英國《金融時報》 克萊夫•庫克森
生物學正接近製造出科學怪人的時刻——從零開始創造生命。在今後幾個月內的某個時刻，科學家很可能宣佈，他們已製造出活細胞，而所用的各種化學成分，都能輕易從貨架上買到。
世界上第一個完全合成的微生物
去年，由分子生物學界最傑出的人物克萊格·凡特(Craig Venter)領導的研究人員，使用實驗室化學物質，合成了一套完整的細菌基因組——細胞生存與繁殖所需的全部遺傳指令。他們還通過“基因移植”，把一個物種的細菌轉變為另一種。下一步是將人造基因組註入一個空的細胞中，並“啟動它”，創造出世界上第一個完全合成的微生物。
這是“一個比我們所設想的復雜得多的問題——但我們知道如何去解決，”凡特博士說。
他的科學家們在華盛頓特區郊外的J·克萊格·凡特研究所(J. Craig Venter Institute)試圖運用第一原理，打造一個現有的有機體時，其他人則在嘗試不同於任何自然生物的人造生物學實驗。在佛羅里達的應用分子進化基金會(Foundation for Applied Molecular Evolution)，研究者們借助合成DNA，創造出一種另類基因代碼。合成DNA有6個化學字母而不是自然DNA的4個字母。
“這是首例有能力進行達爾文式進化的人造化學體系，”研究領導者史蒂文·伯納(Steven Benner)說。目前，研究者必須給它喂食化學物質，讓它維持，但他希望，兩年內，這個人造化學體系不僅能進化，還能自我維持，成為一種原始的合成生命形態。
凡特博士的微生物和伯納博士的人造DNA，是合成生物學領域眾多快速成長且範圍廣泛的科研項目中，尤其引人註目的項目。自20世紀70年代以來，分子生物學家已在物種之間轉移基因，一次轉移一種基因；他們的工作給我們帶來了轉基因農作物和生物技術藥物。合成生物學通過操縱整個生命系統，以轉變現有的有機體，甚至創造新的有機體，正將簡單的遺傳工程向更為雄心勃勃的領域延伸。
令人振奮的實際應用
盡管這一領域將為研究生命本質提供基本的洞見，比如，對尋找其它行星有機體的“外太空生物學家”而言，但多數合成生物學家感興趣的是各種實際應用，尤其是在健康、能源和環境領域。除了大量的醫學應用外，人們對於通過合成生物學生產新型生物燃料相當振奮。
最近，美國石油巨擘埃克森(Exxon)與凡特博士的合成基因組公司(Synthetic Genomics)宣佈，將建立價值6億美元的合夥企業，用基因工程改造的藻類製造生物燃料，這是對此項技術的商業潛能的有力認可。凡特博士表示，合成生物學將是該項目長期成功的要素。他說：“這是改變收成率，使之遠高於自然界產量，並使藻類能夠抵抗病毒侵襲等等的唯一途徑。”
合成基因組公司(Synthetic Genomics)（一家獨立於凡特研究所的企業，凡特研究所更多從事學術研究，人造微生物即在此打造中）已改造了能從細胞中分泌油的藻類品種。這應當能夠讓生物反應器源源不斷地生產燃料——比從池塘中收獲藻類，然後提煉油的傳統工藝更有效率。
今後的步驟將涉及對天然藻類進一步篩選，以找到那些在利用太陽能、將二氧化碳轉化為油方面效率特別高的品種。隨後，研究者將大幅更改這些藻類的DNA，以提高收成率並改變油的構成，使其盡可能接近精煉後的成品燃油。但凡特先生提醒道，該項目的產品很可能需要10年時間才能推向市場。
借助合成生物學制藥
生物燃料可能是商用合成生物學最顯眼的一角，但大量其它用途也很誘人。其中最重要的應用之一，將是製造通過傳統化學和生物學手段無法獲得的藥物。
合成生物學在醫藥領域的領先展示，是由非贏利公司OneWorld Health資助，已在加利福尼亞大學伯克利分校(University of California, Berkeley)進行了5年的項目。OneWorld Health針對被人忽視的傳染病開發藥物。研究領導人傑伊·凱斯林(Jay Keasling)對酵母菌進行了大量再造——改變了數個基因和生物學通路——以便在微生物發酵筒中生產治療瘧疾的特效藥青蒿素。該公司與法國制藥公司賽諾菲-安萬特(Sanofi-Aventis)合作，有望從明年開始批量生產價格可承受的青蒿素。目前，由於青蒿素的唯一來源是一種叫艾蒿的中草藥，因此其價格昂貴且供不應求。凱斯林教授的口號是：“有了合成生物學的工具，我們不必僅僅接受大自然的賜予。”
“我們幾乎還沒有觸及生物技術用途的皮毛，”加利福尼亞州斯坦福大學(Stanford University)生物工程師德魯·恩迪(Drew Endy)表示。“當今詢問合成生物學的應用，就如同在1952年向馮·諾依曼(J.Von Neumann)[計算機先驅]詢問計算機的應用一樣。”
合成生物學的一個特點，是恩迪教授這樣的工程師所發揮的核心作用。他們引入了多數生物科學所欠缺的紀律和嚴謹。倫敦帝國理工學院(Imperial College London)合成生物學與創新中心(Centre for Synthetic Biology and Innovation)聯席主任保羅·弗里蒙特(Paul Freemont)表示，今後20年的目標是賦予合成生物學像電子學那樣的精確性。“我們對活細胞工作原理的瞭解，還不如我們對電子設備的瞭解那樣透徹，”他說。“我們希望達到這樣一個水平，即擁有全部必要部件，能夠製造出我們想要的任何生物機器。”
數百個標準生物學部件，已經可以通過非贏利的生物磚基金會(BioBricks Foundation)獲取。該基金會由恩迪教授及其他合成生物學家建立。BioBricks是編碼了基本生物學功能的DNA序列。科學家的想法是，最終，每個部件的功能應該像計算機元件那樣，用一份規格說明書記載成文。然後，用戶可將BioBricks和其它標準遺傳單位拼裝在一起，實現任何目的。
目前，我們距離這樣的精確性還有很長一段距離。但通過2005年發起、一年一度的國際基因工程機器設計大賽(International Genetically Engineered Machine competition)，大學生們已在大量使用標準生物部件。他們的成就包括人造血液，一種探測砷的生物傳感器，以及能夠在培養皿中像“有生命的計算機”那樣解開數學難題的細菌。今年，來自全球的120組大學生參加了大賽。
萬一齣現差錯……
任何具有合成生物學威力的技術，必將引起擔憂：萬一齣現差錯（無論是意外還是故意濫用），將會發生什麽情況。活動人士呼應了20世紀70年代生物學家首次發現如何在有機體之間轉移基因時人們表達的擔憂，他們說，合成生物學可能產生超級細菌，給環境帶來毀滅性的後果。他們還表示擔心：相關技術可能被生物恐怖分子利用，專利保護合成有機體形成不公平壟斷，以及對貿易和社會正義造成沖擊。
例如，總部設在多倫多的壓力團體ETC對其所稱的企業利用“極端基因工程”尤其關註。“盡管大多數人還從沒聽說過合成生物學，但它在大型農業綜合企業、能源和化工企業的推動下，正全速前進，而對於技術將由誰控制，如何（或是否）監管卻少有辯論，盡管人為設計的有機體存在嚴重的安全和保安風險，”ETC壓力團體的帕特•穆尼(Pat Mooney)說。
合成生物學是一項典型的“兩用”技術——有著廣泛而多樣的有益用途，但也能被用來從事邪惡與破壞活動。恐怖分子利用BioBricks組裝超級病菌的想法令人不安，盡管最近英國議會科技辦公室(Parliamentary Office of Science and Technology)的報告總結說：“許多英國科學家和防武器擴散專家相信，源自尖端DNA合成技術的恐怖主義風險在美國言過其實。”
向公眾解釋合成生物學
面對此種擔憂——以及有關創造人造生命的準宗教倫理問題——許多合成生物學家正做出巨大努力，向公眾解釋自己的研究工作，並與批評者接觸。
例如，恩迪教授與ETC集團展開了公開辯論。加州大學伯克利分校將公眾參與列為“合成生物學中心”的一個正式組成部分。凡特博士從一開始就讓生物倫理學家參與工作。在英國，皇家學會(Royal Society)、英國皇家工程院(Royal Academy of Engineering)和該國的各研究理事會（為科學研究提供公共資金）正努力引起公眾對這些問題的註意。
與此同時，研究步伐在提速。最近，哈佛大學(Harvard)的生物學家在《自然》(Nature)雜志發表一種超高速改變細菌基因組的新方法。如果一切進展順利，科學怪人將不會成為合成生物學家的最好比喻；他們或許更像是打開寶盒的潘多拉——但釋放的是希望而非災難。
藻類提煉生物燃料，酵母菌培養藥品
英國皇家工程院近期報告顯示，美國在合成生物學的基礎科學研究和早期商業化方面引領全球。
合成生物學公司分為兩類。一類為研究提供合成基因和試劑。製造合成DNA的公司包括美國的Blue Heron Biotechnology和DNA2.0，以及德國的Geneart。第二類也是更多樣的一類，致力於合成生物學的應用——生物燃料是最熱門的領域。
由基因組學先驅克萊格·凡特在加利福尼亞成立的Synthetic Genomics公司，是該領域的領頭羊。該公司正與兩家大型石油公司合作：與埃克森合作用藻類生產生物燃料，與英國石油(BP)合作研究有助於從煤層開採天然氣的微生物。
其它通過合成生物學開發生物燃料的美國公司，包括LS9、Solazyme、Mascoma和Gevo。Verdezyne和Codexis，致力於化學品生產，同時還對生物燃料有興趣。Verdezyne在開發新路徑，以求生產目前由石化原料製成的產品，Codexis則通過重組微生物的DNA，生產“超級酶”。
Amyris從傑伊·凱斯林在加利福尼亞大學伯克利分校的實驗室分拆出來，也在研究生物燃料，同時還對藥物開發感興趣。該公司參與再造了酵母菌，以生產抗瘧疾藥青蒿素。
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