厲害了，合成生物學

一個看似平常的周末，美國麻省理工學院媒體實驗室主任伊藤穰一教授邀請了他的學生朱莉·勒高特在內的一群沒有系統接受過高等生物學教育的人到家裡做了一個入侵大腸桿菌的基因組的活動。在「生物極客」賈斯汀·帕哈拉博士的帶領下，用「簡陋」的設備體驗了一次聽起來非常神奇的生物實驗。這聽起來是不是很酷？隨著以合成生物學為代表的生物技術的爆髮式增長，這樣的事情其實離我們一點也不遠。在吃驚之餘你是否會好奇，什麼是合成生物學？為什麼它的發展會帶來「生物極客」的普遍出現？好吧，那我們就一起來聊聊合成生物學。

從字面上來說，合成生物學就是要去研究如何「合成」生物，或者說如何「製造」生物。合成生物學在我們對生命密碼——基因（遺傳因子）的組成、結構及功能了解的基礎上，從最基本的要素開始一步步建立生物零部件，再用這些生物零部件拼裝成基因迴路，使擁有這個基因迴路的生命體按照我們設計的方式工作。

換句話說，我們可以認為合成生物學是以工程學理論為指導,設計和合成各種複雜生物功能模塊、系統甚至人工生命體，應用於特定的化學物生產、生物材料製造、基因治療、組織工程等的一門綜合學科。

這裡有以下兩點特別值得說明。第一，合成生物學是一門綜合學科。在生物學範疇內，合成生物學綜合了分子生物學、基因組學、蛋白質組學、生物信息學、系統生物學等諸多分支學科；而在生物學之外，它用到了工程學、計算機科學、數學、控制學等眾多領域的知識和方法。

第二，合成生物學是一門高度工程化的學科。工程學的研究方向、思路、方法與自然科學有較大區別。工程產品的構建需要經歷設計—研製—測試—修改—再測試—獲得產品的過程，這在合成生物學的研究中得到充分體現。

《科學美國人》雜誌編輯比艾羅曾以計算機為例，來說明合成生物學：如果將生命體比作電腦，那麼，由許多核酸組成的程序——基因，就是生命的操作系統。合成生物學想做的，就是通過改寫或創造基因，讓生命體表現出預期的行為，執行預定的工作。但是，有時候我們會把生命體的程序寫「錯」了，就像你把電腦的操作系統弄壞了一樣。電腦會因此死機，而生命的機器也會因此不正常運作甚至死亡。通過不斷嘗試，累積成功和失敗的經驗，人們會漸漸了解生命程序的規則和語法，進而掌握撰寫生命藍圖的法則。

那麼，合成生物學又是怎麼被發現及發展起來的？又是如何獲得關鍵技術支持？未來的發展科學家將面臨哪些挑戰？

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