凌焱，李玉霞，刘刚，陈惠鹏

    20 世纪，人们对生命的认识逐步深入，通过以分子生物学为核心的技术方法诠释如遗传、发育、疾病及进化等生命现象，获得了大量关于基因和蛋白质等生命体基本组成元件的结构和功能信息。扎根在这样的知识土壤中，以天然的生物元件为素材，以分子生物学和遗传工程等现代生物技术为支撑平台，在寻求思维和技术创新的需求下，合成生物学(synthetic biology)研究破土而出。

    合成生物学是从人们长期以来对生命的了解和认识发展而来的，是科学研究经历积累、酝酿和萌发后水到渠成的结果，体现了对生命科学知识从学习了解到自由运用的转变；体现了对生物系统研究从拆解与还原到拼装与整合的转变；体现了对生命的认识从敬畏和膜拜到剖析和创造的转变。

    这是人类认识生命的过程中正在经历的一次重大转变，人们对其关注和期待越来越热切。在不断地追溯中，合成生物学一词最早出现的时间甚至提早到了 1911 年[1]。尽管用语相同，但直到 1974 年，Szybalski[2]认识到分子生物学在遗传研究领域的巨大前景后提出的合成生物学展望，才贴近当前合成生物学的研究范畴。2000 年，首次成功制造出类似电路的人造基因调控网络被认为是这一研究领域正式诞生的标志[3-4]。2010 年，Nature 杂志为合成生物学创设10 年发表专题社论[5]。合成生物学研究已经引起了全世界的广泛重视，成为当今科学研究的前沿领域之一。

    1 合成生物学的概念与特征

    目前合成生物学研究涵盖范围广泛，对其定义的表述不尽相同：合成生物学领域知名的网站(http://syntheticbiology.org)这样描述该领域的主要研究内容：“设计和构建新型生物学部件或系统以及对自然界的已有生物系统进行重新设计，并加以应用。”2010 年 12 月，美国 13 位知名专家共同完成了一份名为《新的方向》的研究报告，专门探讨合成生物学问题，文中将合成生物学的研究目标定位为：“将标准化的工程技术应用于生物学，以此创造出新型或具有特定功能的生命体或生物系统，以满足无尽的需求。”从上述两种表述中，可以提炼出合成生物学的 3 个重要特征：①基于现有知识和技术进行创新研究；②采用工程化手段；③以应用为目标。

    2 合成生物学研究意义重大

    合成生物学研究注重生物系统和生物学功能的创新，从而一方面探索生命起源和进化等重大科学问题，另一方面直接面向资源耗竭、环境污染等社会可持续发展的瓶颈问题以更好造福人类。合成生物学具有如此重要研究价值和自由拓展的空间 ......