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生物技术锻造威力惊人的双刃剑

光明日报 2006-09-07
  进入20世纪90年代,现代生物技术形成了基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程等5个新的领域。2000年6月26日,第一个基因组全序列工作草图终于完成。它是美国、英国、德国、日本、中国等几十个国合作攻关的“人类基因组计划”(HGP)的一部分。从人类发现基因,到成功破译基因,前后不到50年,堪称人类认识自我的奇迹。生物技术在引入信息技术后,自身面貌发生了巨大的变化。1994年,美国研制成功“TT-100”生物计算机,可以识别人的指纹和面貌特征。1998年10月,美国研制出带有13.5万个基因探针的DNA芯片,从根本上改变生物学和医学的面貌及人类生命的质量。

  现代生物技术的主要特点现代生物技术以生命科学为基础,利用生物体系,应用先进的生物科学原理和现代工程技术相结合进行加工,为人类提供所需的各种产品,特点鲜明:(1)原料简单。无论动植物还是微生物,都以自然界随手可得的物质为原料或能源,进行合成和代谢反应。这比化工生产中常用的中间体原料成本要低得多,而且取之不尽、用之不竭。(2)反应条件温和。典型的生物化学反应大多数是在酶的催化作用下进行的,比相似的化工生产条件要温和得多。例如,中压法合成氨的工业生产条件为温度400~5000℃、压力250~350兆帕,而光合作用却能在常温、常压下进行。(3)体系结构极为复杂,运行过程却非常可靠。生物系统在合成物质时,先把脱氧核糖核酸(DNA)遗传信息转录给核糖核酸(RNA),然后以RNA为模板合成特征分子。这个过程虽然很复杂,但却没有错误和副产品,而且可重复进行。(4)特殊的活性。生物分子一般都具有复杂精细的结构,往往会赋予生物分子特殊的活性。这些性能在一般情况下可能很微弱,但如果用适当方法强化,那么其他性质相似的化学物质就无法与它们相比。(5)系统的紧奏性。生物系统与具有相同功能的人造电子、光学、机械系统相比,前者要紧凑得多。这是由于生物系统中的信息码、模块、制造机构、组装机构,都是在分子尺度水平上以完美的方式自动组装起来的,所以比任何对应的人工制造系统都要小得多。(6)可提高或扩展人的能力。生物技术操作的是构成生命及其性能的分子、反应和系统,因而可提高或扩展人的能力。不仅可通过生物医学提高治疗效果和抗病力,提高人的体力和智力,而且可以通过光学、电子、机械设备与人脑的耦合来扩展人的能力,减少人机界面的操作难度等。

  生物技术在军事上的应用物技术可以为发展生物武器提供基础。生物武器,是指装有能够使人、畜和农作物致病或死亡的致病微生物,或某些毒素的杀伤破坏性武器。它是一种大规模的、杀伤性较强的武器,在过去的战争曾使用过。随着高科技的发展,可用作生物武器的致病微生物的种类越来越多,生产规模也越来越大,其杀伤力也随之增大。如发酵工程的发展,不仅有大容量的发酵罐,而且可以连续培养,有自动化调控能力,可进行致病微生物的大量生产。基因工程的发展,可以实现基因转移和重新组合,培育出毒性强、耐力大、有抗药性、难以治疗的致病微生物。“热毒素”就是一种奇特剧毒物质,只要20克就足以使全球50多亿人口死于一旦,有人称其为“世界末日武器”。

  生物技术可以为军队提供高效价的疫苗战争常伴有疾病流行,疾病减员有时甚至多于战伤减员。以美军为例:在第二次世界大战期间,伤员与病员之比为1:3.8;在朝鲜战争中为1:8;在越南战争中为1:4。所以,提高军人免疫力,防止疾病流行,在平时和战时都是十分必需的。而预防疾病的重要措施,就是生产相应的疫苗。疫苗接种有两个主要问题:一是有的疫苗效价不高,质地不纯,接种以后不但不能产生免疫力,还会引起疾病;二是疫苗种类太多,为了预防一系列的疾病,就要不断地打预防针,费时费力。而用基因工程方法制成的疫苗,产量高、效价好、质地纯、作用持久,可以避免过去杀死菌体制造的疫苗带来的杂质污染。

  生物技术可以改善军队后勤保障生物技术对现代战争的影响巨大。(1)提供新型材料。通过生物聚合物结构技术,可以生产出自然界从未有过的各种新型材料,如高强度的纤维和塑料,具有防水、耐热、防霉性能的新型胶粘剂。还可以生产由于静电排斥而产生润滑作用的新型润滑剂,能够代替传统半导体材料的生物芯片等。(2)解决油料问题。为补充战争中油料的不足,西方国家应用生物技术生产燃料酒精,效果很好。(3)开辟新的食品来源。利用生物技术生产单细胞蛋白和氨基酸,可以提供人的营养需要。在第二次世界大战期间,德国就曾用亚硫酸纸浆废水生产饲料酵母,年产5万吨,称为“人造肉”,作为军需蛋白质食品。现在生产单细胞蛋白的途径更多,可以利用石油、甲醇或糖蜜、淀粉糖化液等来培养食用酵母、甲醇氧化细菌、禾谷镰刀菌。这些单细胞菌体的蛋白质含量高达70%,去除核酸后,就可以作为人的营养食品。
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