科学界花了大量时间研究围绕食品、健康、能源和环境的挑战。具体问题可能因地而异，但基本问题是普遍的:社会需要更有营养的食物，改善疾病的预防和治疗，可再生能源和环境保护。

到2050年，全球人口预计将超过90亿，这不是一个小任务。

一个新兴的领域——合成生物学——正试图从最基础的层次开始，广泛地解决这些类别。

合成生物学有多种组成部分，但其核心是理解分子的生物学功能，以改进或构建新的过程。将这种理解应用到工作中，可以以开发高价值分子的形式来执行任何数量的指定工作。合成生物学进步的影响包括医学、生物燃料、食品生产等方面的突破。

在密歇BOB体育根州立大学，Bjoern Hamberger通过利用校园内的专业知识来引领潮流。

“‘合成生物学’是一个相当新的术语，用来描述一门非常广泛的学科，它采用了许多科学领域的原理，”密歇根州立大学生物化学和分子生物学系的助理教授汉伯格说。“这是我们正在开拓的全新领域。我们有很多东西要学，但可能性几乎是无限的。密歇根州立大学拥有植物科学、人类健康、工程等领域的专家，这些领域都能促进我们的理解并改善合成生物学。”

他的团队专注于植物和它们的特殊代谢物——由植物合成的化合物，执行从生长到防御的复杂功能。

bob体育登录研究人员已经确定了代谢物的多种用途，但对产生代谢物的过程知之甚少。例如，通过确定植物如何产生物质来保护自己，科学家可以更好地了解如何在合成系统中复制或提高有价值化合物的产量。

Hamberger说，分子结构的复杂性越高，通过传统的化学合成来生产它们的效率就越低。这意味着科学家需要改进他们的方法。

“首先，我们需要了解植物是如何执行预期任务的，”Hamberger说。“然后，我们希望采用植物自然机制的基本蓝图，并将其用于合成的、生物可持续的系统，以更有效的方式生产分子。使过程“绿色”和可持续发展是非常重要的。

“一些植物能够制造专门的生物活性分子，用于植物防御，这些分子具有数千年来人们梦寐以求的药用特性。它们可以用作抗菌剂、抗真菌剂和其他几种药物应用。”

RNA测序和代谢组学等技术在实验室中被用于创建关于植物中哪些代谢途径活跃的大型信息库。

Hamberger和MSU植物生物系的基础教授Robin Buell正在研究咖啡家族中的一种植物，以发现其分子的化学性质、活性和功能。

汉伯格说，在生物燃料领域，经济可行性存在重大问题。他的实验室正在寻求为植物增加价值，提高繁殖的经济回报和产量。

在五大湖生物能源研究中心的资助下，Hamberger和他的团队正在设计植物利用的分子，以bob体育登录形成新型化合物。这些最终成为高端墨水、胶水、化妆品和其他产品的基础。汉伯格说，一个主要的好处是，有机溶剂等传统上由石油转化而来的物质被“绿色”替代品所取代。

Hamberger还担任密歇根州立大学第一个国际基因工程机器(iGEM)团队的首席研究员。该团队由教授、顾问和本科生组成，于2016年12月在波士顿举行的iGEM比赛中获得铜牌。

他们的项目设计了蓝藻对寒冷和冰冻的适应性。该小组与兰辛社区合作，介绍了他们的工作，解释了合成生物学的意义及其对未来的潜在影响。哈姆伯格说，密歇根州立大学的球队也打算在未来参加比赛。

“我真的很高兴能成为密歇根州立大学的一员，”汉伯格说。“我们一直在学习更多关于合成生物学的知识，我们正在揭示如何利用植物自然过程的线索。潜力是巨大的，从对抗癌症到种植更有弹性的粮食作物，所以我很高兴成为这个革命性领域的一员。”