现代生物技术在解决人类21世纪所面临的重大问题的作用

现代生物技术也称生物工程。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。随着基因组计划的成功，在系统生物学的基础上发展了合成生物学与系统生物工程学，开发生物资源，涉及农业生物技术、环境生物技术、工业生物技术、医药生物技术与海洋生物技术，乃至空间生物技术等领域，将在21世纪解决人类所面临的诸多问题，如环境污染处理、生物资源生产、生物太阳能技术等发挥关键作用。

人类的生存环境正在迅速恶化，环境污染已经成为制约人类社会发展的重要因素。在水环境方面，根据近年我国的环境公报的统计数据，我国年废水排放量达416亿吨，其中工业废水排放量和生活污水排放量各半。中国主要河流有机污染普遍，面源污染日益突出，主要湖泊富营养化严重。我国近岸海域海水污染严重，近海环境状况总体较差，海洋环境污染恶化的趋势仍未得到有效控制。在大气环境方面，全国废气中二氧化硫排放总量1857万吨、烟尘排放总量1159万吨、工业粉尘排放量1175万吨。中国的大气环境污染仍然以煤烟型为主，主要污染物为总悬浮颗粒物和二氧化硫。陆地环境方面，全国工业固体废物产生量为7．8亿吨，工业固体废物累计贮存量亿吨。工业固体废物的堆存占用大量土地，并对空气、地表水和地下水产生二次污染。削减工业固体废物产生量是我国污染物排放总量控制的重要内容之一。以上情况说明：我国环境污染的规模已经达到十分严重地步。寻求已污染环境的治理措施，发展防止新的污染发生的技术已经成为社会可持续发展的当务之急。

微生物是自然界基本的循环器，微生物及其酶系可以有效分解纤维素、木质素、脂肪、烷烃、芳香烃、某些人工多聚物等等，因此微生物可以在造纸、石油化工、纺织印染、食品加工、炸药、冶金、杀虫剂、除草剂、洗涤剂、电镀、生活污水等污染环境的治理中发挥巨大作用。例如最成熟的活性污泥废水处理技术就是依靠微生物的作用。毋庸置疑，生物技术是解决环境污染的一种基本工具，它能提供保护环境、恢复环境所必须的许多手段。近30年来现代生物技术的多数内容已经渗透到环境工程领域中。有应用前景的领域包括废物的高效生物处理技术、污染事故的现场补救、污染场地的现场修复技术、可降解材料的生物合成技术等许多方面。具体环境生物技术内容包括构建高效降解杀虫剂、除草剂、多环芳烃类化合物等污染物的高效基因工程菌和具有抗污染特性的转基因植物，无废物、无污染的“绿色”生产工艺，高效污水处理生物反应器，废物资源化，PCR技术及其他环境监测技术等。以上内容涉及重组DNA技术、固定化技术、高效反应器技术等生物技术组合的应用。可以预见，进入21世纪后，人类解决环境污染问题势必更加依赖现代生物技术，现代生物技术的大量应用将为人类的生活环境带来重大改变。

当今人类社会面临的第二个问题是资源压力。我们应该十分清醒地意识到“一次性能源的末日已经不远”已成为一个无须更多争论的前景。石油剩余储量1400亿吨，而年开采量为32亿吨，计算下来43年告罄! 无论或工业部门都在十分积极地开发交通运输的代替燃料。一个正在成长、但尚存争论的替代燃料是发酵法生产的乙醇。任何农业国家都可以用现行技术生产燃料乙醇，其中美国发酵生产燃料乙醇的原料是玉米葡萄糖，而巴西则是蔗糖。汽车制造商目前生产的汽车都可以用混合有10％或85％燃料酒精(E85)的燃料。巴西用甘蔗年生产120亿升乙醇，以22％比例与汽油混合，或者可用近100％的乙醇。美国用玉米年生产50亿升乙醇，上百个加油站能提供E85号燃油。目前的问题是需要的财政补贴才能维持燃料乙醇的正常生产。令人高兴的是从非食品植物发酵生产燃料乙醇的研究取得可喜进展。通过预处理、酶的应用和发酵工艺的改进，把各种农业下脚料，诸如玉米、稻、麦秸秆、甘蔗废料、废纸等统称为“biomass（生物量）”的一些物质转化为燃料乙醇。这样一来，有希望进一步降低燃料乙醇的生产成本。历史上酒精的价格曾经从每升1．22降到0．31美元。如果酶法加工和生物量利用技术得以进一步改进，预期到2015年，价格还会降到0．12—0．13美元。乐观地估计，到时候即使没有的价格补贴，乙醇也可以取代汽油。这种利用生物技术改进传统的新型资源或者研发新型能源的做法无疑能大大缓解21世纪人类即将面临的“资源慌”，这些技术也必将为21世纪人类的生活带来巨大的变化。

转基因食品是利用现代分子生物技术，将某些生物的基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传物质，使其在形状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变。以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品就是“转基因食品”。 近十余年来，现代生物技术的发展在农业上显示出强大的潜力，并逐步发展成为能够产生巨大社会效益和经济利益的产业。1999年，全世界有12个国家种植了转基因植物，面积已达3990万公顷。其中美国是种植大户，占全球种植面积的72%。世界很多国家纷纷将现代生物技术列为国家优先发展的重点领域，投入大量的人力、物力和财力扶持生物技术的发展。这种利用现代生物技术而生产出来的转基因产物确实极大的改善的了21世纪人类的生活，但是由转基因食品带来的不确定安全因素也应当引起人类的高度重视，“凡是有利有弊”，在认识到现代生物技术给人类生活带来好处的同时，也要认识到由此带来的可能的不确定的危险因素。

随着时间的推移，现代生物技术对人类的影响必将越来越大，甚至可能引起又一次的技术。在解决人类21世纪所面临的除了环境污染、资源开发等更多重大问题中发挥极其关键的作用