所有生命系统自我发展、组织和维持的能力都基于基因和新陈代谢并行相互作用的循环过程。基因编码新陈代谢的成分，而新陈代谢则提供能量和构建模块来维持和处理遗传信息。

在合成生物学中，研究人员通过自下而上重建生命系统来探索生命原理，从所需的最少部件开始。近年来，这种方法使得在细胞环境之外(体外)开发复杂的代谢网络和无细胞遗传系统成为可能，例如在微流体室中。

这些方法的共同点是，所有在这些系统中发挥作用的生物催化剂都是从外部添加的，并且整个过程只有在不断提供新的构建块、信息和能量的情况下才能继续。

通过将代谢和遗传水平相互关联，研究人员希望创建能够自我维持的合成生物系统，该系统可以生成自己的构件并以交互方式驱动过程——就像在活细胞中一样。由德国马尔堡马克斯普朗克陆地微生物研究所的 Tobias Erb 领导的团队现已朝着这一目标迈出了重要一步。

该团队开发了首个无细胞系统，其中遗传和代谢网络相互保持运转。该系统可自行产生代谢酶，可在试管和人工细胞模拟物中工作。它基于合成的 Cetch 循环，这是一种代谢网络，使用 CO2作为原料来生产有机分子。