试管中的字母
科学家们从上世纪1960年代开始便开始思考这样的问题：使用其他的化学组合方式，是否同样可以实现对信息的存储？但一直到1989年才由瑞士联邦理工大学的史蒂芬·贝纳(Steven Benner)和他的研究团队首次成功地将经过改造的胞嘧啶(C)以及胸腺嘧啶(T)植入DNA之中。在试管中进行的反应测试中，带有这些被贝纳教授称之为“有趣字母”的DNA链条成功地进行了自我复制并产生RNA和蛋白质。
而根据贝纳的说法，此次罗姆斯贝格研究组得到的碱基则改动更大，与自然界的4大天然碱基成分之间的差异更为显著。在一篇2008年发表的文章以及在后续进行的实验中，该研究组报告了在60种候选碱基中进行配对努力，并尝试了超过3600种组合方式。在这一过程中他们识别出一个碱基对，分别被称作“d5SICS”以及“dNaM”，这一碱基对看上去比较有希望能够成功。其中关键的一点是这些分子本身必须与催化酶机制相匹配，后者的任务是帮助进行DNA复制和解译。
丹尼斯·马莱谢夫(Denis Malyshev)是一位此前毕业于罗姆斯贝格实验室的学生，也是这篇最新研究论文的第一作者。他表示：“我们那时甚至根本就没有想过我们竟然最终会创造一个植入这种碱基对的细胞体。”通过试管实验，研究组成功地让他们研制的经改造的碱基对实现复制并产生RNA。这需要使他们制作的碱基能够被酶所识别，而这些酶此前只能识别A，T，C和G。
制造一种人造生命体面临的第一项挑战便是让细胞接受外来的碱基，使它们可以在多次的细胞分裂过程中维持DNA分子，在这一过程中DNA会被复制。研究组对大肠杆菌进行改造，使其能够表达一个来自硅藻的基因，后者是一种单细胞的藻类。这种表达过程的结果是得到一种蛋白质，其可以允许分子透过大肠杆菌的外膜。
研究组制作了一小段的DNA，称作质粒，其中包含一对外来的碱基对，并将其注入大肠杆菌。随着硅藻的蛋白质为外来的核苷酸供应养分，这一质粒成功实现了自我复制，并在接下来近一周的时间里在大肠杆菌不断的分裂中将自身复制到了新分裂产生的个体之中。而当来自蛋白质的养分供应最终耗尽时，大肠杆菌便重新用天然的组分替换掉了此前注入的外来成分。