嘉賓介紹

發展建言

發展寄語

黨的二十大報告中提出要建設現代化產業體系，其中“生物技術”被規劃為新的增長引擎。從科技角度來看，中國的生物技術發展要從哪些方面發力？合成生物學將如何助力“雙碳”目標的實現？就此，《閎議》節目專訪了深圳理工大學（籌）合成生物學院院長、中科院生物物理研究所研究員張先恩。

中國網：黨的二十大報告提出，要推動戰略性新興產業融合集群發展，其中就包括生物技術。您認為，我國在相關領域需要在哪些方面繼續加強研究與投入？

張先恩：戰略性新興產業的提出和發展，現已經過了好幾個五年。當前，我國戰略性新興產業涉及好幾個方面，包括下一代的信息技術、人工智能、生物技術等。最近提出戰略性新興產業“集群融合發展”，非常符合時代要求、時代特征。戰略性新興產業本身就已經形成了一個個集群，從京津冀、長三角到珠三角都形成了自己的特色。其中生物技術板塊，雖然很早就提出來了，但是真正形成生物技術產業，無論是規模還是質量都有待提升。未來，不管是對人類健康還是糧食食品安全，還是生物工業，社會對生物工業日用品的一些需求，都有著非常龐大的市場和很多的技術競爭。

從生物技術這一點來講，第一個是醫學生物技術，人類壽命不斷延長和健康改善，很大程度上是醫學醫療技術的進步。第二個是農業生物技術，它直接涉及到糧食安全和食品安全。第三個是生物制造，它的名片就是“綠色”。通過生物技術，通過綠色制造來滿足人類的日常需求，這些都具有戰略意義。生物制造是生物科學和生物技術產業化的體現，未來的發展中是要與信息技術、人工智能、工程科學緊密結合從而極大提升效率。合成生物學早期是試圖借鑒工程學的原理發展高效生物技術。但生物體系是一個巨復雜系統，我們對生物體系掌握的知識非常有限，使我們在設計生物體系的時候，面臨成功率的問題，所以要亟待發展相關的理論來解決好這個問題。理論的發展形成包括兩個方面。一是從所謂的“白箱”理論，就是用已知的原理來設計生物體系，或把生物體系的規律凝練出來，來設計生物體系。二是最近幾年在國際上迅速突破的基于生物大數據的人工智能，通過機器學習來找到底層的一些規律性的東西。前者叫“白箱”，后者叫“黑箱”，二者疊加，就有可能發展成合成生物學的理論層面的內容。只要我們把理論和所謂的使能技術結合起來，再加上應用作為出口。我們正在做的合成生物學的路線圖就體現這種的學科體系理念與國際同行相比有可能是中國的特色。合成生物學的學科體系，有利于技術發展和廣泛應用，這也可能是未來是對人類科學做出的貢獻。

中國網：作為生命科學領域的專家，您認為近年來，尤其是經歷了抗擊新冠肺炎疫情的考驗，中國的發展對世界相關領域的研究有哪些貢獻？

張先恩：新冠肺炎疫情是世界大疫，小小的病毒擾動了全球，改變了世界，我們都有親身的經歷。中國生命科學的發展，從過去10年一直到疫情將近3年的時間，也是有它的過程。這個過程可以看到有幾個變化：一是全面的進步。生命科學相對于發達國家，我們還是比較滯后的，原因一是歷史的原因，當分子生物學快速發展的時期，我們忙于其他的事情。二是現實原因，就是生命科學的投入在發達國家比重非常高。三是產業的活動，在發達國家尤其在美國有比較成熟的研究、轉化、產業化的機制和體系。我們這塊兒是后來發展的，所以是相對滯后的。

第二，我們是在很多前沿科學，即生命科學發展的前沿，如腦科學、干細胞、合成生物學等，國家都有相關的重大、重點項目的部署，這些部署已經取得了非常明顯的效果，也引起國際同行的關注和重視。比如合成生物學，10年以前與美國、英國一起組織召開了三國六院會議，三國是中國、美國、英國，六院是（三個國家的）科學院、工程院，三國六院會議全面討論了合成生物學未來的發展，它需要的支持以及政策、環境，這個會開得非常成功。10年以后可以看出中國的合成生物學進步，如果僅僅看論文發表的體量，過去我們非常少，現在與美國是同一個體量，這是說明量的過程。從宏觀來看，生命科學大致上粗略可以分為生物學、農業生物科學和醫學科學。從發表被引用的前1%的論文來看，我們10年前占的比重都是個位數，現在像生物科學和農業科學都已經是兩位數，醫學也將近是接近兩位數，這樣的變化是非常顯著的。

中國網：能否請您闡釋一下，合成生物學的發展將如何助力“雙碳”目標的實現？

張先恩：從應用角度，它可以從幾方面體現：

一是可以通過合成生物學的方法來生產能源物質，比如像乙醇、燃油，這些物質一直以來都是通過化石能源來生產的，也是比較主要的污染來源，二氧化碳排放的污染來源。通過合成生物學來生產這些東西，可以大大降低二氧化碳的來源。

第二，合成生物學可以取代傳統化工所生產的各種日用化學品的工藝。這個方面的潛力是巨大，比如尼龍、塑料、纖維、橡膠、很多化工原料等，將極大地降低二氧化碳的排放來源。已經有比較好的進展，總體是一個未來產業。

三是直接將二氧化碳資源化，來生產高附加值的產品。前年評為“十大科學進展”的二氧化碳變成淀粉，就是通過合成生物學做的。去年又評為“十大科技新聞”的就是把二氧化碳變成了葡萄糖和油脂，號稱二氧化碳變“糧”“油”，這是一個形象的比喻。這樣就把二氧化碳作為資源，直接來轉化成有用的產品，也是對實現“雙碳”目標的貢獻。

中國網：在擔任科研工作的同時，您也在2021年開始牽頭籌建深圳理工大學（籌）合成生物學院。對于青年科技人才的培養，您有怎樣的寄語和期待？

張先恩：在籌建過程中，我非常榮幸地參與合成生物學院的籌建工作。在這里面我體會到，一是合成生物學作為新興、交叉的學科，急需人才，因為它不像傳統學科，知識體系比較成熟。對于新興的交叉學科來講，人才未來一是缺口比較大，二是需求量大；二是它代表未來生物產業發展核心驅動力。

在籌建學院的過程中，我們的基本理念是要為整個領域發展，為國家的未來生物產業的發展培養好下一代年輕人，為未來的生物科學的卓越人才、未來生物產業的創新人才、創新領軍人才做好儲備鋪墊。在深圳創新非常有活力的土壤中，這兩類人才都非常需要。這兩類人才的培養，無論對深圳，還是對國家，還是對整個領域，都非常重要。

我們也采取了很多辦法，有幾個依托：一是依托高水平的科學家、教育家，我們已經凝聚了一批高水平的學者；二是依托深圳市率先建設的非常先進的合成生物學的重大科學設施，這個設施在今年會大部分建成，它對科學研究和學生培訓，是極其難得的平臺；三是深圳具有科研成果轉化環境，所以我們在課程體系中強化了科研活動和創新轉化實踐內容，通過教學和現場實踐結合，學生會受到比較好的培訓，依據他個人的興趣發展，要么他未來可能成為生物科學的卓越人才，要么他可能加盟到產業大軍里，成為未來的領軍人才。當然學校目前還是籌建，路還很長，但我們很有信心。

（本期策劃：楊柳春、王振紅；編審：楊柳春、王振紅、王虔；編輯：王虔、武一男；攝影/攝像：武一男；后期：朱法帥。出品：《中國科學院院刊》、中國互聯網新聞中心；制作：中國網、中國發展門戶網）

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