李騰，藍晶生物科技CEO。
人們發明塑料才不到100年的時間，也就是說，如果人類歷史上合成的第一塊塑料還沒有被燒掉的話，它還在這個世界上某一個地方存在，所以這變成了非常嚴重的環境問題。但是其實生物材料是可以解決這個問題的，就是用微生物來生產一些性能很像塑料的聚合物。
造一座細胞工廠
李騰
Hi！(好尷jiān尬jiè啊）
大家好，給大家換換腦子，我基本上是個理科男，講的東西也是比較理科的東西。我叫李騰，兩個月以前我還是清華大學的博士生，現在我是個創業者，是一個初創公司的創始人和CEO，這個公司叫藍晶微生物。
我從這開始講，假如你有一座化工廠，這座工廠當然是有原料，然后用原料來生產產品。但是這個工廠可能不太一樣，首先這個工廠是全自動的，無人值守。
其次如果這個工廠出現了問題，它可以自己修復，自己來糾錯。這已經很厲害了，但更神奇的是，這個工廠每隔30分鐘就要在它旁邊復制一個自己。這個復制出來的新工廠也是全自動的，然后也是可以自我修復的。另外，這個工廠非常小，窄的地方只有500納米左右。
這是什么呢，這個是微生物細胞工廠。你可能對這個詞不是很熟悉，但是接下來我會給大家舉幾個例子，我們日常生活中很多東西都是用微生物細胞工廠來生產的。
一個是味精，味精是大家每天都用的生活必需品。味精其實是日本人發明的，日本人發現有一些微生物的代謝產物叫谷氨酸鈉。如果你把它加到食物里的話，食物就會變得很鮮。所以他們就開始研究這樣的東西怎么用工業尺度來生產。于是他們找到了一個叫作谷氨酸棒狀桿菌的一種微生物，然后慢慢地用這個微生物來培養，就慢慢地變成了一個特別大的產業。當然現在這個產業最大的公司其實在中國，中國是擁有這個世界上味精產量最大公司的國家。
1920年代哈爾濱報紙上刊登的日本味之素廣告
另外一個是抗生素，抗生素可以算是20世紀最偉大的醫學發現之一。大概在二戰的時候，人們發現抗生素其實是治療細菌感染的特效藥，在戰爭的時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嗎？抗生素是微生物用來打架的，就是微生物在這兒占據了一塊地方，因為資源是有限的，所以它就要分泌抗生素殺死其他的微生物，這樣它就能活在這兒了。后來人們發現抗生素能對抗細菌，所以把它拿來做藥，于是抗生素現在變成一個非常大的產業，這個產業其實就是用微生物細胞工廠來制成產品。
還有一個是胰島素，它是治療糖尿病的特效藥。最開始胰島素是從豬的胰島里提取的。后來大概到70年代的時候，人們慢慢地開始可以用微生物細胞工廠來生產胰島素，因此胰島素的價格就大幅下降。因為人們不需要殺豬提取豬胰腺里面的胰島細胞，再從里面去找胰島素，所以產量就不是問題了。
除此之外，玻尿酸，女生們可能比較熟悉。美容用的玻尿酸也叫透明質酸，其實就是典型的微生物的產品。當然更多的就是很多食品了，酸奶、啤酒、氨基酸，其實還有各種酒都是。
人們利用微生物細胞工廠的時間其實基本上跟人的文明史一樣長，因為大概六七千年前人們就學會釀酒了，只不過當時不知道這個是微生物的作用。所以你可以把它想象成一個微型的工廠，但是這個工廠效率非常高。如果說這個世界上的資源是無限的話，那么一個微生物單個的細胞一天之內就可以覆蓋整個地球了。但這是不可能的，因為我們的資源是有限的。
然而這個特別高效的催化系統人們是可以拿它來生產東西的。但是在我們看來，微生物細胞工廠的能量還遠遠沒有被釋放，因為人們只能運用自然界中的微生物。也就是相當于你有一個工廠，但是你卻沒辦法知道這個工廠里面是怎么運作的。而如果知道的話，就可以設計它，就可以知道什么樣的方式是最高效的，或者說能讓這個工廠來生產一些本來它生產不了的產品。
前方有重點，看黑板
如果說我今天的演講大家要記住一個學術的概念的話，這個詞就叫合成生物學，就是我們在借用的工具。合成生物學是把微生物看成一個工程系統，然后你給這個工程系統做編程，但這種編程不是寫代碼，而是在物理層面對DNA的修改。
我們可以在DNA的層面給它設計一些新的東西放進去，然后讓它可以執行新的功能，這就是合成生物學。所以我們在做的事，基本上就是給微生物做編程。合成生物學是個特別新的學科，到現在也就10年的時間，大概從2006年開始學術界才認為這是一個成型的學科。
那個時候MIT在美國辦了一個學生的比賽叫作iGEM，國際基因工程機械大賽。這個比賽每年10月底的時候會在MIT舉行，它會邀請全球的很多高校，每個高校會出一個隊伍。在比賽之前半年的時間里，你要用合成生物學的方式做一些項目，這些項目當然都是對微生物進行的各種各樣的操作，然后做出一個新的工程化的微生物出來，最后拿著你的微生物，拿著這些數據，去美國參加比賽。
2010年的時候，我就組了清華大學的隊伍，由我擔任隊長去參加這個比賽。大家知道人的免疫系統合成的這種抗體，當你在病危的時候，如果有成型的抗體注入到體內的話是可以救命的。但是抗體的合成必須要用動物的細胞來做，所以是很昂貴的。如果我們可以用微生物來生產抗體的話，它的成本就可以下降，只不過這個過程是很復雜的。
所以我們就做了一個demo，就是在微生物體內模擬了抗體形成的過程。這個結果還不錯，我們得了一個金獎。說起來挺好聽，但是其實160個參賽隊伍里面有60個都會得金獎。
那時候我就認識了另外一個人，我的競爭對手張浩千，他是那一年北大隊伍的隊長。大家都知道土壤的重金屬污染是非常嚴重的，但是沒有什么成型的辦法來解決。浩千他們做的事情就是用微生物來富集土壤中的重金屬離子，比如說汞、鈷、鉈，微生物富集完之后就可以再把微生物拿出來，然后你就可以達到消除土壤的重金屬污染的目的。
當然這個技術離產業化其實非常遠，離實際應用也非常遠，這只不過是一個idea，但我覺得這個idea挺棒的。他們其實比我們厲害很多，他們當時不只拿到了金牌，而且拿到了最終的Final List里面的第二名。所以比賽之后我們就成為好朋友，因為我們對合成生物學的觀念很相似。我們都覺得隨著技術的進步，合成生物學其實是有非常非常多新的機會的。
當時我們都在讀本科，在那之后就開始經常聊，說有沒有可能一起做點大事。在那之后我們又分別在清華和北大讀了個博士，然后一邊讀著一邊聊。到2014年年底的時候，我們快畢業了，面臨著不同的選擇。
前方高能：李博士悲慘詠嘆調
我不知道在座的各位有沒有學生物的，或者你們同學們有沒有學生物的，如果有的話你就知道學生物的人特別慘，特別特別慘，根本找不到工作。因為生物基本上是個基礎學科，它沒有產業的出口，大家基本上就是出國去讀個研究生繼續深造，但深造完了你還是找不到工作，所以這整個產業是病態的。
我和浩千一直在聊，一方面覺得自己命運好悲慘，我們周圍的人命運也好悲慘；另一方面我們也覺得合成生物學很好玩，愿意把它作為事業來做。如果我們能做一點事情，比如說去創業做個公司，沒準還能在一定程度上解決我們這個專業的人悲慘的命運。
悲慘×5，成河……
所以大概是在2015年之后，我們就開始決定要創業了，要把我們的知識用在實際的應用之中。
正好在那個時候，大概2014年到2015年的時候，合成生物學也有很大的發展。這些發展主要是技術層面的進步，讓很多以前人們不能做的事變成可能了，所以我們就打算來創業。
但是究竟做什么事情呢，最終想了半天還是決定從最熟悉的地方開始。我們要用合成生物學，用微生物細胞工廠來做材料，這個材料是可以替代傳統的塑料的。
大家知道傳統的塑料是來自石油的，就是石油提煉的單體，比如說乙烯，把它聚合就變成聚乙烯，這是塑料里面最大的一類。當然不只這個，塑料還有很多種。大家想一想，你睜開眼睛可能視野范圍之內不可能沒有塑料，到處都是塑料。但是塑料有一個問題，它沒法降解。塑料的降解基本上需要300到500年的時間，就是因為它根本沒在自然界中存在過，沒有人，哦，沒有微生物知道這個東西要怎么吃掉。
它的結構是非常致密的，人們發明塑料才不到100年的時間。也就是說如果人類歷史上合成的第一塊塑料還沒有被燒掉的話，它還在這個世界上某一個地方存在，所以這變成了非常嚴重的環境問題。
但是其實生物材料是可以解決這個問題的，就是用微生物來生產一些性能很像塑料的聚合物。這些聚合物因為是微生物的制品或者說生物制品，它其實是可以自發降解的。
其中，PHA是很重要的一類，叫作聚羥基脂肪酸酯。無所謂了，反正就叫PHA。
無所謂了……你們不用懂
但是我們在市面上很少見到。市面上可能會見到的一些號稱是生物可降解材料的產品，其實挺多都不是真的降解，是騙人的，真正的生物可降解的性能又很像塑料的這種材料往往是挺貴的。
我們覺得當我們有了新的合成生物學的技術，有了這種新的生物重編程的技術的話，就可以去降低它的成本，這就是我們要做的事。所以我們就開始重構PHA這種生物材料整個的生產過程。
怎么重構呢？大家可能想不到，我們第一步竟然是去挖土。為什么呢？因為微生物最大的來源就是土壤，你隨便找一塊土挖出來，里面其實都是微生物。我們當時分析，如果要想系統性地降低這種生物材料的生產成本，我們一定要找到一個非常特殊的微生物，它要在一種鹽堿的環境下生長。于是我們就在全國各地的鹽堿地里去挖土，大概挖了十幾個地方的不同的土壤，然后在里面去分離微生物。
最終在新疆吐魯番一個叫艾丁湖的高鹽的鹽湖岸邊的土壤里，找到了一個我們覺得非常完美的微生物。
找的過程大概是什么樣呢?首先是用水泡，這樣微生物就在水里了，然后把這個水涂到一個固體培養基上。固體培養基其實就是果凍，培養基就是水溶液，然后水里面有各種各樣的營養，微生物就能在上面長。
但是我們現在是要分離微生物，分離的時候你就必須要讓培養基是固定的。這其實是有現成的解決方案的，是一種叫瓊脂的東西。你把瓊脂加到液體的培養基里，在常溫下這個培養基就變成固體了。
這個是肉眼就能看到的，就是一個一個的圓環。這個圓環我們叫菌落，它其實就是一個微生物的細胞，大概培養12小時左右就能長成一個肉眼可見的一毫米左右的圓形的菌落。這個菌落其實是致密的微生物在那兒，我們可以控制它的培養基的條件，讓PHA積累很高量的那些菌落跟別的菌落不一樣。
如果你看右邊這個放大圖的話就能看到有些菌落是發白的，這些白色就是因為我們在培養基里加了一些東西，讓那些積累了很多PHA的菌落變色了，所以它就變成這樣的白色。
白色的那些就是PHA的顆粒積累在這個細胞里， PHA其實就是微生物的脂肪。舉個例子，人吃了很多的食物的話會變成脂肪儲存在體內，然后人就變胖了，植物會用淀粉來儲存能量，而微生物就用這種叫作PHA的東西來儲存。
這個基本上就是一個挺胖的微生物了，因為它開始積累了好多PHA，但是它還不夠胖。再給大家看個更胖的。這個微生物基本上就填滿了PHA，所以你看它細胞也變得更大了。這幾張都是在四萬倍的顯微鏡下看的。
但我們要找的微生物還更牛一點，長成這樣。它基本上只干積累PHA這一件事了，所以這是細菌、微生物里面的相撲選手，它就長這個樣子。
所以可以用很多方式來篩選不同的微生物，而我們要找的是什么？剛才我說了，一定要在一個極端高鹽高堿的環境下生長的微生物，同時它還大量積累PHA。我們就用這兩點來篩選不同的微生物，于是就找到了那個很神奇的微生物。
我現在告訴大家我們為什么要找一個高鹽高堿的微生物。大家知道中國人特別喜歡去做腌制的食品，因為鹽濃度特別高的時候，那些細菌就沒法生長了，這個食物就不會壞，這樣的話儲存期就會更長。
我們要找的就是一個在極端嗜鹽嗜堿的環境下生長的微生物，其他的微生物都沒法在這樣的環境下生長，所以在一個生物反應器里面，我們就可以做到開放式發酵。
一般的生物過程，比如說我們做味精的這種過程，你都要讓整個的反應體系都是無菌的，300噸的發酵罐，大概五層樓那么高的無菌環境。因為一旦有菌的話，雜菌就會污染你這個菌種。
但是我們這個微生物生長環境很特殊，所以它就不需要這種無菌的環境，就可以做開放式發酵。而且我們可以用海水來養，反正它皮實，又不怕別的微生物來跟它競爭。同時它還高量地積累PHA，我們還能讓它吃很多便宜的原材料，比如說餐廚廢料類似地溝油什么的，還能讓它去吃一些玉米深加工時候的那些廢料，總之就是很便宜的碳源。
于是以這個為基礎，剛才我講到的微生物重編程就可以進來了。我們給這個微生物做了很多很多的重編程的工作，重構了整個的過程，讓PHA的生產過程可以變得很便宜。
嗯，好像聽懂了……
我給大家舉一個例子，發酵完之后這個胖胖的微生物，就是咱們剛才看見的那些相撲選手。如果你要把PHA醇化出來，是一個挺耗費能量的過程，就是你要把其他的DNA、糖、蛋白質、水都洗掉。
這個過程的第一步，就是要把培養基里的微生物從培養基里分離出來。這個過程在工業上一般是用高速離心，就是超高速的離心，每分鐘大概5000轉，速度很高之后就可以把它拽過去，這樣就可以實現固體和液體的分離。這個過程是很耗能的，尤其是在量很大的時候。
而我們不這么做。我們給這個微生物重編程，讓它知道自己已經完成了使命。就是說我已經積累了足夠多的PHA，我實在吃不動了，然后這個時候它會伸手出來，把旁邊也在伸手的微生物拽過來，拽到一起。它們很多就綁在一起，變成了一大團，這一大團自己就沉下去了。這樣的話我們就不需要超高速的離心，直接把這一步的能耗省掉了，把這一步的設備投入也省掉了。
另外，我再給大家舉一個例子。我們在做什么事，就是原料轉化成這種材料積累在它的體內這個過程，我們可以分析哪些是沒有用的，把它切斷。切斷之后，最開始的這些原料就可以更多地流向我們的產品。
所以我們可以給微生物畫一張交通圖，然后分析這里面哪些是關鍵的節點，我們給它砍掉。類似于這樣的工作其實都是在給微生物做重編程，但是我們的目的只有一個，就是重構這整個過程，讓它變得簡單，讓它變得更便宜。這基本上就是我們在做的事。
大概在2015年，我們就成立了一家公司叫作藍晶微生物，英文叫Bluepha。Blue是藍水生物技術，我們給自己新發明的技術起的名字，然后PHA就是我們在做的這個材料的名字，叫作藍晶微生物。
我稍微講點商業上的事，剛才講得特別技術。我們這樣的公司怎么賺錢呢?笑什么，當然要賺錢啊……
我們現在以PHA為核心在做這樣的技術。但是你知道作為一個新材料，從這種技術創新出發到最終的產品，產業鏈是非常長的。這個跟塑料是一樣的，塑料也是把原材料先加工成那些像米粒一樣的粒料，再用不同的工藝把這些粒料變成膜，變成玩具，變成袋子，變成不同的產品。
PHA也是一樣的，但后邊并不是我們擅長也不是我們想做的事情。我們想把握前端，所以把整個的產業鏈做了個切分，我們只會在最前邊去做這種技術創新，同時做這種原材料的小規模生產。之后我們會跟其他的人合作來做后邊的加工，比如說巴斯夫集團，它們是世界上最大的化工企業，它們本身就在做可降解的農用地膜。
冬天的時候，尤其在北方，你是要用這種農用地膜來覆蓋種子。大家能見到的這些農用地膜其實都是傳統的塑料聚乙烯做成的，它很大的問題就是沒法降解。尤其在土壤里，它會崩解成小顆粒，肉眼看不見，但是這些小顆粒會在土壤里，你完全沒法把它回收回來。可是它會讓土壤減產，所以這是一個特別大的問題。
但是這個問題其實在美國不存在，因為美國人不用農用地膜，他們有的是地，有的是農田，直接到冬天不種就好了，不像我們。中國其實耕地資源是很缺乏的，所以我們要用大量的農用地膜。歐洲也在用，因為那邊緯度高；日本也在用，因為他們耕地也很少。但是歐洲、日本、中國三個地方的農用地膜加起來，90%其實都是在中國用的，所以在中國這是特別大的問題。
巴斯夫在做可降解農用地膜，但是他們的可降解材料是石油基的可降解材料，所以我們跟他們合作就是用PHA來做這種生物基，而且自然降解的這種農用地膜。反正用完之后你就把它翻到土里，它自己就沒了，因為微生物就把它吃了，而且微生物很高興，因為這些就是它們的食物，它吃了能繁殖更快，這樣的話土壤更肥沃，其實是挺好的。我們在做類似這樣的事，但是現在還處于談的階段。
我給大家講講我們的夢想。其實為什么我們愿意后邊跟別人合作，就是因為我們的核心其實是在最前端。我們希望在這里做生物制造的技術引擎，我們可以做很多類似于這樣的技術，這樣就可以把現在既有的很多產業的效率成倍地提升，而且可以創造很多新的產業。比如說我剛才講到PHA這是屬于工業微生物的領域，材料、生物醫藥、生物能源、各種各樣的食品添加劑、化工產品。
它還可以在腸道微生物里面應用。比如說女孩子們想減肥，我勸你現在就不要想通過節食或者其他的途徑了，你就想想微生物的事。因為人們發現人的肥胖很大程度上是腸道微生物決定的，包括腸道微生物還能影響人的情緒，當然更多的是一些疾病，當它失衡的時候其實是會產生疾病的。這種時候其實我們是可以讓一些特別好的微生物在腸道里發揮更好的作用的。
微生物應用在農業里其實可以減少化肥的用量，比如說一些微生物它可以特別高效地幫助農田里的植物去吸收養分，這樣的話我們施肥的量就可以減少了。大家知道在中國化肥又是一個特別大的問題，因為它產生了非常嚴重的土壤和水體的污染。
我們還可以在環境里面應用，剛才我講到的可以用它來富集這種重金屬污染，還有廢水里面的各種各樣的污染。所以有時候我在想，大家覺得可能這個地球是人類主宰的，但也許在微生物看來，它們才是這個地球的主宰。因為所有的在這個生態圈里面的大循環，最終關鍵的一環都是在微生物這兒，而且微生物分布的范圍其實比人要廣得多。所以我覺得它們的潛力其實遠遠沒有被挖掘，這也是我們覺得這里面其實有很多可以做的事情的原因。
合成生物學這個學科最近特別特別火，不在中國，是在美國特別特別地火，因為大家都覺得這是新的東西，所以有挺多公司在做不同的事情。我給大家舉幾個例子。比如說這兩家公司，應該是最成功的兩家公司，一家叫銀杏Ginkgo Bioworks，是一家在波士頓的企業，這是MIT的人出來創辦的企業。
他們在做什么事呢？做香水。人的嗅覺超級復雜的，我們可以定義味覺，人的基本味覺只有四種：酸、甜、苦和咸，但人沒法定義自己的嗅覺，因為人的嗅覺種類實在是太多了，所以我們基本上只能說這個好聞或者這個不好聞。香水的有效成分都是各種各樣的小分子，這些小分子可以跟你的鼻黏膜里面的感受器起反應，但GinkgoBioworks就是要用合成生物學去創造很多世界上不存在的小分子的物質，這些小分子的物質讓你聞起來都是香的，所以是全新的香水。
Zymergen，這是一家在硅谷的公司，他們在做的事情就是要把合成生物學的這些技術和大數據結合起來。因為我們在優化微生物的時候，很多東西其實就是要用數據來驅動的，本質上其實是這些關于微生物的數據。當你把這些數據積累到一定程度的時候，你可以特別快速地去優化微生物。所以阿里巴巴投資人軟銀的孫正義投資了這家公司，他覺得這就是下一代的阿里巴巴，在硅谷那邊大家都覺得是挺振奮人心的事情。
我再舉幾個例子，也是別人在做的事。一個是早期很經典的例子。大家都知道青蒿素是治療瘧疾的特效藥，我們國家的屠呦呦獲得了諾貝爾獎。但是青蒿素是在中國熱帶的一種植物叫青蒿里面提取的，這就不得不種植大量的青蒿，然后在里面提取。不過青蒿素其實不是特別穩定，你必須要用沸點很低的有機溶劑萃取才能得到。但是其實是可以拿到它的合成的代謝路徑，然后把它裝到一個特別適合去做大規模的工業培養的一個微生物里面，讓這個微生物去生產的。
這就跟70年代人們用微生物來生產胰島素是一樣的，只不過胰島素很簡單，胰島素只需要一個蛋白質，就是你把這個胰島素蛋白生產出來就可以了。但是青蒿素它不是一個蛋白質，而是一個一系列的蛋白質催化出來的一個復雜的分子，它大概需要20個蛋白質來協同工作，把原料變成青蒿素。
這個工作是比爾蓋茨基金會資助的一家美國公司Amyris來做的，他們大概花了4000萬美元做了大概差不多10年的時間，把生產青蒿素的這個微生物做成了，這是合成生物學的工業產業化早期一個比較重要的例子。
還有人在做什么事呢？大家知道蜘蛛吧，我不知道大家有沒有關注過蜘蛛織網。蜘蛛很聰明，它是先做一根特別長的蜘蛛絲，就像建筑的大梁一樣很長，然后再做幾個放射狀的蛛絲跟它結合在一塊，然后在這上面一圈一圈織網。
這三種絲是不一樣的，最開始那一根強度超高，就那一根主絲要比人們做的最好的同樣直徑的鋼材強度都高，但是它的重量卻非常非常輕。蜘蛛產那一根絲很費勁的，所以一天也就產那一根，然后晚上還把它吃了，吃回去明天早晨再繼續產。如果能大量地去置備那一根主絲的話，就可以拿到一個超輕的但結構超強的材料，就可以拿它做各種各樣的事。比如說你可以拿它做一張大網去攔飛機，還可以做個防彈衣，但是穿上都沒什么感覺，類似于這樣的事。
這是一種新材料蛛絲蛋白，有很多公司在做這樣的事，最近也有一些公司取得了突破，就是用微生物的方式來生產。不過這很難，因為它是一種蛋白，蛋白以一種特別奇怪的方式組合就變成了超強的纖維，但這個蛋白的生產是非常費勁的。然后拿到這個蛋白之后還要把它組裝成那個樣子，也是很難的。所以有很多公司在做這樣的事。
而我們想做的就是先解決材料的這個問題，從這兒開始，我們其實想擴展到很多很多的地方。我們覺得新的技術其實能幫我們生活得更好，所以每當談到這個都覺得挺激動的。而且We have nothing to lose，反正我們也找不著工作，還不如在這兒好好做做，說不定就能做出一些事讓我們自己很自豪，以后讓孩子們、讓子子孫孫們都覺得很自豪的事情。
謝謝大家。
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