Page 34 - 《国际安全研究》2020年第5期

合成生物学时代：生物安全、生物安保与治理

研究思想，从传统的对生命体自上而下的“描述—解析—预测—控制”，转向为
自下而上地组装功能元件以合成生命系统，即从改造、创造最基本的细胞组件到
对其组装或者组合，最终获得所设计的生物系统或生物体。简言之，合成生物学

①
是从传统的生命科学的“先理解后创造”转向为“先创造后理解”的范式。
从实际操作层面来看，合成生物学重要的环节是生物元件的标准化、软件和
计算方法在生物系统设计中的应用以及为持续性改进而应用 DBT 周期，以期最终

②
达到有目的地改造乃至创造生物体。 一方面，生物学家和化学家们研究生命的各
元件并进行表征识别，例如，研究基因或基因片段的功能，从而生产出人造分子
和有序结构；另一方面，工程师和计算机专家在构建标准化天然生物学系统元件
库的基础上，利用工程学的 DBT 周期，为不同的设计目的而耦合不同的方法，重

③
新组装构建出增强的或新的生物系统或生物体。 例如，合成基因组学是合成生物
学中极具代表性的分支。合成基因组学涉及利用寡核苷酸构建较大 DNA 片段。
DNA 序列可作为数据存入计算机，并被简化为计算机用户界面，DNA 的合成可以

通过计算机控制仪器自动完成。研究人员不再需要掌握 DNA 序列的相关知识，而
只需使用计算机软件按需设计基因片段或相应的蛋白。这样实际上极大地提高了
④
处理复杂生物学问题的效率，并且使得生物技术更便宜，更容易获得。 同时，这
也为非生物学人士利用合成生物学设计、改造或合成生物体提供了机会。

由上观之，合成生物学并非仅指某单一学科，而是一组能够改造或创造生物
⑤
有机体的概念、方法和工具。 它有三个主要特征。
第一，合成生物学呈现出设计与制造相分离的特点。合成生物学的重要理念

就是将工程学的原理应用于生物系统，这意味着分析和设计系统可以在一个地
方，而制造过程（即 DBT 周期中的构建步骤）则可以通过远程操作或“云实验

① 朱泰承、赵军、李寅：《关于合成生物学发展与相关问题治理的思考》，载《科学与社
会》2015 年第 5 期，第 14 页。
② Diane DiEuliis, “Key National Security Questions for the Future of Synthetic Biology,” The
Fletcher Forum of World Affairs, Vol. 43, No.1, 2019, pp. 127, 129.
③ [意] P. L. 路易斯、C. 恰拉贝利：《化学合成生物学》，李爽、王菊芳译，北京：科学出
版社 2019 年版，第 224 页。
④ Christopher Ochs, Yehoshua Perl, Michael Halper, James Geller and Jane Lomax, “Quality
Assurance of the Gene Ontology Using Abstraction Networks,” Journal of Bioinformatics and
Computational Biology, Vol. 14, No. 3, 2016, pp. 1642001-1–1642001-22.
⑤ National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, Biodefense in the Age of
Synthetic Biology, Washington, D.C.: National Academies Press, Jun 2018, p. 15, https://www.ncbi.
nlm.nih.gov/books/NBK535877/.

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