第1章

发明和创造新技术通常困难重重。因此，工程师们取自自然界的任何灵感都非常有用。虽然基因改造越来越多地被用于重新设计植物、动物和微生物，但这仅仅是生物科学革命的开始。生物方面的尖端技术日新月异，绝不可能仅仅局限于将一两个超基因嫁接到一个现成的生物体。为此，一个名为“合成生物学”的新学科，有时也被称为“生物工程”，已经出现，它以新的方式组装生命组件，并将遗传工程提高了一个层次。

某网站解释说，合成生物学是“新生物部件、设备和系统的设计和构造”，以及“有目的地重新设计现有的自然生物系统”。从本质上来说，这意味着合成生物学应用了生物学的工程学思维。在最后一章，我们将了解到传统的基因改造涉及现有物种间个体基因的转移。与此相反，合成生物学致力于从一组标准化但不一定是自然的基因组件中组装新的生命系统。

为了提供更实际的比较，让我们想象一下，如何利用基因改造或合成生物学来建造一座更好的木屋。一方面，基因工程师可能会决定对一个橡子进行基因改造，使之长成一棵更好的橡树。然后，这棵树将被砍伐，成为木屋的横梁和木板。另一方面，未来的合成生物学家可能只是决定人为地重新规划一个橡子的基因编码，这样它就会直接生长出预制的木梁和木板，这些木梁和木板只需简单地组装在一起。合成生物学不是从大自然中获取成分，而是从分子层面构建新的生物系统。

合成生物学最初只是一个模糊的概念，但在过去的几十年里取得了长足的进步。早在二十一世纪初，麻省理工学院的工程师们就建立了一个名为“生物砖”的注册中心，这是一个包含标准化DNA片段的库，就像电子元件库一样，可以用来构建更复杂的生物系统。这标志着合成生物学从纯粹的理论走向了工程实践。随后，加州大学伯克利分校的研究人员利用合成生物学技术改造微生物，使其能够生产出用于抗疟疾药物青蒿素的前体，这一突破为廉价生产这种关键药物提供了可能，挽救了无数生命。这些早期成果虽然引起了科学界的广泛关注，但也伴随着争议，一些人担心这种对生命的“工程化”可能带来不可预测的风险。然而，技术的脚步并未因此停歇。

随着技术的不断成熟，合成生物学的工具箱也日益丰富和易用。如今，你可以在许多在线平台上找到包含各种标准化生物元件的数据库，例如IGEM（国际基因工程机器大赛）社区维护的注册中心，它是一个巨大的生物砖库，任何人都可以访问并用于自己的项目。还有许多开源的软件工具和设计平台，帮助研究人员和爱好者设计和模拟他们想要构建的生物系统。这些“生物积木”和工具极大地降低了合成生物学的门槛，使得更多的人能够参与到这个领域中来，就像使用乐高积木一样，你可以根据自己的想法组合不同的生物元件来构建新的功能。