《如果软件正在吞噬世界,那么生物学将重建它:Zymergen首席执行官乔希·霍夫曼谈未来的生物经济》

  • 来源专题:人类遗传资源和特殊生物资源流失
  • 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间:2020-06-16
  • 在2019年出版的《民主经济的形成》(The Making of a Democratic Economy)一书中,马乔里·凯利(Marjorie Kelly)和特德·霍华德(Ted Howard)提出了一个具有挑衅性的问题:为什么不利用美国联邦储备系统买下美国所有的石油公司,然后关闭它们?其目标是:大幅减缓气候变化,启动可持续能源方面的政策和投资。

    这听起来像是一个庞大支票的荒谬想法(美国前十大石油公司市值约5000亿美元)。然而,美国政府已经承诺在冠状病毒危机上投入超过6万亿美元,这个数字可能会更高。如果我们花同样的钱来预防气候危机呢?

    我和Zymergen的CEO和联合创始人Josh Hoffman坐下来,问了他这个问题和其他问题,以了解他对新兴生物经济的看法。如果你以前没听说过Zymergen,它为财富500强公司生产微生物。利用生物学、机器学习和自动化的结合,它的产品范围从材料(见我之前的文章关于新型材料玻璃用于电子工业)到农业解决方案,再到个人护理产品。

    我们能谈谈石油工业吗?你怎么看待这个大胆的想法,买下加州的整个行业,付给他们钱让他们把石油留在地下?

    从历史的角度来看是很重要的。由于裂解和使用碳氢化合物的聪明才智,人类福利得到了令人难以置信的提高。现代材料、现代医药——所有这些都是石化工业的产物。我认为认识到这一点很重要。

    同样重要的是要认识到,人类福利的这些进步也带来了一系列我们现在需要解决的问题。例如,农业生产率的提高意味着我们可以养活全世界,但也意味着现在许多人都患上了病态肥胖,患糖尿病的人数也达到了前所未有的水平。现在必须刻不容缓地解决这些问题。

    我们的星球着火了。气候变化是最大的生存威胁。在这样的时刻,随着COVID-19的出现,我们很容易忘记所有这些问题。

    我喜欢那种把油留在地下的诗意——这是个很值得思考的好主意。但这是完全不切实际的。我们今天需要和使用的很多东西都来自石油和天然气,我认为我们需要找到一个过渡。在Zymergen,我们看待转型的方式是给人们提供更好的产品。

    这是第一代生物燃料公司给我们的一个真实教训:市场不会为了环保而给你报酬。但他们会为更好的东西付钱。所以我们的方法是,“我们如何制造更好的东西,并破坏石油经济?”

    透明蛋白zymergen的新型生物电子材料似乎就是一个很好的例子。你能告诉我为什么它比传统的好吗?

    首先,让我们把石油化学和生物学进行比较。如果你裂解一个碳氢化合物,你会得到大约15个中间产物,也许几百个碱基单体,和有限数量的聚合物。

    生物学给你更多的数量级,这些化学物质看起来不同。在制造业,石油化学就像黑白默片,而生物学就像多频道、直播、互动娱乐。这不仅在数量上,而且在产品质量上都是一个完全的进步。生物学可以让你解决传统化学无法解决的问题。它是世界上最强大的制造平台。

    现在,让我们来看看Hyaline。它是一种无色的薄膜,用于制造智能手机、笔记本电脑、手表和电视等电子产品。这是一个价值100亿到120亿美元的市场的基础产品创新,而这个市场已经50年没有出现过这种创新了。这是一种更好的产品,它允许更密集的印刷柔性电路,更好的触摸屏,以及更具有优良性能的弹性产品,在这个星球上最苛刻的市场之一。从生物学开始,我们能够做以前无法想象的事情。

    那么透明是你设计的全新分子?

    透明膜是一种基于专有单体的薄膜。但是,如果我出现在一个手机制造商面前,告诉他们我有一个神奇的生物,他们会说他们不在乎。即使我说我有一个很棒的单体或聚合物,他们也不会在意。但如果我有一个解决问题的胶片,那么我就会见到客户在哪里。我们必须解决他们的问题。对任何人来说,要想从产品上赚钱,你就必须卖给他们能解决问题的产品。没人关心分子本身,也没人关心它是否由生物学构成。他们关心它所解决的问题。这就是生物学将如何破坏石油。

    如果你在加文·纽森(Gavin Newsom)的工作小组中寻找让加州在未来50年走上正确道路的中长期政策,你会向他提出哪些政策建议?

    首先,我会继续投资加州大学系统。湾区有真正世界级的顶尖大学,你不能低估它的价值。我认为重要的是,这个州不能失去它因拥有这些顶尖大学而产生的独特性。另一种可能是国家强制购买生物制品,比如美国农业部的生物参照计划。生物参照计划的目标是建立市场激励机制,鼓励制造商在其供应链中使用可持续的产品,并通过减少市场不确定性来刺激创新。假设教育部需要购买地毯。如果有一种生物地毯的性能和传统地毯一样好,甚至更好,而且价格也差不多,那么生物参照计划就会要求购买这种生物地毯。这将是一个简单有效的方法来帮助建立生物制造产业。我很想看到加州的生物转诊政策,这听起来是个好主意。第三是住房成本。这个地区的生活成本很高,而且很难吸引人们来这里工作。我尤其担心年轻人能够来这里工作。

    你如何看待Marc Andreessen的文章“是时候构建了”,以及VC社区在生物经济中的具体角色?

    我认为在马克写的东西和现实之间存在着一种张力。风投们寻找五年的流动资金路径。五年投资,五年回报,一年延期,所以最多11年。对于马克所说的一些市场来说,这个时间表是艰难的。我认为这是一种令人钦佩的精神,但我不知道你用它做了什么。

    如果你想要建造一些东西,你需要了解一些关于实体经济的知识。你需要确保你有足够的时间来进行投资,而不是按照以前的模式进行投资,比如寻找理发业的优步或者人力资源的SAS。外面有一堵资本墙,我们需要资金投放的地方。但我们需要摆脱“我需要在五年内找到一条退出之路”的递归问题。

    以Salesforce为例。马克•贝尼奥夫(Marc Benioff)创立了本世纪最成功的企业软件公司。你知道风险投资人是谁吗?没人,因为马克找不到人来开支票。这是一个不太可能的想法,有着完全不同的模式。我相信生物经济也是如此:大型颠覆性平台往往不属于主流风投公司的业务范围。做别人做过的事我们都觉得很舒服,但做自己的事却很孤独。

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    • Zymergen宣布了一项4亿多美元的C系列融资,以支持其专有技术平台生产新的和改进的分子,以满足全球规模的工业需求。每天使用的大部分产品——从牙膏到衣服、化肥、布洛芬等——长期以来都来自石油。Zymergen利用人工智能、机器人实验室自动化和前沿基因组学的进展,大规模地设计生物学。在宣布合成生物学的发展将如何影响全球经济之前,首席执行官Josh Hoffman与SynBioBeta进行了交谈。 乔什·霍夫曼不是一个训练有素的科学家,他的解决方案绝不是传统的。但是他相信他的公司Zymergen有一个数十亿美元的工业解决方案来优化微生物菌株。 几十年来,科学家们一直在与传统的“筛选”实验作斗争,他们花了几个月,甚至几年的时间,设计和执行生长实验,挑选菌落,分离克隆,并对基因组进行测序,以创建最优化的微生物细胞系。这工作很乏味。对科学家来说,没有什么比在大海捞针的过程中筛选数据而被阻止从事“真正的科学”更令人沮丧的了。 今天,工业发酵允许大量生产有益的产品,如人类蛋白质、色素和精细化学品,而时间是至关重要的。浪费数月或数年时间优化微生物菌株的公司无法与之竞争。 六年前,在与一家大型跨国公司的资深科学家会面时,乔希第一次意识到他的公司可能会取得成功。当他们对霍夫曼和他的联合创始人关于设计和操作生物细胞系的定量方法的想法非常感兴趣时,“这是一条非常有力的信息,”霍夫曼说。 那么,Zymergen到底是做什么的呢? 转向算法来设计科学家没有想到的实验 简而言之,通过将机器学习和液体处理机器人结合起来,进行深入探索已经高度优化的微生物基因组的实验,他们试图从每个菌株中提取出更多的信息。这不是一项容易的任务——霍夫曼觉得单靠人类是不可能完成的任务。为什么? “我了解到,科学家们关于基因型和表现型之间联系的想法不是很好。我们发现,平均来说,大约70%的基因组编辑揭示了我们所关心的表型,而这些表型位于基因组中科学家从未发现过的区域。大约三分之一到40%的基因是没有注释的——它们是没有已知功能的基因。人们根本不可能找到这些东西,”霍夫曼说。正因为如此,Zymergen从未专注于降低科学家想法的成本。霍夫曼和他的团队转而利用算法的力量来创造和运行科学家们从未想过的实验。 ”我开始理解问题,问题很容易得到一个细胞系做在一种概念证明的层面,但得到可靠地扩大,在经济工作,并能够遍历路径快速和廉价的方式,是很困难的,我意识到,你可以设置它作为机器学习问题,”他说。 为了解释他的思维过程,他以谷歌为例。“就在一开始,拉里·佩奇就有了PageRank的想法,我们意识到你可以用类似的心态来解决这个问题。”但为了做到这一点,我们首先必须从一开始就建立一个真正的后端基础设施,设计成可伸缩的,”霍夫曼表示。他补充称:“这是谷歌的一部分,人们不太欣赏它的基础设施有多好。”“如果你不从一开始就做出这些决定,那么你就无法建立一个系统,让你能够捕捉数据,操纵数据,并加以利用。” 但并不是每个人都理解解决这样一个难题所必需的深度承诺。“让这些东西规模化运作的承诺是深刻而持久的承诺。事实上,我不知道还有谁能完全理解这一点,”霍夫曼说。“许多生命科学公司使用某种软件和技术。所以我认为很多人认为这是一种市场驱动的事情,我们只是在做其他人在做的事情,我们只是在上面洒一点机器学习。 霍夫曼提出了一个他不想批评的观点,他进一步思考道:“纯软件公司,计算生物学公司,他们不明白要让湿实验室的东西工作需要什么。而那些来自生命科学领域的公司,他们从某种程度上理解了自动化,但实际上他们并不理解。除非你去过那里,否则很难去欣赏它所需要的技术。 霍夫曼说,他的幸运一点的软件以前的生活经验,使Zymergen团队有一点直觉的生命科学博士学位的区别和理解学习黑客Python编写代码的长凳上,人编写可维护,可伸缩的企业。 考虑到这一点,霍夫曼和他的联合创始人并没有寻找那些同时是伟大的软件工程师和科学家的人,而是雇佣领域专家,帮助缩小差距,使他们能够围绕共同的问题进行沟通。今天,Zymergen的软件工程师和科学家人数大致相当。 霍夫曼说:“我开玩笑说,我们60%是生命科学公司,50%是软件工程公司。”更严重的是,他解释说,他认为Zymergen真正致力于两者兼顾,这是DCVC等机构投资该公司的原因之一。 这是一段漫长的旅程,绝非易事,但霍夫曼指出了四个关键领域,它们是衡量齐默尔根一路成功的关键指标。首先,他们的目标是将利用活细胞潜在化学多样性的产品推向市场。其次,技术证明点一直是一个关键目标。资金一直很重要,最后,回到谷歌示例作为指导,他们一直在寻找数据来源,以帮助Zymergen不断改进。 今天,Zymergen已经证明了他们有一个与主机无关的平台,这是一个致力于改进市场上已有产品的公司的关键特征。他们还证明了他们的基因组扫描算法能够可靠地提高微生物的性能,并且可以大规模地进行。他们还扩展了他们的平台的能力,在今年早些时候收购了功能宏基因组学研究的领导者辐射基因组学及其基因库。霍夫曼说,不包括大型制药公司: “据我所知,从重量和价值上看,我们的细菌生产的产品比其他任何一家合成生物学公司所资助的产品加起来都要多。” 他补充说,通过发现科学家无法发现的基因组变化,他们已经实现了这一里程碑——所有这些都是通过人工智能和自动化的力量。 霍夫曼说:“我们不仅做到了这一点,我们还用技术按照预期的方式实现了这一点,真正证实了这一点,即一旦有了代谢途径,机器人和算法就比人类好得多。” 欢迎来到未来的湿实验室。 ——文章发布于2018年12月18日
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    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
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