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• 合成生物學以工程的思維來設計和改造生物系統，涉及分子生物學、生物科技、電機工程和計算機工程。
• 合成生物學具有廣泛的應用前景，包括新藥開發、疾病治療、農業生產、環境保護、能源供應、新材料開發等。
• 合成生物學需要跨領域的人才結合不同領域，可望解決各種永續發展議題，領導未來社會與產業的發展和改變。

 
生命起源及演化都是基本的科學問題，更是人類在文明發展後，我們想了解的哲學問題。
 

合成生物學的前世

生命的起源一直是個有趣的問題，在高科技迅速發展的年代，人類仍然無法精準回答生命真正源自何處。在另一個科學的範疇中，合成生物學（synthetic biology）成為一個新方向，透過工程理念改寫生命的故事：以DNA染色體為基礎，使用人工合成的方式創造生命。因科學的演進，基因片段得以透過標準化的處理過程，設計一個全新的生物途徑（biological pathway），或對自然界中現存的系統重新設計。當中除了牽涉到分子生物學、生物科技，更運用到工程學的知識，尤其是電機工程和計算機工程。
 
合成生物學這個名詞第一次的出現，是在法國物理化學家勒杜克（Stephane Leduc）於1911年發表的《生命的機理》（The Mechanism of Life）一書中，當時合成生物學定義和現在已有很大的差別。現今合成生物學專業術語的含義是1980年由德國科學家荷本（Barbara Hobom）提出，用來解釋基因工程菌（請見延伸閱讀 1）。而合成生物學後來成為一門真正的學科，則是出自於2000年美國化學家庫爾（Eric Kool）對合成生物學的重新定義⸺以系統生物學為基礎的遺傳工程學。
 

合成生物學的今生與未來

儘管合成生物學的原理看似和基因工程（genetic engineering）大同小異，合成生物和基因工程都以相同的工具，即DNA、RNA、蛋白質之間的轉錄及轉譯（transcription and translation）運作，也同樣使用重組DNA、RNA調控、蛋白質生產等技術，但兩者的差別在於設計規模的不同。基因工程的目標是生產更多蛋白質，為了加速轉錄和轉譯，較著重啟動子（promoter）的強弱、基因的挑選、DNA密碼的改善；合成生物學則是大規模的DNA修改，包括移除或插入不同基因，調控或建立全新的合成途徑，對生物產生巨大的影響，並運用工程學的概念設計及測試，依循「Design-Build-TestCycle」進行模組方式的改變（請見延伸閱讀 2）。
 
合成生物學採用工程策略為思考方向，以DNA合成技術為基礎，具有目的性地設計標準化的生物元件（又稱為biobricks），構建特定的基因電路，再集成為單元化系統，最後設計組裝各式各樣的人工生命系統（圖一）。此方式就像是半導體工程的集成電路，因此一開始吸引電機、物理、化學、生物等不同領域的人才參與，至今已經發展成為跨領域學習的最好範本。……【更多內容請閱讀科學月刊第650期】

圖一｜合成生物學的概念與電腦組裝相似（資料來源：延伸閱讀3）
合成生物學如同組裝電腦的概念，設計和工程化過程則是基於生物學的零件（DNA、RNA、protein）製作成單元及新穎的設備和系統（parts、device、systems），再重新設計出自然生物系統外的生命底盤（chassis）。合成生物學融匯工程科學原理，採用由下而上（bottom-up）的策略，重編、改造或設計合成出新的生物體系，以揭示生命規律和構築新一代生物工程體系，被喻為認識生命的鑰匙、改變未來的顛覆性技術。