[摘要]日本科学家在常规的生物技术研究方面有一份冗长的成功纪录。现在他们准备把这个最新的技术引向大规模的商业活动。

日本的生物技术公司随时准备着在国内外进行大规模的发展。他们拥有先进的工具和雄厚的财力，并且在其背后有国家国际贸易和工业部（MITI）作为令人可畏的强大后盾。一旦日本在生物技术方面能获得如同汽车工业和电子工业一样的成功，他们将冲向国际市场。

但是日本的成功为西方发达国家可以提供意想不到的好处。如果使日本受资源（人力和物力）的限制，一旦他们从不必进口燃料和原材料的工业能赚足够的钱，就可以放弃今天仍占优势而依赖进口原料的工业。日本与西方国家的关系可谓千丝万缕；日本将出现的这种变化使西方国家赢得一个机会，卖出他们自己的汽车、船和电子产品。

从1974年起，日本的实业家们就注意发展需要材料不多和耗能低的产品和流程，因此微生物工程已经认定为一个关键的工艺。工业微生物学已经发展成种类繁多的工业，如燃料、食品，药品，基础试剂和矿业。相对而言这样的工艺只需要较少的容易得到的原材料，而且预计将使日本从一个资源贫乏的国家一跃变得有剩余的物资。

显然，这将是一个多么巨大的变化。整个日本的工业将出现全新的面貌。这是可能的吗？回答是肯定的，因为过去日本出现过这种局面。从I960到1979年，当日本的工业母机的海外出售额从24.7%上升到总出口额的61.3%时，纺织工业品出口则从35.6%下降到4.8%。因此我们可以期待到2000年会有另一个重大的变化。

也许更为重要的是日本会竭尽全力去争取这种变化，依靠生物技术能从根本上摆脱日本能源、原料和食品的短缺；利用新药能解决人口老化的医学需要；而且细胞和分子生物学能改善环境的控制。同时，日本工业的这种变化能像它的微电子学工业发展一样快，因为在开发微生物有机体方面日本已有了长期成功的历史。

日本在工业微生物流程方面的许多成功涉及到用于人类和动物的抗菌素、疫苗和药物，以及氨基酸、酶和食物添加剂很宽范围的大量产品。在这类产品方面日本工业已经居于世界之首；如利用氨基酸于先进的发酵工艺，在过去的40年间这种工业获得了很好的发展。

最近日本出口值中工业微生物所占的比例发生了巨大的变化。一种保守的估计，1980年微生物工业至少创造了11 ~ 12万亿日元（相当于500亿美元）价值的食品，药物和精制的金属，占国民生产总值的5%；并且可以与同年电子设备（包括大型电子设备和电子学设备）创造的12.6万亿日元相比。

在工业方面新的流程已不是利用微生物，日本采用独特的分类法，把其余的当作一个独立的学科。他们是这样描述的，“实际上，生物技术是指在制备工业中利用生物有机体，生物体系或流程。细菌、酵母、真菌、藻类、细胞和高等植物以及动物的组织或酶作为活性成分从这些有机体中分出来成单独一类，并且用于新的工业和使用新的或改进的工业微生物流程来代替现有的化学或机械流程”。微生物学、细胞生物学、分子生物学、生物化学和化学的其他分支对这门崭新的生物技术均有所贡献。并且像微电子学工业一样，生物技术冲击着许多工业。

新的生物技术在将来临的20年能提供许多有前景的预示，亦可分成四种类型：

1.利用生物反应的工艺流程（实际指利用酶）；2. 细胞的大量繁殖；3. 基因工程；4. 细胞融合。

基因控制和细胞融合将处于压倒优势，予以大肆宣传，因为它们对人类生命具有非常深远的意义；但是头两项亦可能具有相同的重要性。它们将迅速改变许多工业流程，并作为一个整体影响着整个社会。

基因工程是把新的基因引入微生物有机体的工艺，其结果产生的原料是通常办法不能制备的。用新的基因拼接的细菌能促使制备激素和胰岛素。基因工程能改进有机体的功效和带来多功能性。但是为了未来的成功，工业微生物学家同样必须提供一种适当的环境使微生物在那里生长和提供一种工艺以控制微生物和它们的产物。微生物工程仅仅是刚刚开始，生物技术的最终成功和实际的结构很大程度上取决于适宜的工程流程的发展。

酿造工艺

传统上酿酒和药厂采用的生物化学转化技术使用大罐、管子、泵、阀门和其他设备来成批地制备物品。这种方法运行的费用比在连续生产中的花费要高，后者对于大量的生产是最适用的。但是大规模的连续的方法更多地耗资在建设中。工艺的选择有时取决于流程的生物学本性，但是产量的规模通常是更为重要的。并且反过来将取决于资金是否用于正确的花费上；另外还取决于市场的规模，及其制造商是否制备更多的产品或集中在几种特殊的流水线上。现在日本开始了利用氨基酸、微生物酶和抗菌素发酵制备工艺，部分原因是它已经发展了几种利用固有的酶和细胞连续制备多种氨基酸的工艺。这不仅规模大，而且也调动了不少公司；沿着“知识的链锁曲线”很快调动了整个工业，它们几乎同时来学习如何操作这样的工艺和已经能大幅度降低它们产品的价格，这已经使他们增加了与其他发展国家的竞争能力，而在那些国家这种生物工程刚刚处于设计阶段。

正像在微电子学工业中那样，日本在生物技术方面的策略与美国新生物工艺的发展不同；日本把新的工艺直接转给市场，而在美国是先转给中间承包商；并且在日本发展和研究的主要动力来自大量的食品、饮料、药品和化学公司。生命科学委员会中至少50人来自这些部门，余下的来自大的设备公司，随后20年它们的目标是发展最获利的那种工厂和设备。

日本至少有5个私人研究所涉及到DNA的研究。其余大多数正从事于工业上使用酶的诸方面的探讨。在日本有12，000名科学家从事微生物工作，其中70%的工作人员在私人企业中任职，这些企业已建立了先进的工艺；另外20 ~ 25%在研究所和私人的实验室工作；余下的5 ~ 10%在政府的实验室工作。在日本食品和饮料公司也生产抗菌素、酶和高浓果糖汁，还有抗癌药物。仅有比较少的医药公司关心最新性质药物的制备。1979年11种畅销世界的新抗菌素中的7种来自日本的实验室。1980年在制备新药方面日本仅次于美国，名列第二。

这就意味着，在新的生物技术方面的研究和发展正变得越来越重要。如同微电子学工业一样，大部分开销来自私人企业。据日本《经济新闻报》的最新评述，在随后20 ~ 25年间不少于95个公司已经有了制备微生物产品的生产计划。这些新产品中44%是药物，23%是化学或者食物产品，10%属于燃料。大多数研究和发展针对高价值的药物和精制的试剂。十年之内大约10%的工业化学药品将用微生物方法来生产。到九十年代末期30%的燃料和药物流程将为工业微生物取代。

在1975年MITI把微生物学划成优先资助工业，分配给60亿日元来围绕200个课题研究。去年在这领域把生物工艺作为在“新的基础工业工艺研究计划”中的一个主要研究课题而增强了力量。这一决定的意图是发展九十年代需求的工业和科学的专门技能。实施这一计划的组织，即生物工艺的技术研究协会于1981年8月创建，以便去做八十年代的研究工作。14个发起的化学、药物和食品企业在协会中共同合作。这个协会在下一个十年间将花费260亿日元于生物技术的研究。

来自六个机构的资助

MITI不是推动生物技术的唯一政府部门。其余五个部门也参与了。许多课题已经着手进行，或者在1982年着手设计。早在1973年科学和技术部门就建立一个推动生命科学研究的中心，集中研究五个重大的活跃领域，其中两项是防老和抗癌药物。不久前（1979年）这个部制定了发展基础生物反应试剂、DNA重组合和遗传工程的四年计划，年预算15亿日元。另外科学委员会向这个领域大约100个研究所提供资助。健康和福利部同样通过一个计划，预计今年实施，并从事制备激素、疫苗、干扰素、维生素、氨基酸、抗菌素和诊断药物新工艺的研究。

在农业方面日本科学家确信他们已临近遗传转化技术的突破，以创造谷物的新品种，这种品种无需人工施肥亦可丰收。在三岛国立遗传学研究所著名的微生物遗传学家广田领导的一个研究小组目前正从事精细的工作：把在谷物根部发现的细菌的基因切碎，然后重组以发展成一种自身繁殖的谷物，它能固定大气中的氮，转变成氨，以促进植物的生长。该研究所的目标是使稻谷产生遗传的“突变”，最终这种新品种可以随地而生，甚至在十分坏的条件下也可以生长。当然，与此同时由于免去了基于氨的肥料，或者最初的原料（煤和石油），在谷物价格估算上还可以节省不少钱。

工业、政府研究所和大学正着重发展使用工业微生物的最终的产品和流程；一些基础研究也朝着这样的目标进军。在发酵工业方面已经获得了十分广阔的进展，这是生物化学和基础生物工业的核心。

1981年8月24日协合加工工业公司宣布，他们已经获得日本癌症研究实验室（CRI）的许可，利用DNA重组技术生产β型干扰素；有两家公司将联合发展CRI提出的可观量产品生产的工艺。第一个大量生产干扰素的流程全部是日本自己研究和设计的。由此生产的干扰素的最早的临床实验可望于今年先从癌症处理起步。

在MITI发展新的生物工艺的三个研究计划中，协合加工公司同样起了主导的作用。因为发酵工艺的高水平，MITI指派这个公司与一个小组协作，这个小组从事研究动物细胞大量繁殖的课题，于1981年9月已着手进行。第二个大课题的目标是从含有多纤维素的原料，如稻草、甘蔗渣和碎木屑制备有用的燃料。在MITI准备拨给协合加工公司用于七年计划的120亿日元资金中，其中1/3用于这个项目。与生物技术不直接有关的第三个计划是——碳化学计划，该计划将仔细研究从CO和H₂为原料制备甲醇；这个公司将用它的化学副产品参与这个课题的研究。

在主要的化学公司中三菱化学工业公司（MCI）已经最快地采用了生物技术作为其战略的一部分、以便减轻能源危机的影响。实际上在日本每个大的化学公司全跟MCI学、昭和电工株式会社利用细胞分裂来生产氨基酸，并且正在发展激素和维生素的制备。旭化学工业公司利用肿瘤坏死因子来研究抗癌药物，该项工作与东京大学一位教授合作。此外大日本药品住友化学公司已获得英国怀尔肯（Wellcome）基金会的许可制造干扰素，并且从美国基因公司进口了激素进行了临床刺激生长的实验。三井东亚化学公司也将利用基因工艺生产干扰素，并且同时利用从美国引进的重组合DNA技术生产urokinase。

在日本对生物技术的促进不仅来自快的先进的科学知识，而且也与它的经济实力的惊人变化有关。从1973年起油价上涨，对原材料来源的急切渴望，大量农村的快速工业化，人口老化人流，所有这些造成日益增长的压力。每个人都想得到便宜的和更为充足的能源和化学原料，更有效的食品，饲料变成动物肉的更有效地转化，好而便宜的药，抗生素和疫苗。这些需要加上日本被节制的能源必然导致如下的结果：基于生物技术的工业如雨后春笋般兴起，以保持平衡。这种飞跃的发展在本世纪余下的年度里将继续下去。

[New Scientist，1982年7月29日]