编者注：本文是关于2016年十大新兴技术特别报告的一部分，该报告由世界经济论坛制作。该列表由论坛的新兴技术元理事会编制，重点介绍了其成员（包括《大众科学》主编玛丽埃特·迪克里斯蒂娜）认为有能力改善生活、改变行业和保护地球的技术进步。它还提供了机会，可以在广泛采用之前，辩论这些技术可能造成的任何人类、社会、经济或环境风险和担忧。
追溯我们每天购买和使用的产品——从塑料和织物到化妆品和燃料——的起源，你会发现绝大多数产品都是使用来自地下的物质制成的。现代生活产品的工厂在很大程度上是由各种化学品制成的。而这些化学品来自主要由化石燃料驱动的工厂，这些工厂将原料——也主要是石化产品——转化为无数其他化合物。
从气候角度来看，以及可能从全球经济角度来看，最好是用生物体而不是石油、天然气和煤炭来制造工业中的许多化学投入物。我们当然已经以这种方式使用农产品——我们穿棉质衣服，住在木制房子里——但植物不是成分的唯一来源。从长远来看，微生物可以说提供了更大的潜力，可以以我们现在认为理所当然的令人难以置信的多种特性来制造廉价材料。与其从地下挖掘现代生活的原材料，不如在装满活微生物的巨型生物反应器中“酿造”它们。
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为了使生物基化学品生产真正起飞，它必须在价格和性能上与传统化学品生产竞争。由于系统代谢工程的进步，这个目标现在似乎触手可及，系统代谢工程是一门调整微生物生物化学的学科，以便它们更多的能量和资源用于合成有用的化学产品。有时，调整涉及改变生物体的遗传构成，有时，它涉及更复杂的微生物代谢和作为系统的酿造条件工程。
随着合成生物学、系统生物学和进化工程的最新进展，代谢工程师现在能够创造生物系统，制造难以通过传统方法生产（因此价格昂贵）的化学品。在最近一次成功的演示中，微生物被定制为制造 PLGA [聚(乳酸-共-乙醇酸)]，一种可植入、可生物降解的聚合物，用于手术缝合线、植入物和假肢，以及用于癌症和感染的药物输送材料。
系统代谢工程也已用于创造制造用于疼痛治疗的阿片类药物的酵母菌株。这些药物在世界范围内，特别是在发展中国家非常需要，在发展中国家，疼痛在今天没有得到充分的管理。
可以使用代谢工程制造的化学品范围每年都在扩大。尽管该技术不太可能复制目前由石化产品制成的所有产品，但它很可能产生新型化学品，这些化学品永远无法以化石燃料的合理价格制成——特别是复杂的有机化合物，这些化合物目前非常昂贵，因为它们必须从植物或动物中提取，而这些植物或动物只能少量生产它们。
与化石燃料不同，微生物制造的化学品是无限可再生的，并且排放的温室气体相对较少——事实上，有些甚至可能通过吸收二氧化碳或甲烷并将其纳入最终作为固体废物埋藏的产品中，来逆转碳从地球到大气层的流动。
随着生物化学品生产规模扩大到大型工业用途，重要的是避免与粮食生产争夺土地使用，并避免工程微生物意外释放到环境中。尽管这些高度工程化的微生物在野外可能处于非常不利的地位，但最好将它们安全地保存在罐中，快乐地工作，为人类和环境的利益制造有用的东西。