生活是什么?在20世紀(jì)的大部分時(shí)間里，這個(gè)問(wèn)題并沒(méi)有特別關(guān)注生物學(xué)家。生命是詩(shī)人而不是科學(xué)家的術(shù)語(yǔ)，2008年合成生物學(xué)家安德魯·埃林頓(Andrew Ellington)認(rèn)為，他的職業(yè)生涯始于研究生命的起源。盡管艾靈頓有所保留，但生命起源研究和天體生物學(xué)的相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)重新關(guān)注生命的意義。為了認(rèn)識(shí)40億年前生命可能采取的不同形式，或者它可以在其他星球上形成的形狀，研究人員需要了解什么，實(shí)質(zhì)上是讓生命活著。

然而，正如哲學(xué)家們?cè)缫延^察到的那樣，生命是一個(gè)動(dòng)人的目標(biāo)。亞里士多德將“生命”區(qū)分為“生活”的概念 - 構(gòu)成我們世界的現(xiàn)有生物的集合，例如鄰居的狗，我的堂兄和在你的水槽中生長(zhǎng)的細(xì)菌。要了解生活，我們必須研究生活;但生活總是在時(shí)間和空間上變化。在試圖定義生活時(shí)，我們必須考慮我們所知道的生活和我們不知道的生活。作為起源的壽命研究員皮爾·路易吉·路易斯在羅馬第三大學(xué)所說(shuō)的那樣，有人生作為此結(jié)果，現(xiàn)在，人生作為它，可能要，和人生作為這一次，是。這些類別指出了中世紀(jì)神秘哲學(xué)家所處理的兩難境地。他們注意到，生活總是不止于此生活，制造，矛盾，生活永久無(wú)法進(jìn)入。由于實(shí)際生活與潛在生活之間存在這種差距，許多生活定義都集中在其改變和發(fā)展的能力上，而不是試圖確定固定的特征。

在20世紀(jì)90年代早期為美國(guó)宇航局提供有關(guān)其他星球上生命可能性的建議時(shí)，現(xiàn)在加利福尼亞州索爾克生物研究所的生物學(xué)家杰拉德·喬伊斯幫助提出了一種最廣泛使用的生命定義。它被稱為化學(xué)達(dá)爾文的定義：“生命是一種能夠經(jīng)歷達(dá)爾文進(jìn)化的自我持續(xù)的化學(xué)系統(tǒng)。”2009年，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的工作，喬伊斯的小組發(fā)表了一篇論文，其中他們描述了一種可以催化其自身合成的RNA分子。反應(yīng)，以制作更多自己的副本。這種化學(xué)系統(tǒng)符合喬伊斯對(duì)生命的定義。但沒(méi)有人想聲稱它還活著。問(wèn)題是，它還沒(méi)有做任何新的或令人興奮的事情。一個(gè)紐約時(shí)報(bào)文章就是這樣說(shuō)的：“總有一天，他們的基因組可能會(huì)讓他們的創(chuàng)造者用一句話 - 一種詭計(jì)或幾乎生命中的新舉動(dòng) - 他沒(méi)有預(yù)料到的驚喜。“如果它會(huì)發(fā)生，如果它會(huì)為我做，我會(huì)很高興，”喬伊斯博士說(shuō)，并補(bǔ)充說(shuō)，“我不會(huì)大聲說(shuō)出來(lái)，但它還活著。”

Joyce試圖通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中生成簡(jiǎn)單的生命系統(tǒng)來(lái)了解生活。在這樣做的過(guò)程中，他和其他合成生物學(xué)家將新生活帶入了現(xiàn)實(shí)。每一次綜合新奇生命形式的嘗試都表明，生命如何可能還有更多，也許是無(wú)限的可能性。合成生物學(xué)家可以改變生命的發(fā)展方式，或者改變其生存能力。他們的工作提出了關(guān)于基于進(jìn)化的生命定義的新問(wèn)題。如何對(duì)重新設(shè)計(jì)的生活進(jìn)行分類，是進(jìn)化血統(tǒng)鏈中斷的產(chǎn)物?

合成生物學(xué)的起源故事如下：1997年，合成生物學(xué)的創(chuàng)始人之一，現(xiàn)在是加利福尼亞州斯坦福大學(xué)生物工程學(xué)教授的Drew Endy試圖建立一個(gè)他能找到的最簡(jiǎn)單生命形式的計(jì)算模型。 ：噬菌體T7，一種感染大腸桿菌的病毒菌。細(xì)長(zhǎng)的腿上有一個(gè)水晶頭，它看起來(lái)就像一個(gè)落在月球上的著陸艙，當(dāng)它抓住它的細(xì)菌宿主時(shí)。噬菌體非常簡(jiǎn)單，根據(jù)某些定義它甚至還沒(méi)有活著。(像所有病毒一樣，它依賴于其宿主細(xì)胞的分子機(jī)制來(lái)復(fù)制。)噬菌體T7只有56個(gè)基因，而Endy認(rèn)為有可能創(chuàng)建一個(gè)模型來(lái)解釋噬菌體的每個(gè)部分以及這些部分是如何工作的在一起：一個(gè)完美的表示，可以預(yù)測(cè)如果任何一個(gè)基因被移動(dòng)或刪除，噬菌體將如何改變。

恩迪建立了一系列噬菌體T7突變體，系統(tǒng)地敲除基因或擾亂它們?cè)谖⑿7基因組中的位置。但突變噬菌體只在某些時(shí)候符合模型。應(yīng)該導(dǎo)致它們變?nèi)醯淖兓瘜⑹顾鼈兊暮蟠拼竽c桿菌細(xì)胞的速度是以前的兩倍。它不起作用。最終，恩迪意識(shí)到：“如果我們想要塑造自然世界，我們必須將[自然世界]重寫(xiě)為可建模的。”而不是試圖制作更好的地圖，改變領(lǐng)土。因而誕生了合成生物學(xué)領(lǐng)域。來(lái)自軟件工程的借用技術(shù)，Endy開(kāi)始“重構(gòu)”噬菌體T7的基因組。他制作了噬菌體T7.1，這是一種易于解釋人類思維的生命形式。

噬菌體T7.1是一個(gè)合成生物學(xué)家所謂的超達(dá)爾文生活的一個(gè)例子：生命歸于人類設(shè)計(jì)，而不是自然選擇。像Endy這樣的生物工程師以二元方式接近生命：一方面是物理結(jié)構(gòu)，另一方面是信息模式。從理論上講，生活的完美表現(xiàn)將使信息與物質(zhì)，意圖和實(shí)現(xiàn)之間能夠無(wú)縫過(guò)渡：在計(jì)算機(jī)屏幕上更改一些DNA字母，打印出與您預(yù)期相似的有機(jī)體。通過(guò)這種方法，進(jìn)化可能會(huì)破壞工程師的藍(lán)圖。保留一個(gè)人的生物設(shè)計(jì)可能需要使你的工程化生物無(wú)法繁殖或進(jìn)化。

相比之下，喬伊斯希望他的分子讓他驚訝，這表明開(kāi)放式進(jìn)化的能力 - “創(chuàng)造力，多能性，開(kāi)放性” - 是生命的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)想法，喬伊斯現(xiàn)在將生命定義為“一個(gè)遺傳系統(tǒng)，其中包含的信息比啟動(dòng)其操作所需的數(shù)量更多。”但根據(jù)這個(gè)定義，給定兩個(gè)具有不同歷史的相同系統(tǒng) - 一個(gè)設(shè)計(jì)和其他進(jìn)化 - 只有后者才會(huì)被認(rèn)為是活著的;合理設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，無(wú)論多么復(fù)雜，都只是一個(gè)“技術(shù)工具”。

設(shè)計(jì)和發(fā)展并不總是被反對(duì)。許多合成生物學(xué)項(xiàng)目使用合理設(shè)計(jì)和定向進(jìn)化的混合：它們構(gòu)建了一系列突變細(xì)胞 - 主題的變異 - 并選擇最有效的。雖然喬伊斯對(duì)生命的新理解仍然涉及進(jìn)化，但它喚起了出現(xiàn)的突然時(shí)間性，而不是達(dá)爾文的長(zhǎng)期durée。緊急生活符合顛覆性創(chuàng)新的文化，其終極理想近似于將腎臟拉出3D打印機(jī)的神奇之處：將熟悉的東西與新的和令人驚訝的結(jié)果結(jié)合在一起的魅力。當(dāng)生物工程師將遺傳多樣性視為未來(lái)生命形式的設(shè)計(jì)元素的寶庫(kù)時(shí)，設(shè)計(jì)和進(jìn)化也是兼容的。

對(duì)于一些合成生物學(xué)家而言，神秘主義者所謂的超越生命的生命 - 超越我們所知的生命 - 現(xiàn)在通過(guò)生物工程來(lái)實(shí)現(xiàn)。恩迪通過(guò)產(chǎn)生新的“不可能的模式，繼續(xù)繁榮和存在”來(lái)描述他對(duì)生活的貢獻(xiàn)的愿望。喬伊斯想象生命和技術(shù)聯(lián)合起來(lái)反對(duì)基本的熱力學(xué)傾向于紊亂和衰退。生活會(huì)采取什么樣的新形式，只有時(shí)間會(huì)證明。