編者按：
《閎議》訪(fǎng)談節目由《中國科學(xué)院院刊》與中國互聯(lián)網(wǎng)新聞中心聯(lián)合出品，通過(guò)采訪(fǎng)兩院院士及專(zhuān)家學(xué)者，深度探討邁入“十四五”的中國社會(huì )在各領(lǐng)域的發(fā)展前路。以客觀(guān)、精準的解讀，科學(xué)、前瞻的思考，為站在“兩個(gè)一百年”歷史交匯點(diǎn)上的中國發(fā)展破題解惑，為邁向第二個(gè)百年目標貢獻智慧力量。
黨的二十大報告中提出要建設現代化產(chǎn)業(yè)體系，其中“生物技術(shù)”被規劃為新的增長(cháng)引擎。從科技角度來(lái)看，中國的生物技術(shù)發(fā)展要從哪些方面發(fā)力？合成生物學(xué)將如何助力“雙碳”目標的實(shí)現？就此，《閎議》節目專(zhuān)訪(fǎng)了深圳理工大學(xué)（籌）合成生物學(xué)院院長(cháng)、中國科學(xué)院生物物理研究所研究員張先恩。
《中國科學(xué)院院刊》：黨的二十大報告提出，要推動(dòng)戰略性新興產(chǎn)業(yè)融合集群發(fā)展，其中就包括生物技術(shù)。您認為，我國在相關(guān)領(lǐng)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(chǎn)業(yè)的提出和發(fā)展，現已經(jīng)過(guò)了好幾個(gè)五年。當前，我國戰略性新興產(chǎn)業(yè)涉及好幾個(gè)方面，包括下一代的信息技術(shù)、人工智能、生物技術(shù)等。最近提出戰略性新興產(chǎn)業(yè)“集群融合發(fā)展”，非常符合時(shí)代要求、時(shí)代特征。戰略性新興產(chǎn)業(yè)本身就已經(jīng)形成了一個(gè)個(gè)集群，從京津冀、長(cháng)三角到珠三角都形成了自己的特色。其中生物技術(shù)板塊，雖然很早就提出來(lái)了，但是真正形成生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，無(wú)論是規模還是質(zhì)量都有待提升。未來(lái)，不管是對人類(lèi)健康還是糧食食品安全，還是生物工業(yè)，社會(huì )對生物工業(yè)日用品的一些需求，都有著(zhù)非常龐大的市場(chǎng)和很多的技術(shù)競爭。
從生物技術(shù)這一點(diǎn)來(lái)講，第一個(gè)是醫學(xué)生物技術(shù)，人類(lèi)壽命不斷延長(cháng)和健康改善，很大程度上是醫學(xué)醫療技術(shù)的進(jìn)步。第二個(gè)是農業(yè)生物技術(shù)，它直接涉及到糧食安全和食品安全。第三個(gè)是生物制造，它的名片就是“綠色”。通過(guò)生物技術(shù)，通過(guò)綠色制造來(lái)滿(mǎn)足人類(lèi)的日常需求，這些都具有戰略意義。生物制造是生物科學(xué)和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的體現，未來(lái)的發(fā)展中是要與信息技術(shù)、人工智能、工程科學(xué)緊密結合從而極大提升效率。合成生物學(xué)早期是試圖借鑒工程學(xué)的原理發(fā)展高效生物技術(shù)。但生物體系是一個(gè)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(shí)候，面臨成功率的問(wèn)題，所以要亟待發(fā)展相關(guān)的理論來(lái)解決好這個(gè)問(wèn)題。理論的發(fā)展形成包括兩個(gè)方面。一是從所謂的“白箱”理論，就是用已知的原理來(lái)設計生物體系，或把生物體系的規律凝練出來(lái)，來(lái)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(guò)機器學(xué)習來(lái)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(fā)展成合成生物學(xué)的理論層面的內容。只要我們把理論和所謂的使能技術(shù)結合起來(lái)，再加上應用作為出口。我們正在做的合成生物學(xué)的路線(xiàn)圖就體現這種的學(xué)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(xué)的學(xué)科體系，有利于技術(shù)發(fā)展和廣泛應用，這也可能是未來(lái)對人類(lèi)科學(xué)作出的貢獻。
《中國科學(xué)院院刊》：作為生命科學(xué)領(lǐng)域的專(zhuān)家，您認為近年來(lái)，尤其是經(jīng)歷了抗擊新冠肺炎疫情的考驗，中國的發(fā)展對世界相關(guān)領(lǐng)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(dòng)了全球，改變了世界，我們都有親身的經(jīng)歷。中國生命科學(xué)的發(fā)展，從過(guò)去10年一直到疫情將近3年的時(shí)間，也是有它的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程可以看到有幾個(gè)變化：一是全面的進(jìn)步。生命科學(xué)相對于發(fā)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(xué)快速發(fā)展的時(shí)期，我們忙于其他的事情。二是現實(shí)原因，就是生命科學(xué)的投入在發(fā)達國家比重非常高。三是產(chǎn)業(yè)的活動(dòng)，在發(fā)達國家尤其在美國有比較成熟的研究、轉化、產(chǎn)業(yè)化的機制和體系。我們這塊兒是后來(lái)發(fā)展的，所以是相對滯后的。
第二，我們是在很多前沿科學(xué)，即生命科學(xué)發(fā)展的前沿，如腦科學(xué)、干細胞、合成生物學(xué)等，國家都有相關(guān)的重大、重點(diǎn)項目的部署，這些部署已經(jīng)取得了非常明顯的效果，也引起國際同行的關(guān)注和重視。比如合成生物學(xué)，10年以前與美國、英國一起組織召開(kāi)了三國六院會(huì )議，三國是中國、美國、英國，六院是（三個(gè)國家的）科學(xué)院、工程院，三國六院會(huì )議全面討論了合成生物學(xué)未來(lái)的發(fā)展，它需要的支持以及政策、環(huán)境，這個(gè)會(huì )開(kāi)得非常成功。10年以后可以看出中國的合成生物學(xué)進(jìn)步，如果僅僅看論文發(fā)表的體量，過(guò)去我們非常少，現在與美國是同一個(gè)體量，這是說(shuō)明量的過(guò)程。從宏觀(guān)來(lái)看，生命科學(xué)大致上粗略可以分為生物學(xué)、農業(yè)生物科學(xué)和醫學(xué)科學(xué)。從發(fā)表被引用的前1%的論文來(lái)看，我們10年前占的比重都是個(gè)位數，現在像生物科學(xué)和農業(yè)科學(xué)都已經(jīng)是兩位數，醫學(xué)也將近是接近兩位數，這樣的變化是非常顯著(zhù)的。
《中國科學(xué)院院刊》：能否請您闡釋一下，合成生物學(xué)的發(fā)展將如何助力“雙碳”目標的實(shí)現？
張先恩：從應用角度，它可以從幾方面體現：
一是可以通過(guò)合成生物學(xué)的方法來(lái)生產(chǎn)能源物質(zhì)，比如像乙醇、燃油，這些物質(zhì)一直以來(lái)都是通過(guò)化石能源來(lái)生產(chǎn)的，也是比較主要的污染來(lái)源，二氧化碳排放的污染來(lái)源。通過(guò)合成生物學(xué)來(lái)生產(chǎn)這些東西，可以大大降低二氧化碳的來(lái)源。
第二，合成生物學(xué)可以取代傳統化工所生產(chǎn)的各種日用化學(xué)品的工藝。這個(gè)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(lái)源。已經(jīng)有比較好的進(jìn)展，總體是一個(gè)未來(lái)產(chǎn)業(yè)。
第三是直接將二氧化碳資源化，來(lái)生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品。前年評為“十大科學(xué)進(jìn)展”的二氧化碳變成淀粉，就是通過(guò)合成生物學(xué)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(chēng)二氧化碳變“糧”“油”，這是一個(gè)形象的比喻。這樣就把二氧化碳作為資源，直接來(lái)轉化成有用的產(chǎn)品，也是對實(shí)現“雙碳”目標的貢獻。
《中國科學(xué)院院刊》：在擔任科研工作的同時(shí)，您也在2021年開(kāi)始牽頭籌建深圳理工大學(xué)（籌）合成生物學(xué)院。對于青年科技人才的培養，您有怎樣的寄語(yǔ)和期待？
張先恩：在籌建過(guò)程中，我非常榮幸地參與合成生物學(xué)院的籌建工作。在這里面我體會(huì )到，一是合成生物學(xué)作為新興、交叉的學(xué)科，急需人才，因為它不像傳統學(xué)科，知識體系比較成熟。對于新興的交叉學(xué)科來(lái)講，人才未來(lái)一是缺口比較大，二是需求量大；二是它代表未來(lái)生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展核心驅動(dòng)力。
在籌建學(xué)院的過(guò)程中，我們的基本理念是要為整個(gè)領(lǐng)域發(fā)展，為國家的未來(lái)生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展培養好下一代年輕人，為未來(lái)的生物科學(xué)的卓越人才、未來(lái)生物產(chǎn)業(yè)的創(chuàng )新人才、創(chuàng )新領(lǐng)軍人才做好儲備鋪墊。在深圳創(chuàng )新非常有活力的土壤中，這兩類(lèi)人才都非常需要。這兩類(lèi)人才的培養，無(wú)論對深圳，還是對國家，還是對整個(gè)領(lǐng)域，都非常重要。
我們也采取了很多辦法，有幾個(gè)依托：一是依托高水平的科學(xué)家、教育家，我們已經(jīng)凝聚了一批高水平的學(xué)者；二是依托深圳市率先建設的非常先進(jìn)的合成生物學(xué)的重大科學(xué)設施，這個(gè)設施在今年會(huì )大部分建成，它對科學(xué)研究和學(xué)生培訓，是極其難得的平臺；三是深圳具有科研成果轉化環(huán)境，所以我們在課程體系中強化了科研活動(dòng)和創(chuàng )新轉化實(shí)踐內容，通過(guò)教學(xué)和現場(chǎng)實(shí)踐結合，學(xué)生會(huì )受到比較好的培訓，依據他個(gè)人的興趣發(fā)展，要么他未來(lái)可能成為生物科學(xué)的卓越人才，要么他可能加盟到產(chǎn)業(yè)大軍里，成為未來(lái)的領(lǐng)軍人才。當然學(xué)校目前還是籌建，路還很長(cháng)，但我們很有信心。