现代生物学是由分子生物学、系统生物学和合成生物学组成。生命科学的发展一直按还原论思路发展，从形态学、解剖学、细胞生物学到分子生物学。20世纪50年代James Watson与Francis Crick提出的DNA双螺旋模型把生命科学推向了分子生物学时代，几乎每个实验室都专注于某个基因、某个蛋白的研究。在20世纪90年代启动的人类基因组测序计划改变了生命科学发展的轨迹，从而使得科学家以基因组为起点开始系统地探索和研究生命活动和生物体，生命科学开始由实验科学向系统科学和预测科学演变，加之计算生物学又进一步在定量系统生物学的基础上建立生命活动的数学模型，在这样的背景下合成生物学应运而生。合成生物学简单地讲就是设计和合成生物元件、生物器件、生物系统直至完整的生命体，再到设计自然界已存在的生物系统和生命体。美国科学家Craig Venter在完成人类基因组测序草图后马上转向合成生物学的探索，他的团队花了数十年的时间全化学合成了支原体基因组，然后将在酵母细胞中修饰和活化化学合成的基因组再转入细菌，得到了世界上第一个合成的生命体，这项开创性工作在合成生物学的发展中具有十分重要的历史意义。现今各国科学家致力于合成具特定功能的生物元件、生物器件和复杂的生命体，成为新的前沿科学热点。

作为生命科学领域的一个新兴学科，鉴于生物系统的多样性、复杂性的特点，合成生物学的发展充分展现出科学与工程相融合的特点。合成生物学是在生物化学、分子生物学、细胞生物学、系统生物学、信息科学、材料科学、系统科学等学科的基础上，进而发展出DNA合成、DNA片段装配、逻辑控制、基因组工程等技术平台，用以设计和合成具特定功能的生物元件、器件和生物系统，因此合成生物学既是新的生物学科又是转化的技术平台，是未来的生物技术。此外，合成生物学广泛应用于工、农、医、环境等领域，对于人口健康、国家安全而言都是很关键的技术平台，对社会和经济的可持续发展具有重要意义。生物化学、分子生物学、代谢工程等通过合成生物学工程化的手段，可以转化为各种各样的应用，例如生物传感器、石化产品、材料、药物、农业和再生医学等，全方位地推动生物产业的发展。

目前，合成生物学还处于起步阶段，其发展首先要夯实工程化的基础，定量系统生物学、动态生物网络及其数学模型就是设计生物元件、生物器件和生物系统的基础。由于生物系统的多样性、异质性，以及生物系统自身不断演化的特性，建立复杂系统生命活动的数学模型难度极大，所以我们现在只能从简单系统入手, 先在自然界已存在的生物中选择合适的系统设计和构建底盘细胞或底盘生物, 并把按需求设计和合成特定的功能生物元件、模块和器件装入底盘细胞，然后开展适配性的研究使导入的功能元件有效的工作。这些研究将推动基因元件、模块和底盘细胞标准化并逐步建立标准化的元件、模块和底盘细胞工厂，迈出工程化的第一步。接下来我们希望构建的细胞工厂在生产体系里面，特别是在生物反应器里面能够很好地工作，与生物反应器的各种参数、外界的、可控的参数很好地配合，达到最佳的工作状态。在构建了细胞工厂以后，我们就要放在过程工程里面。现在这方面对我们提出的要求很高，是生物体系和工业过程的融合，随着系统生物学、数学建模和合成生物学的发展，希望做到细胞工厂和整个体系设计的数字化和过程的数控化，这就要整合信息技术、自动化技术、传感器技术等多种技术。

合成生物学提供了前所未有的技术用以创造新生物系统和重新设计现有生物系统，其作为一个转化的技术平台，将生命科学、信息科学、材料科学、系统科学等学科知识和技术凝聚到合成各种生物功能和生物系统，研究和开发各种技术和产品：生物基化学品、生物材料、生物能源、生物传感器、生物计算机、组织工程的组织和器官、高效光合和固氮的农作物等，用于工业、农业、医学、环境治理领域，将对社会和经济的可持续发展、营造良好的生态环境、提高人民的生活质量起重大作用。我们要以创新、创新、再创新的勇气和精神，用新思路、新技术开创生命科学和生物技术的新天地，创建崭新的生物技术产业，迎接生物经济时代到来。在推进合成生物学发展时要强化转化意识，推动合成生物学的下游产业，如改变生物技术产业以糖或糖的聚合物为原料的模式，以二氧化碳为原料生产生物基产品；设计、生产生物电子器件；设计、创造高产、抗逆的能源作物和能源微生物；电驱动与光驱动的生物体系，等等。

为使合成生物学健康发展，必须汇集自然科学、工程科学和社会科学专家的智慧，充分讨论合成生物学及其下游产业带来的对经济、社会、环境、国家安全的影响以及与合成生物学相关的生物安全性、伦理学问题、知识产权问题。合成生物学的发展一定要吸取转基因技术推广过程中的教训，将安全性、伦理学问题放在产业发展的前面进行先导性的研究，为政府及时制定相关法律、法规提供依据，避免法律、法规滞后于科技发展的被动局面。