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marktiger至尊木蟲 (職業(yè)作家)
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合成化學(xué)與合成生物學(xué)博弈中前行 已有5人參與
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合成化學(xué)與合成生物學(xué)博弈中前行 2013-04-28 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) http://www.menet.com.cn/Articles ... 2454245_93590.shtml 核心提示：天使和魔鬼僅有一線之隔，如果運(yùn)用得當(dāng)，無(wú)論是比較成熟的合成化學(xué)還是尚不成熟的合成生物學(xué)，都會(huì)為人類的發(fā)展作出貢獻(xiàn)；而如果運(yùn)用不當(dāng)、利欲熏心，兩者都會(huì)帶來(lái)巨大的環(huán)境問(wèn)題甚至引起恐怖的后果。 天使和魔鬼僅有一線之隔，如果運(yùn)用得當(dāng)，無(wú)論是比較成熟的合成化學(xué)還是尚不成熟的合成生物學(xué)，都會(huì)為人類的發(fā)展作出貢獻(xiàn)；而如果運(yùn)用不當(dāng)、利欲熏心，兩者都會(huì)帶來(lái)巨大的環(huán)境問(wèn)題甚至引起恐怖的后果。 2012年世界著名雜志Nature發(fā)表了一篇有關(guān)合成生物學(xué)和合成化學(xué)的觀點(diǎn)文章。美國(guó)合成生物學(xué)領(lǐng)軍人物（也是一個(gè)爭(zhēng)議人物）Jay D. Keasling與有機(jī)合成化學(xué)超新星Phil S. Baran進(jìn)行了辯論，雙方各抒己見(jiàn)，可謂“王婆賣瓜，自賣自夸”。而當(dāng)前就立刻作出孰優(yōu)孰劣的判斷，或許為時(shí)過(guò)早。 化學(xué)合成與化工產(chǎn)業(yè)為人類帶來(lái)的巨大進(jìn)步，有目共睹�；瘜W(xué)合成工藝絕不可能被任何一種新的工藝完全替代。目前，合成生物學(xué)的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，但是缺點(diǎn)也比比皆是，甚至屢屢被人懷疑很多相關(guān)研究有騙錢的嫌疑（如Keasling一人就因青蒿素的生物合成研究獲得4260萬(wàn)美元的經(jīng)費(fèi)支持，引起了很多人的爭(zhēng)論）。 此處暫不評(píng)論孰優(yōu)孰劣，僅僅客觀列舉兩者的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。中國(guó)講究“蓋棺定論”，那么評(píng)述工作就留給后人吧。 孰優(yōu)孰劣難定奪 化學(xué)合成，可以通過(guò)新反應(yīng)、新試劑、新路線，合成毫克級(jí)、克級(jí)、千克級(jí)、噸級(jí)的產(chǎn)品，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、工業(yè)設(shè)備非常成熟、完善。結(jié)構(gòu)可以是天然存在的也可以是人為設(shè)計(jì)的，材料、炸藥、醫(yī)藥，化學(xué)合成可謂無(wú)所不能。 有人評(píng)述說(shuō)：只有想不到的，沒(méi)有合成不了的。但是，對(duì)于過(guò)于復(fù)雜的分子，其合成路線可能包含30多個(gè)反應(yīng)步驟，甚至更多。即使每一步的產(chǎn)率都高達(dá)90%，最后的總產(chǎn)率也少得可憐。盡管可以使用成噸的原料投入合成，但是其間產(chǎn)生的副產(chǎn)物、無(wú)法回收的催化劑、廢棄溶劑等都會(huì)造成嚴(yán)重的污染問(wèn)題，合成過(guò)程中難免也會(huì)涉及到易燃易爆物（如某些疊氮鹽、自由基引發(fā)劑等）。這也是很多人一談到化工廠就色變的原因。 也正是因?yàn)閺?fù)雜結(jié)構(gòu)分子合成的困難性，有人戲稱：合成分為兩類，一種是“這玩意兒也用合成？”另一種是“這玩意兒也能合成？” 生物合成，可以通過(guò)微生物發(fā)酵或昆蟲細(xì)胞表達(dá)體系實(shí)現(xiàn)，所有過(guò)程都在培養(yǎng)基（水相）中實(shí)現(xiàn)，在生產(chǎn)產(chǎn)物過(guò)程中不涉及有毒性的低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑。一切起始原料都來(lái)自氨基酸、糖類、無(wú)機(jī)鹽等易得原料（很少涉及到石油化工原料），開始發(fā)酵過(guò)程后也不再需要人工的其他操作，只須等待一定時(shí)間后收取產(chǎn)物。 微生物、細(xì)胞系就如同高超的合成化學(xué)技術(shù)員一樣，精確地完成每一步反應(yīng)并保持幾乎100%的立體選擇性和區(qū)域選擇性。 對(duì)于單克隆抗體等生物蛋白產(chǎn)品，收取相對(duì)容易，可以通過(guò)親和柱、凝膠柱、蛋白鹽析等方法獲得；而一些脂溶性小分子產(chǎn)物則不易收取，仍然需要使用低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取獲得，同樣造成一定范圍內(nèi)的污染。 然而，生物合成最大的問(wèn)題就是可控性遠(yuǎn)差于化學(xué)合成。筆者的一位老師曾說(shuō)過(guò)：“生物體系下的反應(yīng)確實(shí)好，但是死的東西終歸要比活的東西容易控制�！� 在合成生物學(xué)中我們目前能夠做到的僅限于構(gòu)建好一個(gè)新的生命體系，至于此后它如何進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)、每一步運(yùn)轉(zhuǎn)得到多少我們期望的產(chǎn)品，那都是由它自己決定了，我們能提供的僅僅是過(guò)量的培養(yǎng)基和反應(yīng)原料。 或許今后對(duì)于“微生物群體合作行為”與“社會(huì)微生物學(xué)”的深入研究能夠控制反應(yīng)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)像指揮一支訓(xùn)練有素的軍隊(duì)一樣指揮微生物大軍進(jìn)行合成工作，但這也是一個(gè)任重而道遠(yuǎn)的過(guò)程。 天使？魔鬼？ 在DDT事件之后，很多科學(xué)家開始重新審視非天然化學(xué)品的使用問(wèn)題和化學(xué)工業(yè)環(huán)境友好性的問(wèn)題。作為一個(gè)哈爾濱人，筆者也很難忘記2005年吉林雙苯廠爆炸對(duì)松花江造成嚴(yán)重污染而停止供應(yīng)自來(lái)水的日子。 許多人談化工廠色變，一想到身穿白大褂、手搖裝著鮮艷顏色液體燒瓶的化學(xué)工作者就感覺(jué)一陣寒氣襲來(lái)，這可能是一些電影、電視和一些環(huán)境問(wèn)題對(duì)大眾造成的印象�；瘜W(xué)合成工業(yè)、化工廠絕不是吃人魔鬼，只有合理利用、注意處理每一個(gè)細(xì)節(jié)，化學(xué)合成是能夠給人類帶來(lái)巨大進(jìn)步的天使。 目前，媒體更多關(guān)注的是“轉(zhuǎn)基因問(wèn)題”和“人造生命問(wèn)題”，每當(dāng)有一些研究涉及到這些敏感詞的時(shí)候，媒體都會(huì)炒作一番，有時(shí)也會(huì)引起一定的社會(huì)恐慌。 人們很擔(dān)心如同“生化危機(jī)”一樣的不可控“生物污染”產(chǎn)生，這確實(shí)是值得擔(dān)心的問(wèn)題，我們很難確定隨著合成生物學(xué)的發(fā)展，一些極端分子會(huì)不會(huì)如科幻小說(shuō)所寫的一樣制造出一些針對(duì)于某些人種的病毒和其他可能毀滅人類的東西。 天使和魔鬼僅有一線之隔，如果運(yùn)用得當(dāng)，無(wú)論是比較成熟的合成化學(xué)還是尚不成熟的合成生物學(xué)，都會(huì)為人類的發(fā)展作出貢獻(xiàn)；而如果運(yùn)用不當(dāng)、利欲熏心，兩者都會(huì)帶來(lái)巨大的環(huán)境問(wèn)題甚至引起恐怖的后果。 如何實(shí)現(xiàn)“可持續(xù)性發(fā)展”，這還需要幾代人不懈的努力和探索。 （責(zé)任編輯：lily-cha） |
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2樓2013-04-28 16:41:05
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5樓2013-04-28 16:53:59
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