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據《紐約時報》報道，合成生物學正在憑空創造 DNA。最近一篇關於合成生物學和消費品的文章將 DNA 合成描述為一個過程，其中“DNA 在計算機上建立並插入到生物體中”。計算機非常酷，在合成生物學實驗室中非常有用，但這不僅僅是計算機就能將裝滿 A、T、C 和 G 的文字檔案變成 DNA 的。
我不想僅僅挑剔科學記者，因為對計算機和其他“未來”裝置的過度類比在合成生物學中比比皆是，用位元和電路的語言掩蓋了生物工程的現實。2010 年，克雷格·文特爾宣佈，他的研究小組已經對一種小型細菌的基因組進行了測序和重新合成，創造了他所謂的“地球上第一個父母是計算機的自我複製物種”。後來，文特爾宣佈 DNA 合成就像“3D 列印”生物體，他們正在研究一臺“傳真機”來複制火星上的生命。
這些類比使得生物體和 DNA 序列檔案之間的翻轉看起來像點選“列印”一樣簡單。有時它實際上就是這樣描述的——在Grist網站上，納撒尼爾·約翰遜說，合成生物學就是從零開始創造基因：“你輸入你想要的 DNA，打印出來，然後將其剪接到酵母中”。實際上，對於普通實驗室工作人員來說，從合成公司訂購定製 DNA 序列已成為一項例行任務：我們在線上表格中輸入序列，幾天後就會收到郵件中的 DNA。但是，我們如何弄清楚要輸入什麼 DNA，以及在點選“立即訂購”和收到郵件中的 DNA 之間發生了什麼？DNA 來自哪裡？
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— Patrick Boyle (@p_maverick_b) 2014 年 4 月 1 日如果您希望“從零開始”製造 DNA 序列，您可能無法讓您的蛋白質摺疊。實際上，很少有屬於合成生物學範疇的研究人員真正致力於完全“從零開始”設計基因，或者像科學家所說的那樣，“從頭”——而不是基於在其他生物體中發現的任何現有基因。對於一個 100 個氨基酸的肽，可能的序列比可觀測宇宙中的原子還要多。在這些可能的序列中，只有極小一部分能夠摺疊成三維蛋白質形狀，而在這些序列中，只有極小一部分具有生物學功能。在過去的二十年中，該領域已經使用計算方法預測小規模蛋白質摺疊和組合化學來選擇具有任何功能的肽，從而確定了“幾個”從頭序列。
大多數合成生物學家並非以這種方式設計基因序列；該領域建立在這樣一個理念之上，即我們不應該完全從零開始構建新的基因工程專案。相反，合成生物學家希望在文庫中現有基因之間建立新的聯絡，這些基因已被其他生物學家和工程師測序和表徵。合成生物學家混合和匹配來自不同生物體的基因，或改變基因的某些部分以改變蛋白質的表達方式或它們在活細胞中的功能。這種 DNA 序列的混合和匹配可以使用“傳統”的基因工程工具（使用酶切割和貼上 DNA）來構建，或者外包給合成公司，該公司將使用化學方法來建立 DNA 分子。
如果您希望從零開始製造 DNA 分子，您必須首先創造一些原子。DNA 是一種有機化學分子，由碳、氫、氮、氧和磷原子組成。與在活細胞內部製造的許多其他有機分子一樣，DNA 也可以使用有機化學工具在試管中合成。在大多數對 DNA 合成技術的描述中，我們聽到 DNA 序列可以透過簡單地將 A、T、C 和 G——構成扭曲的 DNA 梯子階梯的“鹼基”——加在一起製成。但是這些鹼基來自哪裡？製造 DNA 的供應鏈是什麼？
自動化DNA 化學合成從 DNA 鹼基開始，這些鹼基經過化學修飾以保護分子的高度反應性部分，使其免於相互結合併產生不必要的副產物。這些鹼基及其保護基團均由其他分子的組合構成，每個分子都有自己的一系列化學反應、原料和供應鏈經濟學。例如，腺嘌呤（“A”）和鳥嘌呤（“G”）的“鹼基”部分是嘌呤環，它是透過在 160-200 攝氏度下加熱甲醯胺化學合成的。甲醯胺是透過一氧化碳和氨的反應生產的。氨是透過將空氣中的氮氣加熱到高溫高壓並與氫氣混合生產的，氫氣是透過燃燒天然氣產生的，天然氣是透過高壓液體壓裂岩石從地下儲層中提取出來的。
在合成生物學中，DNA 作為化學物質的物理現實類似於構成計算機晶片的電晶體，其原始鹼基序列是“彙編程式碼”。這些是大多數程式設計師在設計軟體時不必考慮的層次，就像大多數合成生物學家在設計代謝途徑時不必一定考慮 DNA 是如何製造出來的一樣。但是，工程層次結構中的這種抽象並不意味著較低的層次不重要或以某種方式自行發生，當然也不是“從零開始”。
關於正在《紐約時報》和Grist的版面上進行的關於不斷發展的合成生物學產業的辯論與瞭解我們消費品中的化學物質來自哪裡、誰製造它們以及如何製造它們有關。這些文章開始為更廣泛的公眾闡明合成生物學的過程如何成為極其複雜的全球化學品供應鏈的一部分。當我們揭示合成生物學在工業中日益增長的作用時，讓我們不要用掩蓋合成生物學本身是如何製造出來的語言來定義該領域。