年，我国科学家屠呦呦因为青蒿素的发现，获得了诺贝尔生理学或医学奖。现在以青蒿素为基础的联合疗法已经成为疟疾的标准治疗方法，挽救了全球数以百万人的生命。
这个可能是大家都听到过的故事，但在青蒿素背后还有一个鲜为人知的故事。
上边图片里的植物叫做黄花蒿，黄花蒿地上的部分就是被中医成为青蒿的药材，在传统青蒿素的制备方法里，黄花蒿是青蒿素的唯一来源。
青蒿素的制备过程基本就是在这种植物中经过一系列的操作来提取青蒿素。这种依赖于传统种植业方式的生产模式生产出的青蒿素药剂，每剂价格在10美元左右。虽然听起来不是很高，但是疟疾流行的地区，也往往是经济条件不发达的地区，这个价格对于当地人来说仍然是很难承受的。
而在接下来的几年中，科学家采用基因工程改造酵母菌，用类似大桶的发酵罐发酵的方式，可以在工厂中大批量的生产出廉价的青蒿素。
最终青蒿素药剂的价格已经不到1美元。也正是这种低廉的价格，使得青蒿素被更为广泛的应用在疟疾的治疗领域，挽救更多的生命。
这项技术背后，实际上是生命科学领域的一个新的前沿分支——合成生物学的发展带来的巨变。
合成生物学的核心，就在于“合成”两个字。科学家用这些技术从合成生物分子，合成组织器官，甚至“合成生命”。
合成生物学的研究方法与传统的生物学有着非常大的区别。传统的生物学更多的是观察，从宏观到微观，更多的是在做观察理解，探究其背后的奥秘，是一种自上而下的过程。
而合成生物学是在工程学理念的指导下，有目的的设计和合成标准化的元件，再由不同功能的元件来构造成基因线路，不同的基因线路集成成为系统，最后获得一种具备特定功能的人工生命体/系统。
这是不是听起来更像是物理？确实是这样，如果把刚才描述的合成生物学过程，替换成物理电子元器件的设计过程就更容易理解：把生命中具备不同功能的基因设计成类似于电容，电阻，二极管一样的生物学零件，然后再把不同的零件按着设计组装成一个生物学电路，把复杂的电路结合在一起，就变成了一个生物学集成电路系统，最后得到一个具备特殊功能的生命体。
这个特殊功能的生命体都能做什么呢？最常用的合成生物学应用，就是构建微生物细胞工厂（MCFs）。
微生物细胞工厂，顾名思义，就是通过设计，改造一个微生物细胞，用这个细胞来生产出我们需要的物质。这是一项颠覆了传统生产方式的变革，可以用来替代以前只能用动物提取、植物提取、化学提取等生产方式获取到的物质，比如前边提到的青蒿素，还有胰岛素，维生素C，以及许多工业领域使用的原材料，都可以通过细胞工厂生产出来。
这对于人类是意义重大的，相当于除了农业、生物医药、能源与新材料的生产方式以外有了新的生产方式，同时对于全球的可持续发展也至关重要。依托于合成生物学，科学家们正在尝试解决人类的食品匮乏，医疗健康，能源紧缺和环境污染等各方面的问题。
而合成生物学生产的另一个优势在于绿色环保与降本增效，合成生物学的生物技术的应用可以降低工业过程能耗15-80%，原料消耗35%-75%，减少空气污染50%-90%，水污染33%-80%。据世界自然基金会（WWF）预估，到年工业生物技术每年将可降低10亿至25亿吨二氧化碳排放。
基于这些优势，合成生物学也深受各国重视。
我国合成生物学起步其实很早，早在年9月17日，世界上第一个人工合成的蛋白质——牛胰岛素在上海岳阳路号诞生，此时距离“胰岛素化学结构的解析”获诺贝尔奖仅仅过去了7年。
人工牛胰岛素的合成，被认为是继"两弹一星"之后我国的又一重大科研成果，标志着人类在认识生命、探索生命奥秘的征途中迈出了关键性的一步，促进了生命科学的发展，开辟了人工合成蛋白质的时代。
在这个成果之后，年随即启动了人工合成核酸工作。历经无数次试验，利用化学和酶促相结合的方法，于年11月在世界上首次人工合成了76个核苷酸的整分子酵母丙氨酸tRNA。在世界上首次成功地人工合成化学结构与天然分子完全相同，并具有生物活性的核酸大分子——tRNA，这在科学上特别是在生命起源研究上具有重大意义；标志着我们在这个领域进入了世界先进行列。
在年后，我国开始重点在合成生物学领域布局，年中国科学院就开始制定面向年的重大交叉前沿科技领域发展路线图——“生命起源、生物进化和人造生命”。
最近十年，我国合成生物学领域出了不少重要成果，比如以年，中国科学家首次人工创造出有生命活性的单染色体真核细胞，被誉为开启了合成生物学研究的新时代。
目前，我国合成生物学领域的相关企业主要集中在北京、上海、浙江、江苏、广东、天津等地。截至目前，国内合成生物学领域的公司已多达数十家。可以划分为上、中、下游三个部分，分别代表研发型、转化型和产品型三个类别。
研发型公司主要以合成生物学研发平台为基础，进行前端基因设计、菌株改造和细胞工厂构建；转化型一般拥有较多的生物发酵经验，主要进行中试转化平台的转化；而生产性就是直接以销售和生产终端产品为主，属于直接面对消费者群体的公司。
当然，我国也有集上中下游三个层面为一身的综合性合成生物学公司，比如华熙生物。
大多数人都是从前几年化妆品的火爆成分——玻尿酸听说的华熙生物。
玻尿酸又称为透明质酸，早在年，人类就发现玻尿酸的存在。但直到20世纪70年代，玻尿酸的获取途径还停留在从牛眼、鸡冠等动物组织中提取，产量非常低，成本高昂，仅限在眼科、骨科手术中应用。
一直到上世纪90年代，由中国科学家实现了通过微生物发酵的方式生产透明质酸，透明质酸才开始在我国逐步实现量产及普及。华熙生物从年开始在国内率先实现通过微生物发酵法规模化生产玻尿酸，大幅降低了成本。依托微生物发酵技术，从年开始，华熙生物就成为了全球最大的透明质酸研发、生产和销售企业，产业化水平居世界首位。
年，华熙生物的研发团队在全球首次实现了“酶切法”。“酶切法”可以精准控制玻尿酸分子量的大小，让不同分子量的玻尿酸更为精确地应用于更多领域，极大地拓展了玻尿酸的应用空间。
如今，华熙生物已经开始利用合成生物技术，在高纯度麦角硫因、5-ALA、维生素C葡萄糖苷、红景天苷等物质上已完成发酵工艺验证；多聚寡核苷酸和人乳寡糖均已实现突破性进展，处于国际领先研发水平；依托寡糖体外酶催化合成技术，建成了全球分子量覆盖广的人体三大多糖——透明质酸、硫酸软骨素、肝素寡糖库。
当然还有一点必须要提到的，就是华熙生物自主建设的合成生物科学馆，这也是全球首座合成生物科学馆。合成生物科学馆通过科普形式提升合成生物的广泛社会认知，普及合成生物科学常识，对于我国推动合成生物学全面发展非常有益。
希望大家日后有机会，都可以来到这所合成生物科学馆，听一听，学一学合成生物学的知识，毕竟作为生命科学的第三次革命，它在现在以及未来的进步，都将改变我们每一个人的生活。
本文转自知乎答主：极萨学院冷哲