合成生物學的支持者在為分子生物學引入了一系列原則，這些原則直接受到了工程學的啟發。其目標是：改變生物體，使他們產生新的分子。在衛生、能源、材料、環境和農業等領域將有許多應用。那麼，這一向產業的過渡將如何展開？這一點，成了當前需要解決的主要問題。
合成生物學的早期主要是一種思想革命。它的起源可以追溯到十九世紀中葉，一方面，進化論出現，另一邊，農業轉型，從單純實踐到一門科學。生物學的世界，或者更廣義的說，我們對生物的概念，從那一刻起，發生了深刻的變化。
隨後，生物化學的出現，結合了生物與化合物的研究。 「生物化學」一詞出現在十九世紀末，顯示了人們對發生於生物體內的化學反應的興趣增加：細胞、分子合成或降解產生的能量…對生物體內化學反應機制的更好了解，很快涉及到了幹預和改變的概念。
美國植物學家路德·伯班克（Luther Burbank）隨後開始將植物培育比做「建築」。斯特凡·勒杜克（Stéphane Leduc），一位來自南特的法國醫生，在1921年提出「合成生物學」一詞，他寫道，合成方法「似乎是最有成效、最有可能向我們揭示生命現象的物理機制，這方面的研究甚至還沒形成體系。」
然而，直到二十世紀50年代和60年代，合成生物學開始被從技術的角度來考慮，電子顯微鏡等工具的發展，使得在分子水平上對生物學進行理解取得重大進步：其中之一是DNA在1953年的發現。
同時，越來越明顯的是，即使進化是隨機的，數學原理卻仍然主宰著生物網絡。之後，在20世紀90年代末，系統生物學的興起提供了肥沃的土壤，一些工程師開始把注意力集中在此。他們的座右銘：不能被創造的東西，就是我不了解的，這句來自物理學家理察·費曼的名言，是他在加州理工學院期間的一次演講中提出的。
我們知道，在世紀之交，德魯·恩迪（Drew Endy）和湯姆·奈特（Tom Knight）奠定了合成生物學的基礎。他們在2004年發起的iGEM學生競賽，對合成生物學的發展至關重要，導致後者在2007年在法國巴黎的跨學科研究中心被介紹。正是通過參與這一競爭，許多研究人員被吸引到這一新興領域。
合成生物學的支持者在分子生物學中引入了一些原理，直接靈感來自於工程學：模塊化、標準化和抽象化。「生物積木」的概念，就是指一段標準化、可重複使用、呈現出某種特定行為特徵的DNA序列。
生命小工廠
合成生物學既是笛卡爾主義又是還原論。但是對生物學過度簡化，可能會導致忽略活生物體在幾十萬年的演化中發現的某些「機巧」，這些「機巧」能教給我們很多有趣的知識。
活生物體是非常有效的。例如，細胞成分在空間中的組織嚴密，存在各種被稱為「細胞器」的隔間。許多細菌專門在這些微室進行某些代謝反應，從而提高了相關酶的效率。很容易地理解，人為地控制這些代謝通道的空間組織將會多麼有趣。
這是DNA納米技術的來源。該區域使用DNA鹼基互補在一個納米級尺度內設計基因片段，按照某種預定模式：在二維或三維空間內構造的納米線（nanowires）。是否可以利用這門科學來構建人工「細胞器」來隔離某種代謝途徑，從而提高其精度和性能？
在納米技術和合成生物學之間建立一座橋梁不是一件容易的事。首先，DNA納米技術以前只是試管科學。如何通過20年的體外實驗，同時管理該領域所要求的所有排列原則，使其在體內正常工作？還有，如何用RNA代替DNA？RNA可以在細菌細胞中大量生產，但需要解決穩定性的問題。最後，如何在體內表徵這些結構？在科學的崎嶇道路上冒險，往往需要開發新的探索技術。
在這麼多領域之間的前沿工作需要開發新的實驗方法和思維科學，但也帶來了一些監管問題，這些問題對道德發生影響——雖然我們現在不會討論——必須進行辯論。
但是，現在的主要挑戰是關於技術和產業的。因為，除了在教學領域，合成生物學的目的是轉移微生物的新陳代謝，使他們變成生命微工廠。
這些工廠特殊性在於，它們在一定的物理條件（溫度、壓力）下能夠完成驚人的化學反應（溫度，壓力），能源成本比傳統工業中的化學合成低得多。一些微生物也可以利用我們的工業廢物（例如纖維廢料），甚至直接利用太陽能和二氧化碳。最後，你永遠不會看到一個工廠完美複製自身——但生物學可以！
通過調動生物資源，我們可以從根本上改變一些問題的本質，特別是在能源領域。
例如，對化石能源的依賴代表了當代社會重要的地緣政治和氣候挑戰。上一代生物燃料——不用與食物資源競爭——不失為一種有趣的解決方案來緩解目前和未來的能源危機。
氫的生產也是要考慮的，因為氫的能量密度比乙醇大四倍，唯一的排放是水。氫分子可以通過不同的酶產生，只需要從大自然這個天然的「應用程式商店」找到各種酶進行組合測試。著名的細菌（大腸桿菌）就能生物合成氫；在他的博士論文中，卡米爾·德爾貝克（Camille Delebecque）開發了一種合成RNA細胞器，比天然存在的更有秩序，效率高出48倍。
工業軌道
合成生物學讓隔離有趣的代謝途徑稱、提高其生產力變得可能，也讓它與產業更近了一步。
類似的應用已經存在於製藥、化妝品，食品添加劑行業，以及再生醫學、廢物處理（製造能在環境中降解有毒物質的細菌）、農藝學（監測土壤養分質量、開發生物傳感器）。農業上，殺蟲劑項鍊或補丁的製造正在研究當中。當然，綠色化學和生物燃料的生產也在最前沿：美國Craig Venter公司已經與埃克森美孚、BP籤署了開發連續生產碳氫化合物的微生物（乙醇和丁醇）的合同。一些數字包括：2025年市場預計是1兆美元，合成生物學很可能是生物技術的未來。
對產業轉型更是明顯，因為合成生物學是來自於文化和具體的技術方法，這些方法在很大程度上受工程學的影響。
但這種工程文化開闢了新的機遇，不應該被低估。遠不局限於得天獨厚的實驗室與大型製藥公司和其他擁有專利壁壘的公司，合成生物學是一個合作學科，導向交易和更開放的合作創新形式。工程原理的應用促進了快速增長，特別是通過一些基於他人研究、容易交流和創造的DNA片段。這些特點可以變成強大的傳播力，促進經濟發展。
這是對 Synbio Consulting這樣的公司的挑戰，這家公司旨在促進非專家、但有能力發現潛在有用功能的人士的貢獻。它可以特別關注發展中國家的農民，農民很了解當地現有的資源。
各種如WHO一樣的機構，比爾和梅林達·蓋茨基金會和美國科學院，近年來已經認識到生物力對發展做出的貢獻，有助於開發新的藥物、疫苗或抗生素。為了向創業項目提供知識和幫助，本地生態系統可以創建或搭建GEM競賽的模式，或類似DIYbio運動的合作方向。
「做你自己的生物學」是一種運動，旨在傳播需要進一步發展生物工程的各種技術，特別是依賴於低成本的實驗室設備的開發，社區實驗室的建立，和iGEM社區的科學家們的合作。面臨的挑戰是將合成生物學確立為一個學科，尋求當地解決方案，如果可以，並在全球範圍內傳播。我們說的不是夢想，而是正在進行的項目，如用來檢測牛奶三聚氰胺的汙染（在中國一個嚴重的問題）的生物傳感器，一種抗砷汙染的細菌檢測儀，或低成本的瘧疾診斷系統。
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