其是福音派新教，在这里尤为盛行。
现今，微软、雀巢以及宝洁等众多国际巨头纷纷将合成生物学纳入其核心战略布局。这项原本位于科研领域边缘的前沿技术，正迅速崭露头角，成为全球产业竞争中的关键战略高地。
坎伯斯总结称，问题已不再是“合成生物学是否将重塑世界”，而是关于其改变的步伐有多快——以及，究竟是谁将主导这一变革过程。
让公众看懂前沿：合成生物学的科普任务
今年五月举办的SynBioBeta大会无疑是合成生物学行业发展历程中的一个重要转折点。此次大会的议程广泛，涉及了合成生物学不断扩大的应用范围——不仅包括对长寿的研究、神经技术的探索，还有新一代食品体系的构建，以及借助人工智能技术推动的新药研发进程。Bryan Johnson、Peter Diamandis、Jason Chin 等合成生物学领域的杰出人物，以及来自美国高级卫生研究计划局（ARPA-H）和美国国防高级研究计划局（DARPA）的代表们，汇聚一堂，共同推动了一场关于生命与技术未来发展的深入交流。
尽管这项技术具有革命性的特点，Cumbers却指出，真正的变革力量来自于文化水平的提升。他正致力于推动生物学教育的普及，为此，他正着手制作一部时长25分钟的皮克斯风格动画短片，旨在以生动有趣的方式向孩子们传授基因和蛋白质的基本知识。
即将推出原创动画系列——《Lee’s Lab》。在这部作品中，主角Lee正双手托举着一款放大后的荧光素酶蛋白——这种蛋白是萤火虫发光的关键，它代表着生命奥秘的微观奇迹以及自然界中独特的发光现象。该图片源自网络。
我们必须激发公众对生物学的热情，如同‘登月时代’那般狂热，他表示，全民生物素养或许能成为推动生物技术广泛传播的文化动力。
他表示，我们应在生物学领域塑造出类似登月时期那般令人振奋的学术氛围和深入透彻的认识。“普及生物知识有望引领一场文化上的变革，并唤起公众对生物技术进步的广泛拥护和热情。”
身处这个充满机遇与挑战的历史节点，我们深知：合成生物学的未来发展将深受我们当前决策的影响。尽管前方道路充满未知，困难与挑战交织，但其中也孕育着希望的曙光。历经千万年的自然独裁，生物学这一强大力量如今被历史性地赋予了人类掌控的使命。我们如何掌握这一卓越的器械，不仅能够彻底改变各个产业和经济的布局，还将深刻影响我们这个星球的未来走向。
