中宏网北京3月21日电 (记者 王镜榕 视频报道 张纬宇)在2024年全国两会胜利召开,学习贯彻两会精神之际,“中宏论坛——携手高校中宏观察家面对面(清华篇)”网络直播活动,于3月20日下午在清华大学未来媒体实验室举行。
清华大学合成与系统生物学中心主任陈国强。 中宏网记者 康书源摄
聚焦“以新质生产力推动高质量发展”主题,清华大学合成与系统生物学中心主任、“合成生物学”项目首席科学家、教育部长江学者特聘教授陈国强接受本网记者现场访谈。以下是陈国强访谈实录:
生物制造让绿水青山成为金山银山
中宏网记者:在新时代提出新质生产力,您怎么看这个概念提出的时代背景和它的特殊的内涵?
陈国强:生物制造或者绿色制造,是现在和未来发展的方向。新质生产力也包括绿色制造,生物制造是绿色制造之一。整个世界的制造分成两个,一个是生物的,一个是非生物的。我们人类也都是生物制造出来的对吧?我说的生物制造是用细胞或者用酶,细胞里头的催化剂叫做酶来催化一些反应。制造还有化工制造,就是用有机溶剂,用石油做原料。这个过程也有一定风险,大家经常听到爆炸、燃烧,都跟化工有很大关系。现在技术越来越先进,保护措施做的很好,现在越来越少听到化工方面爆炸和燃烧。生物制造是另外一个领域,所有的反应都是在室温,还有正常的压力,水里进行,所以不会有爆炸燃烧这种事,而且生命在水里生长,也不会有太多的气味和毒性,未来的生活方式或者未来的生产方式,可能更多依赖于在水里进行生长的微生物来制造我们的衣服、材料、燃料,医药,包括食品,比如味精、酒精,还有很多香精实际上都是用生物方法制造出来,用化学做也可以,但会付出很多能量和环境的代价。
传统制造中国事实上规模特别大。我们虽然是个制造大国,但是制造出来的东西,附加值相对比较低,当然有内卷的原因。我们付出了很多,但是我们没有得到很多经济回报。现在提出新质生产力,我自己的理解就是用新的技术来改造我们传统的生物制造方法,比如现在高速发展的合成生物学,对细胞进行编程,使得我们的细胞可以满足生产的需求,对我们的产品进行更有效的生产。这样,生物制造就赋予了新的活力,我们把细胞改造的更有效,能够做更多的产物,所以未来世界大部分东西都可以用生物方法来制造。这样不但可以解决环境方面的负担,减少二氧化碳排放,而且能够提高我们整个制造水平,使得我们生活的环境更加干净。绿水青山就是金山银山,我想未来的生物制造正好代表绿水青山就是金山银山这个概念。
不仅是颠覆性技术,还要因地制宜
中宏网记者:发展新质生产力,我们还存在很多的短板。短板背后昭示我们仍需要全面深化改革,您所从事领域在发展新质生产力方面面临哪些瓶颈、困扰,或者短板?
陈国强:生物制造这个领域,几十年来我们都是跟着国外用他们的菌种、生产方式、工艺来做我们的产品,然后我们进行相似的开发,但是形式都是跟国外一样的,所以就要用新赛道来对付这种竞争,我们在清华大学的实验室用了30年时间换了一个赛道,我们把它叫做“下一代工业生物技术”,我们找到了一个跟别人不一样的菌种,叫做嗜盐菌,跟所有生物制造不一样的菌种,这个在新疆艾丁湖的嗜盐菌,可以说百毒不侵,在大部分环境下,别的微生物都没办法跟它竞争。
所以,在一个发酵体系中,它不需要有灭菌,不会有染菌,不会有过程不稳定问题,整个生物制造过程都可以稳定可控,不染菌,不用太多能量支撑下进行。这样,我们的生物制造就更有竞争力了,我们当然也可以跟别人竞争,在规模上的竞争,那我们在能耗,在过程的复杂性,在操作人员要求上都会有很大的竞争力,这个下一代工业生物技术由我们提出来,相当于换了一个赛道,生物制造上有我们自己的菌种,自己的工艺,自己的方法,而且用这个底盘,可以制造出不同材料,不同燃料、药、化妆品以及一些用于做尼龙的产品,开拓了整个生物制造的新的生产方式,所以我认为这应该是新质生产力的一个相当好的举例。
中宏网记者:习近平总书记强调要因地制宜发展新质生产力。那么,如何准确地理解因地制宜呢?如何精准地施策做到因地制宜呢?
陈国强:这件事对生物制造来说是特别重要的。因为原料决定了生物制造能不能进行下去。生物制造用的原料主要是农作物,包括淀粉,脂肪酸、秸秆水解物、还有木薯水解物。如果你离农场近的话,你获得这些原料就很便宜,做起来在成本上才有更好的竞争性,所以,未来的生物制造一定要因地制宜,靠近产地,利用产地的原料进行大规模制造。生物制造还有一个特点,它的反应器或者它的下游的设备都是很相似,只是规模大小不一样而已,所以搞重复性建设浪费资源,也浪费土地。我们现在在做的就是跟一些已经很成熟的企业,它有很大的制造规模,它有非常好的熟练的工程师,很好的管理经验,跟这些企业合作起来速度会快很多。未来我们的整个世界可能面临很多挑战,包括水资源的短缺、全球温室效应、还有环境危机以及疾病的增多,这些都希望通过生物制造方法来解决。比如水资源,淡水的资源其实是挺紧缺的,生物制造又用很多水。未来的生物制造可不可以用海水?那么我们要因地制宜把工厂建到海边排水来进行制造,这样的话就不会与其他的地方去争夺淡水资源。
总之,对新质生产力,不但是新技术的颠覆性突破,还要因地制宜,根据每个制造的特点来做我们相应的调整。
把握跨学科训练与高效传播新路径
中宏网记者:发展新质生产力对跨学科、交叉学科培养人才提出了新要求,我们如何来加强战略人才的储备,适应新质生产力的发展?
陈国强:跨学科的训练对于生物制造来说尤其重要。在过去的几十年里,我们有很多非常优秀的工程师在生产一线进行生物制造。他们能够进行很好的发酵,培养微生物,用酶转化。但是这些工程师很少从分子的水平上去想,从DNA、RNA、蛋白的水平上想,这个细胞为什么能够做这份工作,对吧?由于合成生物学的出现使得我们认为,生物原来也可以当作一个机器来进行优化,进行拆卸,进行重新设计,重新组装。生物的工程化思维以后,合成生物学+生物制造就发展到了第二个阶段,我们叫做生物制造2.0。所有的细胞都可以重新设计,像设计一台机器一样,原来不能做某个事情,现在给细胞加一条命令,加一条代谢通路,它就可以了。所以细胞在某种意义上跟一个计算机是没啥差别的,只是计算机通过0跟1来控制,来编程。生命是通过四个字母ATGC来进行编程,就可以做相似与计算机的很多工作;把它放到生物反应中,也可以生产出很多产品。但是这样就要求我们在一线的工程师能够设计一些指令ATGC的序列,给这个细胞做它不同的生产工作,同时又能把这个小细胞放在反应器里头,让它能够在最佳的条件下生产出我们所需的产品。这一块是化工的知识。很多学生物的人又不怎么会化工,化工学者也不怎么懂细胞,当然现在化工生物结合的越来越好,那生物人也懂细胞,细胞人也懂化工,这个领域发展也真正进入了生物制造2.0。往前走,未来的生命科学,生物制造,我们需要不但是化工的,还有生物的,还有AI的人来设计新的生命,还有一些自动控制来控制整个生物制造的过程。还有就是下游的产物纯化,可能更多的是由材料学和工艺学的人来参与,所以未来一线的工程师需要有生命科学,有分子,有培养细胞的技能,有化工的知识,还有自动控制数字化的技术,了解设备,才能够把整个过程做的更好。
中宏网记者:对于大学学者来说,发挥大众传媒的渠道和公众进行公共话题的交流和沟通意义重大,您对此有何心得或建议?
陈国强:我们大部分时间都是同行交流,所谓的牧师对牧师布道。当然讲的都是特别窄的领域,受众也不会太多。怎么样把这种很重要的理论,讲得大家都能听懂,还是蛮重要的。我以前参加过央视走进科学频道,他们会到实地,到实验室去拍你所说的,那种传播就挺好。现在短视频传播效果很好,因为它很短的几句话就把这个过程讲明白了,对于快速获得知识还是挺有用的。包括刘老师刚才讲到网红,就讲一点点,因为它短、聚焦,所有人一看都明白。像这种专家谈也重要,但是必须很专业的人才会听很久,未来是不是能够用短视频,把一些特别复杂的东西用图片、视频讲清楚,可能对传播科学更有用。我印象深刻的就是我们这个领域有一个技术叫做基因编辑的技术,叫CRISPR/Cas,你讲了半天,可能普通老百姓不一定能够掌握,但是有人制作一个视频大概30秒,然后给我爸看一下,我爸90多岁,他能看出来门道,说明这个视频制作挺成功的。就是未来的传播形式要短,通过图片、动画或者是视频,把一个特别复杂的东西讲清楚,这应该是未来传播科学的一个比较有效的方法。
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