21世纪被称为生命科学和生物技术的时代

21世纪被称为生命科学和生物技术的时代，生物技术在医疗卫生、农业、环保、轻化工、食品保健等重要领域对改善人类健康状况及生存环境、提高农牧业以及工业的产量与质量都正在发挥着越来越重要的作用。

目前生物技术(B io tec hno log y, BT)已经成为现代科技研究和开发的重点。

在发达国家，生物技术已经成为一个新的经济增长点，其增长速度大致是在25%~30%，是整个经济增长平均数的8~10倍左右。

虽然由于研发成本高等原因，近期内生物技术产业本身还无法实现全面的赢利，但随着它的日益普及，这一天也为期不远了。

一、生命科学和生物技术的前沿领域（一）功能基因组学和蛋白质组学自从人类基因组计划启动以来，公共媒体不断向大众勾画着一幅幅美丽的图景，这使人们认为，一旦科学家把各种生物基因组的全部碱基排列顺序测定清楚，生命的遗传奥秘就会显露无余。

但是，真实情况远不像人们想象得那样简单。

遗传信息并不直接参与生命活动，而是通过控制蛋白质的形成间接地指导有机体的新陈代谢。

也就是说，一个基因所含的遗传信息，通过一系列复杂的反应，最终导致了相应的蛋白质形成，蛋白质再参与到生命的各种活动中去。

所以，要想真正揭开遗传的奥秘，仅仅了解基因组的碱基排列顺序是远远不够的，还必须认识各个基因所表达的生物学意义以及它控制形成的产物——蛋白质。

因此功能基因组学理所当然地成为当今生物学研究领域的热点。

而作为基因功能载体的蛋白质则是生命活动的执行体，人类基因组绝大部分基因及其功能都有待于在蛋白质层面予以揭示和阐述。

蛋白质组学就是在人类基因组计划研究发展的基础上形成的新兴学科，主要是在整体水平上研究细胞内蛋白质的组成及其活动规律。

人类细胞中的全部基因称为基因组，由全套基因组编码控制的蛋白质则相应地被称为蛋白质组。

人类基因可能有3万多个，而每个基因控制的蛋白质则从数个到数十个不等，人体蛋白质数远比基因多得多。

无论是正常的生理过程还是病理状态过程，身体的异常最直接的体现是蛋白质，所以人们研究基因、研究基因组之后感觉到，只有搞清楚蛋白质和蛋白质组，人们才有可能更多地去发现疾病的诊断标志、疾病的预防标志、疾病药物筛选的靶标和疾病治疗的靶标。

科学家认为，人类基因组、蛋白质组和药物是生命科学研究路上的三个阶段。

但绘制人类蛋白质组图是一项艰巨的任务。

它需要数亿美元的投资和无数次计算。

分子对比能说明全部问题：人类基因组是由D NA——只含有4种碱基的简单的线性分子。

而蛋白质是由20种被称为氨基酸的不同成分组成的复杂结构。

作为世界头号科技强国的美国，在这方面自然是一马当先，其生物技术的研究重心已经从基因组测序转向了基因功能和蛋白质功能的探测。

继2000年9月启动“蛋白质结构启动计划”后，美国于2002年实施了“临床蛋白质组学计划”，以开发以蛋白质研究为基础的癌症诊断和治疗系统。

目前在美国，蛋白质组学甚至已经形成了产业和市场，美国一家咨询公司的研究显示，到2005年这一市场将达到27亿多美元。

目前，美国米里亚德遗传学研究所、甲骨文公司和日本日立公司已经组成联盟，计划在3年内完成人体所有蛋白质的图谱。

其他国家也不甘落后。

如日本于2001年启动了蛋白质解析工程，并于2003年确定了“生物立国”战略，明确提出了加快蛋白质组等方面的研发步伐。

为了抢占21世纪生命科学研究的这个制高点，日本已制定出措施，决心打好后基因组研究这场攻坚战。

而我国在该领域也具备了较好的基础，当初我国参加国际人类基因组计划的时候，只争取到了人类基因组1%的测序任务，但现在我国科学家经过持续的努力，已经获得了国际蛋白质组计划的主要项目——国际人类肝脏蛋白质组计划的领导权。

我国将承担整个国际蛋白质组计划20%以上的任务。

（二）克隆技术与干细胞自1997年由取自一只6岁成年羊身上的乳腺细胞培育成功的克隆羊“多莉”在英国问世以来，克隆技术获得了空前的发展，克隆鼠、克隆牛、克隆猪、克隆猫、克隆猴等相继问世，这些成功使人们看到了利用克隆技术培育优良品种家畜以及挽救濒危珍惜野生动物的可能性。

不过克隆技术最大的应用可能还在医学领域：利用克隆技术培育人类胚胎，使其发育成各种组织和器官，以供医疗或研究之用。

而这又牵扯出另一重要的技术领域，即干细胞的研究。

干细胞是指动物体在发育过程中，体内所保留的部分未分化的细胞。

干细胞根据其分化潜能的大小，可以分为三类：一类是全能干细胞，它具有形成完整个体的分化潜能。

如胚胎干细胞，它具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力，可以无限增殖并分化成为全身200多种细胞类型，从而可以进一步形成机体的任何组织或器官。

第二类是多能干细胞，它具有分化出多种细胞组织的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力。

第三类称为专能干细胞，只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化。

干细胞的用途非常广泛，涉及到医学的多个领域。

目前，科学家已经能够在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞，并以这样的干细胞为“种子”，培育出一些人的组织器官。

干细胞及其衍生组织器官的广泛临床应用，将产生一种全新的医疗技术，也就是再造人体正常的甚至年轻的组织器官，从而使人能够用上自己的或他人的干细胞或由干细胞所衍生出的新的组织器官，来替换自身病变的或衰老的组织器官。

假如某位老年人能够使用上自己或他人婴幼儿时期或者青年时期保存起来的干细胞及其衍生组织器官，那么，这位老年人的寿命就可以得到明显的延长。

美国《科学》杂志于1999年将干细胞研究列为世界十大科学成就的第一，排在人类基因组测序和克隆技术之前。

鉴于干细胞在未来医疗、尤其是器官移植领域的巨大应用前景，世界各国，尤其是发达国家都开展了这方面的探索研究，并取得了一些成就。

如德国科学家在用脐带血干细胞治疗中风综合征研究方面取得重要进展。

动物试验表明，接受干细胞疗法治疗的试验鼠病情明显好转。

动物试验表明，接受干细胞疗法治疗的试验鼠病情明显好转。

而来自欧洲和美国的多个研究小组则于去年11月10日发布的一批研究成果中，显示长期以来被认为是无法逆转的心脏病发作导致的心脏损伤，却能够被患者自身的干细胞所修复，这充分展示了干细胞技术在心脏病治疗中的潜力。

此外，新加坡国立大学医院和中央医院通过脐带血干细胞移植手术，根治了一名因家族遗传而患上严重的地中海贫血症的男童，这是世界上第一例移植非亲属的脐带血干细胞而使患者痊愈的手术。

科学家预言，用神经干细胞替代已被破坏的神经细胞，有望使因脊髓损伤而瘫痪的病人重新站立起来；不久的将来，失明、帕金森氏综合症、艾滋病、老年性痴呆、心肌梗塞和糖尿病等绝大多数疾病的患者，都可望借助干细胞移植手术获得康复。

干细胞的应用前景的确诱人，但由于它涉及到敏感的医学伦理道德问题，尤其是克隆人问题，因此世界各国一直对此类研究争论不休。

总体来说可以分为两派阵营：英国、俄罗斯、日本、比利时、法国、德国等国在宣布禁止克隆婴儿的同时，都有限度地支持开展用于研究和医学试验的人类克隆。

2001年1月，英国在世界上率先将克隆研究合法化，允许科学家培养克隆胚胎进行干细胞研究，并将这一研究定性为“治疗性克隆”。

为避免克隆技术被滥用，同年11月，英国政府再次公布法案，明确规定禁止通过克隆技术复制人类个体，即生殖性克隆。

但以美国为首的其他大约五十个国家则一直主张禁止任何形式的人类胚胎干细胞克隆。

不过，2001年8月布什正式表态宣布：可以有限度地将联邦经费用于胚胎干细胞研究，但仅限于利用现有的六十多个胚胎干细胞源，不得进一步摧毁人类胚胎以获得新的胚胎干细胞。

同年8月，美国众议院曾通过一项禁止克隆人和用人类胚胎干细胞从事研究的法案，但由于“9•11”事件的发生，美国参议院对这一法案的讨论一推再推，至今法案还没有成为正式法律。

去年11月6日，联合国大会法律委员会以一票的微弱优势，决定未来两年内，联合国将不再开会讨论有关禁止克隆人的条约问题。

看来，干细胞的研究与应用依然任重道远。

（三）转基因生物转基因技术是指利用分子生物学手段，将某些生物的基因转移到其他生物物种上，使其出现原物种不具有的性状和产物，以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品（G ene tic all y Mo dif ied F ood，简称G M Foo d）。

目前转基因技术已基本趋于成熟，尤其是在转基因植物方面，它之所以没有得到更大规模的发展，主要原因是人们对其安全性仍有担心，如转基因食品是否对生物体有害以及它是否会改变自然环境，从而破坏生物多样性等等。

不过尽管如此，自1983年英国培育出世界上第一种含有抗生素药类抗体的基因移植烟草以及1993年美国将世界上第一种转基因食品——保鲜延熟型西红柿投放市场以来，转基因技术仍然获得了空前的发展。

目前已有转基因大豆、玉米、棉花、油菜、南瓜、木瓜、马铃薯、番茄、甜菜等几十种作物投入商业种植。

其中，前四种转基因作物占据主导地位。

并且全球转基因作物的种植面积已经从1996年的170万公顷增长到2003年的6770万公顷，种植转基因作物的国家数量也在2003年翻了一番。

但目前仍主要集中在6个国家，其中美国占63％，阿根廷占21％，加拿大占6％，中国和巴西各占4％，南非占1％。

总占全球种植总面积的99％。

专家预计，在今后10年中，转基因作物将会扩展到25个国家，播种面积将达到1亿公顷，将有1000万农民从事转基因作物的种植。

从种植的转基因作物种类来看，2003年，全球转基因大豆的种植面积是4140万公顷，占转基因作物种植总面积的61％；转基因玉米的种植面积为1550万公顷，占总面积的23％；转基因棉花的种植面积为720万公顷，占11％；转基因油菜的种植面积为360万公顷，占5％。

在世界转基因作物市场上，美国孟山都（Mo nsa nt o）农产品公司占据了80％的份额，德国安万特公司占有7％，德国巴斯夫公司和瑞士先正达公司各占5％，美国杜邦公司占3％。

从所转移基因的特性来看，大部分转基因作物都带有抗病虫害的基因。

大约18％的转基因玉米带有抵御害虫的基因，73％的转基因大豆、玉米和油菜能够抵御除草剂。

其余的种类则同时含有这两种基因。

2003年，美国转基因作物的种植面积为4280万公顷，比上一年增加了10％，种植的作物主要是玉米和大豆。

阿根廷的种植面积比上一年增加了3％，该国种植的大豆几乎100％是转基因大豆。

体来说，2003年这些国家的转基因作物种植面积中国在2003年种植了280万公顷的转基因棉花，占全国棉花种植总面积的58％，比2002年增加了33％。

出于对转基因产品的慎重与担忧，目前人们还只是消费转基因植物产品，转基因动物产品尚未真正进入人们的生活。

但是，社会的需求是科研开发和经济产品进入市场的最大推动力。

一些看得见的迹象表明，转基因动物产品正向我们走来。