生物技术的创新与发展
中信国际研究所 舒志军
生物技术近几十年来发展迅猛,其高新技术研究成果层出不穷,为人类战胜自然、改造自然、认识自我、完善自我创造了巨大的机会与条件,也为企业的高技术投资提供了广阔的发展前景。
(一)生物技术的基本特征
生物技术(Biotechnology)也称生物工程,它是在分子生物学基础上建立的创建新的生物类型或新生物机能的实用技术,是现代生物科学和工程技术相结合的产物。
具体而言,生物工程技术包括转基因植物、动物生物技术、农作物的分子育种技术、纳米生物技术、重要疾病的生物治疗等;基因操作技术包括人类功能基因组研究、重要动植物功能基因组研究等;生物信息技术包括生物信息的获取与开发、加工与利用,以及结构基因组和蛋白质组学研究、药物筛选、小分子药物设计等;创新药物和产业化开发上,将重点建立完善的药物筛选体系、研制重要药物品种、实验室建设、药物制剂技术等。
现代生物技术是在分子生物学发展基础上成长起来的。1953年,美国科学家沃森和英国科学家克里克用X-衍射法搞清了遗传的物质基础核酸的结构,从而使揭开生命秘密的探索从细胞水平进入了分子水平,对于生物规律的研究也从定性走向了定量。在现代物理学和化学的影响和渗透下,一门新的科学分子生物学诞生了。在以后的十多年内,分子生物学发展迅速,取得许多重要成果,特别是科学家们破译了生命遗传密码,并在1966年编制了一本地球生物通用的遗传密码“辞典”。遗传密码辞典将分子生物学的研究迅速推进到实用阶段。1970年,科拉纳等科学家完成了对酵母丙氨酸转移RNA的基因的人工全合成。1971年美国保罗·伯格用一种限制性内切酶,打开一种环状DNA分子,第一次把两种不同DNA联结在一起。1973年,以美国科学家科恩为首的研究小组,应用前人大量的研究成果,在斯坦福大学用大肠杆菌进行了现代生物技术中最有代表性的技术--基因工程的第一个成功的实验。
现代生物技术是一个复杂的技术群。基因工程仅是现代生物技术中具有代表性的一种,它的特征是在分子水平上创造或改造生物类型和生物机能。此外,在染色体、细胞、组织、器官乃至生物个体水平上也可进行创造或改造生物类型和生物机能的工程,例如染色体工程、细胞工程、组织培养和器官培养、数量遗传工程等,这些,也属于现代生物技术的范畴。而为这些工程服务的一些新工艺体系,如现代发酵工程、酶工程、生物反应器工程等,同样被纳入了现代生物技术的系统。
目前世界上许多国家已经将生物技术、信息技术和新材料技术作为3大重中之重的高技术。生物技术可以分为传统生物技术、工业生物发酵技术和现代生物技术。现在人们所指的生物技术实际上就是现代生物技术。生物技术包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程5大工程技术,其中基因工程技术是生物技术的核心技术。随着生物技术的广泛应用,人类的生活将会发生翻天覆地的变化。
新世纪之初的生物技术有5个方面的特征:
一是大科学工程研究方式的出现。20世纪80年代中期开始的基因组的研究,使得生物技术的研究从作坊式转而进入了大科学的运作方式。基因组研究以人类基因组为代表,其研究对象是一个非常复杂的系统,要在整体上破译遗传信息,不可能用以前零敲碎打的方式,而是采用了其他学科的一些运作方式,包括大规模、高通量、信息化的工业运作方式。由于人类基因组计划对产业的巨大带动作用,引起实业界浓厚的投资兴趣,其投资量逐年递增。
二是精细分析和广阔综合的统一。生物技术在分子、细胞、组织、器官、整体乃至群体的多层次、全方位研究,以及生物技术与数学、物理学、化学、信息科学的前所未有的整合,使得很多生命系统复杂问题的解决出现了可能。
三是科学进步和技术革命互为因果。生物技术近年来的每一次突破,都是与技术革命相关。科学与技术之间的界限也是越来越模糊了。
中信国际研究所 舒志军
生物技术近几十年来发展迅猛,其高新技术研究成果层出不穷,为人类战胜自然、改造自然、认识自我、完善自我创造了巨大的机会与条件,也为企业的高技术投资提供了广阔的发展前景。
(一)生物技术的基本特征
生物技术(Biotechnology)也称生物工程,它是在分子生物学基础上建立的创建新的生物类型或新生物机能的实用技术,是现代生物科学和工程技术相结合的产物。
具体而言,生物工程技术包括转基因植物、动物生物技术、农作物的分子育种技术、纳米生物技术、重要疾病的生物治疗等;基因操作技术包括人类功能基因组研究、重要动植物功能基因组研究等;生物信息技术包括生物信息的获取与开发、加工与利用,以及结构基因组和蛋白质组学研究、药物筛选、小分子药物设计等;创新药物和产业化开发上,将重点建立完善的药物筛选体系、研制重要药物品种、实验室建设、药物制剂技术等。
现代生物技术是在分子生物学发展基础上成长起来的。1953年,美国科学家沃森和英国科学家克里克用X-衍射法搞清了遗传的物质基础核酸的结构,从而使揭开生命秘密的探索从细胞水平进入了分子水平,对于生物规律的研究也从定性走向了定量。在现代物理学和化学的影响和渗透下,一门新的科学分子生物学诞生了。在以后的十多年内,分子生物学发展迅速,取得许多重要成果,特别是科学家们破译了生命遗传密码,并在1966年编制了一本地球生物通用的遗传密码“辞典”。遗传密码辞典将分子生物学的研究迅速推进到实用阶段。1970年,科拉纳等科学家完成了对酵母丙氨酸转移RNA的基因的人工全合成。1971年美国保罗·伯格用一种限制性内切酶,打开一种环状DNA分子,第一次把两种不同DNA联结在一起。1973年,以美国科学家科恩为首的研究小组,应用前人大量的研究成果,在斯坦福大学用大肠杆菌进行了现代生物技术中最有代表性的技术--基因工程的第一个成功的实验。
现代生物技术是一个复杂的技术群。基因工程仅是现代生物技术中具有代表性的一种,它的特征是在分子水平上创造或改造生物类型和生物机能。此外,在染色体、细胞、组织、器官乃至生物个体水平上也可进行创造或改造生物类型和生物机能的工程,例如染色体工程、细胞工程、组织培养和器官培养、数量遗传工程等,这些,也属于现代生物技术的范畴。而为这些工程服务的一些新工艺体系,如现代发酵工程、酶工程、生物反应器工程等,同样被纳入了现代生物技术的系统。
目前世界上许多国家已经将生物技术、信息技术和新材料技术作为3大重中之重的高技术。生物技术可以分为传统生物技术、工业生物发酵技术和现代生物技术。现在人们所指的生物技术实际上就是现代生物技术。生物技术包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程5大工程技术,其中基因工程技术是生物技术的核心技术。随着生物技术的广泛应用,人类的生活将会发生翻天覆地的变化。
新世纪之初的生物技术有5个方面的特征:
一是大科学工程研究方式的出现。20世纪80年代中期开始的基因组的研究,使得生物技术的研究从作坊式转而进入了大科学的运作方式。基因组研究以人类基因组为代表,其研究对象是一个非常复杂的系统,要在整体上破译遗传信息,不可能用以前零敲碎打的方式,而是采用了其他学科的一些运作方式,包括大规模、高通量、信息化的工业运作方式。由于人类基因组计划对产业的巨大带动作用,引起实业界浓厚的投资兴趣,其投资量逐年递增。
二是精细分析和广阔综合的统一。生物技术在分子、细胞、组织、器官、整体乃至群体的多层次、全方位研究,以及生物技术与数学、物理学、化学、信息科学的前所未有的整合,使得很多生命系统复杂问题的解决出现了可能。
三是科学进步和技术革命互为因果。生物技术近年来的每一次突破,都是与技术革命相关。科学与技术之间的界限也是越来越模糊了。