近段时间以来，不少优秀的学者全职加盟西湖大学，合成生物学专家曾安平也位列其中。目前，他在西湖大学担任合成生物学及生物工程讲席教授、合成生物学与生物智造中心创始主任。
在生物技术领域，合成生物学是目前最前沿、最重要的学科领域之一。它在绿色制造和生命健康上都具有巨大潜力。理论上，几乎所有的主要化学合成品和液体燃料，都能借助生物制造技术从可再生资源合成，新一代药物如mRNA疫苗及未来食品的大规模制造也离不开合成生物学。
本期《天目Tech+》和曾安平深度聊了聊他的科研之路，以及有关合成生物学的那些事。
曾安平 图源：西湖大学
不断变道
机缘巧合开启新方向
回溯曾安平的科研之路，“变道”是一个绕不开的关键词。
1984年，曾安平硕士毕业后，他的导师林正仙建议：趁年轻，改学生物技术。这位中国石油化工事业的开拓者之一希望他将来能用生物化工，为已属“夕阳工业”的石油化工产业开辟新路。
远赴德国学习新专业，无疑让曾安平在博士期间吃了不少苦头。
“虽然被赶鸭子上架，但我不想辜负老师的期待，除了用功别无他法。”曾安平回忆道，由于从事博士论文工作的国家实验室在远离大学的郊区，他不得不辗转于相距10多公里的实验室和教室之间，经常半夜三更才回到宿舍。
1987年，曾安平在德国做博士论文实验 图源：西湖大学
孜孜不倦的努力加上本硕期间扎实的工程训练，让曾安平很快在“工业生物技术”领域崭露头角。
传统微生物学多使用定性研究的方法。受化工专业的研究思路影响，在博士论文中，曾安平将工程定量的概念，引入传统微生物学研究，取得了意想不到的结果，颠覆了关于氧气利用生物能学效率一个教科书般的定论。
这不仅让曾安平的导师和同行刮目相看，还为他很快赢得了德国国家研究中心永久研究员席位。有了“铁饭碗”，在做科研上，曾安平更加从心所欲，追寻兴趣，一路“变道”。
曾安平先是进入了当时生命科学的新兴研究领域——系统生物学，而后，他又以此为基础投入具有工程特色的合成生物学怀抱，聚焦大规模绿色生物制造核心技术。
这些领域看似跨度很大，其实有不少共通之处。
“事实上，每次变道并非突发奇想，而是自然而然的选择。在不知不觉时，过去的学习、科研经历早已为我埋下了一颗新方向的种子。”曾安平说。
曾安平获得教授资格后与Deckwer教授合影 图源：西湖大学
合成生物学
应用广泛的绿色制造
在光的照射下，绿色植物能将二氧化碳和水转化为有机物。这就是无时无刻不发生在大自然的“光合作用”。
不借助绿色植物，人类能否利用工程化的手段，进行“人工光合作用”？
这正是曾安平近年来主攻的研究方向之一——基于二氧化碳和光电的大规模绿色生物制造核心技术。
曾安平介绍，这种技术在捕捉大气中的碳、氮、氢、氧等元素后，能借助微生物和酶催化剂，将它们合成化学品或蛋白质。
1,3-丙二醇的生物合成就是他最具代表性的工作之一。这是一种重要的有机化工原料，可再加工成纺织品、油墨、化妆品等，应用广泛，具有易加工、可生物降解等环保特性。
借助生物制造技术进行再生产，无疑更加绿色、环保，有助于实现“双碳”目标。然而，将二氧化碳合成类似的化合物，还具有许多技术上的挑战。
曾安平在科普活动中介绍合成生物学 图源：西湖大学
“一方面是因为从空气中捕捉稀薄的二氧化碳，成本较高；另一方面，生物合成技术本身具有一定局限性，天然合成效率和速率往往还不够快。”曾安平解释道。
如何攻克这些关键难题？这需要从基础研究和工程化研究两方面入手。
在基础研究方面，设计人工生物合成途径及高效生物催化剂，可以大大提高合成效率。 在工程化方面，开发集成化的生物智造系统，可以提高合成速率。
另外，曾安平团队还在开辟一个崭新的研究领域——催化智能软物质合成生物学。
两年前，一个偶然的科学发现为曾安平团队打开了新思路。他们在研究二氧化碳捕捉系统时，首次发现了一个关键酶蛋白具有可逆相变现象。
类似于水能结冰，这个关键酶蛋白能随着环境变化，从一种状态变成另一种状态。如果能揭示其变化机制，并将其应用到生物制造中，或许会有意想不到的惊喜。
曾安平在未来的合成生物学与生物智造中心 图源：西湖大学
兴趣导向
为解决问题而做研究
作为西湖大学合成生物学及生物工程讲席教授，未来，曾安平还将承担培养学生的重任。
“我们既做最基础的科学研究，又做非常前沿的工程研究。我希望能培养学生的创造性，让他们具有将基础科学和工程学理念相结合、将知识转化为实践的能力。”曾安平说。
图源：西湖大学
这种理念与他的求学、科研经历不无关系。本硕期间，他接受了系统的数理及工程的基础训练，但对更为基础的物质结构及结构化学曾经抱有浓厚的兴趣；三十多年研究经历，让他养成了以解决问题为导向的研究取向。
“我很幸运，在我从事研究的机构，从来没有*论发**文的压力，不会为了*论发**文去做研究，我的研究基本上都是出于兴趣、好奇或者为了解决问题。”曾安平说，发表论文是水到渠成的事情。
加盟西湖大学前，曾安平曾在国际高水平刊物上发表论文300多篇，专业编著五本，专利（含申请）20多项，同时获得过海内外多项荣誉。
未来，西湖大学合成生物学与生物智造中心会成为曾安平团队的科研土壤。他们将聚焦于新一代生物药物、生物材料、以及基于二氧化碳和太阳能的大规模绿色生物制造核心技术，继续做“解决关键问题”的研究。
位于工学楼的曾安平实验室正在建设中 图源：西湖大学