托马斯·爱迪生说过:“总有更好的方法去做——找到它。”在非常罕见的情况下,许多不同应用程序的更好方法是在单一的公共技术中找到它们的根。合成生物学就是最新的例子。企业家们在这一领域不断提出想法——通常与其他突破性技术结合在一起——其中许多想法在大多数人听来完全是疯狂的。
但是,范式转变就是这样发生的。工业革命首先令人恐惧,然后是反对,最后是庆祝。从手工制造,我们转向了机械机器、化学品、计算机和最近的机器人。下一个前沿领域是生物学。在这里,我将讨论三件现在可以做得更好的事情。所有这些都伴随着一些创新的生物破坏。
收获马蹄蟹
马蹄蟹的蓝色血液被制药公司收集,用于在其变形虫细胞中发现一种叫做凝血原的化学物质。这种化学物质在细菌内毒素存在的情况下会形成凝胶,即使是万亿分之一。这个测试(在螃蟹之后称为鲎变形虫细胞裂解试验,鲎波吕斐摩斯)是检验药物和外科植入物是否感染细菌的标准。这项测试有两个缺点。
当一只螃蟹被捕获时,在它被释放出来之前,将近30%的血液会被抽走。研究表明,即使它能挺过来,这个过程也会限制它在野外的生存能力。每升1.6万美元的价格充分说明了这一过程和来源的经济效率低下。
一种检测内毒素的新方法是使用来自非洲爪蛙的抗菌肽。这些多肽被连接到一个芯片上,当暴露在细菌或它们的孢子中时,芯片就会发出电信号。另一种方法包括重组生产因子C,这是一种参与凝血原合成的代谢物。
考虑到LAL测试的易用性和敏感性,令人惊讶的是还没有人在酵母或细菌等更可扩展的系统中表达凝固蛋白。
最昂贵的咖啡
你想要用从动物粪便中收获的部分消化的咖啡豆来煮咖啡吗?恶心,你说什么?好吧,如果这动物是亚洲棕榈麝香猫,一杯这样的咖啡将花费你惊人的600美元。
果子狸的消化系统会分解咖啡豆外层的果肉,使其蛋白质易受影响。一些蛋白质会发生改变,导致味道和气味的变化。这一利基产业面临的挑战是果子狸所处的非人道环境、市场上的假货以及高昂的成本。Afineur(@Afineur),一家由卡米尔·德莱贝克(Camille Delebecque)和索菲·迪特雷(Sophie Deterre)创办的初创公司,终于伸出了援手。
Afineur的目标是通过破坏性发酵创造更好的食物。发酵过程模拟果子狸的消化过程,需要两天时间。然后把豆子烤熟。尽管研究小组估计这种咖啡的价格在每磅50美元到100美元之间,但它仍然比原来的咖啡便宜(也更可持续)。
殖民火星
太空旅游,至少在亚轨道上,看起来是近期可能的。有一天,太空游客甚至可能敢于登陆火星。我们有什么办法能让那些太空游客感觉更像在家一样吗?事实证明,确实有。
最近的一次加州大学伯克利分校和美国宇航局艾姆斯进行的一项研究已经提出,用于载人火星任务的宇宙飞船的大部分质量将包括燃料、食物和用于3D打印探险者栖息地的工具。通过在火星空间站上合成大量的食物和燃料,可以大大降低质量,并因此降低这项任务的成本。如果我们能够开发出在长时间停留期间所需的药品,那么在无人补给任务中产生的成本也可以被消除。所需要的只是一些合成微生物。
推进剂燃料的组成部分,如甲烷和一氧化二氮,可以由产甲烷菌和硝化细菌制造。除此之外,参与生产乙烯、乙炔、乙烷和丙烷的细菌也被优化,以适应火星表面的条件。对于食物,游客可以选择单细胞蛋白质,比如螺旋藻或非养殖肉。
想象力是极限
还有许多其他类似凝血原的代谢物需要在更可扩展的系统中制造。在Afineur的例子中,作为一种额外的方法来控制味道,发酵控制可以用于许多其他食品。而且,如果我们把时间线拖得足够长,我看不出有一天人类为什么不能将地球以外的其他星球改造成地球。生物技术的进步使一些行业能够更有效地生产产品,很快它的应用将远远超过传统。21世纪的确属于生物学。
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