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用几百平方米的厂房，取代几万亩农田；用三五天的发酵周期，取代一年一茬的种植周期；用普通的糖和秸秆，取代稀缺的石油和矿产。这不是天方夜谭，而是生物制造正在做的事情。
传统农业的产出，依赖阳光、土壤与四季轮回。而生物制造这项前沿科技，则旨在颠覆这种依赖，它希望通过设计生命本身，在车间的生物反应器中，直接创造出我们所需的粮食、饲料乃至农业原料。
那么，微小的细胞如何能取代广阔的农田？这场生产方式的变革又将如何助力农业的未来？
“编程”细胞：什么是生物制造？
说到“制造”，很多人脑子里浮现的是机器轰鸣的工厂、高温高压的化学反应釜。但还有一种制造，安静得多，也神奇得多——它用的是活的“工人”：微生物、动植物细胞，甚至酶。这就是生物制造。
简单来说，生物制造就是用酶、细胞等生物体系作为生产车间来制造产品。它与传统农业模式有本质不同，是一种工业模式。科学家通过基因编辑等新技术，像搭积木一样为微生物“编程”，24小时不间断地生产出指定的产品。
生物制造和传统化学制造最大的不同有三点。第一，它能生产极其复杂的分子，比如青蒿素，微生物可以像精密仪器一样精准合成。第二，它的原料大多是生物质，比如玉米、秸秆，甚至二氧化碳，可再生、来源广。第三，它不需要高温高压，没有爆炸风险，污染也小得多。用谭院士的话说，这是代表未来的可持续发展技术。
生物制造也不是一夜之间冒出来的。1857年，人类发现了微生物和酶的作用；1947年青霉素的工业化生产，让化学工程师第一次把生物学家的“摇瓶实验”放大到了工业反应器——过去一公斤青霉素要用8万个摇瓶，一个发酵罐就能顶上80万个摇瓶的工作量，成本断崖式下降。到了上世纪90年代，人们开始追求绿色低碳，工业生物技术应运而生，但那时候还是“高大上”的东西，杜邦公司为了做一个叫1，3-丙二醇的产品，花了数亿美金。真正的转折发生在2010年前后，合成生物学和基因编辑技术诞生，科学家可以像搭积木一样改造微生物。
不种地的“新农业”，事关几个重大议题
生物制造之所以成为全球各国激烈竞争的制高点，是因为它直接关系到三个大问题：粮食安全、双碳目标、生命健康。
先说粮食安全。生物制造能置换耕地，让效率倍增。以抗疟疾药物青蒿素为例，过去它完全依赖种植黄花蒿来提取，一年一收，占用大量耕地。现在，科学家将黄花蒿合成青蒿素的基因“编程”进酵母菌里，实现了工业模式生产。在反应器里，生产24小时不停，全年无休。一个50立方米的反应器，其年产量就相当于过去2万多亩土地的种植收获。
我国每年进口近1亿吨大豆，用来榨油和做饲料。如果国际形势变化，大豆进口减少一半，中国人吃肉就可能受到影响。怎么办？生物制造可以生产替代蛋白。几千平方米的厂房，就能“种”出相当于几十万亩地产出的蛋白。
再说双碳。应对气候变化，中国承诺了“双碳”目标。传统工业是排碳大户，而生物制造用的是生物质原料，本质上是负碳的。如果把二氧化碳直接当作原料，那更是变废为宝。
最后说生命健康。越来越多的药物、疫苗、营养配料都要靠生物制造。关节疼痛的人常吃的氨基葡萄糖，过去价格不菲，现在用生物制造，两吨葡萄糖就能产一吨氨基葡萄糖，便宜多了。这些变化，都在悄无声息地提升我们的生活品质。
生物制造还能发展绿色农资，促进生态农业。例如，科学家正在研究用生物制造方法生产可控释放的绿色农药。这种农药在完成任务后可快速自然降解，能极大减少化学品残留与面源污染，让农业生产更生态、农产品更安全。
“细胞工厂”全速运转，迈向广阔未来
生物制造技术始于对抗菌素的规模化生产，如今因合成生物学与基因编辑技术的突破而迎来爆发。这场绿色革命的意义在于，它用工业的确定性，部分替代了农业对自然条件的依赖。
未来，生物制造会渗透到普通人生活的方方面面，其中有几个重点方向：一是用二氧化碳做原料。第一代生物制造原料是玉米，第二代是秸秆，第三代直接拿二氧化碳——先转化成乙酸，再做成衣康酸、航空燃料。二氧化碳进，航空燃料出，这不再是科幻。二是数字化细胞工厂。把微生物变成可计算、可编程的“工厂”，想要什么功能分子，就像搭积木一样改造细胞。三是绿色农药与肥料。一些科学家正在做“可控释放”的生物农药，一次施用，精准作用，没有污染。在食品和健康领域，功能糖、功能蛋白质、多肽等活性成分都可以通过生物制造大规模生产。
当“细胞工厂”全速运转，我们收获的将不仅是具体的产品，更是一种更高效、更可持续的农业生产新范式，为我们应对粮食安全、资源约束与环境挑战，提供了充满想象力的强大工具。
生物制造不是遥远的未来，而是正在发生的现在。它关乎粮食安全、生命健康，也关乎每一个家庭的餐桌和药箱。
（文章系中关村论坛2026农医融合创新发展论坛中国工程院院士、北京化工大学校长谭天伟内容，记者李欣哲、实习生孟佳颖采访整理）
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