摘要：合成生物学已成为科学界最受期待的领域之一。其成果包括通过基因改造提供维生素 A 的黄金大米，以及成功绘制整个人类基因组图谱的人类基因组计划的进展。生物技术领域的知名人士将其誉为未来创新的下一波浪潮。

合成生物学已成为科学界最受期待的领域之一。其成果包括通过基因改造提供维生素 A 的黄金大米，以及成功绘制整个人类基因组图谱的人类基因组计划的进展。生物技术领域的知名人士将其誉为未来创新的下一波浪潮。

合成生物学是利用基因工程和其他生物技术进步来生成新生物或操纵现有生物以产生你想要的效果。英国生物学家杰米·戴维斯称之为“通过设计创造新的生命系统”。

可能不太明显的是，微生物甚至可能在太空探索中发挥作用。我们最终可能会利用微生物来净化火星，帮助人类有朝一日在这颗红色星球上生活。

合成生物学已经改变了生物学领域的许多技术突破。得益于诺贝尔奖得主的基因组“剪刀” Crispr Cas9 等技术，基因编辑现在变得便宜、快速和准确，基因测序也是如此。

这一切意味着，得益于新技术，基因组学可以在现场甚至太空中进行 - 例如牛津纳米孔技术公司的 MinION，它允许美国宇航局宇航员凯特鲁宾斯使用手持设备对国际空间站上的微生物基因组进行测序。

低温电子显微镜（使我们能够观察溶液中的大分子）的突破以及最近谷歌 DeepMind 研发的获得诺贝尔奖的蛋白质折叠程序“AlphaFold”也彻底改变了结构生物学。

现在，我们可以快速、准确地了解生物体的结构和序列，而且成

本低廉。最终，这也为精确改变序列和结构提供了机会。

火星学会、美国宇航局和英国皇家学会认为，这对太空探索具有重要意义。具体来说，合成生物学的进步为探索和殖民火星开辟了新途径。

那么，我们如何改造微生物，让火星变得适宜居住呢？以下是几种可能性。

吃辐射

微生物可以帮助我们应对火星上的有害辐射。我们知道，在地球上一些最恶劣的地方，生活着细菌和其他被称为古菌的单细胞生物。例如，栖热菌在极高的温度下茁壮成长，嗜冷菌则生活在极冷的环境中。

例如，缓步动物基因组是一个丰富的信息来源，可以解释这些微生物如何在太空真空中生存。能够消化辐射和毒性物质的极端微生物已经被用来清理从石油泄漏到放射性场所的尘埃等一切东西。

这意味着我们可以设计出能够抵抗严寒和高辐射的微生物。这种合成微生物随后可以在火星上以各种方式发挥作用，帮助我们和我们的栖息地免受这些极端天气的影响，或者培育具有抗性的农作物。

例如，现在众所周知，火星土壤中含有大量对人体有毒的高氯酸盐。美国宇航局对如何应对这一问题有多种想法，其中包括合成生物学。

修复大气气体

很久以前，在古老的地球上，蓝藻繁盛一时。它们占据了生态位，通过为地球大气提供丰富的氧气，改变了地球大气。我们的

存在很大程度上要归功于这种丰富的藻类。

它们能在火星上为我们做同样的事情吗？这颗红色星球上的大气极其稀薄，主要由二氧化碳组成。蓝藻需要很多帮助，我们可以利用合成生物学来提供这些帮助。从理论上讲，微生物可以被改造成在火星环境中生存，进而释放氧气和氮气。

地表升温

改造火星的设想（改造火星，使之适合人类居住）通常包括将太空镜送入轨道，加热火星并融化其冰层。这将导致失控的温室效应，使火星变成更像地球的状态。

但合成生物学（理论上）可以跳过这个阶段，据估计，这一阶段至少需要 200 年。大约五年前，科学家提出了行星工程，利用合成生物学对微生物进行改造，实现生态改造。

鉴于微生物帮助地球变得宜居，我们可以利用合成生物学来改造微生物，以加速火星的类似过程。寻找能够减少温室气体、消除毒性并释放有益物质的生物也有助于消除地球上更高水平的温室气体。

在火星上播种新生命

我们尚不确定火星上是否存在生命。为了我们自己的目的而创造新生命并将其传播到太阳系其他星球是否合乎道德，这是一个深奥而复杂的问题。但这些对话需要进行。

然而，合成生物学似乎确实是我们成为星际物种的最佳技术选择——许多太空和生物技术机构对此非常重视。

根据澳大利亚悉尼麦考瑞大学最近的研究：“从整体的角度来看，充分利用火星植物性食物的最终合成生物学方法是开发多生物强

化作物，以改善营养特性并增强品质特征（例如延长保质期和降低过敏性）。”

在众多新兴技术中，使用合成生物学可能比任何其他因素都更能改善我们的未来——无论是在地球上还是在地球之外。

来源：小方的科学世界