想象一下，我们可以像拼装积木一样，去设计一个个细胞、微生物。进而，控制它们产生我们所需的物质，例如一些特殊的药品、燃料。这听起来像是科幻小说中的情节，但如今，“合成生物学”已经可以做到这些了。
合成生物学这个概念已经有一百多年的历史了，其研究与应用也已经有近40年的历史，至今已经发展为一个不可忽视的学科。1978年，诺贝尔生理或医学颁发给了Arber、Nathans和Smith，以表彰他们发现“性内切酶”的工作。至此，“合成生物学”开始展现出它的威力。
由于合成生物学有广阔的科研、应用前景，所以吸引了很多研究机构的目光。这当然也包括著名的美国麻省理工学院(MIT)。由于合成生物学可以类比于拼积木，所以新奇的点子就尤为重要。MIT在2004年开展了第一次iGEM比赛，并在2005年开始了全球性的合成生物学大赛，以收集全球队伍的点子，促进合成生物学的发展。
中国科大代表队在2017年的iGEM比赛比赛中，展示了“Biohub”与“通用生物合成平台”两个项目，斩获了一金一银。下面我们一起来看看他们的“黑科技”到底是什么吧!
与历次比赛一样，这次科大派出了两个队伍--“干队”和“湿队”。所谓“干队”，就是软件队，参与合成生物学软件的比赛;而“湿队”，就是实验队，参与合成生物学实验的比赛。由于实验通常需要和一些潮湿的东西(例如培养基、溶液)打交道，所以实验队被称为“湿队”，而软件队，相应的，就叫做“干队”。
合成生物学设计细胞、微生物，大多是从DNA层面上进行操作:通过改变微生物的DNA编码，来调整生物的特性，使得它们能够产出有用的物质，或是展现出其他有意思的性质。
不同的基因片段会有不同的功能，就像积木一样，参赛队伍需要悉心组装这些“积木”，获得需要的功能。这些“积木”，学术界称为“BioBricks”，是很多标准的、可互换的生物学片段。然而这些“积木”种类繁多，而且很多特性都需要在实验中不断发现，所以交流、分享，就变得非常重要了。
应对这个问题，科大的同学们提供了一个非常巧妙的解决方案--BioHub，简单的来说，就是一个“基因网店”。世界各地的合成生物学研究者们，都可以通过网络连接到BioHub，像网上购物一样，查询某个生物学片段的功能，也可以反过来，需要某些功能的时候，查询需要哪些基因片段。当找到某一个BioBrick的时候，就可以看到其具体的功能、与其他基因的相互作用。
这样看起来，它似乎只是个百科全书，但它还有更厉害的功能。找到需要的BioBrick之后，可以下载其基因编码，然后就可以直接让基因合成的公司制作出真实的DNA，并寄送到用户手中。也就是说，有了BioHub，进行合成生物学实验，至少在原材料准备这个问题上，可以变得像网上购物一样简单。在拿到原料，也就是各种积木之后，还需要实际的实验才能做出实物，我们来继续看看实验队的工作吧。
很多时候，合成生物学选用微生物作为主体，通过改变其基因，使其产生我们所需要的物质。大肠杆菌虽然危害健康，但在这时，却能发挥重要的作用，科研人员可以通过基因编辑的手段，在大肠杆菌中增减基因片段，使得它们能够产生药品、燃料，以及一些普通手段难以合成的物质。
然而科研人员都面临一个难题:自然情况下，大肠杆菌的合成速度太慢了，难以大规模合成物质。而这次科大实验队的工作，就是创造性的引入电化学方法，来加速合成的速度。更重要的是，这个方法是一个通用工具，可以用在很多物质的合成上。这就使得大规模的生物合成成为了可能。
生物合成的过程中，涉及大量的“还原”过程，而这些过程都需要电子的参与。所以我们实验队的同学就想到，可以直接给细胞提供电子，以加速反应的速度。他们将大肠杆菌放在阴极，使得电子通过细胞。在这期间，他们攻克了电子跨膜输运的难题，使得电子得以通过细胞膜，进入细胞。同时，科大的队伍还引入了光催化技术，使得反应速度进一步的提高。在多种技术的作用下，科大实验队的生物合成速度，达到了以前方法的近50倍。
要做出这样的“黑科技”，前期的准备是必不可少的。据参赛队员介绍，比赛前，他们需要近一年的准备。
实验队的同学说道:“我们十二月招好队员。在寒假，会安排每个队员去学习一下往年(参加)iGEM的其他学校的项目，然后还会有一些生物知识的学习任务。春季学期会开始调研，开始准备选题。队伍里有组委会，会在一起讨论课题的可行性，同时其他同学会一直又学习任务。最后，在生命学院刘海燕老师、洪炯老师的帮助下确定课题。等大家期末考结束，大概七月十五正式开工。我们会一直在西图214做到八月底。秋季学期开学前，基本能结束百分之九十的项目，开学后主要就是一些扫尾工作，比如写wiki，做PPT，准备签证等等。”
软件队的前期准备与实验队类似，不过构思、建模的工作十月就能基本结束，后面的时间大部分在写wiki、PPT以及海报。软件队虽然没有获得“最佳”(best)项，但也获得了主办方的高度评价，他们说:“本来也只是期望拿金牌的，但在比赛的时候有个很热情的评委和我们聊了很久，让我们觉得很有希望拿best，结果没拿到，有点失落吧。”小编觉得，现在的成绩会鞭策大家继续前进!
在美国参赛的几天里，两只队伍还特别注意学习其他队伍的经验。他们特别提到了MIT对于科研豁达的态度，以及很多队伍的产品化能力。他们说:“主办方MIT的科研态度特别值得敬佩，在展示时他们非常大方坦然地说出了自己实验很多不顺利的地方，这种态度特别值得敬佩和学习。还有就是今年很多队伍已经把项目做成科技产品了，科学研究已经落地了，这也非常值得我们学习。所以今年也想招募一些人来包装我们的课题，让大众更容易接受。”
软件队:pre 要早做!wiki要早写!而且我们这些“老人”会看着他们一步一步成长的，从选题到准备到赴美，也相信他们可以做的很好!
实验队:今年相对于去年已经有了实验时间的安排了，今年这个做得很好，希望他们明年也有这个安排。然后就是写wiki的时候就可以开始准备ppt了，这样时间会更加充裕。
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