一位科學家在冒泡的燒杯中加入一些化合物，並輕輕搖晃。微妙的反應發生了，瞧，一種新的生命形式自行組裝起來，準備好誕生和繁榮。這就是大眾對合成生物學的想象，或者說是在實驗室中創造生命。
但該領域的研究人員對賦予無生命物質以生命並不那麼感興趣。事實上，科學家們仍然遠未理解可能使惰性的、無定向的化合物組裝成活的、自我複製細胞的基本過程。1952年著名的米勒-尤里實驗從原始泥漿中創造了氨基酸，但仍然難以確鑿地複製。
相反，今天的合成生物學是關於改造現有生物體。它可以被視為基因工程的加強版：合成生物學家不是替換一個基因，而是修改大塊的基因甚至整個基因組。DNA的改變可以迫使生物體大量生產化學品、燃料甚至藥物。“他們所做的是從零開始構建生命的指令集，並將其新增到已經存在的生命體中，替換掉自然的指令集，”斯坦福大學的生物工程師德魯·恩迪解釋說。“這為地球上生命的傳播定義了一條替代路徑。你不再需要直接從父母那裡繼承生命。”
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在這方面，一些科學家認為沒有任何理由用人造細胞複製現有細胞。“製造儘可能接近現有細胞的東西，你還不如直接使用現有細胞，”哈佛醫學院的遺傳學家和技術開發人員喬治·M·丘奇認為。並且操縱基因組已經變得如此普遍，甚至高中生都在這樣做。
事實上，合成生物學的全部意義在於將大規模工程的原理引入生物學。想象一下這樣一個世界：竹子被程式設計為生長成椅子，而不是透過機械或人工粗略地編織成那種形狀，或者自組裝太陽能電池板（也稱為樹葉）為房屋供電。或者樹木從樹幹中滲出柴油燃料。或者重新設計的生物系統，以消除汙染或在不斷變化的氣候中茁壯成長。重新程式設計的細菌甚至可能能夠侵入我們的身體進行治療，充當在我們體內的活醫生軍隊。
“原則上，所有制造出來的東西都可以用生物學來製造，”丘奇認為。這種情況已經在小範圍內發生：洗衣粉中使用的來自高溫微生物的酶經過重新設計，可以在冷水中發揮作用，從而節省能源。
伍德羅·威爾遜國際學者中心位於華盛頓特區的科學、技術和創新專案主任戴維·雷傑斯基預測，合成生物學“將在未來100年內從根本上改變我們製造一切的方式”。“我們可以在生物學相關的尺度上工程化物質。這與19世紀的工業革命一樣意義重大。”
巨大的希望也伴隨著巨大的風險，即以改造過的生物體逃離實驗室的形式。今天大多數這樣的創造物都過於笨拙，無法在野外生存。對於未來更精密的創造物，合成生物學家預計需要建立各種保障措施，例如嚴格的監控或新基因程式碼中的某種自毀序列。恩迪說，由於科學家可以在基因水平上完全改造生物體，他們可以將它們與自然系統隔離開來：“我們可以讓它們快速失敗。”
儘管如此，一些科學家確實在嘗試重新創造生命。卡羅爾·拉蒂格、漢密爾頓·史密斯和J·克雷格·文特爾研究所的其他人員從頭開始製造了一個細菌基因組，甚至將一種微生物變成了另一種微生物。其他地方的研究人員已經創造了合成細胞器，甚至是一種全新的細胞器，即所謂的合成體，用於為合成生物學制造酶。從頭開始創造生命可能迫在眉睫。
這樣的壯舉並不意味著科學家們會理解生命最初是如何產生的，但它可能會引發人們的擔憂，即人類已經獲得了不應得的神力。但這種創造也可能產生更令人謙卑的效果——透過改變我們對其他生物的理解。“好處將是以與分子水平的生命合作的方式改造我們的文明，以可持續地生產我們需要的材料、能源和原料，”恩迪說。“我們將與地球上其他生命保持一種平衡的夥伴關係，這與我們現在與自然互動的方式截然不同。”