今天的罗胖精选，来自得到App的一门前沿科技课《合成生物学》。
主理人是一位非常年轻也非常优秀的青年科学家——李腾老师...
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今天的罗胖精选，来自得到App的一门前沿科技课《合成生物学》。
主理人是一位非常年轻也非常优秀的青年科学家——李腾老师。就在2019年初，他被《麻省理工科技评论》评选为中国“35岁以下科技创新35人”，在国际上很有影响。
那合成生物学究竟有什么用？为什么硅谷大佬看到这几个字就两眼放光呢？
接下来，就让我们一起听听李腾老师的讲解。
你好，欢迎来到合成生物学课，我是李腾。
想要设计生命，最关键就是这三件事：用工程思维重构生物学功能，用数据驱动提高合成成功率，通过加速进化获得自然界没有的新功能。
有了这么一套编程方法，合成生物学家和初创公司就可以在生命的底层系统上，创造各种各样的APP了。
有个事儿你可能知道，2019年人造牛肉火了，人造牛肉跟合成生物学有什么关系呢？学完这一讲，你会找到答案。
1.为什么要做人造牛肉？
就在2019年，快餐企业汉堡王推出“不可能皇堡”，赛百味推了人造“肉丸”，包括肯德基也推了人造鸡肉的炸鸡。为什么这么多餐厅同时在推人造肉呢？
其实稍微查一下它的新闻，就会发现这些人造肉都来自于两家美国公司（一家叫Impossible Foods，一家叫Beyond Meat）。多说一句，这两家公司的名字起得挺有意思，翻译成中文，分别叫“不可能食物”和“超越肉”。
他们不光在美国开了餐厅，不可能食物（Impossible Foods）还在香港开了180多家自营餐厅，现在在深圳也能吃到他们的产品了。
肉的生产出了什么问题？为什么这些人都想找到一种新方式去生产肉呢？
肯定不是为了单纯满足素食主义者的需求，而是传统肉类生产方式，的确存在很多问题，面临可持续性的挑战。
举个例子，现在，地球上四分之一不结冰的土地都被用来放牧，而农田加起来也才三分之一。联合国预计，按照现在的人口增长速度，到了2050年吃掉的肉会比2005年多70%。
除了土地，饲料和水的消耗也非常大。
生产1公斤牛肉，需要消耗16公斤谷物和1.5万升水。
这还不算，牛肉生产对环境影响也很大。现在全球温室气体排放中，有15%是因为养牛造成的。如果你把全球的牛都聚集到一起，这个“牛之国”会是世界第三大温室气体排放国。
与其浪费大量的资源养一头牛，不如想想有没有什么不养牛也能吃到牛肉的方法，所以就有了人造肉这么一个行业。
2.人造肉是怎么做的？
我拿不可能食物（Impossible Foods）来举例，说说人造肉是怎么做的。
其实，牛肉成分很简单，比如一块碎牛肉饼，蛋白质、脂肪和水基本就构成了它100%的质量。
从化学组成来看，找到蛋白和脂肪的替代品，再加上少量微量元素，这就是人造肉了，不可能食物（Impossible Foods）就选择用椰子油来替代脂肪。
但光是这么做，这种人造肉吃起来不像牛肉，因为它没有牛肉的口感。比如“嚼劲”，比如煎了之后那种独特的香气，这些都没有。
因为牛肉蛋白很特殊，是大量纤维状的蛋白，所以牛肉才有“嚼劲”。不可能食物（Impossible Foods）最终从小麦和土豆中找到了一种类似的纤维状蛋白，模拟了牛肉的嚼劲。
就算是这样，人造肉还是没有“灵魂”，它缺少一个至关重要的成分，叫“血红素”。你吃牛排的时候，切出来红色的“血水”，其实就是血红素。煎牛肉有特别的香味，也是因为有血红素的存在。
不可能食物（Impossible Foods）的点睛之笔，就是把血红素的基因元件放进酵母里，用酵母合成，再加入肉饼之中。于是乎，一个由小麦、椰子、土豆拼成的，具有牛肉口感和味道的人造牛肉就搞定了。
按照这种方式生产，等量的牛肉能节省80%以上的土地，少用90%以上的水和化石燃料。
3.最关键的生产材料：基因元件
但如果只是把人造肉看成肉类产业的延伸，看成环保问题的一个解决方案，那就把它想小了。实际上，人造肉产业可以让你看到，人类利用资源的方式正在发生变化。
本来，我们想要吃牛肉，就要养牛；想要吃苹果，就要种苹果树；想用石油，必须去地底下开采。
而且这些应用在现在的产业里，是风马牛不相及的，他们需要的生产材料千差万别。养牛需要水和饲料，种植需要土地、需要施肥，挖石油要靠开采。
但现在，养牛不再是获取牛肉的唯一方式，我们想吃鸡翅，不应该去养有8只翅膀的鸡，直接合成鸡翅就好了。
也许，未来最关键的生产材料只有一样，就是基因元件。
我们完全可以用同样的生物反应器，用同样的原料，葡萄糖和水，用一样的底盘微生物，但在上面装上不同的基因元件，生产出来的东西就完全不一样。
本来基因元件属于生物个体，但现在，基因元件完全可以独立于生物存在。这些像乐高积木一样的元件，可以按照人类的设想和需求，重新组合。
未来我们要关心的不一定是土地够不够、水够不够、能源够不够，这些可能不重要。重要的是，有没有那个我们想要的基因元件，能不能组装到我的目标生物上。
21世纪是生物学的世纪，说的就是基因可能要比矿产更有价值。
这样的例子非常多，比如说护肤品很常用到的一种物质，叫角鲨烷，它是一种天然保水剂，保水效果特别好。在人体皮肤表面可以和汗液混合成一层天然保护层，保持水分。
传统的生产方式只能从鲨鱼的肝脏里提取，那么生产1吨角鲨烷需要杀掉3000条鲨鱼。但现在完全可以在酵母里，重建合成角鲨烷的路径。
像龙涎香这种非常名贵的香料，也不需要去捕杀抹香鲸，同样可以在酵母里合成。
再比如做衣服用的纤维，也可以用这种方式去生产，做一些人造地毯。甚至蜘蛛丝也能拿来做衣服。
蜘蛛丝是一种非常好的材料，几乎是最坚韧的材料，尤其蜘蛛网主丝，强度可以达到钢筋的六倍。这是什么概念呢？
你别看我们平时轻易地就可以拉断蜘蛛网，蜘蛛网上每条线的直径只有千分之三毫米。我们只要把这个直径扩展到超过一毫米，一张蜘蛛网可以像捕捉苍蝇一样，捕捉住一架直升机。
现在有一家公司（Bolt Threads），他们用酵母来合成蛛丝。这种蛛丝不光能做普通的衣服，还能做防弹衣。
不过，你听说过养蚕得到蚕丝，制作丝绸。但肯定没听说过，养蜘蛛，拿蜘蛛丝做衣服吧？为什么没人这么干呢？
因为蛛丝是不可能靠养蜘蛛获得的，自然界里的蜘蛛，不能群居，也不能家养。你把一窝小蜘蛛放在一起孵化，结局是互相搏斗，你死我活。就算是能获得一些蛛丝，产量也非常低，不可能做成商品。
但我们换一种生产方式，这些自然的规则就不会成为限制了。
这家公司现在也和户外品牌合作，做冲锋衣，你在他们的官网上可以买到蜘蛛丝做成的领带。Adidas和德国一家类似的公司（AMSilk）合作，制造了蜘蛛丝运动鞋，也快上市了。
4.总结
顺着这个思路，以前稀缺的是资源，争斗、战争、商业都是围绕资源展开的。远到大航海时代，近到伊拉克战争，核心词没变过——资源稀缺。地球上的资源就这么多，要么抢这些存量，要么去地底下、海底下、外太空找新的。
但是合成生物学给的是另一套思路，你只要有一个通用生物反应器，你有研究得足够透彻、足够多的基因元件，就可以手握一个万能机器，想生产什么就生产什么。
美国国防高级研究计划局（DARPA）在2014年，同时启动了两个合成生物学研究，其中一个项目就叫生命铸造厂计划（Living Foundry），他们投入1.1亿美元，就做一件事情 ，用基因元件合成1000种新型分子和材料，相当于有了1000种“积木”，方便以后随便组合，创造任何想要的生命功能。
这一讲我们说的是，以前我们认为不可逾越的地球物种之间的界限，突然在基因元件的层面统一了。他们不再是牛的肉、蜘蛛的丝或是鲨鱼的保水剂，而是基因元件的功能，独立于物种存在。
就像我在发刊词里讲到的，合成生物学正在用生命的方式，重构我们认识的物质世界。
思考题
最后，我给你留一道思考题，如果像人造肉、蜘蛛丝这样的合成生物学产品开始大规模地应用，你认为对现在的社会产生什么影响？欢迎在留言区，分享你的思考。
内容听完了，我是罗胖。
《合成生物学》这门课程十分短小精悍。总共9讲，给你带来这个领域最前沿也是最系统的成果汇报。这一直是我们提供知识服务的目标，用最少的时间，为你提供最有价值的知识。
现在得到App首页搜索“生物”两个字，你就可以看到李腾老师的这门课程。非常的精彩，推荐你加入学习。
罗辑思维，明天见。
