合成生物学，海洋保护的工具?

我们的蓝色星球运行的海洋生态系统目前正在急剧下降。在过去的50年里，每年从海洋中捕获的鱼数量从2000万吨增加到近1亿吨。在同一时期，过度捕捞鱼类的比例从10%上升到30% (源)。对海洋原料的需求只会继续增长。要使海洋保护努力取得成功，就必须找到海洋资源的可持续替代品。新的合成生物学创新可以帮助保护受潜在消费者需求威胁的关键海洋种群。

鲨鱼和甘蔗

早在恐龙出现之前，鲨鱼就是处于海洋食物链顶端的食肉动物。今天，它们是最具商业价值的过度捕捞物种之一，很容易灭绝。鲨鱼被捕杀是因为它们的鳍、肉和肝，肝中含有高浓度的一种叫做角鲨烯的油。

人体皮肤也产生squalene，但随着年龄的增长，量减少。当角鲨烯转化为其氢化形式时，Squalane将成为储备稳定的抗老化成分，通常添加到乳膏，洗剂和油脂中。2012年，来自化妆品行业的Squalane需求导致每年造成约270万深海鲨鱼。¹http://www.bloomassociation.org/en/the-hideous-price-of-beaeuty/

生物工程的最新进展使从甘蔗中提取角鲨烯成为可能。生物基角鲨烷，由合成生物公司阿米瑞斯开发，现在商用通过丝芙兰等大型零售商。现在有多少鲨鱼免于成为润肤霜的产品?根据约翰·梅洛，阿米瑞斯的首席执行官该公司在全球角鲨烷市场的份额约为70%。Melo说:“(这拯救了)200万到300万条鲨鱼，(只用)大约20%的中央公园土地的甘蔗。”

令人惊讶的是，甘蔗可以产生鲨鱼肝中的一种油。这一切都归结于碳。“[甘蔗]是一种从阳光中利用碳的神奇作物，”Melo说。“从甘蔗中提取碳真的很容易。你把它打败了;你把所有的汁液都挤出来了。通过发酵过程，你可以利用合成生物学将碳转化为你想要的结构。”

Amyris'美容系列生物，在2016年推出。但Squalene在比赛中获得了新的聚光灯来开发Covid-19疫苗。在疫苗中，佐剂是增强免疫应答的组分。其中一个最有效的佐剂来自鲨鱼队。

去年MRNA疫苗的惊人飞跃也引发了这些疫苗的佐剂。当添加作为佐剂时，Squalene可以通过帮助携带血液中mRNA的mRNA疫苗的效果“涡轮充电”，从而减少10倍的mRNA的量。

值得注意的是，目前的Covid-19疫苗中没有Squalene佐剂。但根据Melo，Amyris正在投注MRNA疫苗的未来，并制备在规模上产生糖衍生的角鲨烯。

基于生物的Squalene和Squalane等创新为鲨鱼等顶点海洋捕食者提供保护。但在极端的另一端，还在进行综合生物学努力来缓解食物链底部的鱼类的压力。

吃啥变啥

在市场上，养殖鱼快要超过野生鱼了。然而，它们都以野生鱼类为食。养殖物种如鳟鱼和罗非鱼依赖于包括鱼粉和鱼油在内的饲料。这些成分通常来自食物链中较低的小的、多脂肪的鱼，比如通常被称为饲料鱼的沙丁鱼。

在22号捕捞法中，人工养殖的鱼是用野生捕捞的鱼喂养的，这意味着即使人工养殖的鱼以更可持续的方式饲养，它们的饲料仍然会耗尽脆弱的生态系统。当饲料鱼从海洋食物链的基础上被移除时，海鸟、海洋哺乳动物和野生捕获的鱼类都面临着食物供应的急剧减少。这种以野生鱼类喂养养殖鱼类的可持续性悖论，已经成为开发替代鱼类饲料和鱼油的驱动力。

一个挑战,F3团队现在正在呼吁提出鱼类饲料的替代方案。最终,F3无鱼饲料挑战目的是增加饲料鱼、鱼粉和鱼油替代品的商业应用。水产饲料专家Rick Barrows博士和F3的首席科学顾问说，人们对养殖鱼类的营养需求存在误解。“农民们说，‘哦，你必须给鱼喂鱼粉，因为他们需要。“重要的是营养成分，而不是配料。”巴罗斯表示。

通过对营养的强调，生物工程师可以在整个水产养殖供应链中创造以生物为基础的替代品。对于像鱼和磷虾油这样的海洋衍生油来说尤其如此。磷虾常被用来刺激养殖鱼类的食欲。但磷虾对南极生态系统的平衡也至关重要。

据估计，F3队伍F3球队的挑战估计从Aquafarms节省了20亿鱼类。但目前没有明显的磷虾油的替代品。在海洋中留下克里尔保护动物整个食物链，从鱼和企鹅一直到鲨鱼。创建基于生物的Aquafarm鱼饲料并不只是保护海洋生活。它还可以帮助减少人类饮食中的有害毒素。

当人工养殖的鱼进入餐桌时，那些用植物、藻类、昆虫或生物工程成分喂养的鱼还有另一个明显的健康益处:它们可能不会受到野生捕捞食物链中集中的污染物和微塑料的污染。F3团队的原则芭芭拉·佩奇说:“这是一个可以重建得更好的例子。如果你以可持续的方式喂养它们，这些鱼不会有重金属或海洋塑料的毒素，而且味道很好。”

解决生态系统的难题

保护生物多样性和恢复余额为耗尽生态系统是合成生物学的良好秩序。鲨鱼和沙丁鱼只是海洋保护拼图中的一小块。在世界各地，科学风险项目从基因工程耐热珊瑚和海藻到开发微生物肥料，以消除农业径流进入海洋。将合成生物学整合到保护中战略可以为海洋保护提供急救援助。这些新颖的技术也希望在全球范围内保护生物多样性并解决气候变化的影响方面发挥更大的作用。但生物工程解决方案仅在挑战林中代表唯一的树木。

海洋酸化，塑料污染，温度上升，所有这些都威胁到我们蓝色星球的未来。合成生物社区无法单独解决这些系统挑战。完全保护海洋环境将需要国际合作，更高了解这些生态系统的重要性。但本质上，一切都是通过进化仔细连接的。恢复该余额的成功，鲨鱼，沙丁鱼的鲨鱼，不应被忽视。

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