合成生物學如何重新設計生活

合成生物學（SynBio）是一個科學領域，涉及為人類造福的工程生命。它有可能重塑社會的許多方面 - 從我們生産食物的方式到我們如何檢測和治療疾病。

這是一個快速發展的科學領域。事實上，到 2026 年，合成生物學市場的全球收入預計将達到 345 億美元，複合年增長率為 21.9%。

雖然這個引人入勝的研究領域值得關注，但可能會讓人望而卻步 - 尤其是如果你沒有科學背景的話。考慮到這一點，這裡是合成生物學及其工作原理的介紹。

什麼是合成生物學？

正如我們在介紹中提到的，合成生物學是一個科學研究領域，涉及編輯和重新設計構成生命的生物成分、系統和相互作用。通過這樣做，合成生物學可以賦予生物體新的對人類有益的能力。

它類似于基因工程，但是，它的粒度稍微細一些。基因工程在生物體之間轉移現成的遺傳材料，而合成生物學則從頭開始構建新的遺傳材料。

合成生物學在無數領域都有應用，研究涵蓋從太空探索到藥物發現的方方面面。以下是它的五個實際應用程序：

1. 醫療技術

合成生物學具有廣泛的醫學應用，包括藥物發現、抗體生産和疫苗創新（它是對抗 COVID-19 的關鍵）。它還在活體藥物開發中發揮着重要作用，即利用活體微生物治療慢性或嚴重疾病。

2. 可持續能源

生物燃料是一種源自生物的可再生能源，可以在不久的将來取代石油和柴油 - 合成生物學技術正在幫助開發能夠更有效地生産生物燃料的發酵工藝。

3. 生物修複

生物修複使用活生物體将受污染的場地恢複到原來的狀态。該領域使用合成生物學來嘗試提高淨化過程的效率，并擴展生物修複可以針對的污染物列表。

4. 糧食和農業

合成生物學在細胞農業中發揮着重要作用，細胞農業是直接從細胞而不是牲畜或植物生産農産品。這些改良食品可能具有更高的營養價值，或者可能不含過敏原。例如，這可用于使植物性漢堡嘗起來更像肉。

5. 空間系統與探索

合成生物學和 3D 打印在太空探索過程中具有維持生命的巨大潛力。使用合成生物學技術，可以對細胞和細菌進行改造以生産無數材料 - 從塑料到藥物，甚至食物 - 宇航員可以在太空中按需打印這些合成工程材料。

放大：合成生物學背後的科學

現在我們已經了解了合成生物學在廣泛行業中的應用，讓我們深入研究它背後的科學。為了理解合成生物學的機制，探索 DNA 和蛋白質生産之間的關系很重要。

蛋白質是細胞内生命的驅動力 - 它們負責執行生命的所有功能。它們是通過稱為蛋白質合成的過程産生的，該過程在很大程度上依賴于 DNA。為什麼 DNA 在蛋白質生産中如此重要？因為它包含細胞合成蛋白質所需的所有信息。

蛋白質一旦形成，就會在整個細胞中開始一段複雜的旅程，與許多其他蛋白質和細胞成分相互作用，以執行細胞生存所需的功能。

這種蛋白質生産和細胞相互作用的過程是生物系統的一個例子。合成生物學家研究并試圖操縱的正是這個生物系統。

五個主要研究領域

在梳理文獻後，我們确定了合成生物學研究的五個主要領域：

● 計算機合成生物學

合成生物學研究領域的意思是“通過計算機”，它使用計算模拟來設計和預測新的生物系統。這就像在開始項目之前使用繪圖闆。

● 非自然分子生物學

一個研究領域專注于改變 DNA 的最小單位 - 核苷酸。

● 生物工程

這一研究領域涉及更大的 DNA 片段，如基因或染色體，有時還涉及與 DNA 相互作用的其他細胞成分。它旨在創造新的蛋白質或蛋白質系統，是合成生物學研究中最受歡迎的領域。

● 合成基因組學

專注于改變和操縱整個基因組（這是細胞 DNA 的完整集合）。

● 原細胞合成生物學

該研究領域旨在構建全細胞。這是朝着創造完全合成的生物體邁出的一步

雖然合成生物學的早期研究努力完成現實世界的項目，但創新在過去十年中，該領域迅速發展。

合成生物學産品在日常生活中變得越來越普遍 - 以至于到 2030 年，一些科學家相信大多數人都會吃過、穿過或使用過通過合成生物學創造的東西。

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