生物技术对经济社会发展的影响
摘要：当今世界，科学技术发展突飞猛进，新兴学科、交叉学科不断涌现，科技进步对经济社会的影响作用日益广泛和深刻。伴随着信息科技革命方兴未艾的浪潮，生命科学和生物技术的发展也正在展现出未可限量的前景。越来越多的人们已经预见到，一个生命科学的新纪元即将来临，并将对科技发展、社会进步和经济增长产生极其重要而深远的影响。 关键词：生物技术；经济；社会；影响
20世纪70年代以来，生物科学的新进展，新成就如雨后春笋，层出不穷。从总体上看，当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展：在微观方面，生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质；在宏观方面，生态学的发展正在为解决全球性的资源和环境等问题发挥着重要作用。
生物技术是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的的综合性新兴技术。它是现代生物学发展及其与相关学科交差融和的产物，其核心是以DNA 重组技术为中心的基因工程。一般说来，现代生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。
现代生物技术的兴起始于本世纪70年代，如今已经成为高技术群体中一支绚丽的奇葩。到了21世纪，随着生物工程的发展，生物技术的应用基本上已经渗透到各领域各行各业。现在，生物技术的应用日益深广，不但对医学、农业造成影响，也对工业生产产生影响。各种动态表明，世界生物技术将迎来一个快速发展的新时代。生物工程对人类社会目前及以后都将产生主要的影响。我们有理由相信现代生物技术的深入发展和广泛应用将会是本世纪继计算机技术革命之后又一次重要的技术革命，是现代军事技术革命的生力军。
一．改善农业生产、解决食品短缺
在农业生物技术中，转基因动植物的研究与开发最为突出。近年来，抗除草剂的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力强、耐贮性高的番茄、具有高含量必须氨基酸的马铃薯等转基因植物开始进入市场，成为农业生物技术的第一批成果；转基因的瘦肉型猪、高产奶的奶牛和能从奶中提取药物的转基因羊等也将进入实用化阶段。未来农业的模式将是：农业工厂化，按人类要求，高水平的控制环境因素，实现规模化、机械化、自动化生产，产生质量稳定、供应稳定、价格稳定、营养丰富的农业产品；安全的转基因动、植物投放市场；具有营养保健、医疗功效的猪牛羊、蔬菜水果等转基因食品大批走向餐桌。
1．培养抗逆的作物优良品系：至1994年全世界批准进行田间实验的转基因植
物已达1467例。转基因功能包括抗除草剂、抗病毒、抗盐碱、抗旱、抗虫、抗病以及作物品质改良等。
2．植物种苗的工厂化生产：利用植物细胞的全能性从植物组织中取得一定量
细胞，进行培养, 使之成长为大量的小植株。利用这种无性繁殖技术，可在短时间内得到遗传稳定的、大量的小苗，并可实现工厂化生产。一个10平米的恒温室就可繁殖1万－5万株小苗。利用这种技术可使有价值的、自然繁殖缓慢的植物在很短的时间内和有限的空间内得到大量的繁殖。
另外利用植物微繁殖技术还可培育出不带病毒的脱毒苗。由于植物的根或茎尖的分生细胞通常不带病毒，用这种细胞培育的小苗也是不带毒的，这就减少了病毒感染的可能性。
3．提高植物品质：生物技术还可培育出品质好，营养价值高的作物新品系。
例如，人们正在试图把大豆贮藏蛋白转移到水稻中，培育高蛋白质的水稻品系。
4．生物固氮，减少化肥用量：化肥的使用使土地板结、肥力下降，而且造成
环境污染。科学家们正努力将具有固氮能力的细菌的固氮基因转移到植物根际微生物中，希望它们可以进行生物固氮，减少化肥使用量。如我国已成功的构建了12株水稻粪产碱菌耐氨工程菌。施用这种细菌可节约化肥1/5，平均增产5%-12.5%。
二．提高生命质量，延长人类寿命
基因工程作为医学发展的重要技术，越来越受到人们的关注。基因重组技术研制的核酸或蛋白质类药物，已经应用于临床。同时，许多生物工程新药正准备推向市场，应用于临床，前景十分广阔。自80年代以来，仅日、美两国开发的生物技术新药就达224种，其中日本117种，美国107种。而且，大部分药品是重组DNA 药物或重组蛋白质药物。从市场份额来看，在美国，到2003年将有15％药品为生物技术产品。生物技术药物分为两大类：一是用于疾病治疗的药物，另一类是用于疾病的预防。
1．开发制造奇特而又贵重的新型药品：抗生素是人们最为熟悉的生物技术药
物。目前已经分离到6000多种抗生素，其中100多种得到广泛使用。1977年，美国首先采用大肠杆菌生产了人类第一个基因工程药物－－人生长激素释放抑制激素，开辟了药物生产的新纪元。如果用常规方法要用50万头羊的下丘脑才能生产5mg 这种激素，现在只需9L 细菌发酵液。起价格降至300$/g。由于细菌和人体在遗传体制上差别很大，许多人类需要的蛋白质类药物用细菌生产往往没有活性。于是人们采用细胞培养或转基因动物来生产。用基因工程生产的药物，除了人生长激素释放抑制激素外，还有人胰岛素、人生长激素、人心钠素、人干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子等。目前世界上已经有20多种基因工程药物面世，还有约400多种正在进行临床实验，2000多种处于前期的实验室研究阶段。基因工程药物的前景十分光明，下个世纪整个医药 工业将进行更新换代。
2．. 疾病的预防和诊断：传统的疫苗生产方法对某些疫苗的生产和使用，存在
着免疫效果不理想，被免疫者有被感染的风险等不足。而基因工程生产的重组疫苗可以达到安全、高效的目的。已经上市或进入临床实验的如病毒性肝炎疫苗，肠道传染病疫苗（包括霍乱、痢疾等）... 1998年初，美国批准了首个艾滋病疫苗进入人体实验。这预示着艾滋病或许可以象乙肝一样
得到有效的预防。利用细胞工程可以生产单克隆抗体。单克隆抗体既可用于疾病治疗，又可用于疾病的诊断。如用于治疗肿瘤的“生物导弹”就是将治疗肿瘤的药物与抗肿瘤细胞的抗体联结在一起，利用抗体和抗原的特异亲和性，使药物集中于肿瘤部位以杀死肿瘤细胞，减少药物对正常细胞的毒害。单克隆抗体更多的是用于疾病的诊断和治疗效果的评价。目前单克隆抗体用于免疫检测大约占全部诊断试剂的30%.
利用基因工程技术还可以生产诊断用的DNA 试剂，称之为DNA 探针，主
要用来 诊断遗传性疾病和传染性疾病。
3. 基因治疗：导入正常基因来治疗由于基因缺陷而引起的疾病，一直是人们
长期以来追求的目标。但由于技术难度大，一直进展缓慢。直到1990年9月，美国批准用ADA （腺苷脱氨酶基因）基因治疗严重联合型免疫缺陷病（一种单基因遗传病）并取得了较满意的结果。目前已有涉及到恶性肿瘤、遗传病、代谢性疾病、传染病等90个基因治疗方案通过了美国FDA 的审查，其中60个正在实施中。我国则有包括血友病、地中海贫血、恶性肿瘤等多个基因治疗方案正在实施中。
4. 人类基因组计划：1986年美国生物学家诺贝尔奖获得者Dulbecco 首先倡议
从整体上研究人类的基因组，分析人类基因组的全部序列以获得人类基因所携带的全部遗传信息。该项工作的完成将使人们深入认识许多困扰人类的重大疾病的发病机理；阐明种族和民族的起源与演化，进一步揭示生命的奥秘。1990年10月1日美国正式启动人类基因组计划，准备用三个5年，耗资30亿美元。继美国之后，欧盟国家、日本、俄罗斯、加拿大、澳大利亚和我国也相继启动了人类基因组计划。
三. 解决能源危机
生物工程在开发能源和环境保护等方面同样有着广泛的应用。我们知道，煤炭、石油等能源终将枯竭，目前全世界已经面临着能源危机。使用煤炭、石油等能源，还造成严重的环境污染。因此，科学家们正在努力探索开发新的能源，其中很重要的一个方面就是用生物工程开发生物能源。美国科学家在1978年成功地培育出能直接生产能源物质的植物新品种——“石油草”，这种植物的茎秆被割开后，就会流出白色乳状的液体，经提炼就得到石油。在利用细菌治理石油污染方面，由于石油中的不同组成成分往往需要用不同的细菌来分解，科学家就将不同细菌的基因分离出来，集中到一种细菌内，从而得到了“超级菌”。这种“超级菌”分解石油的速度比普通细菌快得多，净化石油污染的能力得到明显的提高。
目前，我们主要使用的能源是石油和煤炭。但这些化石能源
终将枯竭。生物能源将是最有希望的新能源之一（这个之一真是不可少的，呵呵），其中又以乙醇最有希望成为新的替代能源。人们很早就会用发酵的方法来得到乙醇，但由于是用谷物做原料，且得率低，成本高，不可能大量用做能源。科学家希望能找到一种特殊的微生物，使之可以利用杂草、木屑、植物的秸杆等纤维素或木质素类大量而又廉价的材料，生产出低成本，高得率的乙醇。
通过微生物发酵或固定化酶技术，将农业或工业的废弃物变成沼气或氢气，也是一种取之不尽，用之不竭的能源。
生物技术还可以提高石油的开采率。目前的石油一次采油仅能开采储量的30%二次采油需加压、注水，也只能再获得储量的20%。深层石油吸附在岩石空
隙间，难以开采。加入能分解蜡质的微生物后，微生物分解蜡质使石油流动性增加而获取石油，被称为三次采油。
四．治理环境污染
环境污染将破坏人类赖以生存的生态环境，对人类的健康及生命构成威胁。在高度工业化的今天，其生产排放的废弃物及人类生活中的垃圾共同构成了主要污染源，这些污染物对大气、水域、土地的侵袭，破坏了地球的生态环境。如何处理这些工业废物及生活垃圾，就成了环保的重要课题。环境生物技术是21世纪国际生物技术的又一热点领域。生物技术在环境治理上发挥着不可替代的作用。环境生物技术不是1个新概念，过去用微生物处理工业废水就属于这一类研究。美国更把环境生物技术作为21世纪生物技术6个主要研究领域之一，美国培育的基因工程" 超级菌" ，几小时就可降解自然菌种需1年才能降解的水上浮油；日本将嗜油酸单孢杆菌的耐汞基因转入腐臭单孢杆菌，使该菌株既能有效处理环境汞污染，又能将汞回收利用。传统的化学工业生产大都在高温高压下进行，这是一个典型的耗能过程并带来环境的恶化。如果用生物技术方法来生产，就可以节约能源而且避免环境污染。如用苏云金杆菌生产毒性蛋白作杀虫剂来代替化学农药，就是一例。
微生物有惊人的降解污染物的能力。人们可以利用这些微生物净化有毒的化学物质、降解石油污染、处理废水废渣，达到净化环境、保护环境、废物利用并获得新的产品的目的。
五．生物技术也将对工业及信息技术方面产生重要的影响
科学技术是第一生产力。生物技术自其问世不久即显示出改造经济结构的神奇威力。生物技术给传统工业带来全新的思路。通常，化学反应的进行不仅需要高温、高压（高能耗），且往往和毒性、高危险率相关联。生物合成则是在常温下进行，每个活细胞中同时进行着2000种化学反应；且各由专一的酶系统来催化。于是，模拟生命过程的生物反应器（bioreactor) 在酶工程和发酵工程中应运而生。在活细胞中，酶与细胞器或细胞膜相结合并以固态参与反应。日本用固定化酵母生产酒精，使劳动生产率提高10～15倍。目前，应用葡萄糖异构酶反应器生产的果糖，是葡萄糖甜度的200倍，世界年产量已达几千万吨，美国约占72％。近年来，化学工业有20％被生物反应器所取代，其设备投资减少80％，能耗降低50％。在重工业中，已有40个矿山用细菌冶金。日本用还原菌炼铜；加拿用氧化铁硫杆菌从黄铁矿中提金，其滤析率近100％。在轻工业中，科学家正努力使蚕的丝心蛋白基因在大肠杆菌中表达，以求在发酵罐中生产蚕丝。其在纳米生物工程技术方面。以20多种氨基酸为原料，合成具有特定功能的蛋白质零件，由这种零件可装配成纳米机器人。这种机器人装有微型传感器，具有视、嗅和触觉等功能，能在血液中循环，也能飞、能爬、能在水中穿行，因而既可用于对人畜身体进行检查、诊断和特殊治疗，也可用于侦察、排雷、引爆水雷和操纵平台。生物钢是从蜘蛛体内分离出蜘蛛丝基因，并将其移植到一种能大量、迅速繁殖的细菌（大肠杆菌）内，进而合成出特殊的蛋白质——蜘蛛丝，其强度是普通钢材的5倍，可塑性比普通钢材高出30%，抗冲击能量吸收系数是普通钢材的50倍，脆化温度低达－50℃～60℃，这种特性尤其适合制造各种复合材料和装甲材料，如：防弹背心、降落伞，装甲防护材料、舰船以及航空航天设备所用的复合材料等。 生物陶瓷是通过对海洋贝壳、驯鹿角和鲍鱼壳等的组织结构的
分析，研制出的一种天然陶瓷基复合材料。这种材料的综合力学性能极佳，其断裂韧性是单块的均质碳酸钙陶瓷的100～1000倍，是一种难得的高性能装甲材料。
当然，生物技术也将从根本上突破计算机的物理极限。目前使用的计算机是以硅芯片为基础，由于受到物理空间的限制、面临耗能和散热等问题，将不可避免地遭遇发展极限，要取得大的突破，需要依赖于新材料的革新。2000年美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家根据生物大分子在不同状态下可产生有和无信息的特性，研制出分子开关（molecular switches ）。2001年世界首台可自动运行的DNA 计算机问世，并被评为当年世界十大科技进展。2002年，DNA 计算机研究领域的先驱阿德勒曼教授利用简单的DNA 计算机，在实验中为一个有24个变量、100万种可能结果的数学难题找到了答案，DNA 计算机的研制迈出了重要一步。同时，生物技术也在军事应用方面对仿生伪装隐身技术等有重要影响。
六．生物技术的弊端
最后是现代生物技术带来的弊端凡事皆有两面性。从经济角度上讲，生物技术带来的不利并不明显，然而，它会引起发达国家与发展中国家贫富差距进一步扩大。因为，生物技术公司主要集中在发达国家，发达国家可以通过输出生物技术产品而获得利润。与此同时，发展中国家由于技术、及其产品还远没有被广泛接受。
生物技术可能引起生产方式和人类健康的退变。这种情奖品可能会随着需要特定处理的转基因作物的出现而产生，特别是抗除草剂的转基因作物出现。农民必须从同一公司购买种子和除草剂，否则除草剂起不了作用。同样的问题也可能在需人造肥料的转基因作物上出现，这些转基因作物会取代传统的依靠有机肥的作物，后者在发展中国家是很普遍的，并且也有利于环境保护。生物技术在食品上的应用对发展中国家的农民也会造成许多困难。生物技术也会对人类的健康制造麻烦。近年来在英国已有这方面的报道。特别是当能引发人体过敏反应的基因转入农作物时，例如，坚果能引发人体过敏反应，若它的基因被导入其他作物，则有可能其他作物也会引起人体过敏。为了预防起见，转基因作物产品必须经免疫测定筛选后才能利用。
生物技术也可能引发环境问题。人们利用生物技术生产出抗旱、耐盐、抗病虫害作物同时，也导致生物多样性遭受严重破坏，甚至导致一些物种灭绝。这一结果是由于生物技术促进农作物向它原本不适应的地域扩张而造成的。生物技术同样加速土壤侵蚀和沙漠化。农业，尤其是耕作农业的扩张会增加除草剂、杀虫剂、人造肥料的使用，农业中不断投入的能源促进全球变暖。与此同时，氮素生物化学循环的改变也加剧了水体的富营养化，直接影响人类和动植物的生存。
另一个令人担心的是：转基因植物、动物、微生物脱离当地农业生态系统所造成的危害。许多有意或无意的动植物引起当地严重的生态问题。最明显的例子是澳洲引进的兔子。1500年以来，世界各国动植物的交流，有些已成为当地的有害动植物。至于转基因作物脱离当地农业生态系统后有可能引发：第一，转基因作物使自生作物成为严重的杂草问题；第二，转基因作物通过杂交后产生杂种；第三，转基因作物影响食物安全。任何一种转基因作物都存在对生态环境产生冲击的可能性。
未来20年，随着世界人口的增长，农业将经历具有重大意义的革新。毫无疑问，现代生物技术作为科学和技术在这场变革中将起到关键性的作用。原则上讲，生物技术本身有能力帮助人们提高农业生产力和保护环境，但在实践中，生物技术作为环境保护的代理人其作用相对来说是微乎其微的。人们对它在环境保护以及促进人类进步中的作用仍将拭目以待。
参考文献：
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生物技术对经济社会发展的影响
摘要：当今世界，科学技术发展突飞猛进，新兴学科、交叉学科不断涌现，科技进步对经济社会的影响作用日益广泛和深刻。伴随着信息科技革命方兴未艾的浪潮，生命科学和生物技术的发展也正在展现出未可限量的前景。越来越多的人们已经预见到，一个生命科学的新纪元即将来临，并将对科技发展、社会进步和经济增长产生极其重要而深远的影响。 关键词：生物技术；经济；社会；影响
20世纪70年代以来，生物科学的新进展，新成就如雨后春笋，层出不穷。从总体上看，当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展：在微观方面，生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质；在宏观方面，生态学的发展正在为解决全球性的资源和环境等问题发挥着重要作用。
生物技术是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的的综合性新兴技术。它是现代生物学发展及其与相关学科交差融和的产物，其核心是以DNA 重组技术为中心的基因工程。一般说来，现代生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。
现代生物技术的兴起始于本世纪70年代，如今已经成为高技术群体中一支绚丽的奇葩。到了21世纪，随着生物工程的发展，生物技术的应用基本上已经渗透到各领域各行各业。现在，生物技术的应用日益深广，不但对医学、农业造成影响，也对工业生产产生影响。各种动态表明，世界生物技术将迎来一个快速发展的新时代。生物工程对人类社会目前及以后都将产生主要的影响。我们有理由相信现代生物技术的深入发展和广泛应用将会是本世纪继计算机技术革命之后又一次重要的技术革命，是现代军事技术革命的生力军。
一．改善农业生产、解决食品短缺
在农业生物技术中，转基因动植物的研究与开发最为突出。近年来，抗除草剂的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力强、耐贮性高的番茄、具有高含量必须氨基酸的马铃薯等转基因植物开始进入市场，成为农业生物技术的第一批成果；转基因的瘦肉型猪、高产奶的奶牛和能从奶中提取药物的转基因羊等也将进入实用化阶段。未来农业的模式将是：农业工厂化，按人类要求，高水平的控制环境因素，实现规模化、机械化、自动化生产，产生质量稳定、供应稳定、价格稳定、营养丰富的农业产品；安全的转基因动、植物投放市场；具有营养保健、医疗功效的猪牛羊、蔬菜水果等转基因食品大批走向餐桌。
1．培养抗逆的作物优良品系：至1994年全世界批准进行田间实验的转基因植
物已达1467例。转基因功能包括抗除草剂、抗病毒、抗盐碱、抗旱、抗虫、抗病以及作物品质改良等。
2．植物种苗的工厂化生产：利用植物细胞的全能性从植物组织中取得一定量
细胞，进行培养, 使之成长为大量的小植株。利用这种无性繁殖技术，可在短时间内得到遗传稳定的、大量的小苗，并可实现工厂化生产。一个10平米的恒温室就可繁殖1万－5万株小苗。利用这种技术可使有价值的、自然繁殖缓慢的植物在很短的时间内和有限的空间内得到大量的繁殖。
另外利用植物微繁殖技术还可培育出不带病毒的脱毒苗。由于植物的根或茎尖的分生细胞通常不带病毒，用这种细胞培育的小苗也是不带毒的，这就减少了病毒感染的可能性。
3．提高植物品质：生物技术还可培育出品质好，营养价值高的作物新品系。
例如，人们正在试图把大豆贮藏蛋白转移到水稻中，培育高蛋白质的水稻品系。
4．生物固氮，减少化肥用量：化肥的使用使土地板结、肥力下降，而且造成
环境污染。科学家们正努力将具有固氮能力的细菌的固氮基因转移到植物根际微生物中，希望它们可以进行生物固氮，减少化肥使用量。如我国已成功的构建了12株水稻粪产碱菌耐氨工程菌。施用这种细菌可节约化肥1/5，平均增产5%-12.5%。
二．提高生命质量，延长人类寿命
基因工程作为医学发展的重要技术，越来越受到人们的关注。基因重组技术研制的核酸或蛋白质类药物，已经应用于临床。同时，许多生物工程新药正准备推向市场，应用于临床，前景十分广阔。自80年代以来，仅日、美两国开发的生物技术新药就达224种，其中日本117种，美国107种。而且，大部分药品是重组DNA 药物或重组蛋白质药物。从市场份额来看，在美国，到2003年将有15％药品为生物技术产品。生物技术药物分为两大类：一是用于疾病治疗的药物，另一类是用于疾病的预防。
1．开发制造奇特而又贵重的新型药品：抗生素是人们最为熟悉的生物技术药
物。目前已经分离到6000多种抗生素，其中100多种得到广泛使用。1977年，美国首先采用大肠杆菌生产了人类第一个基因工程药物－－人生长激素释放抑制激素，开辟了药物生产的新纪元。如果用常规方法要用50万头羊的下丘脑才能生产5mg 这种激素，现在只需9L 细菌发酵液。起价格降至300$/g。由于细菌和人体在遗传体制上差别很大，许多人类需要的蛋白质类药物用细菌生产往往没有活性。于是人们采用细胞培养或转基因动物来生产。用基因工程生产的药物，除了人生长激素释放抑制激素外，还有人胰岛素、人生长激素、人心钠素、人干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子等。目前世界上已经有20多种基因工程药物面世，还有约400多种正在进行临床实验，2000多种处于前期的实验室研究阶段。基因工程药物的前景十分光明，下个世纪整个医药 工业将进行更新换代。
2．. 疾病的预防和诊断：传统的疫苗生产方法对某些疫苗的生产和使用，存在
着免疫效果不理想，被免疫者有被感染的风险等不足。而基因工程生产的重组疫苗可以达到安全、高效的目的。已经上市或进入临床实验的如病毒性肝炎疫苗，肠道传染病疫苗（包括霍乱、痢疾等）... 1998年初，美国批准了首个艾滋病疫苗进入人体实验。这预示着艾滋病或许可以象乙肝一样
得到有效的预防。利用细胞工程可以生产单克隆抗体。单克隆抗体既可用于疾病治疗，又可用于疾病的诊断。如用于治疗肿瘤的“生物导弹”就是将治疗肿瘤的药物与抗肿瘤细胞的抗体联结在一起，利用抗体和抗原的特异亲和性，使药物集中于肿瘤部位以杀死肿瘤细胞，减少药物对正常细胞的毒害。单克隆抗体更多的是用于疾病的诊断和治疗效果的评价。目前单克隆抗体用于免疫检测大约占全部诊断试剂的30%.
利用基因工程技术还可以生产诊断用的DNA 试剂，称之为DNA 探针，主
要用来 诊断遗传性疾病和传染性疾病。
3. 基因治疗：导入正常基因来治疗由于基因缺陷而引起的疾病，一直是人们
长期以来追求的目标。但由于技术难度大，一直进展缓慢。直到1990年9月，美国批准用ADA （腺苷脱氨酶基因）基因治疗严重联合型免疫缺陷病（一种单基因遗传病）并取得了较满意的结果。目前已有涉及到恶性肿瘤、遗传病、代谢性疾病、传染病等90个基因治疗方案通过了美国FDA 的审查，其中60个正在实施中。我国则有包括血友病、地中海贫血、恶性肿瘤等多个基因治疗方案正在实施中。
4. 人类基因组计划：1986年美国生物学家诺贝尔奖获得者Dulbecco 首先倡议
从整体上研究人类的基因组，分析人类基因组的全部序列以获得人类基因所携带的全部遗传信息。该项工作的完成将使人们深入认识许多困扰人类的重大疾病的发病机理；阐明种族和民族的起源与演化，进一步揭示生命的奥秘。1990年10月1日美国正式启动人类基因组计划，准备用三个5年，耗资30亿美元。继美国之后，欧盟国家、日本、俄罗斯、加拿大、澳大利亚和我国也相继启动了人类基因组计划。
三. 解决能源危机
生物工程在开发能源和环境保护等方面同样有着广泛的应用。我们知道，煤炭、石油等能源终将枯竭，目前全世界已经面临着能源危机。使用煤炭、石油等能源，还造成严重的环境污染。因此，科学家们正在努力探索开发新的能源，其中很重要的一个方面就是用生物工程开发生物能源。美国科学家在1978年成功地培育出能直接生产能源物质的植物新品种——“石油草”，这种植物的茎秆被割开后，就会流出白色乳状的液体，经提炼就得到石油。在利用细菌治理石油污染方面，由于石油中的不同组成成分往往需要用不同的细菌来分解，科学家就将不同细菌的基因分离出来，集中到一种细菌内，从而得到了“超级菌”。这种“超级菌”分解石油的速度比普通细菌快得多，净化石油污染的能力得到明显的提高。
目前，我们主要使用的能源是石油和煤炭。但这些化石能源
终将枯竭。生物能源将是最有希望的新能源之一（这个之一真是不可少的，呵呵），其中又以乙醇最有希望成为新的替代能源。人们很早就会用发酵的方法来得到乙醇，但由于是用谷物做原料，且得率低，成本高，不可能大量用做能源。科学家希望能找到一种特殊的微生物，使之可以利用杂草、木屑、植物的秸杆等纤维素或木质素类大量而又廉价的材料，生产出低成本，高得率的乙醇。
通过微生物发酵或固定化酶技术，将农业或工业的废弃物变成沼气或氢气，也是一种取之不尽，用之不竭的能源。
生物技术还可以提高石油的开采率。目前的石油一次采油仅能开采储量的30%二次采油需加压、注水，也只能再获得储量的20%。深层石油吸附在岩石空
隙间，难以开采。加入能分解蜡质的微生物后，微生物分解蜡质使石油流动性增加而获取石油，被称为三次采油。
四．治理环境污染
环境污染将破坏人类赖以生存的生态环境，对人类的健康及生命构成威胁。在高度工业化的今天，其生产排放的废弃物及人类生活中的垃圾共同构成了主要污染源，这些污染物对大气、水域、土地的侵袭，破坏了地球的生态环境。如何处理这些工业废物及生活垃圾，就成了环保的重要课题。环境生物技术是21世纪国际生物技术的又一热点领域。生物技术在环境治理上发挥着不可替代的作用。环境生物技术不是1个新概念，过去用微生物处理工业废水就属于这一类研究。美国更把环境生物技术作为21世纪生物技术6个主要研究领域之一，美国培育的基因工程" 超级菌" ，几小时就可降解自然菌种需1年才能降解的水上浮油；日本将嗜油酸单孢杆菌的耐汞基因转入腐臭单孢杆菌，使该菌株既能有效处理环境汞污染，又能将汞回收利用。传统的化学工业生产大都在高温高压下进行，这是一个典型的耗能过程并带来环境的恶化。如果用生物技术方法来生产，就可以节约能源而且避免环境污染。如用苏云金杆菌生产毒性蛋白作杀虫剂来代替化学农药，就是一例。
微生物有惊人的降解污染物的能力。人们可以利用这些微生物净化有毒的化学物质、降解石油污染、处理废水废渣，达到净化环境、保护环境、废物利用并获得新的产品的目的。
五．生物技术也将对工业及信息技术方面产生重要的影响
科学技术是第一生产力。生物技术自其问世不久即显示出改造经济结构的神奇威力。生物技术给传统工业带来全新的思路。通常，化学反应的进行不仅需要高温、高压（高能耗），且往往和毒性、高危险率相关联。生物合成则是在常温下进行，每个活细胞中同时进行着2000种化学反应；且各由专一的酶系统来催化。于是，模拟生命过程的生物反应器（bioreactor) 在酶工程和发酵工程中应运而生。在活细胞中，酶与细胞器或细胞膜相结合并以固态参与反应。日本用固定化酵母生产酒精，使劳动生产率提高10～15倍。目前，应用葡萄糖异构酶反应器生产的果糖，是葡萄糖甜度的200倍，世界年产量已达几千万吨，美国约占72％。近年来，化学工业有20％被生物反应器所取代，其设备投资减少80％，能耗降低50％。在重工业中，已有40个矿山用细菌冶金。日本用还原菌炼铜；加拿用氧化铁硫杆菌从黄铁矿中提金，其滤析率近100％。在轻工业中，科学家正努力使蚕的丝心蛋白基因在大肠杆菌中表达，以求在发酵罐中生产蚕丝。其在纳米生物工程技术方面。以20多种氨基酸为原料，合成具有特定功能的蛋白质零件，由这种零件可装配成纳米机器人。这种机器人装有微型传感器，具有视、嗅和触觉等功能，能在血液中循环，也能飞、能爬、能在水中穿行，因而既可用于对人畜身体进行检查、诊断和特殊治疗，也可用于侦察、排雷、引爆水雷和操纵平台。生物钢是从蜘蛛体内分离出蜘蛛丝基因，并将其移植到一种能大量、迅速繁殖的细菌（大肠杆菌）内，进而合成出特殊的蛋白质——蜘蛛丝，其强度是普通钢材的5倍，可塑性比普通钢材高出30%，抗冲击能量吸收系数是普通钢材的50倍，脆化温度低达－50℃～60℃，这种特性尤其适合制造各种复合材料和装甲材料，如：防弹背心、降落伞，装甲防护材料、舰船以及航空航天设备所用的复合材料等。 生物陶瓷是通过对海洋贝壳、驯鹿角和鲍鱼壳等的组织结构的
分析，研制出的一种天然陶瓷基复合材料。这种材料的综合力学性能极佳，其断裂韧性是单块的均质碳酸钙陶瓷的100～1000倍，是一种难得的高性能装甲材料。
当然，生物技术也将从根本上突破计算机的物理极限。目前使用的计算机是以硅芯片为基础，由于受到物理空间的限制、面临耗能和散热等问题，将不可避免地遭遇发展极限，要取得大的突破，需要依赖于新材料的革新。2000年美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家根据生物大分子在不同状态下可产生有和无信息的特性，研制出分子开关（molecular switches ）。2001年世界首台可自动运行的DNA 计算机问世，并被评为当年世界十大科技进展。2002年，DNA 计算机研究领域的先驱阿德勒曼教授利用简单的DNA 计算机，在实验中为一个有24个变量、100万种可能结果的数学难题找到了答案，DNA 计算机的研制迈出了重要一步。同时，生物技术也在军事应用方面对仿生伪装隐身技术等有重要影响。
六．生物技术的弊端
最后是现代生物技术带来的弊端凡事皆有两面性。从经济角度上讲，生物技术带来的不利并不明显，然而，它会引起发达国家与发展中国家贫富差距进一步扩大。因为，生物技术公司主要集中在发达国家，发达国家可以通过输出生物技术产品而获得利润。与此同时，发展中国家由于技术、及其产品还远没有被广泛接受。
生物技术可能引起生产方式和人类健康的退变。这种情奖品可能会随着需要特定处理的转基因作物的出现而产生，特别是抗除草剂的转基因作物出现。农民必须从同一公司购买种子和除草剂，否则除草剂起不了作用。同样的问题也可能在需人造肥料的转基因作物上出现，这些转基因作物会取代传统的依靠有机肥的作物，后者在发展中国家是很普遍的，并且也有利于环境保护。生物技术在食品上的应用对发展中国家的农民也会造成许多困难。生物技术也会对人类的健康制造麻烦。近年来在英国已有这方面的报道。特别是当能引发人体过敏反应的基因转入农作物时，例如，坚果能引发人体过敏反应，若它的基因被导入其他作物，则有可能其他作物也会引起人体过敏。为了预防起见，转基因作物产品必须经免疫测定筛选后才能利用。
生物技术也可能引发环境问题。人们利用生物技术生产出抗旱、耐盐、抗病虫害作物同时，也导致生物多样性遭受严重破坏，甚至导致一些物种灭绝。这一结果是由于生物技术促进农作物向它原本不适应的地域扩张而造成的。生物技术同样加速土壤侵蚀和沙漠化。农业，尤其是耕作农业的扩张会增加除草剂、杀虫剂、人造肥料的使用，农业中不断投入的能源促进全球变暖。与此同时，氮素生物化学循环的改变也加剧了水体的富营养化，直接影响人类和动植物的生存。
另一个令人担心的是：转基因植物、动物、微生物脱离当地农业生态系统所造成的危害。许多有意或无意的动植物引起当地严重的生态问题。最明显的例子是澳洲引进的兔子。1500年以来，世界各国动植物的交流，有些已成为当地的有害动植物。至于转基因作物脱离当地农业生态系统后有可能引发：第一，转基因作物使自生作物成为严重的杂草问题；第二，转基因作物通过杂交后产生杂种；第三，转基因作物影响食物安全。任何一种转基因作物都存在对生态环境产生冲击的可能性。
未来20年，随着世界人口的增长，农业将经历具有重大意义的革新。毫无疑问，现代生物技术作为科学和技术在这场变革中将起到关键性的作用。原则上讲，生物技术本身有能力帮助人们提高农业生产力和保护环境，但在实践中，生物技术作为环境保护的代理人其作用相对来说是微乎其微的。人们对它在环境保护以及促进人类进步中的作用仍将拭目以待。
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