異源生物學（XB）是合成生物學的一個子領域，是對合成和操縱生物設備和系統的研究。異源生物學的名稱源自希臘語xenos，意思是陌生人、外星人。異源生物學是一種不為科學所熟悉的、在自然界中找不到的生物學形式。在實踐中，它描述了不同于經典的DNA-RNA-20個氨基酸系統的新型生物系統和生物化學（見分子生物學的中心教條）。例如，XB探索的是核酸類似物，稱為異種核酸（XNA），而不是DNA或RNA，作為信息載體。它還關注擴大的遺傳密碼和將非蛋白源氨基酸納入蛋白質。

天體是指星星，外種是指外部。外星生物和天體生物學都涉及在宇宙中尋找自然進化的生命，主要是在環星宜居區的其他行星上。(這些有時也被稱為異源生物學。)而天體生物學家關注的是對宇宙中其他地方生命的探測和分析，異源生物學試圖設計出與地球上不同的生物化學或不同的遺傳密碼的生命形式。

• 異源生物學有可能揭示關于生物學和生命起源的基本知識。為了更好地理解生命的起源，有必要知道為什么生命似乎是通過早期的RNA世界進化到DNA-RNA-蛋白質系統及其幾乎通用的遺傳密碼。這是一個進化的意外，還是存在著排除其他類型化學的限制？通過測試替代的生化原始湯，有望更好地理解產生我們所知的生命的原理。
• 異源生物學是一種通過生物聚合物工程和病原體抗性來開發具有新穎能力的工業生產系統的方法。遺傳密碼在所有生物體中編碼了20種用于蛋白質生物合成的經典氨基酸。在少數情況下，特殊的氨基酸，如硒半胱氨酸、吡咯啉或甲硫氨酸，可以被翻譯裝置納入一些生物體的蛋白質中。通過使用生物化學中已知的700多種氨基酸，蛋白質的能力可以被改變，從而產生更有效的催化或物質功能。例如，歐盟委員會資助的Metacode項目旨在將元合成（一種迄今為止在生物體中不為人知的有用的催化功能）納入細菌細胞。XB可以改善生產過程的另一個原因是可以減少培養中病毒或噬菌體污染的風險，因為XB細胞將不再提供合適的宿主細胞，使它們具有更強的抵抗力（這種方法稱為語義遏制）
• 異源生物學提供了設計基因防火墻的選擇，這是一種新型生物遏制系統，可能有助于加強和豐富目前的生物遏制方法。傳統的基因工程和生物技術的一個關注點是水平基因轉移到環境中，并可能對人類健康造成風險。XB的一個主要想法是設計替代的遺傳密碼和生物化學，使水平基因轉移不再可能。此外，替代的生物化學也允許新的合成輔助物。我們的想法是創建一個與自然遺傳系統不相容的正交生物系統。

在異種生物學中，目的是設計和構建在一個或多個基本層面上不同于自然對應物的生物系統。理想情況下，這些新的自然生物體在每一個可能的生化方面都是不同的，表現出非常不同的遺傳密碼。長期目標是構建一個細胞，它的遺傳信息不是儲存在DNA中，而是儲存在由異種核酸（XNA）組成的替代信息聚合物中，不同的堿基對，使用非經典氨基酸和改變的遺傳密碼。到目前為止，已經構建了只包含其中一兩個特征的細胞。

最初這種對DNA替代形式的研究是由地球上的生命如何進化以及為什么RNA和DNA被（化學）進化選擇而不是其他可能的核酸結構的問題所驅動。選擇RNA和DNA作為生命主干的兩個假設是：要么它們在地球上的生命條件下受到青睞，要么它們巧合地出現在前生命的化學中，并且現在繼續被使用。旨在使核酸的化學結構多樣化的系統性實驗研究已經產生了全新的信息生物聚合物。到目前為止，已經合成了一些具有新的化學骨架或脫氧核糖核酸的XNAs，例如：六糖核酸（HNA）。