从某种意义上说，我们所熟知的所有生命都归结为四个字母：G、C、A 和 T。这些核苷酸（鸟嘌呤、胞嘧啶、腺嘌呤和胸腺嘧啶）以独特的图案和重复排列，构成了所有 DNA。但是，想象一下，如果它不局限于四个字符。
“如果遗传字母有更多字母呢？拥有更多字母的生命能否讲述不同的故事，也许是更有趣的故事？” Floyd R. Romsberg 在 2018 年的 TED 演讲中问道。这位 Scripps 研究院的生物技术专家是越来越多研究这个问题的人之一，而基因合成的成本正在直线下降。
制造生命的基石
基因合成是指在不使用模板 DNA 的情况下，从简单分子组装基因的实验室过程。组装的基因通常由天然碱基对组成；但近年来，研究人员也开始转向新的分子（或非天然碱基对）来合成功能性基因。过去十年左右，基因合成的进展简直如同科幻小说一般。事实上，快速搜索一下“基因合成”，就会发现设计定制碱基对的服务，每个碱基对的起价不到 10 美分。
2 月份发表在《科学报告》上的一项比较研究分析了合成生物学的最新趋势，指出该领域必将席卷全球——可能类似于 21 世纪初计算机改变科学领域的方式。“现在，在每个科学学科中都能看到重型计算，”辛辛那提大学的计算机工程科学家、新《科学报告》研究的资深作者 Andrew J. Steckl 表示。他认为，未来，“我认为合成生物学和生物工程领域也会发生类似的事情，因为生物学（字面意义上）无处不在。”
该研究的研究人员比较了基因组学和计算代码。他们指出，尽管各自领域存在明显差异，但在这两个系统中，代码集都存储在受限的串行指令中，其中四个分子（A、G、T 和 C）用于编码基因组，两个数字（1 和 0）用于编码计算机。基因组编码形成生物蛋白质，而计算编码形成计算机应用程序。当这些指令集被执行时，两个系统都会产生复杂的、具有不同功能的输出。研究人员指出，这是进一步思考和详细讨论该主题的一个良好开端。
基因组形式的摩尔定律
1975 年，杰出的计算机工程师 Gordon Moore 在研究计算设备的历史趋势时，做出了一个独特的观察。他注意到计算机电路中的晶体管数量每两年翻一番。结果是，人们花费的钱越来越少，却获得了效率更高的计算机。这一趋势预测后来被确立为摩尔定律。新研究的研究人员讨论了大规模基因合成的趋势也遵循着同样的轨迹。
2010 年，当 Craig Venter 和他的团队 合成了 Mycoplasma mycoides 的基因（约有 580,000 个碱基对），并将其移植到另一个细菌宿主细胞中时，花费了近 4000 万美元。在这项突破性进展的近 12 年后，今天合成包含数百万个碱基对的细菌基因组的平均成本约为 4000 美元。
在合成完整人类基因组方面仍然存在许多细微之处，但预计成本不会成为主要障碍。新的《科学报告》研究表明，即使是数十亿碱基对长的人类基因组，在 2022 年的合成成本也约为一百万美元。随着成本的不断缩减，即使是最大、最复杂的生物体的基因组合成，也将对政府、商业机构或研究组织来说变得触手可及。
基因合成的黎明
这些进展的实现得益于众多研究人员持续的研究努力。
Har Gobind Khorana 和他的同事在 20 世纪 70 年代初首次合成了第一个完整的基因。2014 年，Romesberg 和他的同事创造并成功地将两个额外的稳定碱基对插入了一个活细胞中。Steven Benner 和他的团队后来将遗传字母扩展到 8 个字母，证明了合成的非天然碱基如何能够相互识别和结合，形成稳定的双螺旋。
研究人员指出，简便易得的基因合成将产生变革性的影响。它不仅有助于设计单个细胞，还能塑造微生物作为群体的整体功能，密歇根大学麦迪逊分校的合成生物学家 Ophelia Venturelli（她并未参与最新的研究）表示。“我认为成本的降低有助于设计更多的实验环境来增强微生物相互作用系统，”她说。几年来，Venturelli 的团队一直在致力于对微生物群落进行再工程改造。
借助合成生物学，在不久的将来，有可能设计出能够寻找癌细胞的微生物。设计的微生物可以被编程为分泌毒蛋白，从而精确地杀死癌细胞，并产生最小的副作用。“我们甚至可以为这些工程微生物创建支持群落，使我们能够增强微生物的适应性，这样它们就能在正确的时间内保持活性以执行其功能，”她说。而更便宜的基因合成可以让我们“设计多套实验并进行多次迭代。这也可以让我们将实验与计算建模相结合。”
可疑的伦理
一些研究人员认为，创造人造生命的能力并不一定赋予我们这样做的道德权力。“如果人们用它来设计出像水痘一样有传染性，像埃博拉一样致命的微生物，它们会传播到世界各地，潜伏数月之久才出现第一个麻烦迹象呢？” 2019 年，科幻作家、《纽约时报》畅销书《After On》的作者 Rob Reid 在一次 TedTalk 中问道。
Venturelli 指出，尽管我们离真正让合成生物体在外部环境中长期存活还有一段距离，但合成生物学的危险确实是真实的担忧。随着合成生物学成本以如此快的速度下降，“我认为现在的挑战是让这个领域更加稳健和可预测，”她说。
