作者：黄媂迄今为止，最精致的制造技术也没有措施造出形状规则、巨细均一的纳米物质，如果想应用这些纳米物质，就只能从细菌内里去提取。生物细胞的特性要是把细胞看作一个工厂的话，它其实完美的契合对于工厂的界说，它是把原料酿成我们想要的产物，除了这一点，它另有自己特性：第一点：生物细胞自己能生长和合成。第二点：生物细胞是可以自己修复的。第三点：生物细胞能自我复制。

每30分钟就能复制自已一次。第四点：生物细胞体积很小。生物功效一颗发霉的土豆，生长在上面的霉菌，它可以合成一种化学物质，这种化学物质是一种特效的抗生素，这种链霉菌上发现的新型抗生素。

图解：链霉菌上发现的新型抗生素深海海底发现的厌氧细菌，这个细菌的细胞膜里，有一种化学物质这类化学物质长得特别像“梯子”，它的名字也叫“梯烷”，它是一种很是高能的化学物质，可以用作火箭燃料。图解：深海海底发现的厌氧细菌接下来为大家先容的这个细菌它身有一个指南针，这是四氧化三铁颗粒排成一个针状结构，而这个结构可以指导细胞凭据磁场的变化指导细胞的游动。这个指南针的组成就是“四氧化三铁颗粒”是由细菌自己合成的，它是一个巨细很是均一，巨细一般在几纳米到十几纳米之间的纳米物质。

图解：四氧化三铁颗粒排成一个针状结构“指南针”豆颗植物，它的根部可以跟一些细菌共生，就是细菌把大气内里的氮气酿成氨作为营养物质供应植物，植物就反馈一些营养物质给细菌，这共生现象。那另有一些细菌，它不需豆棵植物，它自己就能固氮，如果要是能够把这些固氮的功效转移到水稻或者小麦身上，那么水稻或者小麦就可以挣脱化肥了，同时也可以制止化工厂带来的更多污染。图解：生物固氮生物功效够在现实生活中实现吗？适才上面给大家举的是一些很有趣的生物功效，可是这些生物功效到底能不能够应用于我们真正的生活？以现在的科技水平完全是有可能实现的，这里就给大家就展示几个例子，这些例子就是现在技术水平基础的例子：第1个：日常化学品·“氨基酸”、我们日常的生活中使用味精，味精是一种氨基酸，那另有许多其他的药品和食物内里都需要添加种种各样的氨基酸，组成细胞的21种氨基酸，现在为止有20种都是由微生物来合成。

第2个：药物加工、药物内里有1/3都是由细菌或者真菌这种微生物来合成，是由“土曲霉”合成的。第3个：质料合成、日常生活中所使用的塑料刀和叉，刀叉其实也是微生物合成的。玉米淀粉，被微生物酿成了乳酸，再经由适当的化工聚合最终就把它酿成塑料。第4：生活用品与餐饮、啤酒，酸奶，抗生素，胰岛素，玻尿酸（女孩子平时美容时使用）的这个玻尿酸，其实也是微生物合成的。

椰果奶茶内里的椰果，其实不是从椰子刮下来的，也是维生素合成的（木醋杆菌）。这四种生物功效它们背后所涉及的通常都是几十到上百个基因之间的相互作用，想象一下如果是你带着几十小我私家甚至上百小我私家来干活，你还需要一个很庞大的协和谐组织呢，那更况且在细胞内里这几十到上百个基因要一起协作，那这内里背后需要写的法式是很是庞大的，给大家举一个更形象的例子：左边这张图片是一个“大肠杆菌”，在我们生活中无处不在，这个细菌的直径是0.5微米，长约2微米的一个圆柱体，在这么小的一个空间内，它有400万的碱基队，重要的是它有4400个基因在同时表达着，而且同时在发生不少于3000个化学反映。如果把这所有的基因（4400个基因），每个基因看作一个点基因与基因之间如果有相互作用就连条线，那就是右边这张图，就可以看到这个，即即是在这么小的一个空间、这么简朴的一个生物，它内部的相互作用是很是庞大的，就是因为这种生物系统的庞大性。

生物技术出现“反摩尔定律”我们先来简朴地相识下什么是“摩尔定律”，摩尔定律指的是电脑盘算机CPU的这个盘算能力，每隔一段时间（18个月）芯片价钱就会降一倍，也就是每过18个）芯片功效就会翻一倍。而生物不是，举例：生物医药就出现出“反摩尔定律”，什么叫反摩尔定律，就是说同样是10亿美元，在50年月的时候，10亿美元能开发出十几个新药，到2020年的时候连一个新药都做不出来了，这是“反摩尔定律”。

给细胞编程（工程化原则）“反摩尔定律”这就展现技术遇到问题了，遇到瓶颈了，投入相同的资源获得的产出越来越少，所以必须要换技术门路了，要有一种技术革新，凭据以往解决庞大问题的履历， 手机有上亿的芯片、上亿的逻辑门，处置惩罚的功效这么庞大，那么是如何实现应对这种庞大度的呢？其实很简朴：“工程化原则”、就是说现在不管一个系统多庞大，都能根据从元件到器件到模块到系统的方式，自下而上的组装出来，这内里有两个工程化原则很是关键：第一个是模块化。模块化的作用就是让系统的组份与组份、元件与元件之间，越独立越好，这样的话呢就把能自下而上的拼装起来，而且组装预测性就特别高。第二个是尺度化、尺度化就是让每小我私家在这个工程中所做出的努力，都能被其他人所用。好比说这个有人造螺丝，有人造螺母，如果大家都是根据一个尺度来，那么螺丝和螺母就能就能组合起来，就能把一个庞大的事情分拆解成简朴的事情，而且分配给每小我私家，最终每小我私家做出来的工具还能再组合在一起。

那这是因为这种工程化原则的使用呢，就可以做出很是庞大的超级盘算机，所以摩尔定律也就由此不停的发生新的突破，一直获得保持。那么细胞问题的模块化要如那边理呢？生物系统，其实如果以另外一种视角来看待的话，它也是一种功效系统，它可以看作是基因，也就是“DNA”质料。“DNA”作为质料以生物大分子之间的相互作用的形式，它先组装成一些代谢通路、一些调控通路，这些通路再组成细胞，这些细胞再举行组装，组装成组织，最终形成一些庞大的个体，就是说也可以看成一个自下而上的工程系统。要对生物系统举行工程化的话，天然有许多生物，每个生物都有许多基因，把这些生物的基因都提炼出来，然后去掉那些不想要的功效，保留那些想要的功效，而且是保留那种最基本、最简朴的功效，把它举行一些尺度化和模块化的加工，然后最终呢就可以获得生物的“乐高积木”，就是一列一列基因片段，它们的相互之间是绝缘化的，而且它们的接口都是尺度化的，这就是“基因元件”，那这个基因元件就是可以让以拼乐高积木的形式，自下而上的拼装出一些庞大的这个生物系统，因为它有感受器，它可以感受这细胞内外的情况，然后它也可以举行信息处置惩罚，把一些庞大的信号然后举行内部处置惩罚之后，最终出现出生物功效输出，这种能力可以在微生物细胞内里写一个微型的基因，让它们执行想执行的功效，好比说可以用于生物制造。

生物对科学的价值现在我们身边许多物件都是塑料做的，这些塑料都是从石油内里提取出来的，一个很是残酷的事实是塑料的降解需要或许300年，而人类发现第1块塑料在1862年，这意味着人类发现的第1块塑意料要降解完还需要150年。在新疆的爱丁湖，发现一株微生物，通过显微镜视察，每一个白点都是一个细菌的菌落，有一些菌落的颜色是很是白的，这白色颗粒经由判定是一种生物可降解的塑料，叫做“聚羟基烷酸酯”。它可以替代我们现在生活中绝大部门石油基的塑料，可是它的价钱太贵了，是现在塑料原质料的5~10倍。

通过上面所说“乐高积木”的方法，在细胞内里去编法式这事儿就有用了，就可以在细胞里编法式，让细胞把它生理代谢运动的所有能量都用于生产“聚羟基烷酸酯”，简称“PHA”。“聚羟基烷酸酯”第1代，细胞内里就已经有白色的颗粒。“聚羟基烷酸酯”第2代，细胞内里白色的颗粒面积就更大了。

“聚羟基烷酸酯”第3代，细胞白色的颗粒就已经是大面积的存在了，它内里90%的质量差不多都是“PHA”了。图解：图一是原细胞、图二三四：划分是第1.2.3代经由2~3年的实验和工业化实验，现在已经乐成地在山东，实现了这种工业化生产。现在这种生产出来的这种生物塑料“PHA”，它是100%生物可降解，在不添加特殊物质的情况下，把它埋在土内里，半年到一年就没了，就完全可降解了，酿成营养物质被微生物使用了，所以它是一个就是取之于自然，而最终又回馈于自然。

真实案例：（Bluepha首席技术官·张浩千）在清华校园里作为实验，在清华校园里挖了一坑，然后把两个塑料片埋到土内里，然后半年以后再把塑料片挖出来。实验效果：左边的图就是生物塑料“PHA”片，半年以后千疮百孔，细菌在上面生长着。右边的图“聚乙烯塑料片”还是完好无损，在那呆300年以后才气降解。结语·科学的创新性科技我们现在生活中，遇到的绝大部门的塑料其实都是很是难以降解的，300年是一个很是守旧的数字，而且是在种种情况都很良好的情况下，就生物才气使用起来。

生物塑料“PHA”就是说它是很有希望能够替代我们现在已有的石油基塑料的，而且现在已经把成本做到了或许两倍左右，也就是传统石油基塑料的2~3倍。我叫黄媂，90后女，喜欢创作生物、化学、物理、地质和天文科学文章，接待关注相互学习。#这很科学##青云计划#@头条科学。

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