合成生物學與最小基因組（synthetic biology and minimal genomes）

長久以來，生物學家研究細胞的方式像博物學家研究鳥類——觀察已經存在的東西。合成生物學把這一點反轉過來：它把活細胞當作可以像電子或軟體那樣去工程化的東西。其指導思想是讓生物變得可設計——構建新的基因線路、重新設計細胞去做有用的工作，甚至從零寫出整個基因組。

實踐上它借用了工程學的習慣。DNA序列成了標準化、可複用的部件——啟動子、基因、開關——你可以像在電路板上拼接元件那樣把它們拼起來，構建一條基因線路，比如一組基因構成的環路，讓細胞只在感知到毒素時才發光。由於我們現在既能廉價地讀DNA、也能廉價地化學合成DNA，研究者可以在電腦上設計一段基因程式，合成它，再裝進細胞。最激進的實驗重建基因組本身：一項著名的工作把一個極小的細菌的基因一個個去掉，以找出最小基因組——細胞要維持存活所能擁有的最小基因集（幾百個基因）——然後化學合成出那個基因組，啟動了一個靠它運行的細胞。這探問的是一個深刻的問題：生命不可再簡化的內核是什麼？

合成生物學已經造出真實的東西——能釀造抗瘧藥或生物燃料的工程酵母、被設計來感知疾病的細菌、被重新編程為活工廠的細胞。它的重要性在於把分子生物學從一門描述生命的科學，變成一門建造生命的技術。但這裡要放兩點誠實的告誡。細胞並不像電路板那樣模組化；一個孤立時能用的部件，一旦置身於活細胞那雜亂、不斷演化的環境中，往往表現得難以預料，所以工程化生物比工程化矽難得多。而設計生物體的同一種能力是「雙重用途」的——落入壞人之手可能被用來作惡——這正是生物安全與生物安保與這個領域密不可分的原因。