20世纪推动合成
生物学发展的大佬们
Best Enzymes For Better Life
谈起合成生物学的关键推动人，James Watson和Francis Crick是绕不开的两座丰碑，他们与Maurice Wilkins因发现DNA双螺旋结构获得了1962年诺贝尔生理学或医学奖。这项发现统一了生物学的底层逻辑，被誉为生物学历史上继进化论之后最重要的突破。
生物学中心法则
英年早逝的Rosalind Franklin (1921-1958)
有史以来最美的一张X射线照片——DNA晶体X射线衍射照片51号
餐桌上提出的重组DNA新想法（图片来源：PNAS）
Genentech的第一个产品是只有14个氨基酸的人生长激素抑制素。Boyer从City of Hope医院招聘了两位化学家Arthur Riggs和Keiichi Itakura来完成这个项目。来自日本的Itakura专长合成DNA，Riggs则思维更加活跃。1977年，他们克服重重困难，成功地利用合成的DNA重组表达获得了人生长激素抑制素。随后他们迅速开始了生产人胰岛素的尝试。当时与他们竞争的还有另一位大牛，哈佛大学的Walter Gilbert（1980年诺贝尔化学奖得主），但是哈佛大学实验室受到诸多伦理规则的限制，反而是采用化学合成DNA的Genentech后来居上。1978年8月，Riggs带领团队率先使用大肠杆菌重组生产获得了人胰岛素，1982年获准上市，使人们摆脱了对天然牛胰脏的依赖，可以大量廉价生产胰岛素，造福成千上万的糖尿病患者。此后，Riggs又主持主导开发了重组生产人源化单克隆抗体的技术，为治疗癌症、自身免疫性疾病、失明和其他疾病奠定了重要基础。目前全球年销售额前10的药物中，半数以上都是单克隆抗体药物。虽然Genentech于2009年被Roche收购，成为Roche子公司，但生物技术老大哥的传说仍然在江湖上延续。
当基因工程发展如火如荼的时候，准确高效的DNA测序成为迫切需要解决的问题。1977年，Frederick Sanger发明了双脱氧链终止DNA测序法，成为第一代DNA测序的核心技术。这位大佬是个富二代，但并不是天纵奇才，博士毕业后求职时因为没有亮点成果，只好给教授们说当自带干粮、不拿工资的实验员。没想到，从此大力出奇迹，埋头做实验的Sanger先后发明了蛋白质测序技术和双脱氧终止DNA测序技术，从而于1958年和1980年两次摘得诺贝尔化学奖（如果不是慢了一步，1968年的诺贝尔生理学或医学奖可能也是他），成为历史上第4位两次获得诺贝尔奖的大牛。他有两名学生也获得了诺贝尔奖。
1983年的一天，正在做实验的Sanger突然感到自己已经老了，于是停下工作，走出实验室关上门，宣布退休，给世界留下了一个潇洒离去的背影。
DNA测序得到了解决，下一步就是如何快速大量获得DNA片段。从小就吊儿郎当，但天资聪颖的Kary Mullis横空出世。这位爷在本科学的是化学专业，经常自己合成致幻剂；研究生选择了生物化学专业，但其实并不太懂生物。一次嗑药之后，Mullis眼前出现了整个宇宙，仿佛看到了宇宙的源头，从幻觉中清醒过来后的Mullis迅速提笔记下在幻觉中看到的一切，最终写成了论文投给Nature，居然还发表了，于是稀里糊涂拿到了博士学位。
毕业之后的Mullis蹉跎了几年，进入一家生物公司Cetus工作。1983年春天的一个夜晚，磕过药的Mullis带着女友在公路上兜风，一个念头突然出现在他的脑海中——扩增DNA片段时，如果同时添加两条引物，分别扩增正义链和反义链，那么只要引物足够，岂不是可以无限循环地扩增下去！Mullis惊呆了，这么简洁的思路居然从来没人想到过！但是，拖延症严重的Mullis直到1983圣诞节前才成功完成了第一次聚合酶链式反应（PCR）。PCR技术使人们可以方便、快速获得大量DNA片段，是生物学的革命性技术，Mullis也因此获得1993年诺贝尔化学奖。
这些科学先驱在20世纪的努力，从理论和技术上都为合成生物学的诞生奠定了重要的基础。在世纪之交，现代意义上的合成生物学已经呼之欲出。
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