克雷格·文特尔已经为他的下一个化身做好了准备。
在20世纪90年代，文特尔作为一个特立独行的人而为世人所熟知，他的人类基因组测序速度比一个庞大的政府科学家团队更快、更便宜。六年前，他宣布计划从零开始合成一个完整的基因组，将其插入一个细胞中，从而制造出一个新物种。在这两种情况下，文特尔都兑现了自己的承诺，取得了一些实实在在的成果。他发表了第一个个人(他自己)完整基因组的金标准序列。虽然他还没有制造出人工生命形式，但他和他在j·克雷格·文特尔研究所(J. Craig Venter Institute)的同事已经取得了一系列里程碑式的成就，从合成大块DNA到世界上第一次对微生物进行“基因组移植”。
现在文特尔说他想帮助拯救环境。一段时间以来，他推测基因工程微生物可以帮助世界摆脱对石油的依赖，同时减少温室气体。为了实现这个目标，文特尔在2005年成立了一家名为合成基因组的公司。据文特尔说，现在该公司正在寻求资金继续发展。他说:“我们现在就准备建立一个试点工厂。”
文特尔并不是荒野中孤独的声音。在过去的几年里，许多其他公司都在研究微生物，希望能生产汽油、柴油和其他燃料。其中一些还在研发中，几年后微生物生产的燃料就会进入市场。他们的支持者表示，微生物燃料将是奥巴马政府将推动的一种清洁的石油替代品。
然而，环境专家们却持观望态度。在这一点上，这些燃料将如何实际生产的细节是相当粗略的。一种新的微生物燃料产业可能确实被证明是绿色的。或者，它可能会导致更多的温室气体，并产生额外的压力，将土地转化为农田来喂养这些饥饿的微生物。“细节决定成败，”史密森尼热带研究所(Smithsonian Tropical Research Institute)研究生物燃料对环境影响的资深科学家威廉·劳伦斯(William lawrence)说。
合成生物燃料有望在几年后进入市场，与普通燃料竞争。
文特尔等人正在研制的微生物制造的燃料代表了基因工程史上的一个新阶段。在20世纪70年代，科学家们发现了如何将一个物种的基因插入到另一个物种中，从而启动了价值800亿美元的生物技术产业。然而，在过去的几年里，科学家们在基因工程方面取得了一系列重要进展。现在可以便宜地读取基因并将其序列存储在在线数据库中。例如，文特尔和他的同事们已经在海洋中搜寻新的基因，并发现了超过600万个新的基因。
现在，科学家将其中一个基因的序列发送给dna合成公司，然后通过联邦快递(FedEx)在几天内获得该基因的副本，这相对便宜。通过将几个不同的基因插入到单个微生物中，科学家可以设计它进行复杂的化学反应来制造新分子。
这种基因工程的新版本被称为合成生物学。劳伦斯伯克利实验室是当今合成生物学研究的中心之一，该实验室由奥巴马提名的能源部长朱棣文领导。Jay Keasling是劳伦斯伯克利大学的一名化学工程师，他取得了该实验室最大的成功之一——利用微生物生产一种强大但昂贵的疟疾药物——青蒿素。一家名为阿米瑞斯的旧金山公司目前正致力于扩大Keasling的系统，以便大规模生产这种药物。如果他们成功了，药物的成本可能会下降90%。
随着新药物的出现，合成生物学家现在看到了改造微生物的另一个潜力:一种能量来源。今天，包括Amyris在内的一些小公司正在开发一种新的微生物，可以把他们的食物——从糖到污水的任何东西——转化为可以用作燃料的碳氢化合物。
这些公司使用不同的生物，给它们喂食不同的食物，并希望制造不同的燃料。例如，阿米瑞斯公司已经改造了一种酵母，这种酵母可以食用甘蔗汁并分泌柴油。去年11月，Amyris在加州埃默里维尔(Emeryville)开设了第一家试验工厂。该公司预计，到2011年，其微生物每年将产生2亿加仑柴油。另一家名为LS9的公司改变了大肠杆菌的一种不同的代谢途径，使其能够将糖转化为一种类似于石油的碳氢化合物。第三家公司，Solazyme，用糖来喂海藻，海藻是在密封的钢罐中饲养的。
合成生物学的支持者声称，它将改变能源游戏的规则。不需要建造昂贵的钻台深入地下，也不需要削掉山顶来获取煤炭。每一种微生物都是自己的微型精炼厂，它们进行着复杂的化学反应，而在人工工厂中进行这些反应的成本高昂。合成生物燃料有望在几年后进入市场，与普通燃料竞争。
这些燃料的倡导者承诺，它们不仅会盈利。它们对环境也有好处。
柴油驱动的汽车会向大气中排放二氧化碳，不管柴油是来自地下还是发酵罐。但是将柴油从地下开采出来，提炼并运送到汽车上需要耗费大量的能量。合成生物学有望消除产生这种能源所产生的大量排放。Amryis公司声称，其生产的生物柴油将比传统柴油减少80%的温室气体。
生物经济研究协会主席史蒂文·奥尔德里奇认为，合成生物燃料确实可能对气候有益——至少与它们将要取代的燃料相比是这样。“与传统石油相比，糖转化燃料可能会对整体环境产生深远的积极影响，”奥尔德里奇说。
但许多环保人士并不相信这一点。“我们不能拒绝这项研究，但我们真的需要加强对风险的了解，”自然资源保护委员会可再生能源政策主任纳撒尼尔·格林(Nathanael Greene)说。
例如，这些微生物从哪里获得糖分?蔗糖最明显的来源是甘蔗种植园，一些公司已经安排了稳定的原料供应来喂养他们的微生物。今年早些时候，Amyris与巴西最大的甘蔗种植公司之一Crystalev建立了合作关系。这种合作是很自然的，不仅因为巴西生产大量的糖，还因为他们已经用糖来制造燃料——特别是乙醇。
这一经历让一些研究生物燃料对环境影响的科学家感到担忧。康奈尔大学的David Pimentel和加州大学伯克利分校的Tad Patzek统计了巴西乙醇生产对环境的影响，他们认为这不是一幅美好的图景。生产一公顷甘蔗需要393公斤的油或等量的油，生产一升乙醇需要12到14公斤的新鲜甘蔗。甘蔗种植园的侵蚀非常严重，因为农民几乎收获了整株甘蔗，几乎没有留下什么来固定土壤。据Pimentel和Ptazek说，巴西甘蔗种植园每公顷损失31吨土壤，这是土地再生能力的30到60倍。
我们从食糖微生物中获得的燃料越多，就需要更多的土地来种植它。
蔗糖种植园也非常口渴。在巴西，生产一公升乙醇需要7000公升的水。当水从甘蔗种植园流下来的时候，会带走一些除草剂，杀虫剂和肥料这些都是在甘蔗上大量使用的。即使在甘蔗收获后，仍有更多的废水需要处理:乙醇工厂每生产一升乙醇，就会产生10升废水。
我们从食糖微生物中获得的燃料越多，就需要更多的土地来种植它。明尼苏达大学(University of Minnesota)经济学家贾森•希尔(Jason Hill)表示:“就像任何一种转化技术一样，人们担心土地会被清理出来提供原料。”
aldrich认为水将是合成生物学繁荣中的环境外卡。“耕地下耕地下的大规模转换的影响与甘蔗领域有潜在的重大环境成本，”Aldrich说。
合成生物学的辩护者认为，微生物燃料的效果取决于这个过程进行得有多仔细。据Amyris的Neil Renninger说，巴西大量枯竭的牧场可以被改造成糖料种植园，而不必变成原始的栖息地。他指出:“亚马逊附近没有种植甘蔗的地方。”
更重要的是，制造燃料的微生物可以以许多其他植物为食。候任能源部长朱棣文长期以来一直是一项工程的支持者，该工程旨在利用玉米秸秆和叶片的细胞壁制造乙醇。这种所谓的纤维素乙醇被广泛认为是近年来美国政府支持的玉米乙醇的重大改进。朱棣文和其他一些研究人员一致认为，总的来说，以玉米为基础的乙醇生产是额外的温室气体来源。改造过的微生物或许能够更有效地制造乙醇。他们也可以从其他植物物质中制造乙醇，比如草原草、木屑或草屑。甚至污水对微生物来说也是一顿美味的大餐。
克雷格·文特尔认为，这些从植物到微生物再到燃料的项目是目前应该取得的正确进展。“这些人都很聪明，我非常尊重他们，”他说。但从长远来看，他认为这些项目是不可持续的。“这是第一步。”
文特尔不希望等待植物来制造碳氢化合物，而是想省去中间环节，直接寻找碳的原始来源:空气。合成基因组的研究人员一直在试验
光合细菌(像植物一样)利用阳光中的能量将水和二氧化碳结合起来。利用文特尔团队发现的一些基因，研究人员改变了这种细菌。现在这些微生物可以迅速地形成一种叫做脂质的分子。脂质有多种形式，在细胞中发挥多种功能，例如储存能量和形成细胞膜。但文特尔氏细菌分泌的不是脂质，而是脂质。合成基因组的研究人员已经制定了收集这些脂质的计划。
“它们可以直接进入现有的炼油厂，”文特尔说。这些微生物不仅不会产生任何额外的压力来耕种更多的土地，而且它们实际上会带走空气中的温室气体。
格林担心，如果这些微生物逃到环境中，可能会造成危害。“我没有迈克尔·克莱顿(Michael Crichton)那种认为它们会毁灭世界的态度，”他说，“但我们真的需要了解它们。”
文特尔认为格林的担忧是合理的。他说:“在这个问题上，我们应该与环保主义者完全一致。”合成基因公司(Synthetic Genomics)的研究人员一直在开发一种方法，让细菌在容器外无法找到某些营养物质。如果工程细菌逃到附近的池塘里，它们就会死亡。
但是格林想知道基因是否能从死亡的微生物中逃脱，并传递给环境中的其他微生物。转基因作物也被改造成不产生防止污染的种子。格林指出:“但我们已经看到这种情况发生了。”
合成基因组学处于为试点植物提高资本的过程。对于任何类型的生物技术寻找投资者来说，这不是一个好时机，尤其是仍然如此年轻的投资者。随着几个月前，天然气价格不到他们在几个月前的一半，可能会让人们思考超越石油。
文特尔说:“人们很难看到本周之后的事情。”但他警告说，石油储量将继续减少，地球将继续变暖。文特尔认为，合成生物学必须是解决这两个问题的一部分，因为它具有巨大的潜力。
“它可以无限扩展，”文特尔说。“我们认为未来将非常光明。”