合成生物技术对生物多样性影响的评估探索

汪保卫，常江，王智文

1.天津大学化工学院,系统生物工程教育部重点实验室

2.中国科学院天津工业生物技术研究所

3.中国环境科学研究院

4.天津大学合成生物学前沿科学中心

进入新世纪以来，以DNA 化学合成与测序、基因重组为基础的基因工程技术，以基因组、转录组、蛋白质组、代谢物组分析和基因组尺度代谢网络建模为代表的系统生物学方法飞速发展，现代生物技术实现了由传统的基因工程、蛋白质工程、细胞工程向合成生物技术的跨越。特别是随着单分子DNA 测序、高通量DNA 自动化合成及基因编辑技术的快速进步，合成生物技术已实现了从对基因或基因组的“读”到“写”和“编”的跨越，合成生物技术已经成为现代生物技术的新发展阶段。按照联合国《生物多样性公约》（简称《公约》）第12 次缔约方大会决议给出的定义，合成生物学属于生物技术的范畴，即“利用生物系统、生物机体或者其衍生物为特定用途而生产或改变产品或过程的任何技术应用”[1]。合成生物学综合利用生物学、化学、物理学、数学与信息科学等多学科的基本原理及工程学思维与方法，通过分析和设计，在基因及基因组水平上对生物及其子系统进行改造或重新构建，从而合成小到化合物、生物大分子，大到细胞，甚至新的生命体或物种。

生物多样性是地球上动物、植物和微生物的纷繁多样性及其遗传变异的总和，包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性；是国家可持续发展的战略资源，也是人类生存发展不可或缺的外部条件[2]。我国是世界上生物多样性最丰富的国家之一，政府高度重视其保护工作并取得了积极进展，大量的陆地生态系统类型和野生动植物得到有效保护，部分区域生态功能得到一定恢复，生物多样性保护和监测理论（如物种分布模型）、技术及软硬件平台建设也取得了重大进展[3-7]。近年来，随着我国经济社会的发展和产业结构转型升级，人们对美好环境的需求和环境保护意识显著上升；同时恰逢人类进入“第四次工业革命”的爆发性技术发展期，评估新兴技术对生物多样性的影响成为一项重要课题。合成生物技术是这些新兴技术的明星代表，其研究、开发与应用对生物多样性的潜在影响已受到国际社会密切关注。2018 年6 月，美国国家科学院发布了《合成生物学时代的生物防御》报告，对合成生物学可能引发的生物威胁进行了评估[8]。2019 年2 月，《公约》组织开展了全球范围的合成生物学在线论坛活动，讨论合成生物技术的研究、开发和应用发展可能对生物多样性产生的影响[1]。2020 年10 月，我国通过了《中华人民共和国生物安全法》，就“生物技术研究、开发与应用安全”单列条文，同时将对生态系统和生物多样性的破坏上升到危害国家生物安全的高度，充分说明我国对这一问题的重视[9]。

当前，我国生物多样性保护总体形势依然严峻，一方面生物多样性保护面临的传统挑战依然存在；另一方面新兴技术的研究、开发与应用（如合成生物技术）对生物多样性可能产生全新影响。笔者分析了合成生物技术的研究、开发与应用现状及发展趋势，探索评估了其对生物多样性的潜在风险，提出了应对潜在风险的策略与建议。

1 合成生物技术的研究、开发与应用现状及发展趋势

1.1 在多个领域取得的重要进展

1.1.1微生物细胞工厂

由于微生物培养和操作的便利性，合成生物技术最重要的研究领域之一即为微生物细胞工厂的开发利用。研究人员开发出了用于多种大宗化学品及高附加值产品生产的微生物细胞工厂。在大宗化学品方面，包括乙醇、乳酸、丁二酸、柠檬酸、3-羟基丙酸、1，3-丙二醇、丁二醇、乙偶姻、谷氨酸、丙氨酸等，其中一些产品已经实现了工业化生产。在高附加值产品方面，生产具有医疗保健作用的萜类化合物、稀少糖类、药用天然产物、动植物激素等的微生物细胞工厂也被成功开发出来[10-13]。随着合成生物技术的发展，通过从头设计合成全新的微生物细胞工厂的理念正在形成，将为微生物细胞工厂产品线拓展、生产性能提升、安全性提高创造广阔的空间。

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，通过与周围环境中生物和非生物因素的多种形式的相互作用实现在特定生境中的栖息或适应。借助于合成生物技术，研究人员可以设计构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种群结构、内部相互作用机制，进而设计开发出更具利用潜能的人工合成菌群。目前，通过对肠道菌群等天然微生物菌群或人工设计的微生物菌群模型等对象的研究，研究人员在微生物菌群的种群控制、菌群内部基因的长时空范围协调表达、菌群内部功能分工或相互作用、菌群的结构动态变化特征及合成菌群的设计策略研究等方面取得了较大进展[14-18]。在具体应用方面，人工合成菌群在大宗化学品及天然产物合成、难降解物降解、微生物电池等方面均取得显著进展。如天津大学元英进教授团队在人工合成菌群生产维生素C 前体2-酮-L-古龙酸（2-keto-L-gulonic acid）方面，采用三菌菌群（Gluconobacter oxydans,Ketogulonicigenium vulgare及Bacillus endophyticus）实现一步法合成2-酮-L-古龙酸，30 h 产量达73.7 g/L，达到传统工业方法的生产水平[19]。人工合成菌群在难降解化合物〔如含苯环类化合物，苯、甲苯、菲、苯乙烯、苯并(a)芘等〕及抗生素残留物的降解、脱硫等环境修复和治理领域也有重要的应用[20-23]。采用合成生物技术构建的监测重金属、除草剂等污染物的生物传感器是除人工合成菌群外合成生物技术用于环境治理的另一重要研究方向[24-25]。

1.1.3人工基因组合成

近年来，人工基因组设计与合成在深度和广度上不断突破，实现了病毒、原核生物和单细胞真核生物的人工基因组合成。2002 年Cello 等[26]首次实现人工合成脊髓灰质炎病毒基因组，2010 年第一个有活性且增添了“水印”的人工蕈状支原体基因组（Synthia）被合成[27]，2016 年从头设计合成了包含维持生命活动基本基因的最小基因组Synthia 3.0[28]。2017 年Science期刊集中报道了由天津大学、清华大学和华大基因的中国科学家组成的团队对酿酒酵母5 条染色体从头设计与全合成，首次实现了真核生物基因组重新设计与合成[29-30]。2018 年，Nature杂志报道了中国科学院覃重军团队在国际上首次人工创建单条染色体的真核细胞，把酿酒酵母细胞天然的16 条染色体人工融合成了单条线型染色体且具备正常细胞功能[31]。在更大规模基因组人工合成方面，2016 年Science期刊公布了“人类基因组编写计划（Human Genome Project-Write,HGP-Write）”，项目预计耗资数十亿美元，计划10 年之内实现完整人类基因组的从头合成[32]。2019 年10 月，基因组编写计划工作组总结了人工基因组合成面临的技术挑战，将其分为基因组设计（genome design）、DNA 合成（DNA synthesis）、基因组编辑（genome editing）和染色体构建（chromosome construction）四大技术板块，以及需要对这些领域中现有技术进行改进，以便在未来10 年内推动合成基因组学发展。

1.1.4基因组编辑

基于CRISPR-Cas9 的基因组编辑是目前最引人注目的基因组编辑技术，该技术的开发与发展工作被授予2020 年度诺贝尔化学奖，已被广泛用于多种原核生物与真核生物的基因组编辑中[33-38]。当前，基因组编辑技术仍然存在一定局限性，第一个关键问题是多位点基因组编辑的成功率较低，主要在比较低等的原核微生物如大肠杆菌和枯草芽孢杆菌等成功实现。单个局部的、核酸酶诱导的双链断裂可以提高该位点的编辑效率，但是多位点同时断裂常引起细胞毒性；通过采用碱基修饰酶替换核酸酶来减少DNA 双链缺口，仅使用少数引导序列便可同时对人体细胞中超过13 200 个重复序列进行编辑[39]。2020 年，中国科学院天津工业生物技术研究所张学礼研究员和毕昌昊研究员带领的合作团队通过设计构建胞嘧啶脱氨酶-nCas9-Ung 蛋白复合物，创建了新型糖基化酶碱基编辑器（GBE），开发了可实现嘧啶和嘌呤间颠换的单碱基基因编辑系统，为微生物基因组的非断裂任意碱基编辑提供了新的有效工具，并有望进一步拓展应用到其他物种[40]。多位点基因组编辑的另一关键问题是引导RNA（gRNA）的导入，多个独特位点的基因组编辑需要在同一个细胞中导入多个靶向gRNA。如能成功实现用DNA片段代替起定位作用的gRNA，则可以大大降低CRISPR-Cas9 基因组编辑体系的复杂性，为更加广泛的应用提供可能。基因组编辑技术还有一个备受关注的问题是脱靶现象，一个美英两国合作的研究组报道了通过精确设计的gRNA 序列以及构建非特异性位点DNA 结合能力低的Cas9 蛋白突变体（SpCas9-HF1）的方式将基因组编辑的脱靶率降低到检测限以下[41-42]。这些工作大大增强了基因组编辑技术的适用性，从而为将来可能的治疗性应用提供保障。

1.1.5基因驱动

基因驱动指人为改变生物体的特定基因，将这些编辑过的基因有偏向性地遗传给下一代，并使得这种编辑过的基因能够稳定地遗传多代，这一技术是目前合成生物学的新兴热门研究领域[43-44]。基因驱动由进化生物学与生态学研究中发现的一个自然现象，通过与基因组编辑等合成生物技术的结合，形成了一种针对特定物种进行种群结构改造的技术。2018 年英国研究人员在《自然·生物技术》杂志报道了首次成功使用基因驱动技术在实验室内灭绝一种疟蚊[45]。基因驱动技术由最开始应用于控制疟疾传播媒介疟蚊种群数量，发展到尝试用来控制农业害虫、啮齿动物甚至杂草的种群，进一步的应用场景还包括控制血吸虫疾病的媒介蜗牛和外来入侵脊椎动物的种群数量[46-48]。基因驱动技术的运用也面临一些技术问题，包括靶向基因位点的抗性及进化过程中效率降低的问题。研究人员开发了基于性染色体相关的基因驱动来降低和避免产生抗性的问题，还通过计算机建模来研究驱动基因在种群进化中的动态变化机制[49-50]。为了提高基因驱动技术运用的安全性，研究人员为利用基因驱动技术控制疟疾传播媒介疟蚊种群设计了规范的操作流程，并且在进入野外试验时需要获得相关监管方的知情许可和公众参与[51-52]。在基因驱动技术的研究过程中同时注意防逃逸技术和措施的研究应用非常必要，包括基因驱动等具体合成生物技术研究环境的防生物逃逸设施开发以及基因驱动合成生物本身的安全防逃逸设计，共同将对环境可能产生的不可预期影响降到最低。

1.2 多国政府及产学研机构的支持

1.2.1发达国家的长远规划与布局

合成生物技术因其多学科交叉、融合发展和颠覆性的特点受到各发达国家的广泛关注与支持。2010 年美国伍德罗·威尔逊国际学者中心发布报告指出，2005—2010 年美国政府对有关合成生物学的研究经费支持约4.3 亿美元，而同期欧盟和3 个欧洲国家（荷兰、英国和德国）对合成生物学的经费支持也达1.6 亿美元[53]。美国国防部在2014 年将合成生物学列为21 世纪优先发展的六大颠覆性技术之一。英国合成生物学领导理事会（SBLC）在2016 年发布了《英国合成生物学战略计划2016》[54]。习近平总书记在2018 年两院院士大会上的讲话指出，以合成生物学、基因编辑、脑科学、再生医学等为代表的生命科学领域孕育新的变革。我国在“十三五”科技创新战略规划中将合成生物技术列为战略性前瞻性重点发展方向，并从2018 年起启动总投入为23 亿元的国家重点研发计划“合成生物学”重点专项。

1.2.2相关市场的发展情况

2016 年英国专门成立的合成生物学领导理事会（SBLC）期望到2030 年英国要实现合成生物学100 亿欧元的市场规模，并进一步开拓全球市场以获取更大的价值[54]。英国发布的《2017 年英国合成生物学初创调查》报告指出，2000—2016 年英国合成生物学领域的私人投资达5.64 亿英镑，是政府公共投资的10 倍[54]。一些信息与合成生物学的行业巨头认为基于合成生物学与信息科技的交叉发展，合成生物学的发展将进入一个黄金时期。调查表明，自2014 年以来面向合成生物学领域的投资逐年增长，2018 年该领域融资总额高达38 亿美元，约为2017 年的2 倍。以DNA 合成市场为例，据美国透明市场研究(Transparency Market Research)公司预测，2017—2025 年全球DNA 合成市场将保持11.2%的年复合增长率，到2025 年市场将达到41.89 亿美元。整个生命科学领域也是投融资的热点，据报道仅在2020 年第一季度就有至少50 亿美元的资金投入了专注于生物制药的美国投资机构，其中包括Flagship、Deerfield、Frazier、VenBio 和NEA 等知名机构，其中多个机构非常看好中国在生物技术及医疗行业的投资机会。

1.3 发展趋势

（1）研究对象将更加直面人类社会发展面临的关键问题。合成生物技术发展越来越关注人类社会发展面临的关键问题，如农业生产、人类健康与医疗、气候变化等。2018 年，Yang 等[55]利用合成生物学方法组装了1 个多蛋白体的固氮元件用于生物固氮以降低化学肥料的使用。2019 年，Wu 等[56]综述了利用合成生物学进行癌症治疗的研究进展。2020 年，Miller 等[57]报道了利用天然及合成的元件构建模拟叶绿体来实现光驱动的CO2固定，以推动解决人类活动导致的碳排放急剧上升问题。直面人类社会发展面临的关键问题已成为合成生物技术深入发展的重要趋势。

（2）研究技术和方法更加凸显多学科交叉融合发展。以2017 年美国合成基因组（SGI）公司研制出的数字生物转换器（digital biological converter,DBC）为例，该技术可全自动、在无人工干预的条件下合成DNA、RNA、蛋白质和病毒等，综合运用了信息处理、自动化控制、化学合成、分子生物学技术等多学科知识，是合成生物技术多学科交叉融合发展的典型代表[58]。2020 年，Mehr 等[59]报道了一种新的基于人工智能的自动化通用化学合成系统，可以通过人工智能直接对化学合成技术文献进行分析，提取出合成工艺信息，并通过数字化与自动化的执行系统来实现目标化学品的合成，而这些合成产物可以是DNA、RNA 或者蛋白质，从而成为合成生物技术的强大工具。研究技术和方法更加凸显多学科交叉融合发展已成为合成生物技术的重要发展趋势。

2 合成生物技术对生物多样性的潜在风险定性评估

2.1 评估原则

2.1.1防范降低负面风险

生物多样性对于人类社会可持续发展的重要性毋庸置疑。随着人类社会的发展，新的技术层出不穷，一方面给人类的生存发展提供了强大的推动力，另一方面又可能伴随着各种负面影响并给人类社会的可持续发展造成一定程度的危机。合成生物技术作为一门新兴技术，人们对其潜在的负面风险也在逐渐深入认识，而防范降低负面风险是评估其对生物多样性潜在风险的根本宗旨。

2.1.2促进有益开发应用

合成生物技术是为了克服现有生物技术研究、应用中存在的不足和提高效率而逐步产生的，其对生物多样性潜在风险的评估不应阻断该技术的正常发展和进化，其根本目的是服务于人类社会提高生产效率，降低能源资源消耗和解决环境污染等重大问题。

2.1.3保护生物多样性

由于生物多样性对于人类社会可持续发展的重要性，理论上任何新技术的开发和应用都需要考虑其对生物多样性的潜在风险，以及是否可能作为保护生物多样性的方法。合成生物技术的研究应用对象与生物相关，因而其与保护生物多样性的关系更为密切，可以预期在合理运用情况下将会对保护生物多样性产生显著的积极影响，同时也需要做好技术跟踪、评估，建立风险应对机制和方案。

2.2 评估方法

依据当前国际社会对合成生物学的共识定义以及国内外合成生物技术的潜在风险评估相关经验，笔者提出的评估方法从合成生物技术的适用范围和基于合成生物技术的制品、组分和生物的安全性2 个维度进行潜在风险的定性评估。

2.2.1合成生物技术的适用范围

合成生物学的基础/共性技术，如基因测序、DNA 合成、基因组编辑和基因驱动等技术，需界定规范的技术适用范围。以基因组编辑技术为例，在当前伦理共识框架下其适当应用范围应当不包含人类胚胎、生殖细胞或以生殖改良为目的的应用。通过推动国家层面的合成生物技术适当应用伦理委员会细化合成生物学具体技术的适用场景，建立相应的评判机制，在此基础上对合成生物学具体技术应用的适当性进行评估。

2.2.2基于合成生物技术的制品、组分和生物的安全性

依据合成生物学的生物化学本质可进一步划分为基于转基因技术的制品、组分和生物以及基于合成生物技术的制品、组分和生物2 种类型，二者划分的依据参考国际社会对转基因技术的定义来确定。第一种类型即基于转基因技术的制品、组分和生物，其潜在风险的评估将参照现有转基因技术对生物多样性潜在风险的评估方法。《公约》组织在2019 年2 月开展的全球范围合成生物学在线论坛活动中，大多数工业化国家及相关非政府组织认为目前绝大多数合成生物技术制品、组分和生物均属于第一种类型，其对生物多样性影响的评估可以借鉴《卡塔赫纳议定书》的风险评估方法来进行。第二种类型即基于合成生物技术的制品、组分和生物，其潜在风险的评估必须针对个案分析而不可一概而论。

结合生物多样性的定义，将具体从遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性3 个方面进行基于合成生物技术的制品、组分和生物的潜在风险分析，而潜在风险的影响程度可划分为无影响或轻度影响、中度影响和重度影响3 个等级（图1），不同影响程度的分级可通过设定一个公认的影响（危害）指标体系进行量化分析。由于人类对新生的合成生物技术的潜力及可能危害的认识尚在逐步深入之中，而对长时空尺度事物及其影响的深入认识仍有待提升，因而关于合成生物技术对生物多样性潜在风险的认识仍不免受到当前知识水平的局限。

图1 合成生物技术对生物多样性潜在风险的评估方法Fig.1 Methods for evaluation of the potential risk of synthetic biotechnologies on biodiversity

2.3 评估结果

（1）合成生物技术属于现代生物技术的新发展阶段，不属于“新产生的紧急事物”。根据国际社会关于合成生物学的共识性定义及其产生发展的背景可以确定，合成生物技术是现代生物技术的新发展阶段。合成生物技术与其他新兴技术一样，是为解决当前人类社会发展面临的问题并克服现有技术的不足，在已有学科知识体系基础上发展起来的，具有较为积极的影响和优势。由于人们对其认识和掌握仍有不足，因而可能产生某些潜在的危害，但本质上并不符合以负面影响为核心特征的“新产生的紧急事物”（new and emerging issues）。

（2）合成生物技术对生物多样性的当前直接影响可管控。根据前述合成生物技术的研究、开发及应用现状和发展趋势可知，自2017 年《公约》合成生物学特设专家组会议以来，合成生物技术研究总体上属于对现有技术的完善和应用场景的拓展[1]。比如在微生物细胞工厂开发方面，主要表现为微生物细胞工厂产物谱的扩展。在人工合成基因组领域，近期由中国科学家完成的人工合成单条巨大酵母染色体，仍是在原有的酵母细胞内进行的遗传操作，而非真正意义上的完全体外合成后再转入活细胞内。酵母是较低等的单细胞真核生物，人工合成高等生物的基因组仍然面临巨大挑战。在基因组编辑领域，基于CRISPR-Cas9 的基因组编辑技术虽得到了长足的发展，但是在多位点、高效、精确、任意编辑等方面与理想水平之间仍有差距。而有关基因驱动的研究目前仍处于实验室研究水平，尚未进行大规模野外释放试验，还有很多理论和实际问题尚未触及和解决。合成生物技术开发与应用总体仍处于量的积累阶段，尚难断言哪些具体应用会对生物多样性产生深度影响。

（3）合成生物技术对生物多样性的潜在风险存在个案特异性。合成生物技术对生物多样性的潜在风险因应用场景而异，需进行针对性分析。例如，与传统的遗传改良生物（genetically modified organisms，GMO）作物不同，基因驱动是一种主动的通过操控物种的繁殖和特定性状受控遗传而实现对种群结构的改变。它是一种主动打破目标物种种群结构的方式，对特定环境遗传和生物多样性的潜在风险理论上比GMO 作物可能存在的遗传信息被动扩散风险更高，并可能进一步对生态系统平衡产生影响。这些风险主要表现在基因驱动遗传信息在野外环境中的跨空间扩散（向目标区域外的扩散）和跨物种扩散（向相近或生态位密切相关物种的水平转移），甚至可能带来目标物种抵抗性的加速进化，这些基因驱动遗传信息的扩散产生的影响可能常常会超出预期。基因驱动技术对生物多样性的潜在风险评估，需要根据具体案例进行细致的工作来判断其影响程度。以针对疟原虫传播载体按蚊的基因驱动为例，研究人员开发的带有子代致死基因的基因驱动在实验室实现了对子代种群数量的控制（97%子代个体死亡），同时他们也发现部分子代发生突变而不会死亡，导致该基因驱动可能在遗传数代之后失效[45]。基因驱动按蚊的野外释放伴随的个体扩散极可能导致遗传多样性的改变，而目标区域按蚊种群数量下降可能带来物种多样性变化并进一步引发生态系统多样性变化的风险，因而基因驱动技术应用于按蚊种群控制的潜在风险应引起足够的重视并作系统性的科学研究来进行综合判断。如果基因驱动技术应用于生态位更为重要的啮齿动物（如鼠类）的种群控制，其潜在风险可能更为显著。鉴于合成生物技术的发展速度超乎寻常，对于具体应用可能产生的潜在风险及影响程度需密切关注并作针对性研究和应对预案准备。

（4）具有可借鉴的风险识别、监管和应对理论与方法。人们在运用生物技术服务社会发展的同时也积累了相关风险的预防经验，这些经验智慧可为合成生物技术研究、开发与应用所借鉴。如前期关于转基因技术的风险识别、确认、监管和应对的方法体系可为合成生物技术提供借鉴和参考，部分可直接运用[1,60]。对于新型的由合成生物技术产生的制品、组分和生物，需要根据其具体特点和应用场景加强研究，开发针对性的方法体系来进行管理，实现合理运用新技术服务人类社会可持续发展。合成生物学的发展所实现的构建监测器件、回路、细胞的能力本身为合成生物技术制品、组分和生物的监测提供了新的选择。此外，生物化学、分子生物学、系统生物学以及材料科学、人工智能等多学科交叉发展将为合成生物技术的风险识别、监管和应对提供更多新工具。

3 合成生物技术对生物多样性潜在风险的应对策略及建议

（1）加强合成生物技术相关生物多样性风险、伦理、生物防御等研究的战略部署与规划。针对我国的基本国情和国际合成生物技术发展的总体态势，把合成生物技术发展相关的生物多样性风险、伦理、生物防御等方面的研究作为重要工作内容；由国家相关机构统筹部署，成立合成生物技术评估监测委员会，研究制定长期发展规划。在国家科技发展规划中统筹部署，对合成生物技术相关领域研究予以重视，加大政策和资金支持力度；支撑合成生物技术创新驱动发展，服务于国计民生，达到人与自然和谐共处。

（2）完善覆盖全国及重要周边地区的生物多样性监测网络，强化合成生物技术相关生物多样性风险的监测、监管。建立健全具有广泛覆盖度及充分代表性的生物多样性监测网络是进行生物多样性监控与保护的重要手段。在国家相关机构的领导下，进一步完善不同区域、不同生物类别生物多样性监测网络；借鉴发达国家经验，建立和完善综合性国家尺度生物多样性监测网络。建立针对相关行业、重点科研中心、关键研发基地的合成生物技术开发与应用监测、扫描与评估长效机制，提高合成生物技术相关生物多样性早期风险预判、识别及应对能力，完善保护生物多样性的监测、监管相关政策、法律法规。

（3）完善合成生物学研究体系，开发影响生物多样性及应对预案的关键共性技术。由国家有关部门引导，联合国内相关领域科研机构、大学、重点企业和医院等企事业单位，整合合成生物技术与生物多样性优势团队和力量；围绕合成生物学学科发展前沿问题、我国及“一路一带”沿线国家生物多样性焦点问题开展研究工作，创新合成生物学与生物多样性保护理论知识体系。重点研究合成生物学的关键共性技术以及应对可能产生的生物多样性潜在风险的储备技术和预案，加强防逃逸合成生物技术开发（如合成生物技术应用于高风险对象研究时的环境隔离设施开发，基于物理防逃逸培养体系、密码子重编排、关键营养物控制、特定化合物敏感性、模拟有性生殖隔离等策略的合成生物本质安全设计和应用安全研究等[61-65]）；创建合成生物技术制品、组分、生物全生命周期安全监控技术体系；确立合成生物技术良好开发应用基本准则、合理应用对象和范围等。

（4）强化规范管理，提升科学认知。加强产业规范管理制度和安全审批，借助人工智能和互联网科技等，建立完善的客户和订单信息数据库并预备应急安全管理和追踪方案，建立高标准、高质量的数据管理系统。预测和理解政府及公众关于合成生物技术对生物多样性影响的认知与观点，广泛传播合成生物技术研究、开发与应用及生物多样性保护所产生的客观知识和积极进展，加深公众关于合成生物技术及生物多样性的合理正确的认识。从国家生物安全的总体角度认识和综合考虑合成生物技术对生物多样性、生物安全及伦理的影响，严格落实和完善相关法律法规。强化基础科学教育，做好科普工作，提升人民总体科学素养，为合成生物技术等代表性新兴技术的发展和社会持续进步提供强大和均衡的动力。

4 结论

近年来合成生物技术发展迅速，在微生物细胞工厂及人工合成菌群、人工基因组合成、基因组编辑和基因驱动等领域的进展尤其引人注目，同时也获得了各国政府及产学研机构的大力支持。合成生物技术研究、开发与应用的深入发展使得评估其对人类社会生存发展至关重要的生物多样性的影响成为一个不可忽视的问题。针对该问题，本研究提出了“防范降低负面风险，促进有益开发应用和保护生物多样性”的评估原则；设计了综合考虑合成生物技术适用范围和基于合成生物技术的制品、组分和生物的安全性2 个维度的评估方法进行合成生物技术研究、开发与应用对生物多样性影响的定性分析。基于该评估原则和方法，得出如下评估结果：1）合成生物技术属于现代生物技术的新发展阶段，不属于“新产生的紧急事物”；2）其对生物多样性的当前直接影响可管控；3）其对生物多样性的潜在风险存在个案特异性以及具有可借鉴的风险识别、监管和应对理论与方法。据此进一步提出了包括加强合成生物技术战略研究规划、完善生物多样性监测网络体系、加强共性关键技术研究以及强化管理和科普等应对其潜在风险的对策与建议，为合成生物技术的良性发展，服务于社会创造适宜的环境。