在合成生物学家眼里，地球上现有的生物很不完美。只是在进化过程中不断适应环境罢了，并没有达到完美的程度，相反留下了很多累赘。

因此对其进行改造在所难免，2000年，两篇经典合成生物学nature paper应运而生。

一篇，利用三个转录抑制因子构建了一个震荡生物钟系统，让GFP荧光蛋白周期性地发光和熄灭。

另外一篇，构建了一个遗传开关（switch）控制基因的转录和降解，进而构建一个人工的遗传调控系统。

从此一发不可收拾，各种各样的改造开始进行。

有人从中心法则入手，

改造启动子（promoter），使其可以诱导表达，也就是控制转录，从而控制细胞行为。上面的两篇paper就是典型，一个是genetic switch，一个是genetic circuit。

从核糖体的结合位点RBS下手，控制其翻译。典型的是正交翻译系统，只用正交的RBS位点才能和正交的核糖体结合，这样可以控制非天然氨基酸的插入，这样既可以生产非天然的蛋白，以可以不损害宿主的存活，一举两得。

还有就是利用RNA aptamer，这样的一种RNA适配体可以感知环境中锌离子的浓度的变化。

从蛋白的修饰出发，控制其蛋白活性。很多蛋白都存在翻译后修饰，最常见的就是磷酸化，顾名思义是在氨基酸上加上一个磷酸分子，这样可以引起蛋白构象上的变化。有些会引起降解有些会引起蛋白活性的改变，因此达到控制蛋白的目标，从而控制细胞的行为。一个典型的例子就是在植物中引入一种TNT的受体，可以感知环境中的有害气体，一旦气体浓度超标，TNT受体就会别磷酸化激活，迅速使植物的叶绿素丢失，植株黄化枯萎，可以及时报警。

如果这些都还是小打小闹的话，下面的这些就有些惊心动魄了。

2005年，科学家复活了一种1916年的出现流感病毒。世人惊呼，生物武器太恐怖了。

2007，科学家们改造两种酵母菌种，使其相互共生，即一种酵母可以产生一种另外一种酵母所必需的物质，反之亦然。

到2008年，Venter直接改造并合成了支原体的整个基因组，号称重新再造了生命。世人惊呼，Venter开始扮演上帝了么？

因此，这些都给合成生物学很大的畅想空间。

第一，我们可以复活猛犸象，只要获得其完整的基因组。然而，目前还有找到完整的组织，大概被我们善于捕猎的老祖宗给吃干净了。因此有人嘲笑道，不是我们在找猛犸象，而是需要猛犸象来找我们。

第二，保存濒危物种的活体组织，以待来日。将来等技术成熟，复活它们完全不成问题

第三，利用工程菌种生产生物柴油。解决工业能源问题

第四，改造光合系统，大幅度提高光合产率。解决人类吃饭问题。

最有野心的是George Church，他在《再创》《regenesis》一书中，设想我们可以合成镜像生命，这可以大幅度增加生物多样性。所谓镜像生命就是其DNA和蛋白的化学手性完全与自然界中手性相反。镜像系统的DNA是反手性的，多了四种。氨基酸多了19种，因为甘氨酸无手性。这样以来，生物的种类天知道会出现多少种。

甚至考虑会出现镜像人类，他们将如何生活，如何与现有的人类共存。按说这样的人类有先天优势，因为自然界存在的病毒和细菌都无法侵入他们体内，因为其受体无法识别，所以这些镜像人类基本不会得病。

可以说，合成生物学将象牙塔中那些枯燥高深的高级实验，一步一步地推入现实世界，并逐步地改变这个世界。

合成生物学是未来，未来已来。这些新物种将会对生态系统造成怎样的影响？新型的生物入侵该如何规避？政客，商界，普通百姓，真的做好准备了么？伦理和安全问题，我们都要共同面对。

主要参考文献：

1. The second wave of synthetic biology: from modules to systems（https://www.nature.com/articles/nrm2698）

2. George Church 《regenesis》

我是凌俊杰，一个合成生物学的初学者，愿意和你一起看尽这个生物再造的世纪。