3 早期的合成生物学及中国的贡献
如果说Craig Venter是国际上率先解读人类基因组的研究者之一，那么在合成生物学领域他绝对是世界上“制造”能够自我复制的细胞基因组的第一人。人造细胞“Synthia”的诞生，让Craig Venter又一次站在了全世界的聚光灯下。但如果从广义的角度解读“合成人工生命”，Venter的工作还算不上是“首次”。
2002年，纽约州立大学Wimmer小组的Cello等人制造了历史上第一个人工合成的病毒——脊髓灰质炎病毒 (Poliovirus)。这是一种单股正链RNA病毒，病毒侵入细胞后，RNA在病毒蛋白、RNA依赖的聚合酶以及其他相关蛋白的帮助下，转录为负链，并以此作为模板合成新的病毒基因组。该研究小组则按照相反的方向，用化学方法合成了与病毒基因组RNA互补的cDNA，使其在体外RNA聚合酶的作用下转录成病毒的RNA，并且在无细胞培养液中翻译并复制，最终重新装配成具有侵染能力的脊灰病毒。若将这种合成的病毒注射到小鼠体内可使其脊椎麻痹，甚至死亡。但该种合成病毒的毒力很小，仅相当于天然病毒的一千到一万分之一。这一工作开创了以无生命的化合物合成感染性病毒的先河。
2003年，Hamilton O. Smith和Craig Venter仅用了两周时间便合成了噬菌体φX174的基因组，该病毒只有11个基因 (5386 bp)，但将合成的基因组DNA注入宿主细胞时，宿主细胞的反应和感染了真正的φX174噬菌体的细胞一样。
2008年，Becker等设计并合成了蝙蝠体内的SARS样冠状病毒基因组，并将该基因组中受体结合结构域 (Receptor-binding domain，RBD) 替换为之前流行的SARS病毒的RBD，并成功感染了培养的人呼吸道上皮细胞 (HAE) 以及小鼠。这一29.7 kb的RNA序列是当时合成的最大的可以自我复制的基因组。
之后Venter又将挑战目标指向原核生物。2007年8月，他的团队已经能够将蕈状支原体的整个基因组分离为“裸露”的DNA并将其移植到山羊支原体中，实现了不同物种间的基因组转输。之后Venter又率领一个17人小组首次尝试人工合成细胞基因组，最终在2008年成功地利用酵母细胞的同源重组完成了生殖支原体的全基因组合成，创造了当时世界上最大的人工合成的DNA组织 (582970个碱基对)。
科学界对于人造生命的实践还是从本世纪初才兴起的。而上个世纪60年代就开始的对于核酸和蛋白质等有机物的人工合成也为人们后来尝试合成生命奠定了基础。这也要归功于中国在合成生物学方面的贡献：1965年9月17日，我国人工合成了结晶牛胰岛素，这是世界上首次人工合成蛋白质，也是当时人工合成的具有生物活力的最大的天然有机化合物。在1979年Khorana等合成酪氨酸阻遏tRNA之后，中国科学院上海生化研究所王德宝等历时13年，经过千百次的探寻和摸索，在世界上最早用人工方法合成了具有与天然分子相同化学结构和完整生物活性的核糖核酸——酵母丙氨酸转移核糖核酸 (Yeast alanine tRNA)。这种核糖核酸由76个核苷酸组成，其中除了4种常见的核苷酸外，还有7种稀有的核苷酸。利用化学和酶促相结合的方法，研究者自行制备出了11种核苷酸、近10种核糖核酸工具酶和有关的化学试剂等，并采取有机化学和酶促合成的方法，先合成了几十个长度为2~8个核苷酸的寡核苷酸链，然后用T4 RNA连接酶连接成6个大片段 (长度为9~19个核苷酸)，然后分别接成含有35和41个核苷酸的两个半分子。最后终于在1981年11月20日完成了最后的合成，以后又进行了5次重复合成试验，均获得了成功。在人类探索
的道路上迈出了重要的一步。
“Synthia”的问世，似乎让人们觉得当年震惊世界的科学奇才Venter一下子又在实验室中制造出世上没有的人工生命。其实不然，虽然Venter以其过人的智慧在基因组与合成生物学领域走在世界前列，但人造生命的产生也并非一日之功。前人在生物合成以及人造病毒等方面的工作，为Venter在合成支原体细胞提供了丰富的依据和经验。而且，Venter也是在自己先前合成生殖支原体基因组以及天然基因组种间移植的工作基础上，经过大量实验，反复摸索，才在2年之后获得成功。因此，人造生命的出现并非偶然。
4 合成生物学的贡献和困扰
4.1 合成生物学的概念与意义
合成生物学 (Synthetic biology) 是一门建立在系统生物学、生物信息学等学科基础之上，并以基因组技术为核心的现代生物科学。
合成生物学一词最早出现于1911年的The Lancet杂志，但许多学者认为合成生物学成为一门真正的学科开始于2000年。进入后基因组时代以后，集成系统生物学思想的合成生物学应运而生，它综合了生物化学、生物物理和生物信息等技术，利用基因和基因组的基本要素及其组合，设计、改造、重构或是创造生物分子、生物体部件、生物反应系统、代谢途径与网络乃至具有生命活力的生物个体。目前的合成生物学研究可以笼统分为两大类：一类是以创造人造生命为目的，利用非天然的分子再现自然生物体的天然特性；另外一类则是力求分离自然生物体中的一部分并将其重构到具有非天然机能的生物系统当中，这种包含了天然成分的合成又叫半合成生物学。无论哪种类型，都推动着科学家们深入以往未知的领域，并可能遇到以前很难遇到的问题和困难，最终通过分析解决这些问题是所有合成生物学工作者的共同目标。
合成生物学的研究既是
和生物技术在分子生物学和基因工程水平上的自然延伸，又是在系统生物学和基因组综合工程技术层次上的整合性发展。其目的在于设计和构建工程化的生物体系，使其能够处理信息、加工化合物、制造材料、生产能源、提供食物、处理污染等。从而增强人类的健康，改善生存的环境，以应对人类社会发展所面临的严峻挑战。
