合成生物学的研究进展与应用

想象一下，早上上厕所，桌上的香气散发出18世纪就灭绝的木百合的香味，让你感觉很舒服，很轻盈。起床后发现大便变紫，提示肠道可能有问题，需要去医院。

这不是怪异文学描述的场景。“灭绝的花香”和“变色的大便”都是艺术家亚历山德拉-黛西-金斯堡利用合成生物学技术设计的项目。

黛西在剑桥大学学习建筑，是哈佛大学的访问学者。2017年，她获得了伦敦皇家艺术学院交互设计博士学位。她获得了许多艺术奖项，她的作品探索了人工智能、合成生物学、生物多样性和进化等各种主题。

她在合成生物学领域探索了近十年，为艺术家和设计师开发了新的角色。2014年，她与人合作出版了《合成美学:研究自然上的合成生物学设计》一书。01重现18世纪花香。

这个项目是由黛西与艺术家西塞尔·托拉斯和合成生物学公司银杏生物工程公司(以下简称“银杏”)合作完成的。

作为一家平台型公司，Ginkgo的客户也包括一些香水公司，Ginkgo的联合创始人杰森·凯利便提出了一个想法：“能否使用合成生物学技术来重现已灭绝花朵的气味？”

银杏作为平台公司，客户也包括一些香水公司。银杏联合创始人杰森·凯利(Jason Kelly)提出了一个想法:“能否用合成生物学技术重现灭绝花朵的气味？”

于是，就像电影《侏罗纪公园》中一样，科学家从琥珀中史前蚊子的恐龙血液中提取出恐龙的遗传基因，让这些史前巨兽复活。201 6年，《银杏》的创意总监克里斯蒂娜·阿加帕吉斯(Christina Agapagis)前往哈佛大学植物标本室，从灭绝的花朵标本中收集微小的组织样本。

虽然这些古老样本中的一些DNA已经降解，但银杏的团队与加州大学的古遗传学家合作，提取了剩余的DNA，并利用合成生物学技术将DNA序列与其他产生芳香酶的物种的已知序列进行比较，还原这些灭绝物种的基因组序列，并将序列放入酵母基因组中，使其产生气味分子，并通过质谱进行鉴定。

虽然这个过程中使用的技术并不新颖，但当银杏给黛西看了几年的研究成果——每种灭绝植物可能产生的气味分子清单时，她感受到了来自18世纪的崇高感，并对大自然产生了敬畏和恐惧。

黛西的香味展示也很独特。一幅花的画挂在一个透明玻璃房间的墙上。房间中央有一些石头。背景音乐略带伤感和忧郁。游客看不到真正的花，但可以闻到它们的香味。玻璃房里的参观者也成了“展品”，黛西似乎想告诉你:“这次灭绝是因为我们”。02“五彩缤纷”的狗屎

其实早在2009年，黛西就设计了自己的第一件合成生物学的艺术作品——《彩色狗屎》。当时她和剑桥大学的本科生团队参加了麻省理工学院举办的国际基因工程机器大赛iGEM，获得了大奖。

剑桥团队的项目是通过基因工程改造大肠杆菌，使其产生不同颜色的色素。他们设计了一个标准化的DNA序列，叫做BioBrickTM。每个BioBrickTM组件都包含来自现有生物的基因线，以产生色素，这些色素可以插入大肠杆菌，用作环境监测和其他方面的细胞传感器。

剑桥队在台上展示成果时，黛西还在台下展示了一个公文包，里面装着五颜六色的蜡做的“屎”模型。

这也是她和一些科学家团队合作将上述技术转化为应用的尝试——一种廉价、便捷的疾病监测方法，以益生菌饮料为媒介将工程细菌定植于人的肠道中，细菌在遇到不同疾病标志物时会按照设定好的基因线路，产生不同的色素，这样一来，通过每天观察大便的颜色即可了解自身的健康状况。

这也是她和一些科学家的团队将上述技术转化为应用的一次尝试——一种廉价便捷的疾病监测方法。工程菌以益生菌饮料为培养基，在人体肠道中定殖。当细菌遇到不同的疾病标志物时，会根据设定的基因线产生不同的色素，这样就可以通过每天观察粪便的颜色来了解自己的健康状况。

这个想法确实看起来很奇怪，目前把它归为“艺术品”似乎更合适。

然而，更便携、更低成本的疾病检测方法也是合成生物学发展和应用的方向之一。比如麻省理工学院詹姆斯·柯林斯团队今年年初研发的用于病毒检测的口罩，其核心是合成生物学设计的冻干无细胞生物传感器。通过分析呼吸过程中产生的水蒸气，最快可在90分钟内检测出新型冠状病毒病毒，准确率堪比PCR。

目前，工程菌生产的色素更多用于纺织、印染等行业，以减少对石化燃料的依赖。

科学本身是一门艺术，也是一门哲学。黛西也提出了她关于合成生物学的哲学问题。“人们已经投入了数十亿美元来创造新的生命，无论是合成生物学还是人工智能，但人们(不是这里的每个人)都没能保护好现有的生物。其他生物对人类没用吗？而新技术对人类有用？”

哲学思考会促进我们对科学的审视。合成生物学也面临伦理问题。顺应自然是万物发展的规律吗？合成生物学是否打破了生命的“神圣感”？

如果有一天技术成熟了，你会支持《侏罗纪公园》的重现吗？(综合报道)(编辑/莱西)