生物科学的重点及现状

清风明月

生物科学的重点及现状

        勿庸置疑，生物科学技术是当今地球重要的科学技术领域。以基因工程、细胞工程、酶工程，蛋白质工程和生物化学工程为主体的现代生物技术近一、二十年来的迅猛发展，意味着这一以生命科学为基础，利用生物体系与工程原理，提供商品或社会服务的综合性技术体系已被看作是新技术革命的重要标志，被认为是二十一世纪科学技术的核心。一般现代生物技术主要包括：重组DNA技术及其它转基因技术；细胞和原生质体融合技术；酶或细胞的固定化技术；植物脱毒和快繁技术；动物胚胎工程技术；动物和植物的大量培养技术；现代微生物发酵技术（高密度发酵、连续发酵及其它新型发酵技术）；现代生物反应工程和分离工程技术；蛋白质工程技术。现代生物科学涉及：物理学，化学，生物学，计算机学，医药学，仪器仪表，工程学，生态环境以及伦理道理等诸多学科。
        目前，生物技术已成为人类解决食品、健康、环保和能源等诸多重大问题的重要关键技术，并发挥着巨大作用。正在成为世界各国发展科学技术的热点。世界各国家把发展生物技术当作自己的强国之策和增强国际间竞争力的重要手段，大力发展生物技术，已成为各国经济战略的重点。目前，美、日、英、德等发达国家领先生物技术发展，我国是一个人口众多、技术经济相对落后的发展中国家，尤其是解决十二亿多人吃饭和就医问题是所面临的巨大挑战。发展生物技术对于解决我国众多人口的事物和医疗保健，对于保障社会持续发展具有十分重要的现实意义和深远的战略意义。
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一、国外生物科技发展
' i" M- Q) b4 A  l; \9 B/ H- Q) y" D        美国提出除了继续重视医药生物技术之外，将在农业生物技术、环境生物技术、生物制造和生物处理工艺及能源研究、海洋生物技术和水产养殖研究等其他产业方面加大研究与开发力度，并在税收、经费预算、专利保护等方面制定了一系列特殊优惠政策，以促进生物技术的研究和开发。风险投资基金投资转向新建的生物技术公司，通过联邦食品药物管理局的改革及减少资本获得税，为生物技术及其产业的发展创造有利的条件。同时大量吸引高科技人才，为“生物技术必将对2 1世纪的世界和美国经济增长作出重大贡献”源源不断地注入动力。
' _3 z' P3 S  K9 ]        日本政府对生物技术的研究开发极为重视，把它作为21世纪的主导产业之一，加强了对生物技术的投资，并从欧美引进技术以弥补其基础研究方面的相对薄弱。日本生物技术今后的走向是仍为“实效性”，即：研究开发课题突出重点、逐步集中；注重研究开发效率；削减基础研究，研究开发向实用化倾斜，增加开发研究的比例等。提高开发和产业化的速度，缩短商品开发时间。推进产、官、学协作体制，改善大学教育，培养优秀人才。日本生物技术发展的另一趋势是，向情报化、信息化的多媒体时代努力发展，从由研究新技术到研制新产品。事实上这一趋势已使日本在生物信息学领域走在了前头。
  Y2 _1 X9 l3 f, a: E: X        欧盟为协调和促进各成员国生物技术的研究和发展，从整体上与美、日等发达国家进行抗衡与竞争，专门成立了生物技术委员会，把生物技术作为未来科技发展的重点领域，制订了新的战略。英国为进一步协调好全国的有关科技力量，成立了一个“生物技术和转基因委员会”，同时还组织了全国有实力的9 个从事生命科学研究的研究所，成立了一个实力雄厚的生物科学网络。法国为力图进入世界生物技术前列，目前正在执行一项投资近3 亿美元的五年计划，以创办更多的生物技术公司，主要集中开发农业，特别是抗病虫害高产作物的开发；医药保健，特别是针对动脉粥样硬化症、癌症和老的有关病症；化学制剂，特别是酶催化作用以及工业微生物的研究。德国也大力宣传生物和基因技术的好处，并采取一系列鼓励生物和基因技术发展的措施。“官，学，商”的灵活结合已使德国在生物和基因技术方面居欧洲首位，紧跟美国。
        亚洲不少国家和地区也在制定政策，以加快生物技术的发展。印度政府力求通过发展生物产业来实现经济结构的多元化，从而提高人们的生活质量。印度已采用了一套与美国十分相似的生物技术安全系统，并建立了生物技术规则的实施机制。其优秀的IT产业已使印度在生物芯片研究取得了重要突破，可能给整个计算机产业带来一场新的技术革命。新加坡、马来西亚和韩国也把生物技术列入工业化计划中一个优先发展的重点领域。台湾在发展高技术产业中，将生技产业定为下个世纪的两大主流产业之一，出台了一系列重大措施，大力加以推动。

二、生物科学领域
5 |0 g* d3 i5 L1 T/ H! l1、生物医学
        纵观生物科技这一领域，其产业化首先是从医药领域开始的(生物技术领域取得的研究成果中，60%以上是属于医学领域)。现代生物技术的发展使医药产业发生了革命性的变化，利用生物技术制药及使用生物技术类药品已成为医药工业和市场的主流。可以说，医药卫生领域是世界上最成功运用生物技术的领域之一。由于现代生物技术在解决人类所面临的诸如疑难疾病、仪器短缺等难题方面具有独特作用，因此各国政府纷纷制定本国的发展战略，投入巨额资金并予优惠政策扶持，以加快生物技术产品的研究和开发。以细胞及其组成分子为原始材料的生物技术药物是已广泛用于治疗癌症、艾滋病、冠心病、多发性硬化症、贫血、发育不良、糖尿病、肝炎、心力衰竭、血友病、囊性纤维变性和一些罕见的遗传疾病。核心技术是应用DNA重组、细胞融合以及细胞大规模培养等现代生物技术生产的蛋白、多肽、酶、激素、疫苗、细胞生长因子及单克隆抗体等，主要产品类型为疾病治疗剂、诊断试剂、预防药物与兽用治疗剂。其中发展最快的是基因治疗剂，生物技术将使许多老年性疾病得到治疗，是新药“黄金时代”的新开端。人体基因组测序工程取得重大突破将对人体和医学研究产生根本性的影响其中10％编码有可能作为药物的蛋白质，在这个基础上又将可能产生许多基因工程药物。同时，基因序列的阐明将使人类最终可通过基因水平的治疗来彻底解除各种困扰人们的疑难杂症。目前，已有大约500个基因用于药物开发，至HGP完成时，这一数字将增加6－20倍，达到3000－10000个。基因治疗应用广泛，已在免疫失调症、囊性纤维化、家族性高胆固醇血症、动脉硬化、老年痴呆症、帕金森氏症等疑难病症方面进行了治疗尝试。目前，基因工程药物的开发重点主要是治疗心血管疾病、糖尿病、肝炎、肿瘤、免疫性疾病、抗感染、抗衰老和计划生育方面的新型药物。主要包括以下几大类：干扰素类产品、白细胞介素类产品、造血因子类产品、醺类基因工程药物、蛋白质激素类产品、其它细胞因子类产品。当今，随着现代生物技术的研究深入，基因工程药物的研究和开发也有了新的发展，产生了许多新的研究热点。如用转基因动物生产基因工程药物、能抑制或封闭基因表达的反义药物、通过蛋白质融合或修饰技术生产的稳定性更高疗效更显著的蛋白药物、小型化抗体靶向基因工程药物等都已取得了很好的进展，前景十分诱人，被喻为第二代基因工程产品。
! u9 P/ H1 g/ M; G* e        展望未来，下一批生物技术重磅炸弹药品将基本上由5个类别组成：单克隆抗体，反义药物，基因治疗药物，可溶性蛋白质类药物和疫苗。其中单克隆抗体的市场需求最令人注目。当前处于临床试验阶段的各类单克隆抗体( 包括鼠源抗体，嵌合抗体和人源化抗体)约100个，大致占所有正在研制的生物技术药品数目的25％。预计世界单克隆抗体市场销售额在2000年超过17亿美元，最高年份收入有望突破40亿美元。除上述产品外，首批利用基因组学开发的生物药物已进入后期试验，因此今后很可能涌现出人们预想不到的新的重磅炸弹。
$ u) y" {: x/ e! V" d2、农业科技
         现代农业生物技术是仅次于医药生物技术发展最迅速、效益最显著的领域。细胞和胚胎工程育种、分子标记、转基因等技术已日趋成熟。近十多年农业转基因动植物研究开发取得一系列新的进展，培育成功了一批抗虫、抗病、耐除草剂和高产、优质的农作物新品种以及具有不同作用的转基因猪、羊新品种，发展了高效畜牧业。水稻基因组研究计划是一项世界性的科研工程，包括三大内容，即水稻基因组遗传图、物理图的构建和DNA全顺序的测定。目前美国、日本等国家已投入大量资金加强植物基因组图谱研究，科学家们可根据水稻、大麦、玉米、高梁等作物的遗传信息，利用从基因图上获得所需的基因，以培育新的良种，从而可望在产量、抗性、雄性不育等问题上获得突破。基因工程为农作物新品种的改良提供了强有力的手段，突破了传统育种方法面临的种间生殖隔离，可以将微生物、病毒等低等生物的有益基因导入高等农作物。近1 0多年业，转基因植物研究取得了一系列突破，推出了一批新品种，在改善农作物生产中发挥了明显的作用，显露出巨大工业的潜力。特别在培育抗病虫、抗逆性、抗除草剂新品种、改善品种的营养品质和加工品质方面已经取得成功。除转基因植物育种取得可喜成果外，植物组织培养、快繁脱毒、生物防治、单克隆抗体应用等也有长足进步，不少成果已进入实用阶段。新型生物杀虫剂、生长激素、农用疫苗和诊断盒正在投放市场。
         1997年英国克隆羊“多利”的诞生，预示着“2 1世纪人类将全面进入克隆时代”。近几年来，人们经过对克隆技术的激烈争论已逐步达成比较一致的意见。利用克隆技术可以快速复制出成批优良种畜；其次，为科学实验提供更适合的动物；此外，克隆技术对于濒危动物和家畜遗传多样性的保存具有重大意义。
$ ^" q4 u/ x) N/ n6 o         21世纪的农业生物技术的热点将突出表现在：基因组的研究将由“结构基因组”向“功能基因组”转变；单基因生物性抗逆向持久性抗逆的转移；生物性抗逆向非生物性抗逆的转移；目标性状的研究重点将从目前的“抗性”向“品质”转移；利用转基因植物生产稀有蛋白等产品。
        可以预料，作为21世纪突出的高新技术，生物技术必将在最终解决人类所面临的食物、健康和生存环境等重大问题上发挥其日益突出的作用。基因药物和基因治疗作为最新的高科技医疗手段，必将迅速占领世界医药市场，为人类攻克癌症、艾滋病、心血管病及神经系统疾病、细菌病等各种疑难病症提供最有力的工具。人体基因组的全系列测定，无疑将帮助人类全面了解自己，更快更好更准备地与疾病作斗争。植物基因工程技术也将获得迅速发展，除了有重大经济价值的转基因植物将陆续进入大田生产外，转基因技术也将有大突破，已经掌握的技术会不断得到完善，新的基因导入技术会不断出现，不久的将来，可望出现高产优质、集高光效、抗病虫和抗逆等特性为一体的作物新品种。

+ j' l* Y7 r  c6 a% t: M三、我国生物科技及发展
& ?! d6 Y5 Z2 V; r* h# t        我国于1986年3月制定了“863”生物技术领域计划，以把生物技术列为新的农业技术革命的主导技术，以加快农业生物技术产业化进程从“九五”开始，增加轻化工生物技术产品。十多年来，我国生物技术研究一直紧跟世界先进水平，采取跟踪先进、有所为有所不为、有限目标和重点突破的战略方针，在某些方面达到世界先进水平，而且有一大批项目已完成实验室研究，进入中试规模的开发研究。医药生物技术中试开发项目主要涉及基因工程多肽药物、反义核酸药物、基因工程疫苗、基因治疗和单克隆抗体诊断剂和治疗剂等方面；农业生物技术项目主要涉及转基因植物( 如抗虫棉、耐贮藏番茄等)、转基因动物(如转基因鱼)、畜用转基因疫苗、胚胎工程(牛、羊胚胎移植)等方面。近年来，我国的生物技术取得了很大的发展。初步形成了医药生物技术、农业生物技术、轻化工生物技术、海洋生物技术等门类齐全的生物技术研究、开发、生产的体系；取得了一批具有较高水平的生物技术研究开发成果，开发出一批生物技术产品并投放市场。1989年我国自主研制的基因工程重组人干扰素α1b正式上市。1992年自主研制的基因工程乙肝疫苗获准投放市场。1 996－1997年两年内，我国有基因工程重组干扰素、白细胞介素-2、红细胞生成素等11种基因工程药物获准进行商品化生产。1998年又批准了重组人胰岛素和重组人生长激素进行商品化生产。自1996年11月我国正式公布实施《农业生物基因工程安全管理实施办法》以来，我国已批准转基因抗虫棉、转基因耐贮番茄等6 件转基因植物商品化，其中5件是我国自主开发的。我国已成为世界上转基因作物推广面积最大的国家之一。我国在动植物细胞工程育种方面已产生了较好的经济和社会效益，两系杂交稻累计种植面积已达3000万亩，并已开始走向世界，仅东南亚国家目前的订单已超过1 000万吨；生物农药和生物肥料正迅速发展；传统的大宗发酵产品生产中存在的能耗高、物耗高、环境污染严重的情况已开始得到改善；我国的疾病诊断技术已经发生了重大变化。
% Z6 `! M  b8 B5 t        可以肯定，未来的生物科学技术将继续向以分子、基因、细胞水平的微观和以生物多样性、可持续性生态水平的宏观两极发展。
5 i8 U; {& }5 t1、基因组
( ?, U4 [! i# R: R1 p        人类的基因是一种不可再生资源。HGP中最受关切的莫过于对人类重大疾病相关基因和具有重要生物学功能基因的克隆分离、功能鉴定与开发应用的研究，这将带来巨大的商业利益。谁发现的多申请的专利多，谁就赢得今后竞争中获胜的机会。众多国际大型制药企业斥巨资金投入疾病相关基因研究和“基因组工业中”，并导致了愈演愈烈的基因专利之争和由此诱发的疾病家系、特殊人群、以及染色体异常材料等遗传资源之争。我国人类基因组研究主要着重于疾病相关基因以及重要生物功能基因的结构和功能研究，近年来的主要进展有：遗传性疾病致病基因的研究取得突破性进展，首次发现神经性耳聋的致病基因GJB3，并克隆到定位于11号染色体的多发性外生性骨疣的致病基因；发现了肝癌相关基因的cDNA和确定了17p上肝癌相关确失的区域的范围；定位了鼻咽癌在染色体上的杂合丢失区域；克隆到了若干白血病致病基因；对原发性高血压、精神病等多基因病患者及其家系或同胞对进行全基因组扫描，发现了一些与其发病相关的位点，还发现了与原发性高血压相关的新基因；完成了钩端螺旋体菌基因组４８５万个碱基对序列的测定；克隆了数百条来自造血、内分泌、神经、心血管、生殖系统或与发育、分化以及信号传导有关新基因的全长cDNA；在建立西南、东北地区12个少数民族及南、北方两个汉族人群永生细胞株库的基础上，开展了我国多民族基因组多样性的比较研究。在人类基因组30亿个碱基对中，承担了1％也就是3号染色体上3000万个碱基的测序任务，使我国成为继美、英、德、日、法之后第6个参与该计划的国家，也是唯一的发展中国家。完成了钩端螺旋体菌基因组４８５万个碱基对序列的测定，并将很快转入功能研究。启动植物致病菌黄单胞菌和人类条件致病菌表皮葡萄球菌基因组测序，预计年内即可完成。我国科学家目前也已经启动了中国超级杂交水稻等资源基因组计划，还将对血吸虫等进行测序。
2、干细胞
        干细胞是人体内最原始的细胞，它具有较强的再生能力，在干细胞因子和多种白细胞介素的联合作用下可扩增出各类的细胞。干细胞研究有不可估量的医学价值。分离、保存并在体外人工大量培养使之成长为各种组织和器官成为干细胞研究的首要课题。当前，对干细胞的分离和培养技术获得了重大进展，利用单克隆免疫吸附能识别细胞类型或细胞谱系的表面抗原，其分离纯度和细胞活力都很高。胚胎干细胞目前许多研究工作都是以小鼠胚胎干细胞为研究对象，神经干细胞的研究仍处于初级阶段。我国现已掌握了脐血干细胞分离、纯化、冷冻保存以及复苏的一整套技术，并开始在上海筹建我国第一个脐血库。我国在“治疗性克隆”研究领域获得重大突破，治疗性克隆的研究应用不只限于医学领域。由于大多数哺乳动物类的胚胎发育过程非常相似，应用同样技术，将会促进畜牧业、动物业、制药业等方面的蓬勃发展。目前，组织器官制造领域是全球高科技竞争最激烈的领域之一，各种再生或实验室培养的骨头、软骨、血管、皮肤以及胚胎神经组织都正在人体上试验。肝脏、胰腺、心脏、耳朵以及手指也正在实验室中成形。虽然目前我国治疗性克隆技术取得了重要进展，但离实现组织器官的产业化还有很长的路要走。
3、生物芯片
9 E& e: X7 k& n5 l. d, r, j        生物芯片是指能对生物分子进行快速行处理和分析的指甲盖大小的固体薄型器件，是便携式生化分析仪器的技术核心，包括芯片实验室、基因芯片、蛋白芯片等。基因芯片利用分子杂交原理，对遗传物质进行分子检测、识别。可用来研究基因功能、进行司法鉴定、疾病检测、药物筛选等。与传统生物技术相比，基因芯片具有高效、快速、准确的特点，最先实现商品化。几乎所有的国际大型制药公司都投入巨资，利用生物芯片开展新药的高通量筛选和对药理遗传学、药理基因组学等进行研究。随着功能基因的研究深入，结合以免疫酶联反应的蛋白质芯片也将以其稳定性，灵敏度在基础生物学和临床医学研究中发挥作用。
4、生物信息学
6 T6 }1 z1 \  i. V) ~( C        随着"人类基因组计划"的顺利完成和诸如大肠杆菌、结核杆菌、啤酒酵母、线虫、果蝇、小鼠、拟南芥、水稻、玉米等等其它一些模式生物的基因组计划的相继完成或全面实施，使有关核酸、蛋白质的序列和结构等的分子生物数据呈指数级数增长，人类进入后基因组时代。面对巨大而复杂的数据，运用计算机管理数据、控制误差、加速分析过程势在必行，如何开发和利用生物信息数据，已经成了当前一个前沿领域和研究热点。生物信息学为生物信息资源的研究和应用带来了福音。它通过对生物信息的查询、搜索、比较、分析，从中获取基因的编码、调控、遗传、突变等知识，研究核酸和蛋白质等生物大分子的结构、功能及其相互关系，研究它们在生物体内的物质代谢、能量转移、信号传导等生命活动中的作用机制。在大量理性知识的基础上，探索生命起源、生物进化的基本规律，探索细胞、器官和个体的发生、发育、衰亡等生命科学中重大问题。及时、充分、有效地利用网络上不断增长的生物信息数据库资源，已经成为生命科学和生物技术研究开发的必要手段；核酸和蛋白质序列、结构、功能分析软件已经成为生物学、医学、药物学、农学和环境科学等领域的必备工具。生物信息学涉及许多方面，包括序列和结构数据的采集、储存、管理，数列数据库的功能诠释，专用数据和信息系统的构建，基于关键词的数据库查询，基于序列相似性比对的数据库搜索，蛋白质结构和功能预测，RNA结构和功能预测，分子模拟、分子设计、药物设计，基因组序列外显子、内含子、启动子识别，非编码序列功能分析等。生物信息学已然深入到了生命科学的方方面面。
" P; V8 D, f% X        国外一直非常重视生物信息学的发展，欧美等发达国家在生物信息方面已有较长时间的积累。早在60年代，美国就建立了手工搜集数据的蛋白质数据库，于1988年在国会的支持下成立了国家生物技术信息中心（NCBI）。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室1979年就已经建立起genBank数据库，欧洲分子生物学实验室1982年就已经提供核酸序列数据库EMBL的服务，于1993年3月就着手建立欧洲生物信息学研究所（EBI）；日本也于1984年着手建立国家级的核酸序列数据库DDBJ并于1987年开始提供服务，也于1995年4月组建了自己的信息生物学中心（CIB）。目前，绝大部分的核酸和蛋白质数据库由美国、欧洲和日本的3家数据库系统产生；他们共同组成了DDBJ/EMBL/GenBank国际核酸序列数据库，每天交换数据，同步更新。其他一些国家，如德国、法国、意大利、瑞士、澳大利亚、丹麦和以色列等，在分享网络共享资源的同时，也分别建有自己的生物信息学机构、二级或更高级的具有各自特色的专业数据库以及自己的分析技术，服务于本国生物（医学）研究和开发，有些服务也开放于全世界。
        国内对生物信息学领域也越来越重视，自北京大学物理化学研究所于1996年建立了国内第一家生物信息学网络服务器以来，我国生物信息学也蓬勃发展了起来，国内近年来开展生物信息学研究的单位主要有：北京大学、清华大学、中国科学院生物物理所、军事医学科学院、上海生命科学院、中国科学院生物化学所、中国科学院微生物所、中国科学院遗传所人类基因组中心、中国医学科学院、天津大学、复旦大学、南开大学、中国科技大学、东南大学、内蒙古大学等。北京大学于1997年3月成立了生物信息学中心，建立起一个EMBL的镜像数据库，并提供部分的检索服务；中科院上海生命科学研究院也于2000年3月成立了生物信息学中心，分别维护着国内两个专业水平相对较高的生物信息学网站，但从全国总体上来看与国际水平差距很大。一方面，国内生物（医药）科学研究与开发对生物信息学研究和服务的需求市场非常广阔，另一方面，真正开展生物信息学具体研究和服务的机构或公司却相对较少，仅有的几家科研机构主要开展生物信息学理论研究，声称提供生物信息学服务的公司所提供的服务也仅局限于简单的计算机辅助分子生物学实验设计，而且服务体系并不完善；目前国内互联网上已经有了几家生物信息学网站，但大部分偏于所有生物（医）学领域的新闻报道，生物信息学专业技术服务的含量太少，研究力量薄弱，这就与国外有了较大差距。
. S2 O9 ~5 u5 V1 r1 F1 Y8 q- Y* G5、生物化工
) j- c& ^% {  d8 g        作为一项及古老又新兴的产业，生物化工产业在下世纪将成为一个新的经济增长点。生物化工技术为生物技术提供了高效率的反应器、新型分离介质、工艺控制技术和后处理技术，使生物技术的应用范围广阔，产品的下游技术不断更新。随着生物技术的高速发展而诞生的生物化工技术，已成为当今世界高技术竞争的焦点之一。我们国家已将生物化工列入化学工业发展重点，并争取在２０１０年前取得以下进展：首先是大力发展对生态无害无污染的生物农药，并使之迅速实现产业化；其次是利用现代生物化工技术，改造现有生化产品的生产，提高有机 酸等发酵产品的生产技术水平；用微生物法开发基础化工新产品并实现工业化、商品化，其中微生物法生产丙烯酰胺系列产品的工业化水平将上新 台阶；微生物色素、酶制剂、甜味剂及表面活性剂等精细生化产品将得到发展；大规模开发生化工程及装备产业化技术，以生化技术治理化工生产 中的污染，开发再生资源为基本有机化工原料，开拓新的原料来源等项目，都将进入一个新的发展阶段。
5 y+ Q' F# Y3 c+ ~3 F4 S& y        近年来，中国的生物化工产品生产得到了大力发展，但仍存在着诸多问题。产业化程度低，许多科研成果尚未转化为生产力。开发周期长，速度慢；技术水平和装备水平还有待进一步提高；缺少一支强大的生物化工技术企业队伍。对生物化工产品的开发投资不够，且投资渠道单一，缺乏应用的经济支撑。生物化工产业正面临着即要着重推进传统产业革命，又要迎头赶上世界新技术革命的现状。必须积极创造条件，在有选择地引进消化吸收国外先进技术成果的同时，以发酵工程、酶工程和生物化学工程的开发为重点，以工程和装备及放大技术为突破口，逐步开展基因工程和细胞工程等基础研究，建立高效能的科研开发体系，大力培养并建立企业的开发力量，为新世纪开创生物化工产业新局面，奠定坚实的基础。
0 x! l/ L- u* z' D6 f( {  d- v8 [/ m6、生态科学
        随着人口的增加和工业化的发展，人类对可再生资源的过度利用，致使大面积植被遭受到不同程度的破坏，许多类型的生态系统出现严重退化，继而引发了一系列的生态环境问题，如，水土流失、森林消减、土地荒漠化、水体和空气污染加重、生物多样性锐减、淡水资源短缺等。如何整治日趋恶化的生态环境，防止自然生态系统的退化，恢复和重建已经受害的生态系统，这是改善生态环境、提高区域生产力、实现可持续发展的关键。联合国教科文组织人与生物圈计划(MAB)的中心议题，就是运用生态学的方法，研究人与环境的关系，特别是人类活动对生态系统的影响，以及人类参与下的资源管理、利用与恢复。国际地圈生物圈计划(IGBP)、全球变化的人类因素研究计划(IHDP)、全球环境监测系统(GEMS)等国际大型计划也都包含恢复生态学的内容。
2 b6 M" D+ L0 K5 t& y' j        我国已开始注意到资源不合理利用及由此产生的生态环境问题，在摸清资源家底，对资源质和量评价方面开展工作，也提出过有关退化生态系统恢复方面的问题，并进行了零散的小规模的恢复试验。综合我国多年来的研究，从生态系统层次上，有森林、草地、农田、水域等方面的研究，也有地带性生态系统退化及恢复方面的研究，如干旱、半干旱区、荒漠化及水土流失地区生态恢复的工程、技术、机理方面的研究。
( ~! n$ o0 X% k- R# L        实施可持续发展战略已成为世界各国的共识，纵观可持续发展理论的孕育、产生和发展过程不难发现，生态危机是可持续发展思想产生的基本背景，生态学中的许多基本理论，如协调、适应、稳定、有序、循环再生及生态系统理论等，是可持续发展理论不断完善的理论基础。生态学是一门综合性很强的学科，不仅拥有很多分支学科(从传统的遗传生态学、生理生态学、种群生态学和群落生态学，到现代的生态系统生态学、景观生态学、保护生态学)，而且与其它许多相关学科(如地理学、土壤学、农学、草地学、林学、灾害学、环境化学、工程学、资源学甚至经济学)保持着广泛的学科交叉。因此，有关生态学研究需要组织多学科多专业开展综合研究，并寻求多学科综合研究的结合点以及与综合研究相适应的组织形式。我国生态学研究还缺乏进一步的理论探索和系统研究成果，需要进一步加强基础理论研究，注重高新技术的应用，如运用遥感、GIS、计算机等先进技术手段，分区域对退化生态系统进行详查、评估和制图。

  F% {: S" p* A) Q" a3 F四、问题与对策
        尽管我国正在实施的国家科技攻关计划、自然科学基金、火炬计划等各类层次的科学技术和产业发展计划，均把生命科学和生物技术放在重要地位，列为优先发展的高新技术和高新技术产业。目前从事生物技术研究开发的人员已近2万人，生物技术已有了相当的发展，部分领域如植物基因图谱、动植物转基因技术、基因治疗技术以及重大疾病相关基因研究等方面已达到国际先进水平。但我国生物技术的研究起步较晚，基础较差，在资金投入、开发能力和技术水平上都远远落后于美、日、欧等发达国家，生物科技的产业化程度很低。
5 B5 ?1 ], q: W, h" K9 W* \1、硬件结构差，产业规模小，研发经费少
        现代生物技术产品的研究开发和生产与传统产品不同，原有的一些技术、方法、材料、仪器和装备已经不能满足需要。目前，我国大部分研究开发仪器、试剂和生产装备都需依赖进口。这是制约我国生物技术研究开发速度和产业发展的一个很重要的因素。我国有生物制品企业约5 00余家，从业人数约5万余人，但有较大生产规模的公司约20多家，主要产品为基因工程药物和疫苗，只有2－3家公司的年销售额在亿元以上。增加开发投入生物技术产业是资金密集型产业，是高投入、高风险和高回报的产业，因此，资金短缺是首先需要解决的问题。在国家加大生产技术投资力度的同时，还要充分利用银行贷款以及尚待健全的风险资金市场，寻找各种资金渠道。政府应制定优惠政策，鼓励企业参与生物技术的研究与开发，推进了产业化进程。建立国家生物技术重大项目孵化器。　　
! ^& E! R1 S& k9 W+ j0 N$ Z1 b1 z# g2、重复研究开发，产品缺乏创新
        我国的生物技术主要是跟踪国外而发展起来的，基本上是国外研究开发什么，我们也研究开发什么，因此很少有创新产品。这种状况在新药研制中尤为突出。我国基因工程多肽药物大多为仿制国外已批准上市或正在进行临床研究的品种，而且重复严重。众多厂家一哄而上，产品市场问题严重。避免重复研究开发，是我国生物技术产业化丞待解决的问题。.加强知识产权保护，对生物技术产品给予专利保护。因此，国内研究单位和企业在开发某种产品之前，首先进行专利检索。除了通过法律加强知识产权保护外，我们还应优先资助拥有我国自主知识产权的项目。我国应该在资本市场上着力扶持高新技术医药企业和拥有知识产权或专有技术的科研机构。选择部分重点产品，目标定位国际市场。在某些我国有较好基础、接近或达到国际先进水平、或是我国有资源优势的技术领域，例如转基因动物反应器、转基因植物、功能基因组、生物芯片、组织工程、中药等领域选择部分重大项目，通过优势集成、整体设计、分段实施的方式，尽快将一批拥有自主知识产权的生物技术产品推向国际市场。充分利用和合理保护我国丰富的生物资源。我国生物资源丰富，是生物技术研究开发和产业发展的优势条件。但从目前情况看，我国大量的生物资源没有得到有效的保护和利用，甚至一些重要的资源流失严重。因此建议国务院有关部门高度重视生物资源的保护和利用。我国应尽快制定、完善和颁布有关各类生物资源管理的法规和规章制度，并尽快着手建立健全国家生物资源的保藏及服务体系，其中包括细胞库、菌种库、毒种库、种质库、信息库等。高度重视人才的培养和引进。建议在大学本科阶段，增设专门的生物技术课程，课程的内容包括广泛的相关领域的综合性知识。在研究生阶段，应开设有关管理和经营方面的课程，大力培养生物技术产业化人才，同时，还应特别重视毕业后的在职教育，及时拓展新知识。特别需要强调的是，应注意培养既懂科技又懂经营与管理的两栖人才。此外，建议国家有关部门制定出台更加明确的有关鼓励和吸引海外留学生和华人科学家归国为国服务的具体政策措施。
6 V6 z. ^# C- M5 Z- |/ |+ ~3、产业化程度不高
2 @- X5 W. W/ l* I' k        由于缺乏产业化的意识和氛围，以及其他各种各样的原因，我国新兴的一些生物技术企业，不少是从研究开发到生产销售一条道走到底，做得非常辛苦。事实上，由研究到产品销售，这中间有许多环节都是可以产业化的。加强国际合作，建立战略联盟。中介组织是创新体系的重要组成部分。我国应大力发展从事生物技术信息咨询、技术评估（包括生物安全性评估）、专利（特别是国外专利）代理、投融资等方面的中介机构。建议适时组建生物技术产业协会。政府主管部门可通过协会对全国的生物技术及产业发展进行组织协调。组建生物技术产业协会有利于信息沟通和协作，有利于规范市场和公平竞争，亦可避免不必要的重复，有利于逐步形成社会化发展的格局。我国在发展生物技术及产业的过程中，必须加强与国外政府间和民间的合作与交流。同时，应积极与国外跨国公司合作。利用国内巨大市场的吸引力，积极与某些大型跨国公司建立战略伙伴关系，在国内合作建立合资企业、合作开发新产品、合作开拓国际市场。应鼓励和支持研究机构特别是企业在国外建立联合工作站。8 63计划生物领域在“八五”、“九五”期间已试行，效果良好。实践表明这是实现技术跨越的有效途径。
4、中间环节薄弱
        生物技术是一门综合性很强的技术。这一高技术产业的发展，不仅需要有上游的研究开发，而且需要有后续的工业生产与之相衔接。但是，在我国的生物技术与产业发展中，由于中间环节薄弱，上游与下游衔接不利的状况十分突出。上下游脱节，影响了生物技术成果的转化和生物技术及产业的进一步发展。加强产业化进程的配套环节我国生物技术产业化能力相对薄弱，研究、开发及生产所用的仪器、设备等均依赖进口，生产规模小，工艺不配套，回收率低等问题严重影响了生物技术的产业化；再者，我国从事生物技术开发的人员大多数是研究生物科学基础研究的科学家，缺乏生物技术产业化必需的生化工程专业知识，在很大程度上限制了产业化进程。因此，国家应集中有限的资金，组织各专业技术人员联合攻关，加速我国生物技术产业化进程，使我国生物技术产业化在世界经济中占有一席之地。
2 e# h. H. M; m+ H9 m- q: F3 [5、科研体制僵化
; j9 ?/ |! s" U4 [: B* L        我国现阶段的科研体制，依然条块分割，部门封锁，自成体系，封闭发展，力量分散，低水平重复建设。不同学科，单位间缺乏良好的交流和合作，造成一方面资源紧缺，另一方面资源浪费。研究机构机制不活，缺乏有效的激励机制，工作效率很低，投资效益不高。高新技术产业的发展要有良好的成果转化机制、风险投资机制、人才激励机制、税收优惠机制等，我国在系统性和有效性方面尚有相当的差距。我们也有优势：中国人才遍天下，当今最领先的领域都有中国人的身影，给你一个良好的硬件环境，宽松的管理体系。多一些仪器设备，少一点行政干预。当官的不懂科学，却要管理科学！深化科技体制改革要落到实处。
6、舆论误导，认识扭曲
        大众媒体不适炒作“生物高科技”，结果盲目吹捧、过份渲染，使之带有不必要的神秘色彩。由于缺乏必要的生物科技知识，普通老百姓对于诸如“基因产品”，“克隆”，“核酸”，“生物芯片”等中性名词也雾里看花，大凡此类产品便是“先进”之物。部分大小公司也纷纷“从事”生物科技，高科技假象大行其道，再加中国现行股市之投机市场，结果更让生物变为“神物”。一些大小官员，抑或“科学眼光”，抑或“官本位主义”严重，于是乎凡“生物项目”必上，招商引资，大搞“形象工程”，“献礼项目”，甚至欺上瞒下，大放“生物高科技卫星”。普及“生物”教育，端正“ 生物”认识势在必行！