生活是什么?在20世紀的大部分時間里，這個問題并沒有特別關(guān)注生物學(xué)家。生命是詩人而不是科學(xué)家的術(shù)語，2008年合成生物學(xué)家安德魯·埃林頓(Andrew Ellington)認為，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。為了認識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，實質(zhì)上是讓生命活著。

然而，正如哲學(xué)家們早已觀察到的那樣，生命是一個動人的目標。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的細菌。要了解生活，我們必須研究生活;但生活總是在時間和空間上變化。在試圖定義生活時，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，生活永久無法進入。由于實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90年代早期為美國宇航局提供有關(guān)其他星球上生命可能性的建議時，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)達爾文的定義：“生命是一種能夠經(jīng)歷達爾文進化的自我持續(xù)的化學(xué)系統(tǒng)。”2009年，經(jīng)過數(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)符合喬伊斯對生命的定義。但沒有人想聲稱它還活著。問題是，它還沒有做任何新的或令人興奮的事情。一個紐約時報文章就是這樣說的：“總有一天，他們的基因組可能會讓他們的創(chuàng)造者用一句話 - 一種詭計或幾乎生命中的新舉動 - 他沒有預(yù)料到的驚喜。“如果它會發(fā)生，如果它會為我做，我會很高興，”喬伊斯博士說，并補充說，“我不會大聲說出來，但它還活著。”

Joyce試圖通過在實驗室中生成簡單的生命系統(tǒng)來了解生活。在這樣做的過程中，他和其他合成生物學(xué)家將新生活帶入了現(xiàn)實。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)于基于進化的生命定義的新問題。如何對重新設(shè)計的生活進行分類，是進化血統(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試圖建立一個他能找到的最簡單生命形式的計算模型。 ：噬菌體T7，一種感染大腸桿菌的病毒菌。細長的腿上有一個水晶頭，它看起來就像一個落在月球上的著陸艙，當(dāng)它抓住它的細菌宿主時。噬菌體非常簡單，根據(jù)某些定義它甚至還沒有活著。(像所有病毒一樣，它依賴于其宿主細胞的分子機制來復(fù)制。)噬菌體T7只有56個基因，而Endy認為有可能創(chuàng)建一個模型來解釋噬菌體的每個部分以及這些部分是如何工作的在一起：一個完美的表示，可以預(yù)測如果任何一個基因被移動或刪除，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在微小T7基因組中的位置。但突變噬菌體只在某些時候符合模型。應(yīng)該導(dǎo)致它們變?nèi)醯淖兓瘜⑹顾鼈兊暮蟠拼竽c桿菌細胞的速度是以前的兩倍。它不起作用。最終，恩迪意識到：“如果我們想要塑造自然世界，我們必須將[自然世界]重寫為可建模的。”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。來自軟件工程的借用技術(shù)，Endy開始“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是一個合成生物學(xué)家所謂的超達爾文生活的一個例子：生命歸于人類設(shè)計，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)，意圖和實現(xiàn)之間能夠無縫過渡：在計算機屏幕上更改一些DNA字母，打印出與您預(yù)期相似的有機體。通過這種方法，進化可能會破壞工程師的藍圖。保留一個人的生物設(shè)計可能需要使你的工程化生物無法繁殖或進化。

相比之下，喬伊斯希望他的分子讓他驚訝，這表明開放式進化的能力 - “創(chuàng)造力，多能性，開放性” - 是生命的關(guān)鍵標準。根據(jù)這個想法，喬伊斯現(xiàn)在將生命定義為“一個遺傳系統(tǒng)，其中包含的信息比啟動其操作所需的數(shù)量更多。”但根據(jù)這個定義，給定兩個具有不同歷史的相同系統(tǒng) - 一個設(shè)計和其他進化 - 只有后者才會被認為是活著的;合理設(shè)計的系統(tǒng)，無論多么復(fù)雜，都只是一個“技術(shù)工具”。

設(shè)計和發(fā)展并不總是被反對。許多合成生物學(xué)項目使用合理設(shè)計和定向進化的混合：它們構(gòu)建了一系列突變細胞 - 主題的變異 - 并選擇最有效的。雖然喬伊斯對生命的新理解仍然涉及進化，但它喚起了出現(xiàn)的突然時間性，而不是達爾文的長期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生命形式的設(shè)計元素的寶庫時，設(shè)計和進化也是兼容的。

對于一些合成生物學(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)在通過生物工程來實現(xiàn)。恩迪通過產(chǎn)生新的“不可能的模式，繼續(xù)繁榮和存在”來描述他對生活的貢獻的愿望。喬伊斯想象生命和技術(shù)聯(lián)合起來反對基本的熱力學(xué)傾向于紊亂和衰退。生活會采取什么樣的新形式，只有時間會證明。