2000年，《自然》雜誌刊載了人工合成基因線路的研究成果。同年，在美國化學學會年會上，庫爾（Eric T. Kool）首次提出合成生物學的概念。他認為，合成生物學是在繼承系統生物學思想和方法基礎上，進一步發展了生物遺傳工程，是將系統論思想和工程學方法運用於基因與細胞工程等生命科學研究。
合成生物學的發展現狀和應用前景
目前，合成生物學主要有三種研究進路：一是以文特爾（J. Craig Venter）為代表的建構進路（construction approach），設計、建構完全的有機體，如大片段DNA和完整的基因組；二是以恩迪（Drew Endy）為代表的零件議程（parts agenda），通過設計、構建和組裝標準化、模塊化、工程化的生物元件建構生命體或生物系統；三是代謝工程（Metabolic engineering），通過對細胞代謝途徑進行設計、改造以及結合基因調控、代謝調控和生化工程，實現建構新的代謝途徑，從而生產具有特定功能目標的產物。
合成生物學的三種研究進路對基礎研究和應用研究都具有重要影響。例如，在合成大片段酵母染色體的過程中，技術突破和知識創新成為可能，這為人類進一步瞭解生命的起源、湧現性（Emergent properties）、結構、功能及其相互作用關係等生命科學的基礎問題提供了新的途徑；標準化的“生物磚”（Bio Bricks）可以像電子零件精密地組裝成一臺能行使特定功能的計算機，而許多種由生物磚組裝成的裝置就可以建構出一個可以精確計算各種複雜事件的合成系統，從而提高醫藥工廠的生產效率和降低醫學試驗的錯誤率；代謝工程可以使用微生物生產出我們所需要的化學物質，像轉基因酵母合成的青蒿酸，作為青蒿素的前體物質，能大幅提高青蒿素的生產量，從而降低治療瘧疾的費用。當然，合成生物學的影響遠非如此，“在醫學、製藥、化工、能源、材料、農業等領域均有廣闊的應用前景”。
合成生物學與生命的揭秘
2010年，克雷格·文特爾研究所宣佈成功建構出完全由人工合成基因控制的單細胞細菌“辛西婭”（Cynthia），從而開啟了人類設計、建構生命的新紀元。這一設計和建構生命有機體的行為一度引起世界範圍的討論和關注，既衝擊了宗教信仰者的神壇，引起神學家的指責和信徒的恐慌，也挑戰了傳統的生命觀，讓熱愛生命的人開始重新思考生命的本質問題。具體而言，合成生物學家人工製造合成DNA和基因組不僅引來宗教界試圖“扮演上帝”（playing god）的指控和在生命科學界挑戰了生命的定義與對生命的理解，而且敦促人類加快揭秘生命黑匣子的步伐，以不同於傳統的建構進路，通過創造生命的方式來理解生命。正如費曼（Richard P. Feynman）所說，“我不能創造的東西，我也無法理解”。自此，人工與自然、生物與機器、人與非人的界限問題開始成為21世紀生命哲學領域最重要的問題。同時，設計、建構生命的方式也為人類瞭解生命的本質問題（如生命起源、進化、結構和功能等）提供了一條自主建構的進路。
“扮演上帝”的提法出自瓊·古德菲爾德的《扮演上帝的角色：基因工程和對生命的操縱》，開始是反對利用基因技術來改變基因和操縱生命。因為，基因是生命的基底，是生命繁衍和進化的根本所在，人類肆意改變基因，不僅存在破壞生命密碼所帶來的不確定性風險，而且使人類的基因池面臨被汙染的威脅。但也有質疑這種提法的觀點，認為“上帝已死”，生命掌握在人類自己的手中，人類有權設計和改變自己的基因。不管是為了更加健康長久地生存，或是為了“訂製”想要的後代，又或是為了完全瞭解生命的起源、進化和目的的根本奧秘，這些想法都符合人們正常的心理，是人之常情。至於說，合成生物學設計、建構生命的行為挑戰了生命的定義和人們對生命固有的理解，在文化意義上，這種說法並不具有普遍性，因為不同群體對生命的理解往往存在不同圖式。比如，科學家的理解圖式是數據和模型，哲學家的理解圖式是思辨和類比，藝術家的理解圖式是隱喻和想象，等等。
在科學意義上，生命的定義依賴科學實證，生命作為實體性存在，是科學共同體的集體承諾。科學的發展是歷史的、可錯的、可修正的，同樣也是開放的、綜合的、可建構的。生命的定義在分子生物學時代，如邁爾（Ernst W. Mayr）對生命本質的八項規定，在合成生物學時代就需要修正。其一，並非所有機體都擁有歷史上進化來的遺傳程序，因為基因可以被人工設計、合成，人類已經制造出非自然的核苷酸；其二，並非所有有機體都是自然選擇的產物，人類通過修飾、改變乃至完全合成新的基因可以建構非自然的生命有機體，自然進化已遭到人類的干預。在此意義上，生命的定義隨著科技發展，或許也應走一條建構的路徑。
合成生物學與“建物致知”
合成生物學最初的合成與建構思路是為了高效生產創新應用的產品，為醫藥、能源、化工、材料等行業創造更大的經濟價值，即“建物致用”。通過合成、建構新的生命有機體或生物系統瞭解生命的中心法則，促進生命知識和合成技術的創新，即“建物致知”。合成生物學的“建物致知”反映了科學家群體對生命、自然的形而上思考和對生命本身的奧秘進行終極追問的不懈探索。不同於人文學者基於概念分析和生活經驗對生命本質問題的探索，科學家通過合成生物學可以用創造生命的方式理解生命、用建構自然生物系統的方式理解自然。而用新的知識和技術反過來推動設計、建構新的生物元件或生物系統，即“以知建物”。合成生物學應遵循一條“建物致用→建物致知→以知建物”的可持續發展思路。
從分子生物學到系統生物學，一直以來生命科學研究都遵循“提出科學假設—觀察描述實驗現象—分析實驗數據—得出可靠結論”的方法。這種分析還原的思路為人類瞭解生命不同層次的結構和功能提供了大量的數據成果，為人類的醫療健康、知識創新作出了巨大貢獻。例如，人類基因組計劃的完成，不僅繪製出人類基因圖譜，而且建立了龐大的基因數據庫，這將極大促進基因研究與生物製藥、醫療健康、能源材料等相關行業的發展，為人類造福。但是，生命系統的複雜性難題在於，不同要素構成的整體表現出的性質大於各單個要素所有性質的加和，即生命系統的湧現性。對湧現性的解釋僅僅通過分析還原的方法很難實現，而以建構的進路，在完全合成的DNA、基因組和生命體的設計、建構過程中，可以更好地理解生命的結構、功能及其相互作用關係，從而為湧現性提供更合理乃至最優的解釋模型。
總體而言，合成生物學作為一門新興科學技術，當前尚處於發展初期。生命系統的複雜性難題仍然限制著合成生物學的發展，例如人工設計的基因迴路、代謝網絡等仿真程度還很有限，所能發揮的功能離天然系統尚存在較大差距。針對合成生物技術的不確定性，需要重視其“兩用性”問題，政府、企業和科研機構應該加強風險控制。同時，合成生物學應堅持“建物致用→建物致知→以知建物”的可持續發展思路，不能一味追求擴張其社會經濟效益的目標，還應兼顧推動生命科學的基礎知識創新，以及加強科學與人文領域的合作，並尊重公眾的知情權和參與權。
（本文系國家社科基金青年項目“合成生物學的安全倫理問題及其對策研究”（18CZX020）階段性成果）
作者:冀朋 雷瑞鵬 歐亞昆 華中科技大學人文學院哲學系；華中科技大學馬克思主義學院
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