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合成生物学（synthetic biology）是生物学与数学、物理学、化学、工程科学、信息科学、计算机科学等学科融合形成的新兴交叉学科，基于工程化设计理念，利用基因操纵、计算模拟、化学合成等技术手段，对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成，突破了生命进化的自然法则，实现了生命密码从“读”到“写”的跨越，打开了从非生命化学物质向生命物质转化的大门，展现出无限潜力。
合成生物学通过对生命系统的重新设计和改造来推动生物技术产生新的跃升。也就是说，合成生物学基于元件工程、线路工程、染色体及基因组工程、合成细胞工程、生物大数据技术等生物技术，将原有的生物技术提升到工程化、系统化和标准化的高度，可以完成传统生物技术难以胜任的任务，甚至创造出自然进化无法实现的生物功能，大幅提升生物制造能力。
合成生物学颠覆了以描述、定性、发现为主的传统生物学研究方式，转向可定量、可计算、可预测以及工程化的模式，催生了继DNA双螺旋结构发现和人类基因组测序之后的“第三次生物科学革命”，被视为“改变未来的颠覆性技术”。