生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)奠基人沈寅初院士科學(xué)思想和方法的研究

(浙江工業(yè)大學(xué)政治與公共管理學(xué)院，浙江杭州310023)

中國(guó)工程院院士沈寅初，是我國(guó)當(dāng)代著名的生物化工專家，也是生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化的主要奠基人，被譽(yù)為中國(guó)“井岡霉素之父”。他所取得的生物農(nóng)藥“井岡霉素”、“阿維霉素”及生物催化法生產(chǎn)丙烯酰胺這三項(xiàng)重大科研成果，使他榮獲“中國(guó)農(nóng)藥工業(yè)杰出成就獎(jiǎng)”、“何梁何利獎(jiǎng)”、浙江省“重大貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”等多項(xiàng)榮譽(yù)，奠定了他在我國(guó)工程技術(shù)界的重要地位。沈寅初院士是中國(guó)生物農(nóng)藥領(lǐng)域的先驅(qū)，開啟了生物催化在化工領(lǐng)域應(yīng)用的先河，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科技發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。與此同時(shí)，沈寅初院士倡導(dǎo)科學(xué)技術(shù)的生態(tài)化綠色發(fā)展的思想和理念，善于以獨(dú)樹一幟、與眾不同的科技創(chuàng)新精神攻堅(jiān)克難，在艱苦的環(huán)境里強(qiáng)調(diào)并推出了集多學(xué)科匯聚，多技術(shù)集成，產(chǎn)學(xué)研一體化的研究方法，為科技界的后輩學(xué)人留下了極其珍貴的精神財(cái)富。

一、開辟生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展方向

1962年，美國(guó)作家蕾切爾·卡遜(Rachel Carson)出版了一部《寂靜的春天》，第一次對(duì)化學(xué)農(nóng)藥DDT殺蟲劑的使用提出了質(zhì)疑，并揭開了現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境保護(hù)運(yùn)動(dòng)的序幕，盡管一開始受到與之利害攸關(guān)的農(nóng)藥生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)部門的猛烈抨擊，但是，她對(duì)從事科學(xué)技術(shù)研究者提出的生態(tài)意識(shí)和環(huán)保意識(shí)開創(chuàng)了一個(gè)新的時(shí)代。從此，生態(tài)環(huán)境保護(hù)運(yùn)動(dòng)成為全球化的時(shí)代潮流，可持續(xù)發(fā)展的理念成為科技工作者的自覺行動(dòng)。沈寅初院士的研究歷程就是在這樣的歷史背景下展開的。

(一)關(guān)注傳統(tǒng)有毒化學(xué)農(nóng)藥給生態(tài)和生存環(huán)境帶來的重大危害

眾所周知，近現(xiàn)代科學(xué)的巨大進(jìn)步，科技成果不斷涌現(xiàn)，改變著人們的生產(chǎn)方式和生活方式，人們不自覺地把科學(xué)推向了神壇，對(duì)科學(xué)的盲目的崇拜達(dá)到頂點(diǎn)，人們?yōu)槊恳豁?xiàng)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)、新發(fā)明、新創(chuàng)造都感到歡欣鼓舞，其中包括化學(xué)農(nóng)藥。早在1939年，瑞士人繆勒發(fā)現(xiàn)有機(jī)氯殺蟲劑DDT，其作為多種昆蟲的接觸性毒劑，有很高的毒效，尤其適用于撲滅傳播瘧疾的蚊子，在減少瘧疾、黃熱病、睡眠病和傷寒等病癥以及促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展上有顯著成效。然而，DDT的使用卻帶來了巨大的副作用，它不但增強(qiáng)了害蟲的抗藥性，也殺死了許多益蟲；DDT的殘留物可在食物鏈中積累而危害生物的健康，最終導(dǎo)致人類慢性中毒。1943年德國(guó)人施拉德研制了有機(jī)磷殺蟲劑(中文叫“敵敵畏”等)。雖然有機(jī)磷農(nóng)藥的毒性一般比有機(jī)氯農(nóng)藥高，并且易分解，殘留少，對(duì)人畜的危害相對(duì)較少，但是很多品種的急性毒性極高，嚴(yán)重威脅人、畜、水生生物的安全。美國(guó)自20世紀(jì)60年代率先禁止使用DDT農(nóng)藥，其他國(guó)家也相繼于70年代開始禁止使用，而在中國(guó)，則是到1983年才將它列為禁用農(nóng)藥。

剛解放的中國(guó)，經(jīng)過經(jīng)年累月的戰(zhàn)爭(zhēng)，生活已趨向平靜，人們逐漸開始關(guān)注溫飽問題。溫飽問題首先要解決的就是糧、油、棉，及其病蟲害的防治問題。相對(duì)于國(guó)際社會(huì)對(duì)生態(tài)問題和環(huán)保問題的關(guān)注，我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展更傾向于為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)服務(wù)。沈寅初院士著手研究抗生素農(nóng)藥井岡霉素的時(shí)候，我國(guó)正處于“文化大革命”時(shí)期，科學(xué)研究幾近中斷。在環(huán)保意識(shí)薄弱，科研環(huán)境惡劣的環(huán)境下，沈寅初院士首先意識(shí)到的是如何以更加有效而安全的方式解決我國(guó)的水稻紋枯病的防治問題。水稻紋枯病是水稻的重要病害，每年發(fā)病面積上億畝，成為我國(guó)水稻高產(chǎn)穩(wěn)定的嚴(yán)重障礙，而且沒有特效藥。我國(guó)50年代末期到60年代初期推廣的有機(jī)砷制劑雖然控制了水稻紋枯病，但砷制劑引起的嚴(yán)重公害，以及對(duì)生產(chǎn)工人的毒害和對(duì)作物的藥害，給我國(guó)的人畜健康和生態(tài)環(huán)境帶來了潛在的危害。

(二)研發(fā)井岡霉素并推動(dòng)綠色生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

在研究過程中沈寅初院士強(qiáng)調(diào)，根據(jù)國(guó)家關(guān)于農(nóng)藥開發(fā)的共識(shí)，農(nóng)藥的開發(fā)應(yīng)該具備高效、安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境相容性好等要求。具體而言，就是農(nóng)藥必須具備病蟲害防治的高效性，保證人類后代健康的安全性，工業(yè)生產(chǎn)及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的經(jīng)濟(jì)性，不污染環(huán)境和不危害其他生物的環(huán)境相容性。這些因素的整體構(gòu)成就是現(xiàn)代農(nóng)藥開發(fā)的主方向，也是綠色發(fā)展理念在農(nóng)藥開發(fā)領(lǐng)域的具體實(shí)踐。有機(jī)合成農(nóng)藥防治病蟲害的效果顯著，但是其毒性對(duì)環(huán)境和人類健康造成了危害。于是，已經(jīng)悄然興起的在微生物界中尋找新農(nóng)藥成為世界新農(nóng)藥開發(fā)的熱點(diǎn)，許多國(guó)家成功開發(fā)并投產(chǎn)了如春日霉素、有效霉素等一批抗生素農(nóng)藥。生物農(nóng)藥具備了傳統(tǒng)農(nóng)藥無法具備的突出優(yōu)點(diǎn)。生物農(nóng)藥利用生物之間相克相生的基本原理，控制有害生物的危害，對(duì)環(huán)境友好［1］。生物農(nóng)藥具有殺蟲、殺菌或抗菌專一性，對(duì)目標(biāo)外生物無任何不利影響［2］。生物農(nóng)藥是一種理想綠色農(nóng)藥，既具備傳統(tǒng)農(nóng)藥的高效性和經(jīng)濟(jì)性，也符合安全性和環(huán)境相容性好等現(xiàn)代綠色發(fā)展要求。生物農(nóng)藥的廣泛應(yīng)用開辟了新的綠色發(fā)展方向。

日本于1972年正式將已發(fā)現(xiàn)的防治水稻紋枯病的有效霉素投入生產(chǎn)。沈寅初院士領(lǐng)導(dǎo)的研究組試圖開發(fā)水稻紋枯病農(nóng)用抗生素以取代有機(jī)砷農(nóng)藥。經(jīng)過不懈努力，1971年在我國(guó)井岡山地區(qū)發(fā)現(xiàn)了能產(chǎn)生對(duì)水稻紋枯病有良好效果的井岡霉素，并開發(fā)成了我國(guó)第一個(gè)大規(guī)模實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的生物農(nóng)藥，成為目前農(nóng)藥中使用面積最廣、價(jià)格最便宜、對(duì)人畜最安全的理想無公害農(nóng)藥。估計(jì)每年可挽回糧食損失數(shù)10公斤，為工廠和社會(huì)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。生物農(nóng)藥以其綠色無公害、高效價(jià)廉的優(yōu)勢(shì)逐漸走進(jìn)市場(chǎng)。近年來，我國(guó)環(huán)境問題異常突出，有毒有害的農(nóng)藥在環(huán)境中通過積累、遷移、轉(zhuǎn)化，嚴(yán)重危害了人類健康，給生態(tài)環(huán)境也造成了不可估量的破壞。沈寅初院士始終認(rèn)為，發(fā)展高效、安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境相容性好的農(nóng)藥是實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好的重要途徑。

二、實(shí)現(xiàn)生物化工領(lǐng)域技術(shù)專家到戰(zhàn)略科學(xué)家的轉(zhuǎn)化

當(dāng)前，日益激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，歸根結(jié)底就是科技和人才的競(jìng)爭(zhēng)。2010年中國(guó)科學(xué)院人才工作會(huì)議指出，我國(guó)人才工作的重點(diǎn)將是培養(yǎng)將帥人才，啟動(dòng)和完善各項(xiàng)人才計(jì)劃。人才工作要從強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)人才隊(duì)伍代際轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)變到培養(yǎng)和造就戰(zhàn)略科學(xué)家和科技拔尖人才上來。

(一)“點(diǎn)、線、面”鋪開，孕育生物化工領(lǐng)域戰(zhàn)略人才

戰(zhàn)略型科學(xué)家是具有制定一個(gè)國(guó)家，一個(gè)科學(xué)領(lǐng)域或者一個(gè)學(xué)科方向發(fā)展戰(zhàn)略能力的科學(xué)家。戰(zhàn)略型科學(xué)家不但在某個(gè)科學(xué)領(lǐng)域有很高造詣，有堅(jiān)實(shí)而廣博的知識(shí)積累和豐富的科學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)，還要有突出的戰(zhàn)略意識(shí)，高遠(yuǎn)的戰(zhàn)略眼光，敏銳的洞察力和準(zhǔn)確的判斷力，同時(shí)還應(yīng)熟悉制定戰(zhàn)略的原則、方法和步驟［3］。沈寅初院士是生物化工領(lǐng)域的戰(zhàn)略科學(xué)家，他在科研過程不斷提高科研成果的深度、廣度和內(nèi)涵，“點(diǎn)、線、面”全面鋪開，并在綠色發(fā)展領(lǐng)域開辟了新的研究方向。

繼井岡霉素之后，沈寅初院士通過自己的堅(jiān)實(shí)的科研基礎(chǔ)和不懈追求，在抗生素農(nóng)藥領(lǐng)域繼續(xù)探索，開發(fā)了阿維菌素、瀏陽霉素等抗生素農(nóng)藥，并成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在開發(fā)農(nóng)用抗生素農(nóng)藥的基礎(chǔ)上，沈寅初院士又把目光投向了生物催化領(lǐng)域。作為一種重要的化工原料，丙烯酰胺廣泛應(yīng)用于污水凈化、紙漿加工和石油工業(yè)等。丙烯酰胺生產(chǎn)一般采用以銅為主的催化水合法等化學(xué)催化法。沈寅初院士研究團(tuán)隊(duì)把理論中的生物催化法推向工業(yè)化生產(chǎn)，經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)和工業(yè)化推廣，在我國(guó)首次成功地建成了利用生物催化技術(shù)生產(chǎn)大宗化工原料的生產(chǎn)裝置。此后，沈寅初院士的研究團(tuán)隊(duì)及其后繼者依然不斷開拓創(chuàng)新領(lǐng)域，如多酶催化、手性化合物的合成、利用生物農(nóng)藥提供的先導(dǎo)化合物合成新型綠色化學(xué)農(nóng)藥等等，創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)。通過以上科研實(shí)踐，沈寅初院士逐漸展現(xiàn)了一名戰(zhàn)略科學(xué)家的戰(zhàn)略意識(shí)和眼光，形成了自己的戰(zhàn)略思想和戰(zhàn)略原則和方法，為生物化工領(lǐng)域乃至整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的科技發(fā)展、戰(zhàn)略制定，賦予了重要的指導(dǎo)和借鑒意義。

(二)全局性、長(zhǎng)遠(yuǎn)性戰(zhàn)略選擇，推動(dòng)可持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展

戰(zhàn)略科學(xué)家必須在時(shí)間上具有全局性、長(zhǎng)遠(yuǎn)性的意識(shí)，能夠制定短期和長(zhǎng)期的目標(biāo)，并為了達(dá)到這些目標(biāo)能夠科學(xué)選擇相應(yīng)的戰(zhàn)略原則和方法。在這些方面，沈寅初憑借堅(jiān)實(shí)而廣博的科研經(jīng)驗(yàn)，激情求解，探索未知，為我們展示了他獨(dú)特的戰(zhàn)略選擇的原則和方法。

1.科學(xué)選題，應(yīng)對(duì)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求?？茖W(xué)理論及技術(shù)并不是人腦的獨(dú)立抽象產(chǎn)物，而是在特定歷史條件下的人的理性的具體產(chǎn)物。某項(xiàng)科技成果只有在具體的鮮活的歷史條件下，才能體現(xiàn)其價(jià)值和意義。所以科學(xué)的選題就必須適應(yīng)具體的歷史條件的需要，在技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域尤其如此?？茖W(xué)的選題并不是個(gè)人隨心所欲的行為，而應(yīng)建立在個(gè)人對(duì)社會(huì)戰(zhàn)略需求的敏銳覺知力和高遠(yuǎn)戰(zhàn)略眼光基礎(chǔ)上。沈寅初院士特別重視選題的科學(xué)性，強(qiáng)調(diào)必須應(yīng)對(duì)國(guó)家的重大戰(zhàn)略需求，并爭(zhēng)取得到最大的社會(huì)效益和社會(huì)影響力。比如，井岡霉素的選題，是適應(yīng)當(dāng)時(shí)一窮二白的中國(guó)糧油棉發(fā)展及其病蟲害防治的需要；生物催化法制丙烯酰胺則是適應(yīng)石油三次采油和環(huán)境保護(hù)中廢水處理等領(lǐng)域的需要，即石油開采、環(huán)保等領(lǐng)域?qū)Υ笞诨ぴ系闹卮笮枨蟪蔀楫?dāng)今綠色生物催化產(chǎn)品發(fā)展的內(nèi)驅(qū)動(dòng)力。

2.接軌國(guó)際，分散科技創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)。沈寅初院士強(qiáng)調(diào)，當(dāng)今科技人才必須具有世界的意識(shí)，擁有國(guó)際的水平。世界是開放的，在有限的地域里成為某領(lǐng)域權(quán)威依舊狹隘，并不符合現(xiàn)代人才標(biāo)準(zhǔn)。要促進(jìn)我國(guó)科技創(chuàng)新發(fā)展，就必須與國(guó)際接軌，進(jìn)行國(guó)際合作。當(dāng)代某些前沿科技發(fā)展的顯著特征之一，就是創(chuàng)新成本越來越高，難度越來越大，國(guó)際空間站建設(shè)、尋找暗物質(zhì)、人類基因組計(jì)劃等前沿科技項(xiàng)目的發(fā)展就需要進(jìn)行國(guó)際合作，從而分散科技創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)如今，開發(fā)新農(nóng)藥的創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)也越來越高。沈寅初院士的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)早在改革開放之初，就積極開展國(guó)際合作，既分散創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)，又保證創(chuàng)新成果。1980年沈寅初院士在日本進(jìn)修期間與日本同行發(fā)現(xiàn)了一種新的抗真菌抗生素——磷氮霉素，此后簽訂了長(zhǎng)期的合作研究協(xié)議，發(fā)現(xiàn)了多項(xiàng)新的抗生素。

3.注重方法，創(chuàng)新和仿制兼舉并重?？茖W(xué)的戰(zhàn)略選擇也表現(xiàn)為科學(xué)家在一定的戰(zhàn)略高度對(duì)科研全局的把握能力，在確保科研成果的基礎(chǔ)上，持續(xù)推進(jìn)科技創(chuàng)新。這不僅需要科學(xué)家嚴(yán)密的邏輯思維能力，也需要科學(xué)家科學(xué)辯證的方法論思想，以保證科技創(chuàng)新的可持續(xù)性。沈寅初院士注重科研深入和延伸相結(jié)合。深入即是針對(duì)已經(jīng)取得的科技成果，深入挖掘；延伸即是開拓新領(lǐng)域。沈寅初院士成功開發(fā)井岡霉素之后，仍然繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行深入研究，使用各種技術(shù)手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造和優(yōu)化提高，使之生產(chǎn)能力提高了近百倍，并擁有一個(gè)穩(wěn)定的市場(chǎng)和長(zhǎng)久的生命期。這是縱向不斷深入研究的結(jié)果。沈寅初院士亦將井岡霉素與生物催化相結(jié)合，利用生物催化法分解井岡霉素形成單體，進(jìn)而合成新的化合物，使之在新的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)其價(jià)值。這是橫向的延伸，開拓新領(lǐng)域。深入和延伸只有緊密聯(lián)系，才能推動(dòng)持續(xù)創(chuàng)新。沈寅初院士在科研實(shí)踐中，也特別注重長(zhǎng)期目標(biāo)和短期目標(biāo)的結(jié)合，對(duì)科研內(nèi)容在時(shí)間上做出明確規(guī)劃，防止科研的盲目性和隨意性。

沈寅初院士注重創(chuàng)新和仿制相結(jié)合?，F(xiàn)階段，我國(guó)自主創(chuàng)新能力不足，許多發(fā)達(dá)國(guó)家依舊限制對(duì)我國(guó)高科技產(chǎn)品和技術(shù)的出口，在改革開放前則是完全封鎖。在這種特殊國(guó)情背景下，沈寅初院士研究團(tuán)隊(duì)最初的戰(zhàn)略選擇便是創(chuàng)仿結(jié)合。仿制是著力研究開發(fā)國(guó)外已經(jīng)有的，而我國(guó)還未有的科學(xué)技術(shù)。如在沈寅初院士開發(fā)井岡霉素前，日本已經(jīng)開發(fā)并投產(chǎn)了一些抗生素農(nóng)藥，其中包括與井岡霉素相類似的有效霉素。借鑒他國(guó)在這方面已有的研究成果，加以開發(fā)仿制，轉(zhuǎn)化為我國(guó)的科技生產(chǎn)力，這是一種投入少，目標(biāo)明確，并且能較大程度上確保科研成果的方式。創(chuàng)新是研究開發(fā)全世界都還未有的科學(xué)技術(shù)。沈寅初院士也不斷嘗試發(fā)現(xiàn)新菌種，開發(fā)新農(nóng)藥。但鑒于創(chuàng)新的成本和風(fēng)險(xiǎn)，通常進(jìn)行國(guó)際合作。創(chuàng)新和仿制也并不是截然不同的方式，正如沈寅初院士所說，緊緊抓住兩條線，仿中有創(chuàng)，創(chuàng)中有仿，創(chuàng)仿結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)完全的自主創(chuàng)新。

(三)堅(jiān)持技術(shù)生態(tài)化轉(zhuǎn)向，走向未來新目標(biāo)

21世紀(jì)的綠色工業(yè)革命被譽(yù)為第四次工業(yè)革命，即通過循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)等綠色發(fā)展方式，以取代以往高污染、高耗能的工業(yè)發(fā)展模式。綠色發(fā)展也是一次多領(lǐng)域、全球性的科學(xué)技術(shù)變革，其中就包括技術(shù)的生態(tài)化轉(zhuǎn)向。技術(shù)生態(tài)化包含兩方面的含義：一是技術(shù)應(yīng)用要遵循生態(tài)學(xué)規(guī)律，不能超過自然生態(tài)系統(tǒng)的承受力，不能破壞生態(tài)平衡。這是自然生態(tài)系統(tǒng)給人類變革自然的活動(dòng)設(shè)定的最低限度。二是技術(shù)系統(tǒng)本身應(yīng)按生態(tài)學(xué)原理組織起來，即模仿自然生態(tài)系統(tǒng)，優(yōu)化技術(shù)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，拓展和深化人工自然［4］。沈寅初院士在研究中把農(nóng)藥和化學(xué)工業(yè)的發(fā)展與生態(tài)學(xué)緊密聯(lián)系起來，遵循生態(tài)學(xué)規(guī)律，優(yōu)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與人，技術(shù)與社會(huì)，技術(shù)與自然界的和諧，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

沈寅初院士在他的著作和論文里并沒有直接提到技術(shù)生態(tài)化的概念，但其科研實(shí)踐為我們展現(xiàn)了這種技術(shù)生態(tài)化的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)向。沈寅初院士主要在兩個(gè)方面實(shí)踐技術(shù)生態(tài)化戰(zhàn)略。一方面，在可持續(xù)發(fā)展理念的指導(dǎo)下，廣泛利用物理或是化學(xué)等技術(shù)手段，降低產(chǎn)品污染性或毒性，使之環(huán)境友好。例如，某些天然抗生素農(nóng)藥的毒性很高，但通過掌握其化學(xué)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，其毒性可大大降低。另一方面，不斷吸收發(fā)展新的生態(tài)化技術(shù)。僅僅依靠原有的技術(shù)手段要達(dá)到技術(shù)的生態(tài)化是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要不斷發(fā)展新的生態(tài)化技術(shù)。現(xiàn)代生物學(xué)及其相關(guān)學(xué)科是一些相對(duì)比較綠色、生態(tài)、可持續(xù)的理論，特別是近年來在分子水平上對(duì)生物基因和生物化學(xué)變化本質(zhì)的深入理解，生物技術(shù)在基因工程、酶工程等領(lǐng)域有了廣泛應(yīng)用。沈寅初院士研究團(tuán)隊(duì)研究領(lǐng)域的不斷延伸，正是對(duì)這些生態(tài)技術(shù)的不斷探索和嘗試。

(四)倡導(dǎo)結(jié)合實(shí)踐，建立可持續(xù)發(fā)展的綠色化學(xué)工業(yè)新體系

傳統(tǒng)的工業(yè)體系不顧環(huán)境的承受能力，將生產(chǎn)廢料直接投入環(huán)境，造成環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的極大破壞，限制污染物排放、廢物凈化等調(diào)整措施也不能根本上解決問題。經(jīng)過了三次工業(yè)革命，人類正面臨著資源短缺和環(huán)境生態(tài)危機(jī)。新世紀(jì)的綠色工業(yè)革命正在進(jìn)行，這是利用新的綠色科技在源頭上徹底解決資源來源和污染物排放問題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。沈寅初院士響應(yīng)時(shí)代要求，結(jié)合自己的研究實(shí)踐，倡導(dǎo)建立可持續(xù)發(fā)展的綠色化學(xué)工業(yè)新體系。

針對(duì)當(dāng)代綠色發(fā)展，沈寅初院士響應(yīng)并倡導(dǎo)，未來工業(yè)能源結(jié)構(gòu)和化工原料正面臨著由碳?xì)浠衔锵蛱妓衔锏膽?zhàn)略轉(zhuǎn)向。這是利用生物化學(xué)的基礎(chǔ)理論概念對(duì)綠色發(fā)展內(nèi)涵在微觀分子層面的理論詮釋?，F(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的來源大都為煤化工和石油化工資源。這兩種資源形成的產(chǎn)業(yè)鏈為碳?xì)浠衔锝?jīng)濟(jì)。這些煤化和石化資源的顯著特征是非可再生性，儲(chǔ)量有限，且對(duì)環(huán)境和氣候變化危害大。生物質(zhì)資源，即碳水化合物資源，擁有合適的碳?xì)溲踉乇龋吞辑h(huán)保，且可再生。生物技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用正被越來越多的人士所重視和認(rèn)可。

傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)幾乎依靠煤和石油等非可再生能源和原料，且污染大。生物技術(shù)生產(chǎn)的化學(xué)產(chǎn)品和其原料都是生物質(zhì)資源，其優(yōu)點(diǎn)可以概括為可再生、低耗能(低碳)、專一性、低污染，并可進(jìn)行高難度的化學(xué)反應(yīng)。生物技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，利用生物體直接生產(chǎn)的化學(xué)產(chǎn)品有醫(yī)藥品、農(nóng)藥、氨基酸、維生素、有機(jī)酸、化工原料和能源等。生物酶幾乎可以催化所有類型有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，利用生物酶可以合成化學(xué)產(chǎn)品，也可以合成手性化合物和大宗化工原料，而且隨著基因技術(shù)的發(fā)展和生物體內(nèi)化學(xué)變化本質(zhì)及其調(diào)控規(guī)律的深入揭示，生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大，化學(xué)產(chǎn)品的生產(chǎn)也將更加高效和具有可控性。生物技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)工藝的替代和改進(jìn)，使傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)，不管在工業(yè)原料和能源來源上，還是在生產(chǎn)過程中，或是最終的廢料產(chǎn)生和處理上，都趨向綠色發(fā)展道路。到那時(shí)，將建立起一個(gè)利用可再生資源、可持續(xù)發(fā)展的化學(xué)工業(yè)新體系［5］。

三、形成獨(dú)樹一幟的科學(xué)思想和研究方法

科學(xué)的生命在于創(chuàng)新，創(chuàng)新的保證是科學(xué)的思維和方法，而創(chuàng)新的源泉?jiǎng)t是鮮活的科研實(shí)踐過程。沈寅初院士在科研實(shí)踐中積累并展現(xiàn)了獨(dú)樹一幟的科學(xué)思維和研究方法，特別是在生物化工及其相關(guān)領(lǐng)域，值得我們借鑒、研究和探討。在沈寅初院士的戰(zhàn)略思想中我們已經(jīng)提到了科學(xué)選題等方法，此處著重闡述沈寅初院士的其他科學(xué)思維和方法。

(一)堅(jiān)持原始創(chuàng)新：正確把握思路，突破思維定勢(shì)

沈寅初院士重大科研成就的取得，凸顯了其極強(qiáng)的創(chuàng)造力。這種創(chuàng)造力的產(chǎn)生則在于他正確把握思路，不斷突破思維定勢(shì)。思維定勢(shì)是指人們解決問題時(shí)具有的心理傾向［6］。每一個(gè)時(shí)期，科學(xué)家都會(huì)形成對(duì)某一研究領(lǐng)域的習(xí)慣研究方式。這種習(xí)慣方式是對(duì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，在一定意義上也是有利的，但也在一定程度上，導(dǎo)致思維走向形而上學(xué)，阻礙了科學(xué)研究的創(chuàng)新發(fā)展。沈寅初院士避免受先入為主的觀念的干擾，正確把握思路，具體問題具體分析，深入實(shí)際問題的本質(zhì)，最終得以突破思維定勢(shì)，取得科技創(chuàng)新。沈寅初院士在研究開發(fā)抗生素農(nóng)藥之初，充分了解抗生素農(nóng)藥研究的最新進(jìn)展，也了解到抗生素農(nóng)藥開發(fā)的制約因素就在于沒有解決生產(chǎn)中的問題，以及缺少抗生素作為一種化學(xué)物質(zhì)的研究。分析清楚之后，就有解決問題的方向，也就是思維突破了原有的習(xí)慣思維形式，在解決問題過程中取得了思維突破。

現(xiàn)代科學(xué)主義的發(fā)展為我們制定了科學(xué)嚴(yán)密的方法理論，其中無一例外地都拒斥形而上學(xué)的僵化思維，并強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)在科技發(fā)展中的重要性。沒有經(jīng)驗(yàn)，我們就不會(huì)增加知識(shí)，就不會(huì)加深對(duì)這個(gè)客觀世界的了解。經(jīng)驗(yàn)來源于生活實(shí)踐，是鮮活而豐富的。善于運(yùn)用科學(xué)方法把握和思維這些客觀經(jīng)驗(yàn)，有利于突破思維定勢(shì)，也是科技創(chuàng)新的不竭源泉。沈寅初院士強(qiáng)調(diào)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在科研過程中的重要性，以及從實(shí)際生活中提取科學(xué)靈感的必要性?？蒲羞^程中會(huì)碰到各種實(shí)際問題，如何將理論與具體實(shí)踐相結(jié)合，如何解決這些實(shí)際問題，這也就是我們科技創(chuàng)新的一個(gè)重要來源。

(二)適應(yīng)時(shí)代要求：多學(xué)科匯聚，多技術(shù)集成

沈寅初院士注重多學(xué)科的匯聚。伴隨著牛頓經(jīng)典力學(xué)科學(xué)思維范式的確立，科學(xué)研究日漸精密，學(xué)科日益分化，形成了目前較為完備和邊界明確的學(xué)科范疇體系。不同學(xué)科的研究對(duì)象與研究方法不同，形成學(xué)科壁壘，即學(xué)科之間擁有各自的技術(shù)邊界［7］。而學(xué)科融合就是要打破這種學(xué)科壁壘，使不同的學(xué)科相互滲透，相互影響，進(jìn)而形成新的學(xué)科和理論。沈寅初院士提出，學(xué)科間的滲透和結(jié)合創(chuàng)造出更優(yōu)異的成果，通過和生物的結(jié)合及化學(xué)農(nóng)藥研究開發(fā)本身的進(jìn)展，化學(xué)農(nóng)藥已不再是高毒、低效、不安全、污染環(huán)境的代名詞了［8］。生物、物理、化學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，為農(nóng)藥發(fā)展帶來了深刻的變化。抗生素農(nóng)藥并不是一種單純的生物農(nóng)藥，準(zhǔn)確地講應(yīng)該是一種生物源農(nóng)藥，其本身也是一種化學(xué)物質(zhì)。通過學(xué)科間的融合，化學(xué)農(nóng)藥和生物農(nóng)藥之間的界限也越來越模糊?，F(xiàn)代農(nóng)藥的開發(fā)是多學(xué)科匯聚的結(jié)果。

沈寅初院士也注重多技術(shù)的集成。在這個(gè)科學(xué)發(fā)展日新月異，技術(shù)手段層出不窮的時(shí)代，技術(shù)也與學(xué)科一樣，日益分化和精密，只有注重多技術(shù)的集成，才可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)和科學(xué)理論的創(chuàng)新發(fā)展。沈寅初院士在農(nóng)用抗生素農(nóng)藥開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化過程中所涉及到的技術(shù)手段是非常繁多的：分離提純就需要紫外光譜分析、核磁共振等技術(shù)；發(fā)酵工藝則涉及了具體的工程技術(shù)手段；為了提高菌種的生產(chǎn)水平，則需集合各種技術(shù)手段，對(duì)農(nóng)藥化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，對(duì)菌種進(jìn)行改良和誘變。以上各種技術(shù)手段的集成，最終形成了一項(xiàng)新的生物農(nóng)藥開發(fā)技術(shù)。近年來，沈寅初院士也憑借研究成果申報(bào)了多項(xiàng)技術(shù)專利。技術(shù)的發(fā)展離不開科學(xué)的進(jìn)步，工業(yè)的發(fā)展離不開技術(shù)水平的提升，新技術(shù)的產(chǎn)生也離不開多技術(shù)的集成。

(三)倡導(dǎo)產(chǎn)學(xué)研一體化：促進(jìn)科研成果產(chǎn)業(yè)化

生物農(nóng)藥具有環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì)，但也存在明顯的弱點(diǎn)。多數(shù)生物農(nóng)藥專一性強(qiáng)，穩(wěn)定性差，防治譜窄，藥效慢，部分生物農(nóng)藥使用技術(shù)復(fù)雜，使用時(shí)機(jī)難以把握，影響防治效果。以上這些缺點(diǎn)造成了生物農(nóng)藥防治效果差，使用成本提高，大面積推廣受到限制。生物農(nóng)藥的這些弱點(diǎn)嚴(yán)重制約了它的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。沈寅初院士曾經(jīng)精辟地指出：傳統(tǒng)的生物技術(shù)把希望寄托在發(fā)現(xiàn)一株高性能的微生物，或是發(fā)現(xiàn)一種高活性的酶和高效率的生產(chǎn)工藝。而現(xiàn)代生物技術(shù)的研究是從本質(zhì)上解決生物技術(shù)在化學(xué)品生產(chǎn)中的問題［8］。我國(guó)在20世紀(jì)50年代已經(jīng)篩選出了一些菌種，但是由于沒有解決生產(chǎn)中的問題，沒有一株投產(chǎn)。沈寅初院士在井岡山發(fā)現(xiàn)治療水稻紋枯病的有效菌株之后，便深入車間和試驗(yàn)田進(jìn)行探索，攻克種種技術(shù)難題，經(jīng)7年時(shí)間，使生產(chǎn)水平提高上百倍，創(chuàng)造了抗生素行業(yè)中單位時(shí)間生產(chǎn)量的最高紀(jì)錄，使井岡霉素成為我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的微生物農(nóng)藥，并成功替代治療水稻紋枯病的有毒化學(xué)農(nóng)藥，成為無毒無害的新型綠色農(nóng)藥的代表。沈寅初院士研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的井岡霉素、阿維菌素和生物法制丙烯酰胺等綠色工業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量目前為全球第一。

國(guó)家“十二五”規(guī)劃提出加快建立以企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系。過去產(chǎn)學(xué)研的辦學(xué)方式多用在高職院校，如今，國(guó)家越來越重視高等院校、科研單位與企業(yè)間相互聯(lián)系的教學(xué)模式。沈寅初院士之所以能夠成功將生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化，是因?yàn)樗珜?dǎo)產(chǎn)學(xué)研一體化的結(jié)果?？蒲谐晒漠a(chǎn)業(yè)化是理論應(yīng)用于實(shí)踐的過程。沈寅初院士重視與企業(yè)建立良好關(guān)系，并爭(zhēng)取得到政策支持，建立廣泛的合作平臺(tái)，推動(dòng)學(xué)校產(chǎn)學(xué)研一體化發(fā)展。浙江許多醫(yī)化企業(yè)如海正醫(yī)藥、錢江生化、浙江醫(yī)藥、匯豐生化等公司都與沈寅初院士有著廣泛的合作關(guān)系。當(dāng)代科學(xué)研究，特別是在技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)當(dāng)實(shí)施產(chǎn)學(xué)研一體化模式，高校、社會(huì)、政府、企業(yè)和科研院所等應(yīng)該建立廣泛的合作，推進(jìn)科技成果的工業(yè)化、市場(chǎng)化，以提高我國(guó)產(chǎn)品的科技含量，提升產(chǎn)品的全球競(jìng)爭(zhēng)力。

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［7］盧虎勝.學(xué)科融合及其對(duì)高校學(xué)科建設(shè)的啟示［J］.當(dāng)代教育論壇(校長(zhǎng)教育研究)，2008，(3)：48-49.

［8］沈寅初.農(nóng)用抗生素研究開發(fā)新進(jìn)展［J］.植保技術(shù)與推廣，1997，(6)：35-37.