具有100年历史、拥有400亿美元资产的美国农业化肥工业及其它一些行业，必须对来自生物技术的竞争威胁迅速作出反应。它们的经理人员必须比从事想入非非的培育能抗病并能合成自身所需肥料的优良品种的科学家们考虑得更多和更远些。

八十年代已展现为这一新颖技术革命大显身手的年代，从某种意义上来说，其所造成的重大影响并不亚于七十年代的微电子学、六十年代的计算机以及五十年代的晶体管的发明。许多高速发展的大公司在彼此竞争中，已经大张旗鼓地或不引人注目地出现在这一新技术的最前沿，以审核该新兴科学所提供的各种新良机。为了能从中获得好处，不少大公司匆匆与研究这种尖端技术的机构、公司建立了联系并进行投资。最初，研究的重点主要是放在“富于魅力”的医学领域，但毋庸置疑的是，生物技术将在大多数重要的工业部门中产生巨大的影响。在本文中，我们打算探讨其某些应用范畴。但必须强调的是，由于受机会的限制，故所描述的很可能更多的是来自我们自己的想象，而不是来自该技术的本身。

在把注意力集中到一些最令人瞩目的特定事例之前，我们应该首先具备某些基本概念。自从英国剑桥的Crick与Watson在五十年代初期所做的开拓工作以来，目前人类已在DNA的控制方面取得了巨大的进展。这种大分子物质携带着一种精致的、决定着细胞的自我复制与相互作用的信息——“密码”。DNA是基因的“中枢”，这些基因控制着在包括人类在内的复杂生物体的繁殖周期中起关键作用的遗传因子。DNA所存储的信息，能选择各种合适的氨基酸，然后连接到一个长链上。一些氨基酸链构成了蛋白质及一类已特化了的蛋白质——酶。酶类在加快和控制某些化学反应方面起着一种催化剂的作用。蛋白质的化学能之所以存在，就是因为它能被一种酶，且只能是一种特定的酶所催化而发生特殊的反应；而且当该反应进行时，其它所有反应皆被排斥。于是便直接导致了各种生化反应所具有的基本特性：它们的效率非常之高；它们能产生高品质和高纯度的产物；同时因其副产品能进行生物降解故亦不存在污染问题。这项工艺之所以能在商业化方面出现指数级地发展，是因为我们目前已能设计DNA分子，从而能合成酶及其它能自我复制并能高效率地完成某些特殊反应的大分子物质。这种技术被称之为“基因拼接”或者更严格地被称为“重组DNA技术”。

以上所谈及的均为基本概念，下面让我们来看一些实例。先从与受人们重视的行业有关的初级产物开始，从我们的制造业的原料着手。科学家们试图“创造”一些新的细菌，以帮助从各种来源中收集那些依靠目前技术水平尚无法经济地加以收集的稀有矿物。这里包括从海水中回收黄金；从贫矿或矿渣中提取铀以及从废弃的油井中开采残留的石油。据认为，人们难以得到的残留石油可占总储油量的40%。假如上述设想得以实现，这对石油工业将带来巨大的影响。此外，还为石油工业提供了很多良机。微生物能制造我们所消费的石油。今天，科学家们打算使用人类所设计的微生物来探明储油量，并甚至用来形成新的油源。细菌在消除油膜方面的作用是很显著的。

由所谓的“生物量”向燃料及其它有价值的化学物质的转化，在可供选择的能源的开发方面占据重要地位。由谷物转化成酒精的工作已在商业化生产方面获得了一些成功，并通过采用生物工程的一些大有前途的方法，转化为另外一些可更新的物质。譬如，能将废木及植物产品转化为充作燃料和塑料工业原料的有用化学物质。我们将能看到在这个重要化学工业中的重大变化，由于生物技术的出现，使我们获得了效率更高的工艺流程，由最初一次发酵转为连续发酵。连续发酵法仅需较低的投资额及较少的人力，因为电子计算机能监控发酵的各种状况。一大批化学物质将首次由试验阶段发展到工业化生产，它们是酒精、乙烯乙二醇（防冻剂）及乙烯氧化物（系化学工业中常用的一种中间体）。通过连续而又高效率的发酵所制取的酒精将大大促进用酒精驱动的低污染汽车的发展。目前，数家大公司正在发展这种为扩大生产所必需的先进工艺。例如，国有蒸馏器与化学品公司正在制造一种价值1亿美元的设备，以供发酵厂用遗传工程制备的酵母菌来连续地生产酒精。在日本，连续发酵已被用来生产多种氨基酸。通过静态微生物作连续发酵所需耗费的糖要比一次发酵法减少90%。人类已从事了数十年的用于饲喂牲畜的单细胞蛋白的生产。目前，属于ICI（英国帝国化学工业公司）的世界上最大的一家发酵厂正在从事这方面的生产。基因拼接技术已用来增强上述生产流程中的甲醇转化阶段，结果极大地提高了单细胞蛋白的产量，这被认为是首次大规模地应用重组DNA技术的具体事例。眼下正在进行中的一些研究项目，并不采用完整的微生物个体，而仅仅是利用一些酶来促进大量化学物质的转化。这方面的一个实例是加利福尼亚的标准石油公司与塞图斯公司共同进行的由乙烯合成乙烯乙二醇的尝试。在今后若干年内，酶类将被用于制取像长链乙醇及乙二醇等一大类化合物。这类化合物的制备照目前看来是不经济的，或者可以说是不可能用传统的石油化学工艺来实现的。

人类同样也需要有一种威力巨大的新式武器来对付世界范围的食品短缺。遗传工程将创造出一些能抗虫、生长期较短、能在瘠土或盐土中茁壮生长的作物高产新品种。植物生长调节剂亦已在市场上销售，并选择性地用于甘蔗、胡桃等一类作物。土壤中的细菌在植物生长所需要的固氮过程中起着一种极其重要的作用。通过将上述细菌的固氮基因植入作物，科学家大概能赋予小麦、玉米、水稻等一类主要粮食作物以合成它们自己所需肥料的能力，从而排除我们对作为氮源基础的土壤的依赖。酶类同样也被用于大规模的工业化生产，几家美国公司通过使用一种静态酶在连续反应器里把玉米糖浆转化成浓缩的果糖糖浆。在欧洲，Corning玻璃厂已开始用乳糖酶将奶酪生产中具有污染性的副产品——乳清，转化成一些单糖。近年来，经遗传工程技术改进的一些酶，已部分地代替从小牛皱^里分离的粗制凝乳酶来生产奶酪。此外，“Merck &Co”的子公司“Kelco”采用一种微生物发酵法来进行在色拉调味汁及巧克力糖浆等许多食品中充当增稠剂的“Xanthan”胶的生物合成。更进一步的设想是打算通过各种生物手段来生产具有超级特性的纤维。众所周知，蜘蛛及家蚕能连续地和高效率地吐出高质量的丝。人类可能有朝一日也能在大规模的工业化生产中实现这一点。

生物技术在化妆品、杀虫剂及激素等药物生产中的应用研究，也已获得了专项拨款。微生物“工厂”可用于生产人体内抗御病毒侵袭，并被声称是一种抗癌药物的成分——干扰素。此外，胰岛素和由甲状腺分泌的生长激素的大规模生产前景，也已作了广泛宣传。目前采用一次发酵法生产的抗菌素类药物将改为连续发酵法制备，并且将会出现药效更理想的一些药物。当前，“Monsanto”与“Genentech”公司业已联合进行有关用牛生长激素增加牛肉及乳制品产量的前景的一系列探讨。由于这种激素是在牛体内自然形成的，所以认为，它的使用不会造成像较早些时候使用的一些药物所带来的残留物问题。鉴于每一种酶均具有各自的专一性，故将它们应用于测试时，便能提供各种新颖和敏感的测试方法。英国剑桥的Patscenter实验室正在研究使用—些酶来检测汽车排气管里痕量的污染物质，尔后把所获得的数据输入微处理机，经其调整后，使发动机正常地运转。最终，另一些酶将可能代替目前用于处理排气管废气的昂贵的铂催化剂。可能隐藏在轴承和润滑油里的痕量元素，通过一种生物传感器能被检测出。当这些部位的污染物达到一定程度时，将促使人们进行预防性维修，以避免因意外停驶检查所造成的损失。

要想预测最终将从生物实验室里研制成功的所有新产品，这几乎是不可能的。但我们可以肯定下列中至少有一部分将逐渐获得成功：建立在萤火虫的各种技能基础上的灯；生物信息存储器；用各种材料制成的机体移植物（人造器官）能发展到与组织和谐共存，并且具有高强度及较长的寿命；超敏感光传感器；工业用人造“肌肉”，甚至各种“机器人”。这一新领域要求新型设备的设计者努力探索新的物质，并且达到严格的安全标准。例如，一种生物反应器，采用大量由多孔膜制成的很小的中空细管。细菌附着生长在膜壁上，通过膜壁吸取所需的营养并排泄其代谢废物。然而，这些细孔非常小，将允许细菌自由进出。这种反应器将比传统的反应器的效率提高一百多倍。同样也很需要其它各种新设备。如自动化的基因拼接机，它能自动地“装配”基因片段，最近已为加拿大的“Vega”生物与生物化学制品公司所采用。这些新设备将大大加快在基因拼接方面的研究与发展步伐。同时，随着更多的公司逐步加以采用，将日益扩大其商业应用范围。

概括地说，生物工程技术将不容置疑地调整包括药物与化学品的制造、临床诊断、食品加工与农业、采矿、合成纤维与聚合物的生产以及补充能源的提供在内的各行业。它将肯定与我们中间的每个人息息相关，并可能使人振奋地改变目前所预测的整个国民经济。

[Design News，37卷，1981年7月6日]