最近的生物科技领域里，比较引人注目的是人体器脏移植时使用的抗体医药品。单克隆抗体作为器官移植时控制免疫反应使用的药品，在美国格外引起重视。另外，世界范围内正在积极进行人的基因组分析，利用这一研究成果可进行基因病、成人病的预测、诊断及治疗。还有基因重组技术、蛋白质工程阶段的分子育种技术也有新的进展。就是说，利用突然变异促使其积极进化，并由此改变蛋白质的功能，从而实现进化程序化。再如对于抑制癌细胞寄于厚望的干扰素，虽说有令人失望的方面，但在治疗丙型肝炎方面却极有成效，故获得了相当的市场。

在此，我们将视点转向21世纪，生物科学技术将发挥如何重要的作用。尤其是在解决老龄化社会、人口剧增、环境、能源等一系列问题时，怎样充分利用生物科学技术为人类社会服务，发挥其应有的效用。

1.生物科技在老龄化社会中的作用

以日本为例，到2018年日本65岁以上的人口将达到24.8%，也就是说，每4人中就有1人为65岁以上的老人。在迎接这一老龄化社会的到来之际，从基础结构到所有的社会系统都必须改变。为了使老龄化社会能正常运转，首要的一点须使老年人保持身体健康，对此生物科技可发挥很大作用。现在老化机理的研究很热门，随着这类基础研究的进展，老化机理将被揭示，由此就可采取对策，控制老化速度。由生物技术生产的各种医药品，可在预防、治疗这类疾病中发挥作用。此外，对有疾患的脏器可进行脏器移植或用人工脏器代替。由于生物形态形成的基因正在被揭示，从而开创由操作生物体内相关基因、从培养的细胞中再生组织的新途径。这一构想如能实现，就可取出人体某一脏器的部分细胞进行组织培养，由控制体内生态基因再生一个完整的脏器。

目前，正积极开发由生物材料与人工材料混合制作的人工脏器，并应用微机技术设计制造超微型的人工脏器，以及具有生物适宜性的合成高分子，可制成完全能取代人体脏器的人工脏器。为此，模仿生物功能的生物模拟技术将兴盛起来，有关生物功能分子的设计、合成计划亦已推出，具有与生物分子相似功能的人工分子构筑也已开始。这类研究的进展，给制造与生物体相适宜的完全人工脏器带来希望。

另一方面，生物检测器技术进步显著，日本在这一领域处于世界先进水平，已有各种生物检测器被研制出来。这类生物检测器，由于可用于家庭对高龄老人的健康状况进行检测，故肯定会大受欢迎。B本正在开发一种厕所生物检测系统，即在厕所安装生物检测器，通过测定尿、大便中的化学成分，来监测健康状态，然后将检测到的数据送到叫做“健康院”的地方，由医生进行确认。如发现异常信号，可在健康院接受血液检查，一旦确诊，就可在专门医院接受适时的治疗。这类体液监测仪，对于预防医学是必不可少的，它有利于维护老年人的健康。

此外，生物电子学的研究使开发研制具有人脑同样功能的神经计算机、生物计算机变得可能，它可从外部帮助脑功能受到损伤的人。装有生物计算机、神经计算机的机器人，可以帮助不能自由行动的高龄老人，成为可与人们对话、近似真人的机器人。这种能照料高龄老人、帮做家务的机器人，计算机部分是最重要的，但还必须具有相当于人的五官的生物传感器。高龄老人为了在社会上生存，必须有与高龄老人生活节奏相吻合的工作，生物工业也许是最合适的，这将成为生物工业的新发展。由此看来，生物科技是对地球人类慈善的技术，它作为平稳渡过老龄化社会的关键技术，将起到极大的作用。

2. 生物科技在人口剧增时代发挥的作用

世界人口急剧增长，21世纪中叶世界人口将达到90至100亿，约为现在的2倍。据日本经济规划厅预测，到本世纪末，粮食生产与世界粮食需求将取得平衡，但如此速度的人口剧增，粮食供应将出现不足，要满足100亿人口的粮食供应，仅凭现在的耕地面积是难以解决的，为此，就必须培育光合作用效率高的植物。这里有许多与光合作用有关的增强塞因、扩大绿叶面积，提高碳水化合物生长率的课题。还有为使植物很好地成长，必须供给土壤充分的无机化合物，这就需要解明肥料供给、物质循环的微生物系统。另外，可利用基因重组技术，培育出抗病、抗虫害、抗病毒、耐气候性强的植物，如美国的基因重组番茄正在推向实用化，利用基因重组技术还可培育收获率高的植物，由此，可成倍提高谷物的产量。

尽管碳水化合物也许可由新型植物提供，但蛋白质、类脂物却来源于畜业，而畜牧业的兴盛必然与谷物消费相联结，这就需寻求其他蛋白质资源。因此，我们不妨把着眼点放在海洋资源的开发利用上，即充分利用生物科技，使水产资源得以复苏。雌性繁衍、雄性繁衍，三倍体等使资源增产的技术开发正在兴起，这一技术的应用可使海洋水产资源变得更加丰富。海洋自身可构成一个食物链，而构成这一食物链的基本物质是植物浮游生物。现在海洋正处于沙漠状态，非常缺乏氮肥、钾、磷酸等的微量元素。因此为使海洋增产浮游生物，不可不增加无机营养盐。如要使海底深处丰富的无机物上浮到海面附近，就需要庞大的能源。故是否可考虑改变海流使其上升，或者利用太阳能、风能、波能等，使这类营养盐上浮到海面附近。

3. 生物科技在环境对策中的应用

从21世纪起，环境问题已成为一个很大的问题，其原因与产业化生产有直接关系。由于二氧化碳的增加，地球日趋暖化，在解决这一问题方面，生物科技有着许多重要意义。我们使用的化石燃料燃烧是引起地球暖化的主要原因，如能完全回收这种二氧化碳，这一问题就能得到根本解决。可以说，增植森林是解决这一问题的方法之一，平均每公顷森林年固化二氧化碳6吨，因此，增加森林面积，就能增加二氧化碳的回收量。然而现在森林面积正在逐年减少，沙漠化日益扩大。假如能使热带雨林再生，就能大大提高二氧化碳的固化量。或者使热带深草原地带实现森林化，也将有助于这一问题的解决。然而这些都不是轻而易举就能办到的，较为适宜的是绿化沙漠。为此，需要培育能抗沙的植物品种，利用植物绿化沙漠，这就需要充分了解沙漠的气候以及存在于沙漠的生态系列，还需充分把握沙漠的物理环境，随着综合性科学技术的投入，逐步实现沙漠绿化。

另外，利用海洋也是吸收二氧化碳的重要途径。如前所述，增产粮食就须增加海洋植物浮游生物，而浮游生物也是由吸收二氧化碳来完成光合作用的。那么由浮游生物的增加就可增加二氧化碳的吸收量。除此之外，还可应用生化方法、化学方法固化二氧化碳，使其转化为有用物质的系统方法。这种方法不需大量能源，这是由于生化系统可以常温、常压作动力，故是最能节省能源的固化二氧化碳方法。现在日本地球环境产业技术研究机构正在推出一项利用藻类固化二氧化碳的计划，如此种种都是为解决这一问题提出的挑战。

其他环境问题有臭氧层的破坏问题，及环境负载物质积存问题。最近，生物医治疗法引起社会极大的关注。这是利用生物功能分解、除去不易分解的环境负载物质的一种技术，它可用于从高分子化合物、低分子化合物、无机化合物以及各种金属材料等。这种方法既节省能源，又有利于消除环境的积存物，只是还存在一个效率问题。可考虑使用基因重组技术提高效率，即将与分解有关的酶基因进行克隆培养，由增强后的基因提高分解速度。

4. 利用生物技术再生能源

人类使用的能源主要依赖于化石燃料，但这种化石燃料的埋藏量是极有限的。根据预测，化石燃料照此消耗下去，至下世纪中叶即告耗罄。化石燃料是由远古时代生物量的积蓄演变而来，其中某些植物、动物资源起着重要作用。现在利用生物技术制造化石燃料也不是不可能，但不可能如此大量地制造。因此要尽量少使用或有效地使用贵重的化石燃料，如要考虑至少要稍稍保留一些贵重的化石燃料，就得充分利用生物技术。日本现已积极开展从废弃的生物量中提取乙醇等液体燃料，或甲烷、氢等气体燃料，尤其考虑到地球的环境问题，就需重新评价利用生物功能制造洁净氢这一研究。实际上这是从废弃的生物量、未经利用的资源中提取乙醇的方法，但如考虑这类生物反应器的折旧费用，还是使用发酵槽为好。特别是用于提取乙醇的生物量体积大，在须运输的地方成本提高，故不足以取。因此在生物量丰富的地方，可考虑区域范围内生产，甲烷、氢也是一样。

众所周知，碳氢化合物的提取原料为石油植物、石油微生物。如藻类中的葡萄藻，作为在菌体外积蓄着碳氢化合物的绿藻类引起世界关注，这类石油微生物由吸收二氧化碳发生连锁反应，由此就可从太阳能中产生碳氢化合物，但还需要利用基因重组技术进一步提高转化效率。另外，石油植物有多种多样，其中桉树中含有百分之几的碳氢化合物，而且由此提取的碳氢化合物可用作汽车燃料，这点已被揭示。还有蓝珊瑚等类的石油植物也能产生碳氢化合物，只是生产效率低。若通过植物生物技术可提高生产率的话，则利用光能从二氧碳化合物中再生碳化氢就变得可能。

[Bio Industry，1994年第1期］