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基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。基因虽然十分稳定，能在细胞分裂时精确地复制自己，但这种稳定性是相对的。在一定的条件下基因也可以从原来的存在形式突然改变成另一种新的存在形式，就是在一个位点上，突然出现了一个新基因 代替了原有基因，这个基因叫做变异突变。

基因重组是由于不同DNA链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合，形成新DNA分子的过程。1974年波兰斯吉巴尔斯基（Waclaw Szybalski）称基因重组为合成生物学，1978年他在《基因》期刊中写道：限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。