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随着生物学的不断发展，“合成生物学”一词在学术刊物及互联网上频繁出现。从人造蛋、人造牛肉到人造蜘蛛丝，麦当劳的人造肉汉堡/人造肉麦乐鸡等等，合成生物学给我们带来了很多的惊喜。
什么是合成生物学？
合成生物学是什么？一百个科学家可能会给一百零一个答案。比较官方的解释如下：合成生物学（synthetic biology）是一个跨学科的专业，它集合了传统生物学、工程学及数学的知识体系和研究方法，涉及的领域相当之广，包括生物技术、进化生物学、基因工程、分子生物学、生物信息学、系统生物学、生物物理及计算机科学等等。
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合成生物学的目的在于建立人工生物系统（artificial biosystem），让它们像电路一样运行。
5个角度去看待合成生物学定义问题
有人经常会问某某公司是不是合成生物学？
我觉得狭义上来讲，就看该公司有没有合成生物学的思想。广义上来讲，还需要加上两类，（1）该公司是不是促进了其他合成生物学公司的进步，（2）该公司是否试图加入合成生物学的思想指导研发或生产。
这里，我从5个角度（思想观念角度、“词汇”历史的角度、目的角度、主流机构定义角度、产业角度）去看待合成生物学定义问题，相信你会有一个更清晰的认识。
——李诗渊
先来了解一下合成生物的两种途径：
1、自上而下（Top-Down）自上而下的合成生物学包括利用代谢和基因工程技术赋予活细胞新的功能。
2、自下而上（Bottom-Up）直接创建新的生物元器件，并通过搭建元器件形成更为复杂的生物系统，直至创造人工细胞和人工多细胞生命体。
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过去人们看待生命包括：灵魂观、物理观、化学观、信息观，而合成生物学是工程观。
合成生物学是典型的工程学特点：（1）模块化、层级化、定量化（常常比喻成“乐高”或者“电脑”）；（2）DBTL（设计-构建-测试-学习）。
合成生物学最初被提出可以追溯到1910年，法国物理化学家Stephane Leduc首次提出“合成生物学”(《生命与自然发生的物理化学理论》)。一年以后，他在《生命的机制》一书中对其进行了初步解释，即认为“合成生物学”可以归纳为形状和结构的合成，包括形态发生、功能的合成，技能发育以及活的有机体的组成，有机合成化学等。然而，该描述并不准确，跟目前的合成生物学有较大差距。 在此基础上，1974年波兰遗传学家Waclaw Szybalski提出了合成生物学的愿景，他认为“这将是一个拥有无限潜力的领域，几乎没有任何事能限制我们去做一个更好的控制回路。最终，将会有合成的有机生命体出现。”1980年，“合成生物学”首次论文出现在Hobom的《基因外科术：合成生物学的开始》的题目中。但，Hobom用它来描述使用重组DNA技术进行基因工程改造的细菌。 20世纪90年代以后，人类基因组计划的实施、“组学”研究的兴起为生物体和生命运动提供了“蓝图”；生物信息学以及后来的系统生物学等学科的发展，为合成生物学的出现奠定了全面的生物学基础。 2000年，两篇Nature文章，利用生物元件构建逻辑线路（开关和振荡器）被成功实践，标志着这一学科的出现。这是目前学术界普遍认为的当前合成生物学的开端。
合成生物学是：创造或改造生命体（或相关生命元素），从而：
（1）理解生命（例如：最小基因组）——更多聚焦在在理论学术层面。
（2）应用生命（例如：合成有用的物质）——更多服务于产业化层面。
原则上来说就是产品或者业务符合“合成生物学学科定义”的公司，但不同人出发点不同，造成了定义的区别对待。大多数中国产业研究者，把合成生物学聚焦在“生物合成”，流程“菌株开发”-“发酵”-“分离纯化”，作为“化工替代”，也符合“绿色碳中和”概念。
但我的定义目的是：在符合“合成生物学学科”定义的基础上，增加推动合成生物学行业发展进步的公司。
以下三类公司都会纳入我认为的合成生物学公司考虑范畴：
合成生物学的应用领域
合成生物学可能刚刚过了婴儿期，正在不断地在探索中成长！不可否认的是，基于过去20多年合成生物学的历史，合成生物学在理论和技术上不断取得突破，叠加其绿色环保、能耗少成本低的优势，合成生物学的应用领域不断拓宽。涉及医疗、农业、食品、化学及能源等领域。
01 生物医药领域
合成生物学在医疗中的应用主要包含三个方面，分别是医疗预防、诊断和治疗。
●预防方面：合成生物学主要通过优化疫苗或提供核酸疫苗发挥作用。如通过大规模同义突变重设病毒基因组，在不了解病毒功能的前提下降低病毒毒性，快速生成减毒毒株。
●诊断方面：利用生物合成技术设计具有特定分子相互作用的生物组件，实现实时高效、高敏感性、高特异性的非侵入式检测。
●治疗阶段：利用生物合成技术生产的目标生物体能够直接应用于细胞免疫治疗、工程菌靶向治疗等治疗方式。其中，细胞免疫疗法是最能体现合成生物学技术先进应用的领域之一，其核心原理为利用生物合成技术改造细胞，以精准地控制细胞功能，为患者提供长期持续的疾病管理。
02 农业领域
●利用合成生物学对植物体内代谢进行改造，以提高光合碳同化效率如提高Rubisco酶活性、引入碳浓缩机制和减少碳损耗，以及提高光能利用效率等方面，增加农业产量。
●通过构建人工高效固氮植株体系为农作物提供氮源，从而部分替代或大幅度减少化学氮肥的使用。
●通过改造现有代谢途径或者从头合成新的人工代谢途径对作物进行改良或者获得新的代谢产物。
03 食品领域
●利用合成生物学策略改造益生菌帮助人体对抗致病菌、免疫调节和维持营养物质代谢。
●结合代谢工程，通过创建半合成微生物群落重建传统的发酵食品生产，增强其发酵能力，使产品更美味或更健康。
●合成生物学构建代谢途径来调控微生物细胞中的功能性食品。合成生物学已广泛应用于类胡萝卜素（如番茄红素、β-胡萝卜素和虾青素）、甲萘醌-7（维生素K2）和人乳寡糖（HMO）等功能性食品的生物合成。
合成生物学知识图谱
文至最后，奉献知识图谱一张。跟其他的合成生物学看到的内容比较，这个知识图谱最大的特点是：
“在一个天空的视角下，
看到合成生物学星球的全貌”
END
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