一位科学家在冒泡的烧杯中加入一些化合物，并轻轻摇晃。微妙的反应发生了，瞧，一种新的生命形式自行组装起来，准备好诞生和繁荣。这就是大众对合成生物学的想象，或者说是在实验室中创造生命。
但该领域的研究人员对赋予无生命物质以生命并不那么感兴趣。事实上，科学家们仍然远未理解可能使惰性的、无定向的化合物组装成活的、自我复制细胞的基本过程。1952年著名的米勒-尤里实验从原始泥浆中创造了氨基酸，但仍然难以确凿地复制。
相反，今天的合成生物学是关于改造现有生物体。它可以被视为基因工程的加强版：合成生物学家不是替换一个基因，而是修改大块的基因甚至整个基因组。DNA的改变可以迫使生物体大量生产化学品、燃料甚至药物。“他们所做的是从零开始构建生命的指令集，并将其添加到已经存在的生命体中，替换掉自然的指令集，”斯坦福大学的生物工程师德鲁·恩迪解释说。“这为地球上生命的传播定义了一条替代路径。你不再需要直接从父母那里继承生命。”
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在这方面，一些科学家认为没有任何理由用人造细胞复制现有细胞。“制造尽可能接近现有细胞的东西，你还不如直接使用现有细胞，”哈佛医学院的遗传学家和技术开发人员乔治·M·丘奇认为。并且操纵基因组已经变得如此普遍，甚至高中生都在这样做。
事实上，合成生物学的全部意义在于将大规模工程的原理引入生物学。想象一下这样一个世界：竹子被编程为生长成椅子，而不是通过机械或人工粗略地编织成那种形状，或者自组装太阳能电池板（也称为树叶）为房屋供电。或者树木从树干中渗出柴油燃料。或者重新设计的生物系统，以消除污染或在不断变化的气候中茁壮成长。重新编程的细菌甚至可能能够侵入我们的身体进行治疗，充当在我们体内的活医生军队。
“原则上，所有制造出来的东西都可以用生物学来制造，”丘奇认为。这种情况已经在小范围内发生：洗衣粉中使用的来自高温微生物的酶经过重新设计，可以在冷水中发挥作用，从而节省能源。
伍德罗·威尔逊国际学者中心位于华盛顿特区的科学、技术和创新项目主任戴维·雷杰斯基预测，合成生物学“将在未来100年内从根本上改变我们制造一切的方式”。“我们可以在生物学相关的尺度上工程化物质。这与19世纪的工业革命一样意义重大。”
巨大的希望也伴随着巨大的风险，即以改造过的生物体逃离实验室的形式。今天大多数这样的创造物都过于笨拙，无法在野外生存。对于未来更精密的创造物，合成生物学家预计需要建立各种保障措施，例如严格的监控或新基因代码中的某种自毁序列。恩迪说，由于科学家可以在基因水平上完全改造生物体，他们可以将它们与自然系统隔离开来：“我们可以让它们快速失败。”
尽管如此，一些科学家确实在尝试重新创造生命。卡罗尔·拉蒂格、汉密尔顿·史密斯和J·克雷格·文特尔研究所的其他人员从头开始制造了一个细菌基因组，甚至将一种微生物变成了另一种微生物。其他地方的研究人员已经创造了合成细胞器，甚至是一种全新的细胞器，即所谓的合成体，用于为合成生物学制造酶。从头开始创造生命可能迫在眉睫。
这样的壮举并不意味着科学家们会理解生命最初是如何产生的，但它可能会引发人们的担忧，即人类已经获得了不应得的神力。但这种创造也可能产生更令人谦卑的效果——通过改变我们对其他生物的理解。“好处将是以与分子水平的生命合作的方式改造我们的文明，以可持续地生产我们需要的材料、能源和原料，”恩迪说。“我们将与地球上其他生命保持一种平衡的伙伴关系，这与我们现在与自然互动的方式截然不同。”