生物技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展

湯　璐　薛永萍　蔡　萌

提要隨著生物技術(shù)的發(fā)展，其高新技術(shù)研究成果已層出不窮。這一技術(shù)不僅為人類戰(zhàn)勝自然、改造自然、認(rèn)識(shí)自我、完善自我創(chuàng)造了機(jī)會(huì)與條件，也為企業(yè)的高技術(shù)投資提供了廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；創(chuàng)新；應(yīng)用；發(fā)展

中圖分類號(hào)：FQ81文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、生物技術(shù)的基本特征

生物技術(shù)也稱生物工程，它是在分子生物學(xué)基礎(chǔ)上建立的、為創(chuàng)建新的生物類型或新生物機(jī)能的實(shí)用技術(shù)，是現(xiàn)代生物科學(xué)和工程技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。具體而言，生物工程技術(shù)包括轉(zhuǎn)基因植物、動(dòng)物生物技術(shù)、農(nóng)作物的分子育種技術(shù)、納米生物技術(shù)、重要疾病的生物治療等；基因操作技術(shù)包括人類功能基因組研究、重要?jiǎng)又参锕δ芑蚪M研究等；生物信息技術(shù)包括生物信息的獲取與開(kāi)發(fā)、加工與利用，以及結(jié)構(gòu)基因組和蛋白質(zhì)組學(xué)研究、藥物篩選、小分子藥物設(shè)計(jì)等；創(chuàng)新藥物和產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)上，將重點(diǎn)建立完善的藥物篩選體系、研制重要藥物品種、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、藥物制劑技術(shù)等。生物技術(shù)有五個(gè)方面的特征：

1、大科學(xué)工程研究方式的出現(xiàn)。20世紀(jì)八十年代中期開(kāi)始的基因組的研究，使得生物技術(shù)的研究從作坊式轉(zhuǎn)而進(jìn)入了大科學(xué)的運(yùn)作方式?；蚪M研究以人類基因組為代表，其研究對(duì)象是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，要在整體上破譯遺傳信息，不可能用以前零敲碎打的方式，而是采用了其他學(xué)科的一些運(yùn)作方式，包括大規(guī)模、高通量、信息化的工業(yè)運(yùn)作方式。由于人類基因組計(jì)劃對(duì)產(chǎn)業(yè)的巨大帶動(dòng)作用，引起實(shí)業(yè)界濃厚的投資興趣，投資量逐年遞增。

2、精細(xì)分析和廣闊綜合的統(tǒng)一。生物技術(shù)在分子、細(xì)胞、組織、器官、整體乃至群體的多層次、全方位研究，以及生物技術(shù)與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、信息科學(xué)的前所未有的整合，使得很多生命系統(tǒng)復(fù)雜問(wèn)題的解決出現(xiàn)了可能。

3、科學(xué)進(jìn)步和技術(shù)革命互為因果。生物技術(shù)的每一次突破，都與技術(shù)革命相關(guān)，科學(xué)與技術(shù)之間的界限也是越來(lái)越模糊了。

4、基礎(chǔ)與應(yīng)用的結(jié)合。生物技術(shù)與醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)有著不可分割的聯(lián)系，是這些應(yīng)用學(xué)科的基礎(chǔ)，也能從應(yīng)用學(xué)科中獲取基礎(chǔ)研究的源頭活水。很多重大社會(huì)需求的問(wèn)題會(huì)構(gòu)成揭示自然規(guī)律的一些重大科學(xué)工程的出發(fā)點(diǎn)，如對(duì)艾滋病、腫瘤、人口控制、抗病蟲(chóng)植物等方面的研究。

5、產(chǎn)業(yè)化的速度大大加快。各種生物技術(shù)的發(fā)展，使得生物技術(shù)基礎(chǔ)研究到實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的距離較之以往大大縮短。

二、生物技術(shù)的創(chuàng)新前景

世界生物技術(shù)在21世紀(jì)的發(fā)展取決于技術(shù)平臺(tái)的寬度和高度，預(yù)計(jì)未來(lái)將形成幾個(gè)新的生物技術(shù)平臺(tái)，這些平臺(tái)的建立，將使生物技術(shù)的發(fā)展令人難以預(yù)測(cè)。

生物技術(shù)已有三個(gè)平臺(tái)，即DNA重組、細(xì)胞培養(yǎng)和DNA芯片，已經(jīng)取得了相當(dāng)成果，培育出了新的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。預(yù)計(jì)在本世紀(jì)還會(huì)形成幾個(gè)新的平臺(tái)。

1、基因組平臺(tái)。目前已有數(shù)十種微生物和4種模式生物的基因組全序列已進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，人類基因全序列草圖也剛完成，這意味著有數(shù)十萬(wàn)計(jì)的基因及其編碼的蛋白質(zhì)可供基因工程和蛋白質(zhì)工程的操作，從而大大擴(kuò)展了生物技術(shù)的產(chǎn)業(yè)范圍。

2、生物芯片平臺(tái)。它是分子生物學(xué)與化學(xué)和物理領(lǐng)域的多種高新技術(shù)的交叉和融合。從DNA芯片延伸到含各種生物大分子的硅片最終將與納米技術(shù)相結(jié)合，使離體操作的芯片發(fā)展成為可在活體內(nèi)執(zhí)行某種功能的組件。

3、細(xì)胞生物學(xué)平臺(tái)。它是克隆動(dòng)物和克隆組織器官的基礎(chǔ)。

4、生物信息學(xué)平臺(tái)。目前，生物信息學(xué)已經(jīng)廣泛用于基因組和蛋白質(zhì)組的研究，但是隨著大多數(shù)基因和蛋白質(zhì)功能的闡明，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新的發(fā)展前景，這就是在計(jì)算機(jī)上模擬細(xì)胞內(nèi)和機(jī)體內(nèi)的生化代謝過(guò)程，甚至模擬進(jìn)化的歷程，這將使生物學(xué)真正進(jìn)入理論生物學(xué)的新時(shí)期。

5、神經(jīng)科學(xué)平臺(tái)。目前，國(guó)際上正在醞釀開(kāi)發(fā)神經(jīng)生物學(xué)的大計(jì)劃。人類的高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)如感覺(jué)、認(rèn)知和思維終將在分子水平和細(xì)胞水平上被解析。除了可以預(yù)計(jì)的上述5個(gè)平臺(tái)外，還會(huì)有新的平臺(tái)出現(xiàn)，生物技術(shù)的發(fā)展前景是難以估量的。

三、生物技術(shù)的應(yīng)用

生物技術(shù)作為21世紀(jì)高新技術(shù)的核心，對(duì)人類解決面臨的食物、資源、健康、環(huán)境等重大問(wèn)題將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。大力發(fā)展生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)已成為世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)。近十幾年是世界生物技術(shù)迅速發(fā)展時(shí)期，無(wú)論在基礎(chǔ)研究方面還是在應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面，都取得了令人矚目的成就，生物技術(shù)的研究成果越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、輕工食品、海洋開(kāi)發(fā)及環(huán)境保護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域。生物技術(shù)將是21世紀(jì)的主導(dǎo)技術(shù)之一，甚至可能引發(fā)一次新的工業(yè)革命，對(duì)人類社會(huì)的生產(chǎn)、生活各方面必將產(chǎn)生全面而深刻的影響。

1、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)。近幾年來(lái)，國(guó)際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)發(fā)展之快，對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改善和產(chǎn)量增加的作用之大，已引起世界各國(guó)政府和科學(xué)家的高度重視。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域中研究最活躍的是應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將目的基因?qū)雱?dòng)植物體內(nèi)，對(duì)家畜、家禽及農(nóng)作物進(jìn)行品種改良，從而獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲(chóng)害的轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物新品種，達(dá)到充分提高資源利用效率、降低生產(chǎn)成本的目的。

2、海洋生物技術(shù)。海洋生物學(xué)與生物技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了海洋生物技術(shù)這一新的領(lǐng)域。海洋生物技術(shù)作為加速開(kāi)發(fā)利用海洋生物資源、改良海洋生物品種、提高海產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)量和質(zhì)量、獲取有特殊藥用和保健價(jià)值的生物活性物質(zhì)的新途徑，越來(lái)越受到人們的重視，許多國(guó)家已將海洋生物技術(shù)作為21世紀(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。

3、輕工、食品生物技術(shù)。輕工、食品行業(yè)是生物技術(shù)應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是利用生物技術(shù)進(jìn)行農(nóng)副原料加工直接制成商品，如發(fā)酵制品、釀造等產(chǎn)品；二是以生物技術(shù)產(chǎn)品為基礎(chǔ)，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)形成的新產(chǎn)業(yè)，如低聚糖加酶洗滌劑、高果糖漿等；三是以生物技術(shù)為手段對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改造，從而降低消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量。

4、醫(yī)藥生物技術(shù)。醫(yī)藥生物技術(shù)是生物技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，近十多年來(lái)一些發(fā)達(dá)國(guó)家投放大量的人財(cái)物力研究和開(kāi)發(fā)醫(yī)藥領(lǐng)域的生物技術(shù)，已取得新的進(jìn)展，其中基因治療技術(shù)和新型生物藥劑方面的開(kāi)發(fā)應(yīng)用最為廣泛。

5、其他生物技術(shù)。隨著世界生物技術(shù)的迅速發(fā)展，生物技術(shù)除廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、海洋、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域外，在其他諸如環(huán)境保護(hù)、石油化工等領(lǐng)域也開(kāi)展了大量的研究工作。

四、生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

生物技術(shù)的發(fā)展培育了一個(gè)完全嶄新的、大有前途的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。生物技術(shù)投資包括公共投資和私人投資。生物技術(shù)誘發(fā)生產(chǎn)力的提高是公共和私人部門投資于生物技術(shù)領(lǐng)域的主要?jiǎng)右??；蚪M產(chǎn)業(yè)將成為21世紀(jì)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，它的巨大經(jīng)濟(jì)效益吸引著投資商和企業(yè)向這一領(lǐng)域匯集。

從20世紀(jì)七八十年代開(kāi)始，生物技術(shù)逐漸在整個(gè)自然科學(xué)的發(fā)展中占據(jù)了“龍頭”地位。例如，20世紀(jì)末，美國(guó)的博士學(xué)位獲得者中51%從事生物技術(shù)研究；在全球500強(qiáng)大公司的前50位中，生物制藥企業(yè)有13家，其資本利潤(rùn)率接近20%，遠(yuǎn)高于信息產(chǎn)業(yè)。可見(jiàn)，生物技術(shù)對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的影響是非常重要的。

美國(guó)是現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展較早的國(guó)家，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)已具有一定的規(guī)模，無(wú)論是在研究水平和投資強(qiáng)度、還是在產(chǎn)業(yè)規(guī)模和市場(chǎng)份額上，美國(guó)均領(lǐng)先于世界。美國(guó)擁有世界上約一半的生物技術(shù)公司和一半的生物技術(shù)專利；美國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)品的銷售額占全球生物技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)的90%以上。

目前，60%以上的生物技術(shù)成果用于醫(yī)藥工業(yè)，用來(lái)開(kāi)發(fā)特色新藥或改良傳統(tǒng)醫(yī)藥，由此引發(fā)了醫(yī)藥工業(yè)的重大變革。眾所周知，醫(yī)藥業(yè)是一項(xiàng)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，生物醫(yī)藥則如皇冠上的寶石，耀眼奪目卻有些可望而不可即。其原因是：它需要資金、技術(shù)大規(guī)模地投入。于是，一種能匯聚市場(chǎng)上一切偏好風(fēng)險(xiǎn)的投資者的資金，并將之投入到需要融資的企業(yè)中去的新型投資方式——風(fēng)險(xiǎn)投資就應(yīng)運(yùn)而生。

生物技術(shù)是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的高科技產(chǎn)業(yè)。我國(guó)在部分領(lǐng)域，如人類基因組研究及疾病相關(guān)基因研究、植物基因圖譜、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、基因芯片、干細(xì)胞研究有明顯進(jìn)展，取得了較好的成績(jī)。據(jù)有關(guān)部門預(yù)測(cè)，未來(lái)幾年中國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的年均增長(zhǎng)率不低于25%。雖然中國(guó)生物科技領(lǐng)域起步較晚，整體水平落后，但中國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)蘊(yùn)含著巨大的發(fā)展?jié)摿兔篮玫那熬?，它必將成為中?guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中最具活力的成長(zhǎng)點(diǎn)之一，并躋身于國(guó)際先進(jìn)生物技術(shù)的前列。

（作者單位：1，2.武漢科技大學(xué)中南分校生命科學(xué)學(xué)院；3.武漢江夏區(qū)第一中學(xué)）

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