李腾，蓝晶生物科技CEO。
人们发明塑料才不到100年的时间，也就是说，如果人类历史上合成的第一块塑料还没有被烧掉的话，它还在这个世界上某一个地方存在，所以这变成了非常严重的环境问题。但是其实生物材料是可以解决这个问题的，就是用微生物来生产一些性能很像塑料的聚合物。
Hi！(好尴jiān尬jiè啊）
大家好，给大家换换脑子，我基本上是个理科男，讲的东西也是比较理科的东西。我叫李腾，两个月以前我还是清华大学的博士生，现在我是个创业者，是一个初创公司的创始人和CEO，这个公司叫蓝晶微生物。
我从这开始讲，假如你有一座化工厂，这座工厂当然是有原料，然后用原料来生产产品。但是这个工厂可能不太一样，首先这个工厂是全自动的，无人值守。
其次如果这个工厂出现了问题，它可以自己修复，自己来纠错。这已经很厉害了，但更神奇的是，这个工厂每隔30分钟就要在它旁边复制一个自己。这个复制出来的新工厂也是全自动的，然后也是可以自我修复的。另外，这个工厂非常小，窄的地方只有500纳米左右。
这是什么呢，这个是微生物细胞工厂。你可能对这个词不是很熟悉，但是接下来我会给大家举几个例子，我们日常生活中很多东西都是用微生物细胞工厂来生产的。
一个是
味精
，味精是大家每天都用的生活必需品。味精其实是日本人发明的，日本人发现有一些微生物的代谢产物叫谷氨酸钠。如果你把它加到食物里的话，食物就会变得很鲜。所以他们就开始研究这样的东西怎么用工业尺度来生产。于是他们找到了一个叫作谷氨酸棒状杆菌的一种微生物，然后慢慢地用这个微生物来培养，就慢慢地变成了一个特别大的产业。当然现在这个产业最大的公司其实在中国，中国是拥有这个世界上味精产量最大公司的国家。
1920年代哈尔滨报纸上刊登的日本味之素广告
另外一个是
抗生素
，抗生素可以算是20世纪最伟大的医学发现之一。大概在二战的时候，人们发现抗生素其实是治疗细菌感染的特效药，在战争的时候用抗生素救了很多人的命。
但是你知道抗生素是干什么的吗？抗生素是微生物用来打架的，就是微生物在这儿占据了一块地方，因为资源是有限的，所以它就要分泌抗生素杀死其他的微生物，这样它就能活在这儿了。后来人们发现抗生素能对抗细菌，所以把它拿来做药，于是抗生素现在变成一个非常大的产业，这个产业其实就是用微生物细胞工厂来制成产品。
还有一个是
胰岛素
，它是治疗糖尿病的特效药。最开始胰岛素是从
猪
的胰岛里提取的。后来大概到70年代的时候，人们慢慢地开始可以用微生物细胞工厂来生产胰岛素，因此胰岛素的价格就大幅下降。因为人们不需要杀猪提取猪胰腺里面的胰岛细胞，再从里面去找胰岛素，所以产量就不是问题了。
除此之外，
玻尿酸
，女生们可能比较熟悉。美容用的玻尿酸也叫透明质酸，其实就是典型的微生物的产品。当然更多的就是很多食品了，酸奶、啤酒、氨基酸，其实还有各种酒都是。
人们利用微生物细胞工厂的时间其实基本上跟人的文明史一样长，因为大概六七千年前人们就学会酿酒了，只不过当时不知道这个是微生物的作用。所以你可以把它想象成一个微型的工厂，但是这个工厂效率非常高。如果说这个世界上的资源是无限的话，那么一个微生物单个的细胞一天之内就可以覆盖整个地球了。但这是不可能的，因为我们的资源是有限的。
然而这个特别高效的催化系统人们是可以拿它来生产东西的。但是在我们看来，微生物细胞工厂的能量还远远没有被释放，因为人们只能运用自然界中的微生物。也就是相当于你有一个工厂，但是你却没办法知道这个工厂里面是怎么运作的。而如果知道的话，就可以设计它，就可以知道什么样的方式是最高效的，或者说能让这个工厂来生产一些本来它生产不了的产品。
前方有重点，看黑板
如果说我今天的演讲大家要记住一个学术的概念的话，这个词就叫
合成生物学
，就是我们在借用的工具。合成生物学是把微生物看成一个工程系统，然后你给这个工程系统做编程，但这种编程不是写代码，而是在物理层面对DNA的修改。
我们可以在DNA的层面给它设计一些新的东西放进去，然后让它可以执行新的功能，这就是合成生物学。所以我们在做的事，基本上就是给微生物做编程。合成生物学是个特别新的学科，到现在也就10年的时间，大概从2006年开始学术界才认为这是一个成型的学科。
那个时候MIT在美国办了一个学生的比赛叫作iGEM，国际基因工程机械大赛。这个比赛每年10月底的时候会在MIT举行，它会邀请全球的很多高校，每个高校会出一个队伍。在比赛之前半年的时间里，你要用合成生物学的方式做一些项目，这些项目当然都是对微生物进行的各种各样的操作，然后做出一个新的工程化的微生物出来，最后拿着你的微生物，拿着这些数据，去美国参加比赛。
2010年的时候，我就组了清华大学的队伍，由我担任队长去参加这个比赛。大家知道人的免疫系统合成的这种抗体，当你在病危的时候，如果有成型的抗体注入到体内的话是可以救命的。但是抗体的合成必须要用动物的细胞来做，所以是很昂贵的。如果我们可以用微生物来生产抗体的话，它的成本就可以下降，只不过这个过程是很复杂的。
所以我们就做了一个demo，就是在微生物体内模拟了抗体形成的过程。这个结果还不错，我们得了一个
金奖
。说起来挺好听，但是其实160个参赛队伍里面有60个都会得金奖。
那时候我就认识了另外一个人，我的竞争对手张浩千，他是那一年北大队伍的队长。大家都知道土壤的重金属污染是非常严重的，但是没有什么成型的办法来解决。浩千他们做的事情就是用微生物来富集土壤中的重金属离子，比如说汞、钴、铊，微生物富集完之后就可以再把微生物拿出来，然后你就可以达到
消除土壤的重金属污染
的目的。
当然这个技术离产业化其实非常远，离实际应用也非常远，这只不过是一个idea，但我觉得这个idea挺棒的。他们其实比我们厉害很多，他们当时不只拿到了金牌，而且拿到了最终的Final List里面的第二名。所以比赛之后我们就成为好朋友，因为我们对合成生物学的观念很相似。我们都觉得随着技术的进步，合成生物学其实是有非常非常多新的机会的。
当时我们都在读本科，在那之后就开始经常聊，说有没有可能一起做点大事。在那之后我们又分别在清华和北大读了个博士，然后一边读着一边聊。到2014年年底的时候，我们快毕业了，面临着不同的选择。
前方高能：李博士
悲惨
咏叹调
我不知道在座的各位有没有学生物的，或者你们同学们有没有学生物的，如果有的话你就知道学生物的人
特别惨
，
特别特别惨
，根本找不到工作。因为生物基本上是个基础学科，它没有产业的出口，大家基本上就是出国去读个研究生继续深造，但深造完了你还是找不到工作，所以这整个产业是病态的。
我和浩千一直在聊，一方面觉得自己命运好
悲惨
，我们周围的人命运也好
悲惨
；另一方面我们也觉得合成生物学很好玩，愿意把它作为事业来做。如果我们能做一点事情，比如说去创业做个公司，没准还能在一定程度上解决我们这个专业的人
悲惨
的命运。
悲惨×5，成河……
所以大概是在2015年之后，我们就开始决定要创业了，要把我们的知识用在实际的应用之中。
正好在那个时候，大概2014年到2015年的时候，合成生物学也有很大的发展。这些发展主要是技术层面的进步，让很多以前人们不能做的事变成可能了，所以我们就打算来创业。
但是究竟做什么事情呢，最终想了半天还是决定从最熟悉的地方开始。我们要用合成生物学，用微生物细胞工厂来做材料，这个材料是可以替代传统的塑料的。
大家知道传统的塑料是来自石油的，就是石油提炼的单体，比如说乙烯，把它聚合就变成聚乙烯，这是塑料里面最大的一类。当然不只这个，塑料还有很多种。大家想一想，你睁开眼睛可能视野范围之内不可能没有塑料，到处都是塑料。但是塑料有一个问题，它没法降解。塑料的降解基本上需要300到500年的时间，就是因为它根本没在自然界中存在过，没有人，哦，
没有微生物知道这个东西要怎么吃掉
。
它的结构是非常致密的，人们发明塑料才不到100年的时间。也就是说
如果人类历史上合成的第一块塑料还没有被烧掉的话，它还在这个世界上某一个地方存在
，所以这变成了非常严重的环境问题。
但是其实生物材料是可以解决这个问题的，就是用微生物来生产一些性能很像塑料的聚合物。这些聚合物因为是微生物的制品或者说生物制品，它其实是可以自发降解的。
其中，PHA是很重要的一类，叫作聚羟基脂肪酸酯。无所谓了，反正就叫PHA。
无所谓了……你们不用懂
但是我们在市面上很少见到。市面上可能会见到的一些号称是生物可降解材料的产品，其实挺多都不是真的降解，是骗人的，真正的生物可降解的性能又很像塑料的这种材料往往是挺贵的。
我们觉得当我们有了新的合成生物学的技术，有了这种新的生物重编程的技术的话，就可以去降低它的成本，这就是我们要做的事。所以我们就开始重构PHA这种生物材料整个的生产过程。
怎么重构呢？大家可能想不到，
我们第一步竟然是去挖土
。为什么呢？因为微生物最大的来源就是土壤，你随便找一块土挖出来，里面其实都是微生物。我们当时分析，如果要想系统性地降低这种生物材料的生产成本，我们一定要找到一个非常特殊的微生物，它要在一种盐碱的环境下生长。于是我们就在全国各地的盐碱地里去挖土，大概挖了十几个地方的不同的土壤，然后在里面去分离微生物。
最终在新疆吐鲁番一个叫艾丁湖的高盐的盐湖岸边的土壤里，找到了一个我们觉得非常完美的微生物。
找的过程大概是什么样呢?首先是用水泡，这样微生物就在水里了，然后把这个水涂到一个固体培养基上。固体培养基其实就是果冻，培养基就是水溶液，然后水里面有各种各样的营养，微生物就能在上面长。
但是我们现在是要分离微生物，分离的时候你就必须要让培养基是固定的。这其实是有现成的解决方案的，是一种叫琼脂的东西。你把琼脂加到液体的培养基里，在常温下这个培养基就变成固体了。
这个是肉眼就能看到的，就是一个一个的圆环。这个圆环我们叫菌落，它其实就是一个微生物的细胞，大概培养12小时左右就能长成一个肉眼可见的一毫米左右的圆形的菌落。这个菌落其实是致密的微生物在那儿，我们可以控制它的培养基的条件，让PHA积累很高量的那些菌落跟别的菌落不一样。
如果你看右边这个放大图的话就能看到有些菌落是发白的，这些白色就是因为我们在培养基里加了一些东西，让那些积累了很多PHA的菌落变色了，所以它就变成这样的白色。
白色的那些就是PHA的颗粒积累在这个细胞里， PHA其实就是微生物的脂肪。举个例子，人吃了很多的食物的话会变成脂肪储存在体内，然后人就变胖了，植物会用淀粉来储存能量，而微生物就用这种叫作PHA的东西来储存。
这个基本上就是一个
挺胖
的微生物了，因为它开始积累了好多PHA，但是它还不够胖。再给大家看个
更胖
的。这个微生物基本上就填满了PHA，所以你看它细胞也变得更大了。这几张都是在四万倍的显微镜下看的。
但我们要找的微生物还更牛一点，长成这样。它基本上只干积累PHA这一件事了，所以这是细菌、微生物里面的
相扑选手
，它就长这个样子。
所以可以用很多方式来筛选不同的微生物，而我们要找的是什么？刚才我说了，一定要在一个极端高盐高碱的环境下生长的微生物，同时它还大量积累PHA。我们就用这两点来筛选不同的微生物，于是就找到了那个很神奇的微生物。
我现在告诉大家我们为什么要找一个高盐高碱的微生物。大家知道中国人特别喜欢去做腌制的食品，因为盐浓度特别高的时候，那些细菌就没法生长了，这个食物就不会坏，这样的话储存期就会更长。
我们要找的就是一个在极端嗜盐嗜碱的环境下生长的微生物，其他的微生物都没法在这样的环境下生长，所以在一个生物反应器里面，我们就可以做到开放式发酵。
一般的生物过程，比如说我们做味精的这种过程，你都要让整个的反应体系都是无菌的，300吨的发酵罐，大概五层楼那么高的无菌环境。因为一旦有菌的话，杂菌就会污染你这个菌种。
但是我们这个微生物生长环境很特殊，所以它就不需要这种无菌的环境，就可以做开放式发酵。而且我们可以用海水来养，反正它
皮实
，又不怕别的微生物来跟它竞争。同时它还高量地积累PHA，我们还能让它吃很多便宜的原材料，比如说餐厨废料类似地沟油什么的，还能让它去吃一些玉米深加工时候的那些废料，总之就是很便宜的碳源。
于是以这个为基础，刚才我讲到的微生物重编程就可以进来了。我们给这个微生物做了很多很多的重编程的工作，重构了整个的过程，让PHA的生产过程可以变得很便宜。
嗯，好像听懂了……
我给大家举一个例子，发酵完之后这个胖胖的微生物，就是咱们刚才看见的那些相扑选手。如果你要把PHA醇化出来，是一个挺耗费能量的过程，就是你要把其他的DNA、糖、蛋白质、水都洗掉。
这个过程的第一步，就是要把培养基里的微生物从培养基里分离出来。这个过程在工业上一般是用高速离心，就是超高速的离心，每分钟大概5000转，速度很高之后就可以把它拽过去，这样就可以实现固体和液体的分离。这个过程是很耗能的，尤其是在量很大的时候。
而我们不这么做。我们给这个微生物重编程，让它知道自己已经完成了使命。就是说我已经积累了足够多的PHA，我实在吃不动了，然后这个时候它会伸手出来，把旁边也在伸手的微生物拽过来，拽到一起。它们很多就绑在一起，变成了一大团，这一大团自己就沉下去了。这样的话我们就不需要超高速的离心，直接把这一步的能耗省掉了，把这一步的设备投入也省掉了。
另外，我再给大家举一个例子。我们在做什么事，就是原料转化成这种材料积累在它的体内这个过程，我们可以分析哪些是没有用的，把它切断。切断之后，最开始的这些原料就可以更多地流向我们的产品。
所以我们可以给微生物画一张交通图，然后分析这里面哪些是关键的节点，我们给它砍掉。类似于这样的工作其实都是在给微生物做重编程，但是我们的目的只有一个，就是重构这整个过程，让它变得简单，让它变得更便宜。这基本上就是我们在做的事。
