21世纪的生命科学对人类生活的影响

第21卷第4期 沧州师范专科学校学报

No.4 Vol.21

2005年12月 Journal of Cangzhou Teachers’College Dec .2005

* 收稿日期：2003-11-25

作者简介：赵淑英（1965— ），女，河北肃宁人，沧州师专体育系教师。

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21世纪的生命科学对人类生活的影响

赵淑英

(沧州师专 体育系，河北 沧州 061001)

摘 要：21世纪是生命科学的世纪，生命科学将对人类生活的各个方面产生重要的影响，生物科学会解决

农业、医药卫生、食品工业、环保、能源、生物计算机等与人类生活密切相关的一系列问题，将人类文明推向一个新的发展阶段。

关键词：生命科学；基因组计划；后基因组；基因疗法；生物能源；微生物杀虫剂；脑科学

中图分类号：TP389.1 文献标识码：B 文章编号：1008-4762(2005)04-0093-02 科学的发展与人类的生活需要息息相关，尤其是生命科学的发展，对人类的生产、生活和健康的影响是非常巨大的。生物科学技术直接关系到与人民生活、卫生、健康密切相关的农业、医药卫生、食品工业和化学工业的发展，同时，对环保、能源等科学技术的发展也有很大的渗透、交叉作用，能够产生难以估量的社会效益和经济效益。现代生物技术的开发和应用将对21世纪的人类生活产生广泛而深刻的影响。

[1]（P367-394）

1 21世纪的生命科学发展的基础

20世纪生命科学的发展为21世纪的生命科学打下了坚实的基础，第一个重大突破是孟德尔学说的再被承认和摩尔根的基因论。第二个重大突破，由美国的沃森和英国的克尼克建立了第二双螺旋图形的分子模型，这是生命科学发展的里程碑。双螺旋分子模型的建立促进了分子生物学的发展，而且促进了生命技术的发展。随着分子生物学的发展，信息科学的发展以及计算机的发展，人类才有可能来识破本身的遗传密码。在20世纪末启动的人类基因组计划可以说是20世纪最伟大的三大人类科学计划之一。（ 阿波罗登月计划、曼哈顿计划、人类基因组计划。）人类基因组计划不仅包括人类基因组的测序，也包括其它重要生物的测序。这对于基因表达调控具有重要意义。人类基因组基本测序完成，粳稻在国际上的测序已经完成，籼稻我们国家也已经完成了，还有不少的微生物和某些动物的基因测序也已经完成。21世纪已经进入后基因组的时代，后基因组时代也就是要研究基因的功能，而基因功能表达的相应蛋白质功能，只有在蛋白质结构的功能揭示之后才能更好解释生命现象。所以蛋白质组学将成为分子生物学研究的重点。随着功能基因的定位，蛋白质工程的发展，生命科学进一步发展，并在理论上和各学科交叉渗透，在生产实践上推进生物技术的建立，将极大地推进国民经济的发展。21世纪生命科学研究的特点 21世纪生命科学的显著特点是：分子生物学的突破性成果，成为生命科学的生长点，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。生命科学将成为自然科学的带头学科。分子生物学将在生命科学中保持主导地位；细胞生物学还将作为生命科学的基础科学继续发展；脑科学将代表生命科学发展的

一个高峰；基因组计划、基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程将带来农业、食品、医药和化工等领域的革命，产生难以估量的社会效益和经济效益。

2 21世纪生命科学将解决的与人类问题生活相关的重大问题

2.1在所有的科研突破中，基因科学及其在疾病的诊断和治疗中的应用给人们带来的希望最大。人类基因组计划，即测定人类基因组的全部DNA 序列，从而解读所有遗传密码，揭示生命的所有奥秘。这项计划的完成，我们会清楚地了解一个人为什么会成为色盲，为什么会发胖、秃顶，易患这种疾病而不是另外的疾病等等。正由于此，它是一项改变世界、影响到我们每一个人的科学计划。 2001年2月12日人类基因组的全核苷酸顺序测定工作已经完成。要弄清每个基因的功能，以及基因之间的相互关系，是21世纪生物科学家要完成的任务，所以现在各国生物科学家在努力研究蛋白质组，这是完成功能基因定位的前提条件。一旦蛋白质组工程完成，人们不仅能弄清楚人的全部遗传基因，还能明白不同基因的不同功能。一般而言，某一致病基因被发现后，数月内即可用于诊断。疾病的基因诊断有可能发展成医学的重要分支和实现产业化。基因疗法将成为一种普通的 治疗方法。基因疗法是将健康和正常的基因通过某种载体导入人体细胞中 有缺损或有变异基因的部位，以替代缺损或变异的基因，从而治疗疾病的一种方法，利用基因疗法，甚至在胎儿出生前，就可为其治愈遗传性疾病。与遗传有关的3000多种疾病将及时彻底地被治愈。这种愿望的实现，仅仅是时 间上的早晚而已。总有一天，新婚夫妇能够从容地走进诊所，向医生提供遗传病史，然后请 医生设计孩子的健康状况、长相、智力，甚至还可以为他们解决无法生育的问题。科学家们 可以让妇女的受精卵一开始就健康地成长。基因疗法将给人类优生优育带来的美好前景。通过基因预测、基因预防、基因治疗和个体医学等方面的成功实践，将极大地提高人类健康水平，延长人类寿命。[2] （P236-260）

2.2 21世纪科学家将在人体的器宫和组织“重造”及修复方面取得巨大进步。在人身上进行转基因动物器官移植将成为可

能；一些科研小组正在致力于完成人体细胞代谢程序的重新编排，使之具有新的功能；科学家还打算研制生物—人工器官，即研制能置于抗排异膜内的人体或动物的假器官，这种生物—人工器官将取代人造器宫。

2.3人类基因组计划的背后，是若干个巨大的生物信息数据库，比如说要了解染色体这个位置一些具体的信息，在这里找相对具体地方，有哪些结构上的信息，有哪些基因存在这个地方，再去查相对应的数据库。人类基因组计划给我们最大的财富，就是一整套的生物信息数据库。将来我们都可以做到每个人都有23对染色体的基因图谱，每个人都有一个庞大的生物信息数据库。将来看病，带着光盘就行了，医生不光要看你外在的病症，而且主要查你信息的老底，看看你这个人的生物信息，可能生哪些疾病，或者找出同健康状况有关系的潜在的、危害的生物信息，给你提前做预防措施，当然这为疾病的早期预防提供了便利，但同时也带来一系列伦理、法律和社会学问题。诸如：病人的隐私权如何得到保护？他们的就业和保险是否会受到影响？是否会在社会上受到“遗传歧视”，等等。人类基因组基本完成以后，对医学的影响很大，还将发生更深刻的影响。很多基因疾病，也可以通过生活改善、环境改善来防治。现在一提药就是化合物，不久的将来，药品不仅是化合物，蛋白质可以是药，基因可以是药，细胞可以是药，甚至某些组织和器官也可以是药。正因为这样，以后的药审，首先审查的不再是药理、毒理、临床，而首先是伦理，进行所有一切之前先要有伦理审查。

3 对脑科学方面的研究会取得较大突破

人类对自身的研究中，对大脑的研究是最最不透彻的。大脑是由几百亿个神经元组成的一个庞大的信息处理系统，它通过复杂的网络结构，为人类提供语言、记忆、认识、情感等高级神经功能。它是生物体中最复杂的结构。揭示脑的秘密，是21世纪最有挑战性的项目之一。科学技术的发展已使科学家现在可以用各种新的仪器，在无损伤的情况下对大脑各个区域进行研究。加上对很多神经系统突变体的研究，以及人类基因组研究所提供的知识，已使人们对大脑的认识有了长足的进步，这为阐明脑的功能、治愈人类脑的各种疾病（如帕金森综合症、老年痴呆症等）和脑损伤后遗症奠定了基础。很多人也期望通过对脑的研究来创造脑，即开发“人脑”计算机，这对未来的计算机的设计，将产生深远的影响。

4 生物产业高度发展，农业产量极度提高，人民衣食无忧

基因工程将引发一场新的绿色革命，农业的生产效率将获得全面提升。未来的基因工程作物不但可以在恶劣的环境里茁壮成长而且还会含有更高的营养成分。也就是说通过科学育种可实现多基因累加培育出多抗或光谱的作物品种，在干旱、盐碱、冷冻、高温、营养贫瘠的土地上都能高产的农作物，且其所含营养成分更适合人们的需要。未来的农民也许既可以种粮食，又可以种疫苗，他们还将利用基因工程培育可以生产疫苗、化学药品以及可进行生物降解的塑料等作物；而且白色农业将成为21世纪的农业的活跃领域，可利用微生物快速繁殖的特点，通过基因工程生产出丰富的发酵食品，实施工厂化生产，环境洁净，产品又无污染；另外，“植物工厂”会越来越普及，在很大的厂房里，房顶是透明的玻璃，阳光可以照射进来，蔬菜种在托盘上，用培养液代替土壤，从种植到收获全部自动化，由计算机控制的机器人可根据蔬菜生长的需要调节温度和光照，市民所需蔬菜30％以上可由城市温室提供；人造蔬菜和肉类食品将成为人们的主食

5. 生物能源开发利用，彻底解决能源危机

能源问题的崛起是人类认识史上的一件大事。它不只限于能源资源的开发、利用和保护，还涉及到社会经济的可持续发展、生态环境、人口控制和人类文明进步等一系列重大问题。再生能源是能够成为21世纪能源的一个必要条件。所谓再生能源，是指不随本身的变化或被利用而日益减少的能源如风能、海洋能、地热能、太阳能、热核受控核聚变能和生物能。它们可以从自然界源源不断地得到补充。与其相反，非再生资源的化石燃料、核燃料是随着被人类利用而逐渐减少的能源，特别是化石燃料将面临着枯竭的危机。而可再生能源家族中现实可行的能源是生物能源。我们的生活离不开能源，但我们的生活同样离不开美丽的环境，新世纪我们需要的是洁净、可再生和无污染的新一代能源。中国科学家从一种灌木的果实中，成功提取并加工出与柴油相近但更加环保的燃油。这种新型燃油可适用于各种柴油发动机，并在闪点、凝固点、硫含量、一氧化碳排放量、颗粒值等关键技术上均优于国内零号柴油。生物柴油”的燃油无论是用在农用发电机、拖拉机还是汽车，都没有出现传统柴油容易导致的黑烟弥漫的现象。生物能一直与太阳能、风能以及潮汐能一起作为新能源的代表，现在受关注的程度却直线上升，有些“脱颖而出”的味道。科学家们提供的资料表明，全球每年由光合作用产生的生物质为1440亿到11800亿吨。理论上，在自然光照条件下，太阳光能转化率为18.7％到28％，而目前最好的光电池的能量转换效率只有10％到18％，挖掘的潜力非常大。而对于风能和太阳能，都还存在技术不成熟以及成本太高等问题，普及推广相当不易。

6 生态环境高度改善，给人们提供舒适安宁的生活空间

生物技术在环境方面的应用主要有：用植物和微生物清除环境污染物、毒物，生物遥感器监测污染，用微生物杀虫剂代替化学杀虫剂，废物处理，绿色食物，纤维生物能源等。21

世纪新的更有效的“指示植物、微生物”、降解微生物及降解机理，用植物和微生物生产可降解的“自然塑料”，新的、污染少的生物能源，无害、少害、无废、少废的技术等。我国环境生物技术研究，已经取得了一定成绩，如可生物降解塑料、酶法脱硫技术等。环境生物技术是21世纪生物科学的一个重要发展领域，也是解决环境问题的根本措施。总之，21世纪的生物科学必将更全面、更优质的从人类生活的各个方面为人类服务，为人类健康长寿和美好生活作出更加可喜的贡献。

参考文献:

[1] 李保健.面向21世纪生命科学的发展前沿[M].广州：广东

科技出版社，1996.

[2] 高天祥，田竞生.医学分子生物学[M].北京：科学出版社，

1999.

[责任编辑：尤书才]

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