想象一下，一种植物能在地雷存在时变色，并提醒不经意的人脚下潜藏的危险。这个想法已经启发了许多团队，包括一家丹麦公司，该公司开发了一种拟南芥植物，当土壤中渗出炸药时，这种植物会变红。乍一看，这是人道主义吸引力和高科技酷炫的完美结合。那么，为什么探测地雷的植物还没有出现呢？因为这是糟糕的生物设计。
今天的生物技术专家拥有一系列令人惊叹的工具来对生物进行生物工程设计，但将这些工具应用于现实世界却是一个挑战。举个例子：部署探测地雷的植物需要付出什么代价？首先，生物工程师必须创造出能够100%准确地检测并响应炸药的植物——任何误报都可能是致命的。这是一个重大的技术挑战，但也许并非不可能。
接下来，这些探雷植物需要被种植在地雷区，但因为是地雷区，它们不能手工种植。假设种子需要空投。然后，种子必须在完全无人照料的情况下长成健康的开花植物，因为在地雷区没有人会去照料。本质上，它们必须像杂草一样生长，在恶劣条件下生存，并能压倒周围的植物。所以在这个场景中，生物工程师设计杂草，并将它们随意散布到整个生态系统中，而他们知道杂草本身就会带来问题。这甚至还没有开始清除一枚地雷。
这里有另一个解决方案：APOPO（荷兰语，意为“防人地雷探测产品开发”）是一个非营利组织，它训练非洲巨巨鼠来探测地雷。该组织每年只训练40只老鼠。尽管如此，去年，它宣布莫桑比克已无地雷，并回收了超过13,000枚地雷。这是非常、非常好的生物学应用。从这次比较中可以吸取教训。
其中一个教训是，生物工程师在开发工具之前，必须先问“解决这个问题的最佳方法是什么？”如果生物学确实能提供解决方案，那么识别出最适合这项工作的生物就至关重要。对于识别地雷，老鼠似乎提供了更好的解决方案。老鼠可以相对容易地被训练来准确识别各种化合物并向我们发出信号。而植物则能够过滤大量的水，中和有毒化合物，招募并与微生物群落互动，通过根系广泛地采样土壤，并将阳光转化为食物、化学物质和生物质。这并不是说将植物工程化以感应和检测环境条件是毫无用处的——该领域的研究扩展了我们对植物适应环境过程中涉及的基因和蛋白质的认识，并可能在未来成为有用的工具。
另一个教训是，有时很容易相信“只要能造出来就应该造出来”。创造性自由对于基础研究非常重要，因为其最终目标是追求新知识。但对于现实世界的解决方案，生物工程师需要将他们的工作置于更广阔的背景下考虑，并提出超越技术可行性的问题。为了有效，新设计必须进入世界，并与充斥着现有系统的经济和社会结构融为一体。许多新技术面临的挑战都与非生物因素有关，如监管、公众舆论和商业激励。
我非常希望看到更多像台湾的一个学生团队那样，用细菌开发出新型阻燃剂的生物设计范例。他们的科学并非革命性——他们使用几十年前就已存在的技术，将两种蛋白质的DNA序列插入细菌——但他们的解决问题的方式却很巧妙。
首先，他们找到了一个需要解决的问题。阻燃剂通常有毒，经常分解成有毒副产品，拥有糟糕的过往记录，而且可能根本无效，以至于消防员呼吁家庭减少使用它们。该团队从大自然中寻找现有的阻燃剂。酪蛋白（牛奶中的主要蛋白质）和羊毛都能防火。在这两种情况下，都是蛋白质的特定化学成分使其具有阻燃性。当火焰分解这些蛋白质时，它们会释放出浓密的氮气或磷气，就像传统的阻燃剂一样，扑灭火焰。然而，与传统的阻燃剂不同，酪蛋白和羊毛无毒。
该团队在工程化实验室细菌中模拟了这种现象。然后，他们将细菌应用于棉布。这是使用喷灯对着未经处理的棉布，然后是使用喷灯对着用他们细菌阻燃剂处理过的棉布。它很有效。它很巧妙。它解决了问题，并且使用了正确的工具。这是对生物学的一种深思熟虑且有用的应用。
本文中的许多教训听起来都会很熟悉：专注于问题；不要爱上自己的解决方案；了解你的产品将如何被使用以及谁将使用它。生物技术专家必须根据技术属性以外的因素来评估潜在应用，深入关注其效用和设计。今天，我们有机会定义生物技术文化、我们共享的价值观以及我们追求的标准。
Keira Havens 最初是一名在实验室工作的科学家，如今致力于推动合成生物学界，追求美丽的生物技术——为复杂问题提供精心设计、巧妙的解决方案。她目前的项目是The One Sky倡议，这是一个独立的非营利组织，致力于阐述优质生物学的价值，并为消费者提供做出有效应用生物学决策的工具。您可以在Popsci上阅读她作为空军军官的过去以及她重返科学界的经历。
