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可以说，我们满足于研究DNA（双螺旋）的低阶结构而忽略了DNA的高阶结构，而生物学家在大多数生命过程中发现的却是高阶结构。低阶细胞生物学的法则是，一些特殊的蛋白质附着于DNA上，触发了基因复制或基因表达，这是细胞生命的本质。然而，实际上，同样的基因复制和表达的过程即便没有蛋白质的活性作用也能发生：当双螺旋结构波动时，也能达到同样的效果。“DNA拓扑”（在DNA双螺旋的基础上，进一步扭曲所形成的特定空间结构）这一领域大部分仍未被开发。
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基因组的工作方式仍有很多未解之谜。基因研究的著名科学家克雷格·文特尔（Craig Venter）的研究小组在尽可能简化一个细菌的基因组基础上，2016年公布了仍能存在于一个活的有机体的最小的基因组：473个基因。如果你删除了473个基因的任何一个，生物体就无法生存。问题是，这473个基因里，我们还不了解其功能的基因超过了150个。
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2016年，赛智生物网络的斯蒂芬·弗伦德和纽约西奈山医院的医师埃里克发表了一份证明了我们对人类基因组所知甚少的报告。根据已有基因知识来看，数百万人应该非常不健康，但他们实际上健康状况良好，也有一些人的基因组中包含着应该“会导致重大疾病的基因错误”，但他们活得好好的。
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加州大学伯克利分校的微生物学家吉莉恩·班菲尔德（Jillian Banf- ield）正在利用动物的基因组来重新设计生命之树。
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此外，基因组如何转化为生命这一过程包含更大的秘密。人类基因组包含25 000个基因，但大米含有50 000个基因。难道一粒大米比人类还复杂？
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总之，我希望生物科技的研究人员意识到，我们对于生命知之甚少。毕竟，这是一门非常年轻的科学。从我们发现DNA的双螺旋结构开始到现在，也只有60年时间而已。
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但也有相反的风险：社会接受生物科技的进程过于缓慢。负责审批新药的FDA并不能“同比例扩大”：它不能每年批准1 000个或2 000个新生物产品，它要花上几年的时间分析一种新的生物制品，一年也只有四五十种新产品可以通过审批。
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一方面，公众对药物很害怕，希望能被严格强硬的规则制度所保护，我们对待生物技术发展中的错误是零容忍的，因为政府害怕任何一个错误就可能导致很多人死亡。但另一方面，生物科技其实可以比今天有更大、更多的进步，这种零容忍政策却让数以百万计的人死于有可能被治愈的疾病，并让所有药物的价格变得非常昂贵。
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因此，通过改革医疗制度，加快新药评估和审批，让引入新的生物产品变得更容易也更便宜的国家无疑将会以巨大优势领先于世界。这也许会成为发展中国家的一个机遇。
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此外，我也害怕制药行业，这一行业错过了20世纪的制造业革命。“连续”制造自从奥利弗·埃文斯（Oliver Evans）在200多年前发明磨粉机后几乎在所有制造业都是常态，除了制药行业。它还处在“分批”制造的时代，一种两天就能造好的药物可能一个月才能制造出来。2007年，诺华（Novartis）在麻省理工学院创建了连续制造中心，2012年，催生了这个行业的创业公司Continuous。2016年，麻省理工学院展示了第一个可以从原材料开始制造药物的便携式机器，“制药”的未来可能是“便携式药品制造”。
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结语：人类的延伸
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归根结底，人类（以及大多数动物）发展的故事就是如何与工具共存的故事。我们这个时代最有影响力的科学家之一理查德·道金斯（Richard Dawkins）1982年写了一本名为《延伸的表现型》（英名书名为The Extended Phenotype：The Long Keach of the aene，中文版暂无）的书，他认为，我们的身体并不是只到皮肤就结束了，而是超过皮肤，延伸到所有我们赖以生存的工具。而且一切生物都是如此，海狸建坝、蜘蛛结网、蜜蜂筑巢等，每一种生物为了生存，都会将它的身体“扩展”到环境中。蜘蛛没有网无法生存，蜜蜂没有巢难以生存……
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人类在制造种类繁多的工具上的能力独一无二，也就是说，我们延伸自己身体的方式是无限的。我认为，自然和人工的联姻，即生物和工具的结合是必然的。我们的基因决定了我们一定会“延伸我们的表现型”。
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今天，我们延伸自我最让人印象深刻的方式就是发展出能够改变生命本身的技术。因此，未来将是有机世界和合成世界的联姻，正如未来一定是人类和机器人的联姻。
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人类2.0：在硅谷探索科技未来 硅谷声音
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德鲁·安迪：工业化生物学是一种倒退
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斯坦福大学生物学家德鲁·安迪是合成生物学领域举足轻重的科学家。他先后在麻省理工学院和斯坦福大学帮助开拓最新的工程学专业，生物工程。安迪是生物砖块基金会主席，该组织致力于研发DNA工具，希望以简单、低廉的方式创造人造生命形态。他的理想就是使生物细胞最终达到类似于如今的电脑电路编程的状态。商业领域，安迪曾是合成生物学Codon设备公司的创始人之一，如今是DNA制造公司Gen9的联合创始人。2011年，安迪被《华尔街日报》评为有可能成为“下一个乔布斯”的科技人物。
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能够采访到安迪简直是奇迹，我们竟然在斯坦福大学一个教室里撞见了刚刚结束课程的他！他当即答应并约定了第二天的采访，约一个小时的时间里，安迪简直就像是口头拿出了一份“合成生物学发展报告”，系统梳理了这个领域的进步与危险、机遇与未来。他对目前出现的工业化生物学趋势颇为担忧，认为这是一种不能利用生物学天然特性的倒退做法。
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安迪呼吁所有人关注生物学的声音振聋发聩，“你对拥有一个我们想要的世界的策略是什么？我们又如何实现它？生物技术在通向我们梦想世界的道路上又扮演着什么角色？如果你仅仅是被动地等着某人展示‘下一件大事’，然后你给出一个反应，你会永远都只是在‘反应着’而已”。
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合成生物学进步惊人
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在美国，生物技术领域的现代化至少可追溯到2000~2003年，已经有十多年历史。在讨论它今天如何时，我们不妨先回看下2003年时写的东西。当时，我们为美国政府做了一项被称为“合成生物学”的报告，主要提出了三件事。第一，将DNA合成中的设计和制造分离。如同让建筑设计师与承包商分工。第二，制定这个领域的标准。这件事可以让人们的分工协作变为可能，让人们在一起做出真正不可思议的事情。这就好像一幢摩天高楼是很多人分工合作建成的，合作的前提是有统一的技术标准一样。第三，用抽象方式管理生物学的复杂性。生物学是非常复杂的，一个细胞有成千上万的分子，非常不可思议。如何管理这种复杂性呢，不是消除它，而是用发展框架来管理它，这就是计算机科学中的抽象。就好像我给家人发短信，不会也不能发一连串0和1一样，那么多复杂的文字计算机怎么处理？它通过一套严密的编程，将所有文本用抽象方式编译成0和1来处理和控制。总之，分离合成DNA的设计和制造、制定标准实现协作和用抽象来管理复杂性被我们认为是2003年写得最好的几个观点。
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现在是2016年了，我们在这些方面取得了惊人的进步！拿DNA合成来说，2003年当我刚开始在麻省理工学院教学时，制造DNA的价格是一个碱基4美元，2015年则是一个碱基4美分，由于设计和制造的分离，制造DNA的价格一直在不断下降，以后还会继续下降。制定标准和抽象化上也取得了进步，2013年，我们首次开始就设计的每个DNA都能成功发表论文了！虽然这种情况还是有限的几个例子，但数年前，要确保设计的DNA能成功要进行几百次的尝试。2016年，我们还看到这个领域很多其他进步，比如电子设计自动化的出现，人们制造出完整的一套自动化平台来制作基因样本，类似于20世纪70年代电子产品的发展情形。再比如，2016年4月，一个最小的细菌的基因组的被人工合成了，注意，整个有机组织的基因组都被合成了，不仅是一个基因，而是整个基因组。还有，就在斯坦福的这幢楼里，人们实现了构造30个酶长度的生物合成通路，不只是几个酶，而是30种不同的酶。他们可以在酵母菌中制作出罂粟中包含的物质，即你不用种罂粟花，你只需要培育出一种微生物来制作和罂粟花中一样的化学物质即可（该研究可用来取代原来从罂粟中提取止痛药的方法，人工快速合成止痛药），非常不可思议。
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因此，就合成生物学来说，在工程和技术的层面，这个领域的核心概念已经被证实是可行的，而且还在不断被完善，原本看似不可能的事情现在都成为可能的了。我认为，我们整体还处于“开始阶段”的末期，这个时期的生物学在经济和实用价值上前所未有的重要。
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合成生物学能够取得这些快速的进步，一个重要的原因是这样一种文化的发展：人们承认要解决的问题实在太多了，但我们不可能一蹴而就，现在就解决所有的问题，因为我们现有的工具还不够好，我们要先推进和支持工具的改良。这种逻辑的意义在于，一个好的工程师可以自己解决问题，但一个伟大的工程师可以让很多其他人更容易解决问题。这也是合成生物学的独特之处所在，这个领域的人们用一次又一次的努力使生物学解决问题变得更容易。
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