汪保衛(wèi)，常江，王智文

1.天津大學化工學院,系統(tǒng)生物工程教育部重點實驗室

2.中國科學院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所

3.中國環(huán)境科學研究院

4.天津大學合成生物學前沿科學中心

進入新世紀以來，以DNA 化學合成與測序、基因重組為基礎(chǔ)的基因工程技術(shù)，以基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝物組分析和基因組尺度代謝網(wǎng)絡(luò)建模為代表的系統(tǒng)生物學方法飛速發(fā)展，現(xiàn)代生物技術(shù)實現(xiàn)了由傳統(tǒng)的基因工程、蛋白質(zhì)工程、細胞工程向合成生物技術(shù)的跨越。特別是隨著單分子DNA 測序、高通量DNA 自動化合成及基因編輯技術(shù)的快速進步，合成生物技術(shù)已實現(xiàn)了從對基因或基因組的“讀”到“寫”和“編”的跨越，合成生物技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代生物技術(shù)的新發(fā)展階段。按照聯(lián)合國《生物多樣性公約》（簡稱《公約》）第12 次締約方大會決議給出的定義，合成生物學屬于生物技術(shù)的范疇，即“利用生物系統(tǒng)、生物機體或者其衍生物為特定用途而生產(chǎn)或改變產(chǎn)品或過程的任何技術(shù)應(yīng)用”[1]。合成生物學綜合利用生物學、化學、物理學、數(shù)學與信息科學等多學科的基本原理及工程學思維與方法，通過分析和設(shè)計，在基因及基因組水平上對生物及其子系統(tǒng)進行改造或重新構(gòu)建，從而合成小到化合物、生物大分子，大到細胞，甚至新的生命體或物種。

生物多樣性是地球上動物、植物和微生物的紛繁多樣性及其遺傳變異的總和，包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性；是國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略資源，也是人類生存發(fā)展不可或缺的外部條件[2]。我國是世界上生物多樣性最豐富的國家之一，政府高度重視其保護工作并取得了積極進展，大量的陸地生態(tài)系統(tǒng)類型和野生動植物得到有效保護，部分區(qū)域生態(tài)功能得到一定恢復，生物多樣性保護和監(jiān)測理論（如物種分布模型）、技術(shù)及軟硬件平臺建設(shè)也取得了重大進展[3-7]。近年來，隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級，人們對美好環(huán)境的需求和環(huán)境保護意識顯著上升；同時恰逢人類進入“第四次工業(yè)革命”的爆發(fā)性技術(shù)發(fā)展期，評估新興技術(shù)對生物多樣性的影響成為一項重要課題。合成生物技術(shù)是這些新興技術(shù)的明星代表，其研究、開發(fā)與應(yīng)用對生物多樣性的潛在影響已受到國際社會密切關(guān)注。2018 年6 月，美國國家科學院發(fā)布了《合成生物學時代的生物防御》報告，對合成生物學可能引發(fā)的生物威脅進行了評估[8]。2019 年2 月，《公約》組織開展了全球范圍的合成生物學在線論壇活動，討論合成生物技術(shù)的研究、開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展可能對生物多樣性產(chǎn)生的影響[1]。2020 年10 月，我國通過了《中華人民共和國生物安全法》，就“生物技術(shù)研究、開發(fā)與應(yīng)用安全”單列條文，同時將對生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的破壞上升到危害國家生物安全的高度，充分說明我國對這一問題的重視[9]。

當前，我國生物多樣性保護總體形勢依然嚴峻，一方面生物多樣性保護面臨的傳統(tǒng)挑戰(zhàn)依然存在；另一方面新興技術(shù)的研究、開發(fā)與應(yīng)用（如合成生物技術(shù)）對生物多樣性可能產(chǎn)生全新影響。筆者分析了合成生物技術(shù)的研究、開發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，探索評估了其對生物多樣性的潛在風險，提出了應(yīng)對潛在風險的策略與建議。

1 合成生物技術(shù)的研究、開發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1.1 在多個領(lǐng)域取得的重要進展

1.1.1微生物細胞工廠

由于微生物培養(yǎng)和操作的便利性，合成生物技術(shù)最重要的研究領(lǐng)域之一即為微生物細胞工廠的開發(fā)利用。研究人員開發(fā)出了用于多種大宗化學品及高附加值產(chǎn)品生產(chǎn)的微生物細胞工廠。在大宗化學品方面，包括乙醇、乳酸、丁二酸、檸檬酸、3-羥基丙酸、1，3-丙二醇、丁二醇、乙偶姻、谷氨酸、丙氨酸等，其中一些產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。在高附加值產(chǎn)品方面，生產(chǎn)具有醫(yī)療保健作用的萜類化合物、稀少糖類、藥用天然產(chǎn)物、動植物激素等的微生物細胞工廠也被成功開發(fā)出來[10-13]。隨著合成生物技術(shù)的發(fā)展，通過從頭設(shè)計合成全新的微生物細胞工廠的理念正在形成，將為微生物細胞工廠產(chǎn)品線拓展、生產(chǎn)性能提升、安全性提高創(chuàng)造廣闊的空間。

1.1.2人工合成菌群

自然界不同生境中的微生物常以混合菌群形式存在，通過與周圍環(huán)境中生物和非生物因素的多種形式的相互作用實現(xiàn)在特定生境中的棲息或適應(yīng)。借助于合成生物技術(shù)，研究人員可以設(shè)計構(gòu)建出具有特定功能的人工合成菌群，或者分析天然微生物菌群的種群結(jié)構(gòu)、內(nèi)部相互作用機制，進而設(shè)計開發(fā)出更具利用潛能的人工合成菌群。目前，通過對腸道菌群等天然微生物菌群或人工設(shè)計的微生物菌群模型等對象的研究，研究人員在微生物菌群的種群控制、菌群內(nèi)部基因的長時空范圍協(xié)調(diào)表達、菌群內(nèi)部功能分工或相互作用、菌群的結(jié)構(gòu)動態(tài)變化特征及合成菌群的設(shè)計策略研究等方面取得了較大進展[14-18]。在具體應(yīng)用方面，人工合成菌群在大宗化學品及天然產(chǎn)物合成、難降解物降解、微生物電池等方面均取得顯著進展。如天津大學元英進教授團隊在人工合成菌群生產(chǎn)維生素C 前體2-酮-L-古龍酸（2-keto-L-gulonic acid）方面，采用三菌菌群（Gluconobacter oxydans,Ketogulonicigenium vulgare及Bacillus endophyticus）實現(xiàn)一步法合成2-酮-L-古龍酸，30 h 產(chǎn)量達73.7 g/L，達到傳統(tǒng)工業(yè)方法的生產(chǎn)水平[19]。人工合成菌群在難降解化合物〔如含苯環(huán)類化合物，苯、甲苯、菲、苯乙烯、苯并(a)芘等〕及抗生素殘留物的降解、脫硫等環(huán)境修復和治理領(lǐng)域也有重要的應(yīng)用[20-23]。采用合成生物技術(shù)構(gòu)建的監(jiān)測重金屬、除草劑等污染物的生物傳感器是除人工合成菌群外合成生物技術(shù)用于環(huán)境治理的另一重要研究方向[24-25]。

1.1.3人工基因組合成

近年來，人工基因組設(shè)計與合成在深度和廣度上不斷突破，實現(xiàn)了病毒、原核生物和單細胞真核生物的人工基因組合成。2002 年Cello 等[26]首次實現(xiàn)人工合成脊髓灰質(zhì)炎病毒基因組，2010 年第一個有活性且增添了“水印”的人工蕈狀支原體基因組（Synthia）被合成[27]，2016 年從頭設(shè)計合成了包含維持生命活動基本基因的最小基因組Synthia 3.0[28]。2017 年Science期刊集中報道了由天津大學、清華大學和華大基因的中國科學家組成的團隊對釀酒酵母5 條染色體從頭設(shè)計與全合成，首次實現(xiàn)了真核生物基因組重新設(shè)計與合成[29-30]。2018 年，Nature雜志報道了中國科學院覃重軍團隊在國際上首次人工創(chuàng)建單條染色體的真核細胞，把釀酒酵母細胞天然的16 條染色體人工融合成了單條線型染色體且具備正常細胞功能[31]。在更大規(guī)?；蚪M人工合成方面，2016 年Science期刊公布了“人類基因組編寫計劃（Human Genome Project-Write,HGP-Write）”，項目預計耗資數(shù)十億美元，計劃10 年之內(nèi)實現(xiàn)完整人類基因組的從頭合成[32]。2019 年10 月，基因組編寫計劃工作組總結(jié)了人工基因組合成面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)，將其分為基因組設(shè)計（genome design）、DNA 合成（DNA synthesis）、基因組編輯（genome editing）和染色體構(gòu)建（chromosome construction）四大技術(shù)板塊，以及需要對這些領(lǐng)域中現(xiàn)有技術(shù)進行改進，以便在未來10 年內(nèi)推動合成基因組學發(fā)展。

1.1.4基因組編輯

基于CRISPR-Cas9 的基因組編輯是目前最引人注目的基因組編輯技術(shù)，該技術(shù)的開發(fā)與發(fā)展工作被授予2020 年度諾貝爾化學獎，已被廣泛用于多種原核生物與真核生物的基因組編輯中[33-38]。當前，基因組編輯技術(shù)仍然存在一定局限性，第一個關(guān)鍵問題是多位點基因組編輯的成功率較低，主要在比較低等的原核微生物如大腸桿菌和枯草芽孢桿菌等成功實現(xiàn)。單個局部的、核酸酶誘導的雙鏈斷裂可以提高該位點的編輯效率，但是多位點同時斷裂常引起細胞毒性；通過采用堿基修飾酶替換核酸酶來減少DNA 雙鏈缺口，僅使用少數(shù)引導序列便可同時對人體細胞中超過13 200 個重復序列進行編輯[39]。2020 年，中國科學院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所張學禮研究員和畢昌昊研究員帶領(lǐng)的合作團隊通過設(shè)計構(gòu)建胞嘧啶脫氨酶-nCas9-Ung 蛋白復合物，創(chuàng)建了新型糖基化酶堿基編輯器（GBE），開發(fā)了可實現(xiàn)嘧啶和嘌呤間顛換的單堿基基因編輯系統(tǒng)，為微生物基因組的非斷裂任意堿基編輯提供了新的有效工具，并有望進一步拓展應(yīng)用到其他物種[40]。多位點基因組編輯的另一關(guān)鍵問題是引導RNA（gRNA）的導入，多個獨特位點的基因組編輯需要在同一個細胞中導入多個靶向gRNA。如能成功實現(xiàn)用DNA片段代替起定位作用的gRNA，則可以大大降低CRISPR-Cas9 基因組編輯體系的復雜性，為更加廣泛的應(yīng)用提供可能?；蚪M編輯技術(shù)還有一個備受關(guān)注的問題是脫靶現(xiàn)象，一個美英兩國合作的研究組報道了通過精確設(shè)計的gRNA 序列以及構(gòu)建非特異性位點DNA 結(jié)合能力低的Cas9 蛋白突變體（SpCas9-HF1）的方式將基因組編輯的脫靶率降低到檢測限以下[41-42]。這些工作大大增強了基因組編輯技術(shù)的適用性，從而為將來可能的治療性應(yīng)用提供保障。

1.1.5基因驅(qū)動

基因驅(qū)動指人為改變生物體的特定基因，將這些編輯過的基因有偏向性地遺傳給下一代，并使得這種編輯過的基因能夠穩(wěn)定地遺傳多代，這一技術(shù)是目前合成生物學的新興熱門研究領(lǐng)域[43-44]?；蝌?qū)動由進化生物學與生態(tài)學研究中發(fā)現(xiàn)的一個自然現(xiàn)象，通過與基因組編輯等合成生物技術(shù)的結(jié)合，形成了一種針對特定物種進行種群結(jié)構(gòu)改造的技術(shù)。2018 年英國研究人員在《自然·生物技術(shù)》雜志報道了首次成功使用基因驅(qū)動技術(shù)在實驗室內(nèi)滅絕一種瘧蚊[45]?；蝌?qū)動技術(shù)由最開始應(yīng)用于控制瘧疾傳播媒介瘧蚊種群數(shù)量，發(fā)展到嘗試用來控制農(nóng)業(yè)害蟲、嚙齒動物甚至雜草的種群，進一步的應(yīng)用場景還包括控制血吸蟲疾病的媒介蝸牛和外來入侵脊椎動物的種群數(shù)量[46-48]。基因驅(qū)動技術(shù)的運用也面臨一些技術(shù)問題，包括靶向基因位點的抗性及進化過程中效率降低的問題。研究人員開發(fā)了基于性染色體相關(guān)的基因驅(qū)動來降低和避免產(chǎn)生抗性的問題，還通過計算機建模來研究驅(qū)動基因在種群進化中的動態(tài)變化機制[49-50]。為了提高基因驅(qū)動技術(shù)運用的安全性，研究人員為利用基因驅(qū)動技術(shù)控制瘧疾傳播媒介瘧蚊種群設(shè)計了規(guī)范的操作流程，并且在進入野外試驗時需要獲得相關(guān)監(jiān)管方的知情許可和公眾參與[51-52]。在基因驅(qū)動技術(shù)的研究過程中同時注意防逃逸技術(shù)和措施的研究應(yīng)用非常必要，包括基因驅(qū)動等具體合成生物技術(shù)研究環(huán)境的防生物逃逸設(shè)施開發(fā)以及基因驅(qū)動合成生物本身的安全防逃逸設(shè)計，共同將對環(huán)境可能產(chǎn)生的不可預期影響降到最低。

1.2 多國政府及產(chǎn)學研機構(gòu)的支持

1.2.1發(fā)達國家的長遠規(guī)劃與布局

合成生物技術(shù)因其多學科交叉、融合發(fā)展和顛覆性的特點受到各發(fā)達國家的廣泛關(guān)注與支持。2010 年美國伍德羅·威爾遜國際學者中心發(fā)布報告指出，2005—2010 年美國政府對有關(guān)合成生物學的研究經(jīng)費支持約4.3 億美元，而同期歐盟和3 個歐洲國家（荷蘭、英國和德國）對合成生物學的經(jīng)費支持也達1.6 億美元[53]。美國國防部在2014 年將合成生物學列為21 世紀優(yōu)先發(fā)展的六大顛覆性技術(shù)之一。英國合成生物學領(lǐng)導理事會（SBLC）在2016 年發(fā)布了《英國合成生物學戰(zhàn)略計劃2016》[54]。習近平總書記在2018 年兩院院士大會上的講話指出，以合成生物學、基因編輯、腦科學、再生醫(yī)學等為代表的生命科學領(lǐng)域孕育新的變革。我國在“十三五”科技創(chuàng)新戰(zhàn)略規(guī)劃中將合成生物技術(shù)列為戰(zhàn)略性前瞻性重點發(fā)展方向，并從2018 年起啟動總投入為23 億元的國家重點研發(fā)計劃“合成生物學”重點專項。

1.2.2相關(guān)市場的發(fā)展情況

2016 年英國專門成立的合成生物學領(lǐng)導理事會（SBLC）期望到2030 年英國要實現(xiàn)合成生物學100 億歐元的市場規(guī)模，并進一步開拓全球市場以獲取更大的價值[54]。英國發(fā)布的《2017 年英國合成生物學初創(chuàng)調(diào)查》報告指出，2000—2016 年英國合成生物學領(lǐng)域的私人投資達5.64 億英鎊，是政府公共投資的10 倍[54]。一些信息與合成生物學的行業(yè)巨頭認為基于合成生物學與信息科技的交叉發(fā)展，合成生物學的發(fā)展將進入一個黃金時期。調(diào)查表明，自2014 年以來面向合成生物學領(lǐng)域的投資逐年增長，2018 年該領(lǐng)域融資總額高達38 億美元，約為2017 年的2 倍。以DNA 合成市場為例，據(jù)美國透明市場研究(Transparency Market Research)公司預測，2017—2025 年全球DNA 合成市場將保持11.2%的年復合增長率，到2025 年市場將達到41.89 億美元。整個生命科學領(lǐng)域也是投融資的熱點，據(jù)報道僅在2020 年第一季度就有至少50 億美元的資金投入了專注于生物制藥的美國投資機構(gòu)，其中包括Flagship、Deerfield、Frazier、VenBio 和NEA 等知名機構(gòu)，其中多個機構(gòu)非?？春弥袊谏锛夹g(shù)及醫(yī)療行業(yè)的投資機會。

1.3 發(fā)展趨勢

（1）研究對象將更加直面人類社會發(fā)展面臨的關(guān)鍵問題。合成生物技術(shù)發(fā)展越來越關(guān)注人類社會發(fā)展面臨的關(guān)鍵問題，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人類健康與醫(yī)療、氣候變化等。2018 年，Yang 等[55]利用合成生物學方法組裝了1 個多蛋白體的固氮元件用于生物固氮以降低化學肥料的使用。2019 年，Wu 等[56]綜述了利用合成生物學進行癌癥治療的研究進展。2020 年，Miller 等[57]報道了利用天然及合成的元件構(gòu)建模擬葉綠體來實現(xiàn)光驅(qū)動的CO2固定，以推動解決人類活動導致的碳排放急劇上升問題。直面人類社會發(fā)展面臨的關(guān)鍵問題已成為合成生物技術(shù)深入發(fā)展的重要趨勢。

（2）研究技術(shù)和方法更加凸顯多學科交叉融合發(fā)展。以2017 年美國合成基因組（SGI）公司研制出的數(shù)字生物轉(zhuǎn)換器（digital biological converter,DBC）為例，該技術(shù)可全自動、在無人工干預的條件下合成DNA、RNA、蛋白質(zhì)和病毒等，綜合運用了信息處理、自動化控制、化學合成、分子生物學技術(shù)等多學科知識，是合成生物技術(shù)多學科交叉融合發(fā)展的典型代表[58]。2020 年，Mehr 等[59]報道了一種新的基于人工智能的自動化通用化學合成系統(tǒng)，可以通過人工智能直接對化學合成技術(shù)文獻進行分析，提取出合成工藝信息，并通過數(shù)字化與自動化的執(zhí)行系統(tǒng)來實現(xiàn)目標化學品的合成，而這些合成產(chǎn)物可以是DNA、RNA 或者蛋白質(zhì)，從而成為合成生物技術(shù)的強大工具。研究技術(shù)和方法更加凸顯多學科交叉融合發(fā)展已成為合成生物技術(shù)的重要發(fā)展趨勢。

2 合成生物技術(shù)對生物多樣性的潛在風險定性評估

2.1 評估原則

2.1.1防范降低負面風險

生物多樣性對于人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要性毋庸置疑。隨著人類社會的發(fā)展，新的技術(shù)層出不窮，一方面給人類的生存發(fā)展提供了強大的推動力，另一方面又可能伴隨著各種負面影響并給人類社會的可持續(xù)發(fā)展造成一定程度的危機。合成生物技術(shù)作為一門新興技術(shù)，人們對其潛在的負面風險也在逐漸深入認識，而防范降低負面風險是評估其對生物多樣性潛在風險的根本宗旨。

2.1.2促進有益開發(fā)應(yīng)用

合成生物技術(shù)是為了克服現(xiàn)有生物技術(shù)研究、應(yīng)用中存在的不足和提高效率而逐步產(chǎn)生的，其對生物多樣性潛在風險的評估不應(yīng)阻斷該技術(shù)的正常發(fā)展和進化，其根本目的是服務(wù)于人類社會提高生產(chǎn)效率，降低能源資源消耗和解決環(huán)境污染等重大問題。

2.1.3保護生物多樣性

由于生物多樣性對于人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要性，理論上任何新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用都需要考慮其對生物多樣性的潛在風險，以及是否可能作為保護生物多樣性的方法。合成生物技術(shù)的研究應(yīng)用對象與生物相關(guān)，因而其與保護生物多樣性的關(guān)系更為密切，可以預期在合理運用情況下將會對保護生物多樣性產(chǎn)生顯著的積極影響，同時也需要做好技術(shù)跟蹤、評估，建立風險應(yīng)對機制和方案。

2.2 評估方法

依據(jù)當前國際社會對合成生物學的共識定義以及國內(nèi)外合成生物技術(shù)的潛在風險評估相關(guān)經(jīng)驗，筆者提出的評估方法從合成生物技術(shù)的適用范圍和基于合成生物技術(shù)的制品、組分和生物的安全性2 個維度進行潛在風險的定性評估。

2.2.1合成生物技術(shù)的適用范圍

合成生物學的基礎(chǔ)/共性技術(shù)，如基因測序、DNA 合成、基因組編輯和基因驅(qū)動等技術(shù)，需界定規(guī)范的技術(shù)適用范圍。以基因組編輯技術(shù)為例，在當前倫理共識框架下其適當應(yīng)用范圍應(yīng)當不包含人類胚胎、生殖細胞或以生殖改良為目的的應(yīng)用。通過推動國家層面的合成生物技術(shù)適當應(yīng)用倫理委員會細化合成生物學具體技術(shù)的適用場景，建立相應(yīng)的評判機制，在此基礎(chǔ)上對合成生物學具體技術(shù)應(yīng)用的適當性進行評估。

2.2.2基于合成生物技術(shù)的制品、組分和生物的安全性

依據(jù)合成生物學的生物化學本質(zhì)可進一步劃分為基于轉(zhuǎn)基因技術(shù)的制品、組分和生物以及基于合成生物技術(shù)的制品、組分和生物2 種類型，二者劃分的依據(jù)參考國際社會對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的定義來確定。第一種類型即基于轉(zhuǎn)基因技術(shù)的制品、組分和生物，其潛在風險的評估將參照現(xiàn)有轉(zhuǎn)基因技術(shù)對生物多樣性潛在風險的評估方法?！豆s》組織在2019 年2 月開展的全球范圍合成生物學在線論壇活動中，大多數(shù)工業(yè)化國家及相關(guān)非政府組織認為目前絕大多數(shù)合成生物技術(shù)制品、組分和生物均屬于第一種類型，其對生物多樣性影響的評估可以借鑒《卡塔赫納議定書》的風險評估方法來進行。第二種類型即基于合成生物技術(shù)的制品、組分和生物，其潛在風險的評估必須針對個案分析而不可一概而論。

結(jié)合生物多樣性的定義，將具體從遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性3 個方面進行基于合成生物技術(shù)的制品、組分和生物的潛在風險分析，而潛在風險的影響程度可劃分為無影響或輕度影響、中度影響和重度影響3 個等級（圖1），不同影響程度的分級可通過設(shè)定一個公認的影響（危害）指標體系進行量化分析。由于人類對新生的合成生物技術(shù)的潛力及可能危害的認識尚在逐步深入之中，而對長時空尺度事物及其影響的深入認識仍有待提升，因而關(guān)于合成生物技術(shù)對生物多樣性潛在風險的認識仍不免受到當前知識水平的局限。

圖1 合成生物技術(shù)對生物多樣性潛在風險的評估方法Fig.1 Methods for evaluation of the potential risk of synthetic biotechnologies on biodiversity

2.3 評估結(jié)果

（1）合成生物技術(shù)屬于現(xiàn)代生物技術(shù)的新發(fā)展階段，不屬于“新產(chǎn)生的緊急事物”。根據(jù)國際社會關(guān)于合成生物學的共識性定義及其產(chǎn)生發(fā)展的背景可以確定，合成生物技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的新發(fā)展階段。合成生物技術(shù)與其他新興技術(shù)一樣，是為解決當前人類社會發(fā)展面臨的問題并克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，在已有學科知識體系基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有較為積極的影響和優(yōu)勢。由于人們對其認識和掌握仍有不足，因而可能產(chǎn)生某些潛在的危害，但本質(zhì)上并不符合以負面影響為核心特征的“新產(chǎn)生的緊急事物”（new and emerging issues）。

（2）合成生物技術(shù)對生物多樣性的當前直接影響可管控。根據(jù)前述合成生物技術(shù)的研究、開發(fā)及應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢可知，自2017 年《公約》合成生物學特設(shè)專家組會議以來，合成生物技術(shù)研究總體上屬于對現(xiàn)有技術(shù)的完善和應(yīng)用場景的拓展[1]。比如在微生物細胞工廠開發(fā)方面，主要表現(xiàn)為微生物細胞工廠產(chǎn)物譜的擴展。在人工合成基因組領(lǐng)域，近期由中國科學家完成的人工合成單條巨大酵母染色體，仍是在原有的酵母細胞內(nèi)進行的遺傳操作，而非真正意義上的完全體外合成后再轉(zhuǎn)入活細胞內(nèi)。酵母是較低等的單細胞真核生物，人工合成高等生物的基因組仍然面臨巨大挑戰(zhàn)。在基因組編輯領(lǐng)域，基于CRISPR-Cas9 的基因組編輯技術(shù)雖得到了長足的發(fā)展，但是在多位點、高效、精確、任意編輯等方面與理想水平之間仍有差距。而有關(guān)基因驅(qū)動的研究目前仍處于實驗室研究水平，尚未進行大規(guī)模野外釋放試驗，還有很多理論和實際問題尚未觸及和解決。合成生物技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用總體仍處于量的積累階段，尚難斷言哪些具體應(yīng)用會對生物多樣性產(chǎn)生深度影響。

（3）合成生物技術(shù)對生物多樣性的潛在風險存在個案特異性。合成生物技術(shù)對生物多樣性的潛在風險因應(yīng)用場景而異，需進行針對性分析。例如，與傳統(tǒng)的遺傳改良生物（genetically modified organisms，GMO）作物不同，基因驅(qū)動是一種主動的通過操控物種的繁殖和特定性狀受控遺傳而實現(xiàn)對種群結(jié)構(gòu)的改變。它是一種主動打破目標物種種群結(jié)構(gòu)的方式，對特定環(huán)境遺傳和生物多樣性的潛在風險理論上比GMO 作物可能存在的遺傳信息被動擴散風險更高，并可能進一步對生態(tài)系統(tǒng)平衡產(chǎn)生影響。這些風險主要表現(xiàn)在基因驅(qū)動遺傳信息在野外環(huán)境中的跨空間擴散（向目標區(qū)域外的擴散）和跨物種擴散（向相近或生態(tài)位密切相關(guān)物種的水平轉(zhuǎn)移），甚至可能帶來目標物種抵抗性的加速進化，這些基因驅(qū)動遺傳信息的擴散產(chǎn)生的影響可能常常會超出預期?；蝌?qū)動技術(shù)對生物多樣性的潛在風險評估，需要根據(jù)具體案例進行細致的工作來判斷其影響程度。以針對瘧原蟲傳播載體按蚊的基因驅(qū)動為例，研究人員開發(fā)的帶有子代致死基因的基因驅(qū)動在實驗室實現(xiàn)了對子代種群數(shù)量的控制（97%子代個體死亡），同時他們也發(fā)現(xiàn)部分子代發(fā)生突變而不會死亡，導致該基因驅(qū)動可能在遺傳數(shù)代之后失效[45]?；蝌?qū)動按蚊的野外釋放伴隨的個體擴散極可能導致遺傳多樣性的改變，而目標區(qū)域按蚊種群數(shù)量下降可能帶來物種多樣性變化并進一步引發(fā)生態(tài)系統(tǒng)多樣性變化的風險，因而基因驅(qū)動技術(shù)應(yīng)用于按蚊種群控制的潛在風險應(yīng)引起足夠的重視并作系統(tǒng)性的科學研究來進行綜合判斷。如果基因驅(qū)動技術(shù)應(yīng)用于生態(tài)位更為重要的嚙齒動物（如鼠類）的種群控制，其潛在風險可能更為顯著。鑒于合成生物技術(shù)的發(fā)展速度超乎尋常，對于具體應(yīng)用可能產(chǎn)生的潛在風險及影響程度需密切關(guān)注并作針對性研究和應(yīng)對預案準備。

（4）具有可借鑒的風險識別、監(jiān)管和應(yīng)對理論與方法。人們在運用生物技術(shù)服務(wù)社會發(fā)展的同時也積累了相關(guān)風險的預防經(jīng)驗，這些經(jīng)驗智慧可為合成生物技術(shù)研究、開發(fā)與應(yīng)用所借鑒。如前期關(guān)于轉(zhuǎn)基因技術(shù)的風險識別、確認、監(jiān)管和應(yīng)對的方法體系可為合成生物技術(shù)提供借鑒和參考，部分可直接運用[1,60]。對于新型的由合成生物技術(shù)產(chǎn)生的制品、組分和生物，需要根據(jù)其具體特點和應(yīng)用場景加強研究，開發(fā)針對性的方法體系來進行管理，實現(xiàn)合理運用新技術(shù)服務(wù)人類社會可持續(xù)發(fā)展。合成生物學的發(fā)展所實現(xiàn)的構(gòu)建監(jiān)測器件、回路、細胞的能力本身為合成生物技術(shù)制品、組分和生物的監(jiān)測提供了新的選擇。此外，生物化學、分子生物學、系統(tǒng)生物學以及材料科學、人工智能等多學科交叉發(fā)展將為合成生物技術(shù)的風險識別、監(jiān)管和應(yīng)對提供更多新工具。

3 合成生物技術(shù)對生物多樣性潛在風險的應(yīng)對策略及建議

（1）加強合成生物技術(shù)相關(guān)生物多樣性風險、倫理、生物防御等研究的戰(zhàn)略部署與規(guī)劃。針對我國的基本國情和國際合成生物技術(shù)發(fā)展的總體態(tài)勢，把合成生物技術(shù)發(fā)展相關(guān)的生物多樣性風險、倫理、生物防御等方面的研究作為重要工作內(nèi)容；由國家相關(guān)機構(gòu)統(tǒng)籌部署，成立合成生物技術(shù)評估監(jiān)測委員會，研究制定長期發(fā)展規(guī)劃。在國家科技發(fā)展規(guī)劃中統(tǒng)籌部署，對合成生物技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域研究予以重視，加大政策和資金支持力度；支撐合成生物技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，服務(wù)于國計民生，達到人與自然和諧共處。

（2）完善覆蓋全國及重要周邊地區(qū)的生物多樣性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，強化合成生物技術(shù)相關(guān)生物多樣性風險的監(jiān)測、監(jiān)管。建立健全具有廣泛覆蓋度及充分代表性的生物多樣性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)是進行生物多樣性監(jiān)控與保護的重要手段。在國家相關(guān)機構(gòu)的領(lǐng)導下，進一步完善不同區(qū)域、不同生物類別生物多樣性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)；借鑒發(fā)達國家經(jīng)驗，建立和完善綜合性國家尺度生物多樣性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。建立針對相關(guān)行業(yè)、重點科研中心、關(guān)鍵研發(fā)基地的合成生物技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用監(jiān)測、掃描與評估長效機制，提高合成生物技術(shù)相關(guān)生物多樣性早期風險預判、識別及應(yīng)對能力，完善保護生物多樣性的監(jiān)測、監(jiān)管相關(guān)政策、法律法規(guī)。

（3）完善合成生物學研究體系，開發(fā)影響生物多樣性及應(yīng)對預案的關(guān)鍵共性技術(shù)。由國家有關(guān)部門引導，聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域科研機構(gòu)、大學、重點企業(yè)和醫(yī)院等企事業(yè)單位，整合合成生物技術(shù)與生物多樣性優(yōu)勢團隊和力量；圍繞合成生物學學科發(fā)展前沿問題、我國及“一路一帶”沿線國家生物多樣性焦點問題開展研究工作，創(chuàng)新合成生物學與生物多樣性保護理論知識體系。重點研究合成生物學的關(guān)鍵共性技術(shù)以及應(yīng)對可能產(chǎn)生的生物多樣性潛在風險的儲備技術(shù)和預案，加強防逃逸合成生物技術(shù)開發(fā)（如合成生物技術(shù)應(yīng)用于高風險對象研究時的環(huán)境隔離設(shè)施開發(fā)，基于物理防逃逸培養(yǎng)體系、密碼子重編排、關(guān)鍵營養(yǎng)物控制、特定化合物敏感性、模擬有性生殖隔離等策略的合成生物本質(zhì)安全設(shè)計和應(yīng)用安全研究等[61-65]）；創(chuàng)建合成生物技術(shù)制品、組分、生物全生命周期安全監(jiān)控技術(shù)體系；確立合成生物技術(shù)良好開發(fā)應(yīng)用基本準則、合理應(yīng)用對象和范圍等。

（4）強化規(guī)范管理，提升科學認知。加強產(chǎn)業(yè)規(guī)范管理制度和安全審批，借助人工智能和互聯(lián)網(wǎng)科技等，建立完善的客戶和訂單信息數(shù)據(jù)庫并預備應(yīng)急安全管理和追蹤方案，建立高標準、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。預測和理解政府及公眾關(guān)于合成生物技術(shù)對生物多樣性影響的認知與觀點，廣泛傳播合成生物技術(shù)研究、開發(fā)與應(yīng)用及生物多樣性保護所產(chǎn)生的客觀知識和積極進展，加深公眾關(guān)于合成生物技術(shù)及生物多樣性的合理正確的認識。從國家生物安全的總體角度認識和綜合考慮合成生物技術(shù)對生物多樣性、生物安全及倫理的影響，嚴格落實和完善相關(guān)法律法規(guī)。強化基礎(chǔ)科學教育，做好科普工作，提升人民總體科學素養(yǎng)，為合成生物技術(shù)等代表性新興技術(shù)的發(fā)展和社會持續(xù)進步提供強大和均衡的動力。

4 結(jié)論

近年來合成生物技術(shù)發(fā)展迅速，在微生物細胞工廠及人工合成菌群、人工基因組合成、基因組編輯和基因驅(qū)動等領(lǐng)域的進展尤其引人注目，同時也獲得了各國政府及產(chǎn)學研機構(gòu)的大力支持。合成生物技術(shù)研究、開發(fā)與應(yīng)用的深入發(fā)展使得評估其對人類社會生存發(fā)展至關(guān)重要的生物多樣性的影響成為一個不可忽視的問題。針對該問題，本研究提出了“防范降低負面風險，促進有益開發(fā)應(yīng)用和保護生物多樣性”的評估原則；設(shè)計了綜合考慮合成生物技術(shù)適用范圍和基于合成生物技術(shù)的制品、組分和生物的安全性2 個維度的評估方法進行合成生物技術(shù)研究、開發(fā)與應(yīng)用對生物多樣性影響的定性分析?；谠撛u估原則和方法，得出如下評估結(jié)果：1）合成生物技術(shù)屬于現(xiàn)代生物技術(shù)的新發(fā)展階段，不屬于“新產(chǎn)生的緊急事物”；2）其對生物多樣性的當前直接影響可管控；3）其對生物多樣性的潛在風險存在個案特異性以及具有可借鑒的風險識別、監(jiān)管和應(yīng)對理論與方法。據(jù)此進一步提出了包括加強合成生物技術(shù)戰(zhàn)略研究規(guī)劃、完善生物多樣性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系、加強共性關(guān)鍵技術(shù)研究以及強化管理和科普等應(yīng)對其潛在風險的對策與建議，為合成生物技術(shù)的良性發(fā)展，服務(wù)于社會創(chuàng)造適宜的環(huán)境。