合成生物学，海洋保护的工具?

我们的蓝色星球依靠海洋生态系统运行，而海洋生态系统目前正急剧下降。在过去的50年里，每年从海洋捕获的鱼的数量从2000万吨增加到近1亿吨。与此同时，过度捕捞鱼类的比例已由10%上升至30% (源）.对海洋原料的需求只会继续增长。为了使海洋保护努力取得成功，必须找到替代海洋资源的可持续办法。新的合成生物学创新可能有助于保护受隐性消费者需求威胁的关键海洋种群。

鲨鱼和甘蔗

早在恐龙出现之前，鲨鱼就是海洋食物链顶端的掠食者。如今，它们是商业上过度捕捞的物种之一，濒临灭绝。人们捕杀鲨鱼是因为它们的鳍、肉和肝脏，而肝脏中含有高浓度的角鲨烯油。

人类皮肤也会产生角鲨烯，但数量会随着年龄的增长而减少。当角鲨烯被转化为氢化形式角鲨烷时，它就成为一种耐贮存的抗衰老成分，经常被添加到面霜、乳液和油中。2012年，化妆品行业的角鲨烷需求导致每年约270万只深海鲨鱼死亡．¹http://www.bloomassociation.org/en/the-hideous-price-of-beauty/

生物工程的最新进展使从甘蔗中提取角鲨烯成为可能。生物角鲨烷是由合成生物公司Amyris开发的商用通过像丝芙兰这样的大型零售商现在有多少鲨鱼没有进入润肤霜?根据约翰·梅洛，Amyris的首席执行官在美国，该公司占全球角鲨烷市场的70%左右。Melo说:“这仅用相当于中央公园20%土地的甘蔗就拯救了两三百万条鲨鱼。”

令人惊讶的是，甘蔗可以产生一种在鲨鱼肝脏中发现的油。这一切都归结于碳。“[甘蔗]是一种神奇的作物，可以利用阳光中的碳，”Melo说。“从甘蔗中提取碳非常容易。你把它打得屁滚尿流;你实际上榨出了所有的汁液。通过发酵过程，你可以利用合成生物学将碳转化成你想要的结构。”

阿米瑞斯的美容系列Biossance于2016年推出。但角鲨烯在COVID-19疫苗开发的竞争中得到了新的关注。在疫苗中，佐剂是增强免疫反应的一种成分。最有效的佐剂之一来自鲨鱼角鲨烯。

去年mRNA疫苗的惊人飞跃也引发了对这些疫苗佐剂的研究。当添加角鲨烯作为佐剂时，通过帮助信使rna进入血液，可将所需的信使rna减少10倍，从而“涡轮增压”信使rna疫苗的功效。

值得注意的是，目前的COVID-19疫苗中没有角鲨烯佐剂。但根据Melo的说法，Amyris把赌注押在了mRNA疫苗的未来上，并准备大规模生产糖衍生角鲨烯。

生物基角鲨烯和角鲨烷等创新为鲨鱼等海洋顶端捕食者提供了保护。但在另一个极端，合成生物学也在努力减轻食物链底层鱼类的压力。

人如其食

市场上养殖的鱼即将超过野生鱼。然而，它们都以野生鱼类为食。鳟鱼和罗非鱼等养殖物种依赖的饲料包括鱼粉和鱼油。这些成分通常来自食物链中较低的小而多脂的鱼类，比如被称为饲料鱼的沙丁鱼。

在第22条catch-22中，养殖的鱼是用野生捕获的鱼喂养的，这意味着即使养殖的鱼以更可持续的方式养殖，它们的饲料仍然会消耗脆弱的生态系统。当饲料鱼从海洋食物链的基础上消失后，海鸟、海洋哺乳动物和野生鱼类的食物供应都将急剧减少。这种以野生鱼类喂养养殖鱼类的可持续性悖论，已成为开发替代鱼类饲料和鱼油的驱动力。

一个挑战,F3团队现在正在呼吁提出鱼类饲料的替代方案。最终,F3无鱼饲料挑战旨在增加饲料鱼、鱼粉和鱼油替代品的商业应用。水产专家Rick Barrows博士和F3的首席科学顾问说，人们对养殖鱼的营养需求存在误解。“农民们说，‘哦，你必须喂鱼粉，因为他们需要。“重要的是营养，而不是成分。”巴罗斯表示。

由于对营养的强调，生物工程师在整个水产养殖供应链中创造基于生物的替代品的大门是敞开的。这对于像鱼油和磷虾油这样的海洋衍生油来说尤其如此。磷虾常被用来刺激养殖鱼类的食欲。但磷虾对精心平衡的南极生态系统也至关重要。

据估计，F3团队之前对生物鱼油提出的挑战已经从水产养殖场拯救了20亿鱼。但目前还没有磷虾油的重要替代品。将磷虾留在海洋中可以保护整个食物链中的动物，从鱼类、企鹅一直到鲨鱼。创造以生物为基础的水产养殖场鱼类饲料不仅仅是保护海洋生物。它还可以帮助减少人类饮食中的有害毒素。

当养殖的鱼走上餐桌时，那些用植物、藻类、昆虫或生物工程成分喂养的鱼还具有另一个明显的健康益处:它们可能不会受到野生捕捞食物链中富集的污染物和微塑料的污染。F3团队的负责人芭芭拉·佩奇说:“这是一个例子，说明你可以重建得更好。如果你以可持续的方式喂养它们，这些鱼(这些鱼)就不会含有重金属或海洋塑料产生的毒素，而且味道很棒。”

解决生态系统难题

对合成生物学来说，保护生物多样性和恢复枯竭生态系统的平衡是一项艰巨的任务。鲨鱼和沙丁鱼只是海洋保护难题中的一小部分。在世界各地，科学探索的范围从基因工程耐热珊瑚和海藻到开发微生物肥料，以消除农业径流进入海洋。将合成生物学融入保护之中战略可以为海洋保护提供急需的援助。这些新技术还有望在保护全球生物多样性和应对气候变化影响方面发挥更大作用。但生物工程解决方案只是众多挑战中的一颗树。

海洋酸化、塑料污染、气温上升，所有这些都威胁着我们蓝色星球的未来。合成生物界不能单独解决这些系统性的挑战。充分保护海洋环境需要国际合作和对这些生态系统重要性的更大认识。但在自然界中，一切都是相互联系的，并通过进化得以平衡。恢复这种平衡的成功，一条又一条鲨鱼，一条又一条沙丁鱼，不应该被忽视。

---

想了解更多关于合成生物产业的发展方向吗?进入我们的9大小组讨论，听听合成生物学投资者、企业家和思想领袖对该行业未来的展望。今天就加入生物经济革命吧!

12