前言
iDEC专访系列将采访定向进化领域的贡献者，去以独特的视角向大众分享定向进化这一领域的前沿故事。
第一期，我们采访了定向进化大赛的核心创始成员刘阳博士。他代表赛事创始团队为我们讲述了国际定向进化大赛背后的思考。
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简单谈一谈您理解的定向进化，以及为什么要举办国际定向进化大赛这一比赛？
现代意义上的定向进化，是指在实验条件下，通过人工建立遗传多样性和筛选两个步骤迭代以达到生物工程目标的过程或技术。定向进化模仿了生物或生物分子在自然界进化的原理和逻辑。 狭义定向进化概念本身的历史不长，但是在iDEC的语境中，我们更愿意把定向进化技术的历史渊源延展一些，因为人类很早就意识到了生物体的变异现象并将人工筛选应用到生活中，而有意识地建立遗传多样性的方法则是近一个世纪内才发展出来的。
定向进化大赛这个想法的诞生，来自于设计生命的实践。理性设计生物分子或生物系统是过去20年来基因工程学提出的最诱人的愿景之一，像设计芯片电路一样高度可预测地设计基因线路带来了很多可能性，也取得了巨大的成果。但生物系统非常复杂，从元件挖掘到线路功能优化等等，每个环节都做到“高度理性”是很难的。科学研究本身就是通过人的理性去认识客观规律的过程，因此有时科学家会倾向于在一个工程项目中强调理性的部分，而无意中忽略了“非理性”环节所扮演的决定性作用。
在过去，iGEM，BIOMOD，CASP这些科学竞赛在教育、学科发展和科普方面都扮演了非常积极的角色。因此我们相信一项学科竞赛将能够推动实现一些关于定向进化的有价值的目标：
1. 推动定向进化方法的创新，特别是与前沿技术的创造性结合
2. 鼓励定向进化技术被运用到更广泛的目标上去
3. 发现并推广简易、可靠的定向进化技术
当然，iDEC还有科普和教育上的积极意义。经过广泛交流，我们意识到定向进化正处于一个重要的发展时期，生物学实验高通量化、自动化、低成本核酸合成、机器学习广泛应用等等近年来迅速流行的概念和趋势表明，定向进化技术在生物工程学上将扮演更关键的角色。在这种背景下，最终来自不同大学和科研院所的iDEC创始团队决定将iDEC这个想法付诸实践。
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您觉得定向进化未来的发展趋势和因应用场景有哪些？
这是一个很大的问题。定向进化是方法，一种方法和发展总是与其它技术的发展相互关联。比如定向进化与定量生物学、机器学习的结合，可以在定向进化过程中增强可预测性。再比如生物学自动化平台的发展，可以将定向进化扩展到过去无法运用的研究对象上。和大多数技术一样，低成本、高效、智能化也是定向进化的发展方向。
定向进化的应用场景非常广泛，涵盖了一切生物工程覆盖的应用场景。但在实践中，技术应用也与科学前沿的风向密切相关，只要可行，定向进化就肯定会优先被应用到热点方向和领域。
我想有必要提及的是，iDEC并不追求、追赶某种科学潮流，我们更愿意关注学生这一群体在科学实践中展现的创造力和启发性。
在技术上，定向进化是一项成熟技术。但是在我们与相关学者的交流中，不少人提到定向进化技术目前门类多而杂，移植性不强。那么现有定向进化技术的简化和改进在我们看来有巨大的意义。
在应用上，参赛团队将定向进化应用到一些被主流科学界忽视的方向，从而展现出创新性和启发性，也是我们乐见的。
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您觉得定向进化与合成生物学的关系是什么样子的？
要回答这个问题非常困难，主要有两个原因。
第一是因为二者不是一个层次的概念，没有太大可比性。定向进化是一个技术类别，合成生物学则是一门工程学分支。
第二是以一种公认的方式界定什么是合成生物学也有难度。
但是无论如何，定向进化技术和合成生物学关系密切，如果我们将合成生物学的核心概念很狭义地定义为“定量基础上的理性设计”，那么定向进化本身不属于合成生物学方法，但却可以是合成生物学的工程对象。当然，按照如今合成生物学丰富的意涵，我想没有人会反对定向进化是合成生物学的组成部分。
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相比其他比赛，iDEC做了哪些独创的设计和尝试？
iDEC作为一项竞赛，本质上和其他学科竞赛是一样的。不过我们的竞赛设计师也根据定向进化技术的特点和参与对象做了许多创造性的设计。
比如在赛道类别上，由于iDEC主要围绕一个特定技术类别展开，因此在赛制设计上很特别地采取了二分法。分为技术和应用两个大类，这两个大类在评价要求上差别很大。
技术创新类的项目并不需要提供一个很新颖的应用案例，而可以专注于特定技术甚至特定的技术模块。比如专注于某种新型的报告基因，某种建立遗传多样性的新方法等等。而应用类项目则不要求技术创新，参赛队伍可以用哪怕最“古老”的定向进化技术去进化某个从未被尝试过的目标，而评价侧重于定向进化产出的启发性和价值。iDEC在其他方面则采取了非常宽松的限制，比如iDEC没有对参赛者学历、团队的干湿进行划分。我们一方面认为一支团队内部有学历多样性、方法多样性是好事，一方面相信在科学研究中，研究者的整体学历和研究形态并不是根本性地决定一个项目的创新性和科学价值等因素。
再比如在竞赛展示上，iDEC致力于提高学生参与科技创新的能见度。iDEC提出了“参赛即发表”的概念。iDEC尝试建立一个预印发表平台，每支参赛团队的成果，将以学术论文的标准格式提交并发表在iDEC建立的预印平台上。预印发表是科学开放运动的一部分，一方面它通常没有经过同行评议过程和出版商编辑，作者拥有文章的版权并且对内容直接负责。另一方面，预印发表容易被科学家阅读和引用。预印发表目前在科学界越来越被接受，这为iDEC引入预印发表的概念创造了可能。iDEC预印发表这一概念一方面对参赛者提出了发表规范和逻辑组织等方面的要求，一方面使得每一个iDEC项目中的创意和创新都不容易在科学史上被忽视。
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参赛者在参赛前需要有什么样子的知识储备和知识？需要什么样子的实验条件？
定向进化的方法非常多，本身技术门槛并不高。最简单的定向进化尝试在任何一个标准分子生物学实验室都能展开。执行者需要什么样的知识背景则是因项目而异的，但我想分子生物学、生物工程这些基础专业背景依然不可或缺。
iDEC对实验条件的要求主要是侧重于生物安全和生物安保理由。iDEC高度重视科学伦理、生物安全和生物安保问题。当人们执行负责任的研究，就需要在记录规章、安全措施完备的实验场所进行。因此iDEC要求所有参赛团队都需要在合法的实验室以及相应实验规范的约束下进行，并且接受实验室负责人的监督。
值得一提的是，iDEC建立了一个定向进化知识社区，在iDEC的官网目录上，参赛者可以发现一个名为资源的wiki。这是一支国际团队建立的定向进化知识社区，创建成员包括来自多个国家的博士后研究员和在读博士。目前它还只有一个框架，但是未来我们会邀请参赛队伍参与，将每年iDEC的创新成果融入其中。让它成为一个活着的知识社区。
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您觉得五年之后，国际定向进化大赛和社群会是什么样子的？
您觉得五年之后，国际定向进化大赛和社群会是什么样子的？
世界正在经历巨大的变化。我希望iDEC可以以一种扎实的方式逐渐探索如何达到自己的目标。iDEC目前规模还非常小，我认为在现阶段，我们需要和参赛团队密切合作，和参赛者一起来塑造、完善iDEC。对于一个新生项目，维持运营并且能够不断改进是最重要的。因此我希望五年以后，iDEC能够让参与iDEC的队伍感到它越办越好。
采访人：徐明阳
更多关于国际定向进化大赛的信息请访问赛事官网以及公众号：
https://idec.io/
