DNA合成是生物体传递遗传信息的核心过程，主要包括以DNA为模板的复制合成、RNA指导的反转录合成以及损伤修复合成 。其核心机制是半保留复制，通过DNA聚合酶催化脱氧核苷酸聚合形成新链 ，其高保真性依赖于DNA聚合酶的校对功能以及复杂的修复系统 。无误差的基因组复制对于精确的遗传传递至关重要 。后续研究明确了DNA聚合酶I主要参与修复，而DNA聚合酶III（原核）和DNA聚合酶δ（真核）是主要的复制酶 。
1956年，阿瑟·科恩伯格用无细胞的细菌抽提物证明了DNA的合成和自我复制，并发现DNA聚合酶I。1958年，马修·梅塞尔森和富兰克林·斯塔尔通过实验证明了DNA的半保留复制，同年弗朗西斯·克里克提出“中心法则”。1959年，阿瑟·科恩伯格和塞韦罗·奥乔亚因对DNA和RNA合成机制的贡献获得诺贝尔生理学或医学奖 。DNA合成技术不断发展，20世纪80年代出现了基于亚磷酰胺的化学合成法（第一代），20世纪90年代起发展了基于高通量固相芯片的合成策略（第二代），21世纪以来以末端脱氧核苷酸转移酶介导的酶促DNA生物合成（第三代）成为研究热点并于2020年代实现初步商业化，其具有更环保、高效和经济的优势 。2025年，中国研究团队实现了兆碱基级人类基因组DNA的精准合成、组装与向哺乳动物胚胎的跨物种递送 。有研究利用人工智能从零开始设计出完整且功能正常的噬菌体基因组 。
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