现代生物技术讲义

现代生物技术讲义

一、现代生物技术 Biotechnology

什么是现代生物技术？

现代生物技术是以生命科学为基础，利用生物（或生物组织、细胞及其他组成部分）的特性和功能，设计、构建具有预期性能的新物质或新品系，以及与工程原理相结合，加工生产产品或提供服务的综合性技术。这门技术内涵十分丰富它涉及到：对生物的遗传基因进行改造或重组，并使重组基因在细胞内表达，产生人类需要的新物质的基因技术（如“克隆技术”）；从简单普通的原料出发，设计最佳路线，选择适当的酶，合成所需功能产品的生物分子工程技术：利用生物细胞大量加工、制造产品的生物生产技术（如发酵）；将生物分子与电子、光学或机械系统连接起来，并把生物分子捕获的信息放大、传递。转换成为光。电或机械信息的生物耦合技术；在纳米（即百万分之一毫米）尺度上研究生物大分子精细结构及其与功能的关系。并对其结构进行改造利用它们组装分子设备的纳米生物技术：模拟生物或生物系统。组织、器官功能结构的仿生技术等等。

现代生物技术以分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫学、遗传学、生理学等学科为支撑，结合了化学、化工、计算机、微电子等学科，从而形成了一门多学科互相渗透的综合性学科。就其应用领域，可分为农业生物技术、医学生物技术、植物生物技术、动物生物技术、食品生物技术、环境生物技术等。

现代生物技术（基因工程）的特点：

（１）能打破物种之间的界限。在传统遗传育种的概念中，亲缘关系远一点的物种，要想杂交成功几乎是不可能的，更不用说动物与植物之间、细菌与动物之间、细菌与植物之间的杂交了。但基因工程技术却可越过交配屏障，使这一切有了实现的可能。

（２）可以根据人们的意愿、目的，定向地改造生物遗传特性，甚至创造出地球上还不存在的新的生命物种。同时，这种技术对人类自身的进化过程也可能产生影响。

（３）由于这种技术是直接在遗传物质核酸上动手术，因而创造新的生物类型的速度可以大大加快。

（一）、基因工程genetic engineering—— 核心

基因工程也称为遗传工程，是生物技术的主体技术。基因工程是指按照人类的愿望，将不同生物的遗传物质在体外人工剪切并和载体重组后转入细胞内进行扩增，并表达产生所需蛋白质的技术。基因工程能够打破种属的界限，在基因水平上改变生物遗传性，并通过工程化为人类提供有用产品及服务。 1．基因工程的基本步骤

第一步：获得符合人类意愿的基因，即获得目的基因。目的基因是依据基因工程设计中所需要的某些DNA分子片段，含有所需要的完整的遗传信息。获得目的基因的方法很多，目前采用的分离、合成目的基因的方法主要有：

超速离心法：根据不同基因的组成不同，即其内的碱基对的比例不同，其浮力、密度等理化性质也不同的原理，应用密度梯度超速离心机，直接将特殊的目的基因分离出来。 分子杂交法：采用加碱或加热的方法使DNA变成单链，而后加入有放射性标记的RNA，让DNA在特定的条件下，结合成DNA和RNA的杂交分子，再用多聚酶制备出足够数量的双链DNA分子，进而获得DNA目的基因。

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反转录酶法：先分离出特定的mRNA，再用反转录酶做催化剂，以RNA为模板合成所需要的DNA目的基因。 合成法：如果已知目的基因的碱基排列顺序，可用酶法或化学法，直接合成目的基因。目前此法已很少采用。

第二步：把目的基因接到某种运载体上，常用的运载体有能够和细菌共生的质粒、温和噬菌体（病毒）等。

DNA重组技术：重组DNA就是让DNA片段和载体连接。外源DNA是很难直接透过细胞膜进入受体细胞的。即使进入受体细胞之中，也会受到细胞内限制性内切酶的作用而分解。目的基因结合到经过改造的细菌中的质粒（细菌细胞中的小环状DNA分子）或温和噬菌体（病毒）上后形成的组合体称为重组体DNA。在这一技术中，限制性内切酶是一种常用的工具酶，它能“切开”质粒的环形DNA，也能切取目的基因，然后把目的基因DNA片段与质粒DNA分子的两端，在连接酶的作用互补连接形成重组体DNA。

第三步：通过运载体把目的基因带入某生物体内，并使它得到表达。目的基因的表达是指目的基因进入受体细胞后能准确地转录和翻译。目的基因能否表达是基因工程是否成功的关键。

目前，人类已经利用外源基因，如人的生长激素基因、人胸腺激素基因、人干扰素基因、牛生长激素基因等，导入细菌中，生产出相应的产品，在临床上得到了广泛的应用，取得了可观的经济效益和社会效益。

（二）、细胞工程Cell engineering

细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合技术科学。

细胞工程主要包括体细胞融合，核移植，细胞器摄取和染色体片段的重组等。 固体细胞融合的技术，如今已在动物间实现了小鼠和田鼠，小鼠和小鸡，甚至小鼠和人等许多远缘

和超远缘的体细胞杂交。虽然目前动物的杂交细胞还只停留在分裂传代的水平，不能分化发育成完整的个体，但在理论研究和基因定位上都有重大意义。

细胞工程涉及的领域相当广泛，就其技术范围而言，大致有细胞融合技术、细胞拆合技术、染色体导入技术、基因转移技术、胚胎移植技术和细胞组织培养技术等。

1．细胞融合技术

细胞融合技术是指把两个细胞（可以是同种细胞，也可以是异种细胞）在融合剂的作用下，融合成一个细胞的技术。应用细胞融合技术进行细胞杂交，能够克服远缘杂交不育的缺陷，对培育新品种具有广阔的应用前景。 2．细胞拆合技术

细胞拆合技术也称为细胞核（包括细胞器）移植技术，是将细胞核和细胞质用某种方法拆开，然后再把分离的细胞核和胞质体重新组合成一个新细胞。把从

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细胞中分离出来的染色体或基因转入另一个细胞中，赋予重建的细胞以某种新的功能，这属于染色体导入或基因转移的技术范畴。 3．细胞培养技术

细胞培养技术是将生物体内的某一组织分散成单个细胞，接种在人工配制的适于细胞生长发育的培养基上，然后在适当的无菌的生长条件下(如一定的光照、温度或pH值等)进行培养，使细胞能够生长和不断增殖的技术。由于从组织中分离单细胞并分化成生物体的技术难度较大，目前多采用组织培养技术。如通过植物胚胎（成熟或未成熟胚）或器官（根尖、茎尖、叶原基、花药等）的离体培养，再生成新植株（试管苗）。这种方法能快速、大量繁殖一些有价值的苗林、花卉、药材和濒危植物等。

（三）、酶工程enzyme engineering

你用过加酶洗衣粉吗？同一般的洗衣粉相比，加酶洗衣粉中含有蛋白酶和脂肪酶等多种通过微生物生产出来的酶，因此，去除汗渍、奶渍和油污的能力比较强。

酶工程是指在一定的生物反应器中，利用酶的生物催化作用，生产出人类所需产品的一门科学技术。作为生物技术重要支柱之一的酶工程真可以说是造福人类，成果喜人。 蔗糖几乎全部是通过加工甘蔗或甜莱得到的。但是，甘蔗和甜菜的种植范围都比较有限，因此，蔗糖的产量也就受到了影响。能不能利用淀粉来生产类似蔗糖的物质呢？科学家通过 -淀粉酶、糖化酶和固定化葡萄糖异构化酶，将淀粉转化成和蔗糖具有同样甜度的甜味剂——高果糖浆。现在，一些发达国家高果糖浆的年产量已达到几百万吨，高果糖浆在许多饮料的制造中已经逐渐替代了蔗糖。

胰岛素是胰脏中胰岛细胞分泌的一种激素，是由两条肽链组成的一种蛋白质：一条由21个氨基酸组成，称为A链；另一条由30个氨基酸组成，称为B链。胰岛素是治疗糖尿病的一种常用药物。由于糖尿病患者很多，胰岛素的需要量很大，所以许多糖尿病患者使用的曾是猪的胰岛素。但是，猪胰岛素与人胰岛素在化学结构上有一处差别：猪胰岛素B链上最后一个氨基酸是丙氨酸，人胰岛素B链上最后一个氨基酸是苏氨酸。因此，用猪胰岛素治疗人的糖尿病，容易使一些患者产生免疫反应。近些年来，科学家们采用酶工程的方法，利用一种专一性极高的酶，切下并移去猪胰岛素B链上的那个丙氨酸，然后接上一个苏氨酸。这样猪的胰岛素就魔术般地变成人的胰岛素了。

我们知道，糖尿病患者需要经常用尿糖试纸化验自己尿糖的情况。那么，尿糖试纸是怎样制作出来的呢？科学家根据葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下形成葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢在过氧化氢酶的催化作用下形成水和原子氧，以及原子氧可以将某种无色的化合物氧化成有色的化合物的原理，将上述两种酶和无色的化合物固定在纸条上，制成测试尿糖含量的酶试纸。这种酶试纸与尿液相遇时，很快就会因尿液中葡萄糖含量的少或多而依次呈现出浅蓝、浅绿、棕或深棕色。

现在，科学家正在研究如何修饰酶的化学结构，以便改善酶的性能；用DNA重组技术大量地生产酶，甚至设计酶的基因，以便人工合成出自然界中没有的酶来。

（四）、发酵工程fermentation technology

发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物，主要是微生物的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些地生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精、利用乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶、利用真

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菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术精了很大的朋，并且已经进入能以为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的前景。例如，利用DNA重组技术有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。

（五）、蛋白质工程

蛋白质工程是指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识，通过对基因的人工定向改造等手段，达到对蛋白质进行修饰、改造、拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质的目的。蛋白质工程又称为第二代基因工程。蛋白质工程的基本途径是从预期功能出发，设计期望的结构，合成目的基因且有效地克隆表达或通过诱变、定向修饰和改造等一系列工序，合成新型优良蛋白质。

生物工程各分支领域之间的关系

在生物工程的研究、开发和产业化过程中，生物工程的各分支领域——基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程之间有着错综复杂的关联，通常是由彼此合作来实现的。人们按照自己的愿望改造物种，往往要采用基因工程或细胞工程的方法。基因工程能够从分子水平上改造物种，细胞工程则是以细胞这个生命活动的基本单位为基础的，但是归根结底也是实现了基因的改变。基因工程和细胞工程的研究成果，目前大多需要通过发酵工程和酶工程来实现产业化。因此，人们通常将基因工程和细胞工程看作生物工程的上游处理技术，将发酵工程和酶工程看作生物工程的下游处理技术。基因工程、细胞工程和发酵工程中所需要的酶，往往通过酶工程来获得；酶工程中酶的生产，一般要通过微生物发酵的方法来进行。由此可见，生物工程各分支领域之间存在着交叉渗透的现象。随着生物工程的迅猛发展，生物工程各分支领域的界限趋于模糊，相互交叉渗透、高度综合的趋势越来越明显。生物工程作为一门综合性的科学技术，研究成果层出不穷，已经形成了一个新兴的高技术产业。我们相信，随着知识经济时代的到来，生物工程将会对人类社会的可持续发展起到越来越重要的作用。

二、当今世界生物科技进展简介

本部分从以下几个方面阐述： 转基因食品安全 RNA研究 干细胞研究 生物芯片技术 生物能源

环保生物技术

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（一）、转基因食品安全

在农业生产领域, 利用基因工程技术改变基因组构成而形成的动植物、微生物及其产品被称之为农业转基因生物产品。由于基因工程技术在农业生产上的应用打破了物种间天然杂交的屏障, 不同物种间的遗传物质可以相互流动, 因此, 人们有理由怀疑这种技术及其应用可能会产生对人类、动植物、微生物及其生态环境构成危险或潜在风险, 即生物安全。从20 世纪70 年代开始, 生物技术的安全性问题越来越受到人们的关注, 并开展了深入的研究。广义的“生物安全”是指在一个特定的时空范围内, 由于自然或人类活动引起的新的物种迁入, 并由此对当地其他物种和生态系统造成危害和改变, 进而对生物的多样性产生不利影响和威胁, 形成对人类健康、生态环境和社会生活产生有害的影响。一般包括外来生物入侵、重大生物灾害、转基因生物和生物武器等。

近几年, 农业转基因生物的安全性问题已成为国际社会普遍关注的热点和焦点, 它是与生物技术紧密相连、相伴而生的, 并随着生物技术的发展而动态变化。

由于无法预测将基因转入一个新的遗传背景中会产生什么样的作用,转基因作物及其产品的安全性问题一直是广泛争论的焦点。早在联合国于1992年公布的《生物多样性公约》条款中，就已明确提出转基因作物的潜在生态风险，要求制定或采取办法酌情管制、管理或控制由生物技术改变的活生物（LMO或GMO）在使用和释放时可能产生的危险，既可能对环境产生不利影响，从而影响到生物多样性的保护和持续利用，也要考虑到对人类健康的危险。最近，发生在国内的亨氏米粉风波、转基因水稻是否能走上餐桌等问题，再次引发舆论对转基因食品新一轮热烈讨论。

1、转基因作物的现状

1983年，世界第一例转基因植物——转基因烟草诞生,此后转基因技术广泛应用于农业领域方面的研究。1996年，转基因作物开始实现商品化种植且发展迅猛，全世界每年的种植面积均以两位数的百分比增长，据2005年农业生物技术应用国际服务组织（ISAAA）发布的年度报告，全球生物技术作物种植面积从已从当初的6国170万公顷，增加到2005年的21国9000万公顷，其中美国、阿根廷、加拿大及巴西4国的转基因作物的种植面积占全球的90%以上。仅4种主要的转基因作物（转基因大豆、玉米、棉花和油菜）的总市值就已攀升至52.5亿美元，预计今年将突破55亿美元。

在我国批准商业化种植的转基因植物只有棉花、野天牛花、番茄、甜椒，其中棉花规模最大，占全国棉花种植面积的60％以上，而后两种已经没有推广价值且许可证已经失效。此外，我国进口的转基因作物主要有大豆、玉米和油菜籽，据统计，去年仅大豆就进口了1500万吨，与我国自产的非转基因大豆数量相当，主要用做加工原料，生产豆油、豆腐、豆奶等制品，其中，转基因大豆色拉油的比例可能高达80%以上。

转基因作物的生态安全性

转基因作物的生态安全性问题，涉及转基因作物释放到田间去，是否会将基因转移到野生植物中,是否会造成原有的生态平衡破坏,改变物种间的竞争关系和生物多样性等。转基因作物所引起的生态安全性问题，已有部分在实验室水平得以证实或发生了实例：

转基因作物本身可能演变为农田杂草

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由于导入新的外源基因，转基因作物获得或增强了生存竞争和繁殖能力，使其在生长势、越冬性、耐受性、种子产量等方面，都强于亲本或野生种。若被推广种植,这些转基因作物释放到自然环境中的机会特别大,因其又具有野生植物没有的各种抗性,将会迅速地成为新的优势种群,进而可能演变成农田杂草。例如，加拿大商业化种植具有抗除草剂及自播种特性的转基因油菜，仅几年后,其农田便发现了对多种除草剂（包括草甘膦、固杀草和保幼酮等）具有耐抗性的杂草化油菜植株。据专家预言，这种杂草化的转基因油菜，将成为加拿大草原地区危害最为严重的野草。

通过基因漂流影响其他物种

在自然条件下,栽培作物种内，栽培作物与其近缘野生种间,栽培作物和杂草之间都有可能发生基因漂流。例如，引起广泛关注的墨西哥玉米污染事件，即在墨西哥偏远山区的野生玉米受到了转基因玉米DNA片断的污染，且污染比率高达35％。

转基因作物中的一些抗除草剂、杀虫剂和病毒的抗性基因就有可能通过花粉杂交等途径向其同种或近缘野生种转移,使其获得转基因生物体的抗逆特性，对其他作物构成严重威胁的“超级杂草”。而自然界生物间的协同进化或生物与非生物抑制因子间的对抗最终会出现适应或淘汰的结果。转基因抗虫作物的长期、大规模种植可能使目标害虫或非目标害虫对毒素蛋白的适应在群体水平上产生抗性，有可能产生侵染力、致病力更强的“超级害虫”，造成更大的危害。研究表明，转Bt基因抗虫棉对第一、第二代棉铃虫有很好的抵抗作用，但第三代、第四代棉铃虫已对该转基因棉产生了抗性。

对生物多样性的威胁

转基因作物作为外来品种进入自然生态系统，往往具有较强的“选择优势”,可能会影响植物基因库的遗传结构，淘汰原来栖息地上的物种及其它遗传资源,致使物种呈单一化趋势，造成生物数量剧减, 甚至会使原有物种灭绝，导致生物多样性的丧失。墨西哥玉米事件的发生，已经严重威胁到世界玉米起源中心地区的玉米生物多样性资源，玷污了墨西哥“玉米妈妈的圣洁”。

抗虫作物的抗虫基因不仅直接作用于目标害虫，对非目标害虫也可能直接或间接地产生伤害，进而对生物多样性产生影响。有田间试验结果表明，与常规作物相比，转基因作物田中昆虫群落、害虫和天敌亚群落的多样性指数、均匀度指数和稳定性等都有显著降低。另外，转基因作物会通过食物链的传递对生物多样性造成一定程度的危害，实验发现，喂食转基因马铃薯叶片的蚜虫瓢虫，其生殖能力较比喂食正常马铃薯叶片的蚜虫降低且存活时间减少。不久前发生在澳大利亚的小白鼠肺炎事件，终止了澳大利亚联邦科学和工业研究组织的一项转基因豌豆研究计划，转基因豌豆中原本用来对抗象鼻虫的基因却对小白鼠的健康产生了严重影响，导致喂饲豌豆的小白鼠发生肺炎。

转基因食品的安全性问题

随着转基因作物商业化生产的不断发展，转基因食品在传统食品市场中所占的份额不断在增加，关于转基因食品是否安全的争论也将更加激烈。相对于传统的天然食品而言,转基因食品还存在着不确定的因素和未知的长期效应,其安全性，即对人类健康的影响，尚有待

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于进一步实践的检验。目前，对转基因食品的安全性担忧主要有以下几方面：

转基因食品可能产生过敏反应

在自然条件下存在许多过敏源。转基因作物通常插入特定的基因片断以表达特定的蛋白,而所表达蛋白若是已知过敏源,则有可能引起过敏人群的不良反应。例如，为增加大豆含硫氨基酸的含量,研究人员将巴西坚果中的2S清蛋白基因转入大豆中,而2S清蛋白具有过敏性,导致原本没有过敏性的大豆对某些人群产生过敏反应,最终该转基因大豆被禁止商品化生产。即便表达蛋白为非已知过敏源,但只要是在转基因作物的食用部分表达,则也需对其进行评估。目前，对转基因食品的过敏性检测主要是依据1996年国际食品生物技术委员会等制订出的一套对改良食品的分析方法。

抗生素标记基因可能使人和动物产生抗药性

抗生素抗性基因是目前转基因植物食品中常用的标记基因，与插入的目的基因一起转入目标作物中,用于帮助在植物遗传转化筛选和鉴定转化的细胞、组织和再生植株。标记基因本身并无安全性问题,有争议的一个问题是其在基因水平上有发生转移的可能性，如抗生素标记基因有可能转移到肠道微生物上皮细胞中,从而降低抗生素在临床治疗中的有效性。虽然目前的研究表明，这种可能性很小，但在评估潜在健康问题时,仍应考虑人体和动物抗生素的使用以及肠道微生物对抗生素的抗性。

转基因食品可能具有毒性

一些研究学者认为,对于基因的人工提炼和添加,可能在达到某些人们想达到的效果的同时,也增加和积聚了食物中原有的微量毒素，此外，抗虫作物残留的毒素和蛋白酶活性抑制剂可能对人畜健康有害，因为含有抗虫作物残留的毒素和蛋白酶活性抑制剂的叶片、果实、种子等,既然能使咬食其叶片的昆虫的消化系统功能受到损害,就有对人畜产生类似伤害的可能性。

关于转基因食品的毒性问题,主要是通过一些相关的动物实验来检验。1998年，苏格兰Rowett研究院的Putsai博士用转雪莲花凝集素基因（ GNA） 的马铃薯饲喂大鼠,引起大鼠器官生长异常、体重减轻、免疫系统遭到破坏，这一结果在当时引起轰动，虽然后来英国皇家学会专门组织了评审,指出这项实验有6条缺陷，但还是由此激发了公众对转基因食品安全性的质疑。

■ 转基因：人类因此得福

转基因技术运用到食品领域其目的是造福人类。首先，转基因技术可以生产出抗虫害、抗病毒、抗杂草而且营养更丰富的物种；比如转基因玉米，由于减少了因害虫造成的创口而降低了有害物质如黄曲霉素等在玉米中的存在从而提高了产品的安全性，众所周知，黄曲霉素本身是致癌物质。其次，转基因作物还能减少农药用量，农药残留也少。再者，转基因技术能够降低生产成本，从而给百姓带来实惠。人们应该充分享受转基因食品给我们的生活带来的益处，而不要把它当成洪水猛兽。

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总之，转基因食品因为增强了植物自身的性能，从而在不增加化肥农药的情况下提高了产量，减小了作物的残留农药对人体的害处，营养也更加丰富。

■ 转基因：原料和食品不能等同

转基因食品分两种，一种是以转基因生物为直接食品，比如转基因玉米、转基因番茄；另一种是以转基因原料加工生产而成的食品，可以说是“转基因原料食品”。比如利用转基因微生物生产的食品酶制剂而制成的面包、使用转基因大豆作为原料而生产出的食用油。

就食用油来说，目前我国允许进口的转基因植物产品主要为大豆和大豆油，均以原料方式进口后用于加工，对大豆进行转基因改造主要目的是提高大豆的产量以及防止昆虫的污染，转基因成分是核酸，产物是大豆的蛋白质，这两类物质都是水溶性成分。而用转基因大豆原料制取食用油的过程中，蛋白质基本上都流向了豆饼，在油中的转基因成分极微，可忽略不计。而且在上市之前也经过国家的安全检测，是完全可以放心食用的。

■ 转基因：上市必过国家“安检”关

凡是允许在中国销售的转基因食品，都要通过国家农业部转基因办公室、专家委员会和相关检验机构的严格评审、检测，已经通过安全性评价的转基因食品，由国家农业部颁发安全合格证书后，方能投入进行食品加工。从营养安全的角度讲，目前还没有发现转基因食品不利于人体健康的证据，也没有出现因此引发的食品安全纠纷。内蒙古大学校长，中国工程院副院长、院士旭日干专门就此问题在接受《人民日报》采访时表示，“目前，经过转基因生物安全评价、获得主管部门批准的转基因生物可以放心使用或食用。”

任何一种新事物的出现都有一个被人们认识和接受的过程。尽管在现在，科学家们还就转基因食品可能存在的风险进行积极有益的探索,但可以想象的是，随着转基因技术的发展和转基因食品商业化步伐的加快，转基因食品必将越来越多的出现在人们的餐桌上，更加符合人们对“绿色”和“健康”的要求，成为符合时代发展的不可逆转的潮流。

目前，转基因作物的生态安全及其相关食品的消费安全问题，在科学上暂时难以给出定论。为了防止转基因作物对环境和人体造成的不良影响，许多国家先后建立了符合本国实际的生物安全管理政策和评价体系。然而，各国政府现行的政策和所持的态度，更多地被归属为经济问题，而非科学界和公众所关注的环境生态安全和健康问题。

从根本上说, 转基因生物安全是一个科学问题, 而且由农业转基因生物安全引发的社会、经济、政治问题也必须依靠科学来解决: ①评估转基因生物安全性, 必须以科学为基础。②协调和均衡生物技术产业的发展所引起的不同集团之间的利益冲突, 也必须以科学为基础。③回答社会公众对转基因生物安全的关注和质疑, 还必须以科学为基础。

2、 中国农业转基因生物安全管理面临的挑战

正如人类历史上所发生的一系列其他主要变化一样,现代生物技术同样引起了人们对生物安全性问题的关注和担忧, 在目前的科学认识水平下, 还不能充分解决这些问题。比如: 生态环境安全问题, 当转基因作物大规模种植后, 在一段时间后是否会产生不利的生态

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后果, 是否能建立合理有效的治理措施; 人类健康影响问题, 当人食用具有某种特性的转基因产品后, 是否会对人体健康产生不利的影响等; 同时还存在一系列其他问题, 如生物多样性、国内外贸易经济影响、社会与种族文明问题等。

( 1) 对农业转基因生物及其产品安全性认识的科学知识严重不足。原因之一是对农业转基因生物安全研究投入严重不足, 导致对农业转基因生物及其产品可能存在的潜在风险认识不足, 难以了解、把握其影响, 表现为在推动产业化生产应用中举步维艰。

( 2) 对农业转基因生物的研究与应用常常受到来自国际上政治经济和贸易的影响和干扰, 不能充分体现和享受生物技术为人类带来的好处。

( 3) 中国农业转基因生物研究与应用的安全监管体系还不健全和完善。表现为对农业转基因生物应用的后果不能进行长期的、不间断的跟踪研究, 缺乏充分的科学评估依据, 同时, 在现有的农业生产条件下, 不能有效地采取相应的防控措施。

( 4) 社会公众对农业转基因生物及其产品安全性的认识水平有待提高, 对转基因生物及其产品的接受程度还不明确, 在一定程度上制约农业转基因生物技术的健康发展。

3、 世界最新动态

ⅰ、基因改良棉花籽可喂饱5亿人

美国的科学家指出，有毒的棉花籽经基因改良后，将来可成为潜力巨大的人类食物来源，未来或可解决5亿人口的饥饿问题。

棉花是重要农作物，千百年来一直是人类保暖、制衣的重要原料，而棉花籽却因为有毒无法食用。美国科学家报告说，他们通过基因改良，成功地控制了棉花籽中的毒素水平，这使得棉籽有望成为人类的重要食物来源。

得克萨斯农业机械大学的科学家在２１日出版的美国《国家科学院学报》上报告说，棉籽中因为含有一种名为棉籽酚的有毒化学物质，不适合人类食用。因此长期以来，人们普遍弃用棉籽，或者简单加工榨取棉籽油后把剩余粗粉制成动物饲料。而他们通过ＲＮＡ（核糖核酸）干涉手段，让棉籽中的某个基因“沉默”，成功培育出了改良棉花，其棉籽中的棉籽酚含量极低甚至不含棉籽酚，这种棉籽可作为一种新的食物来源供人类食用。

拉索尔说，全球目前有８０多个国家种植棉花，每年产出棉籽约４４００万吨。去除棉籽酚的棉籽榨油之后，剩余粗粉还可以碾磨成精粉或以其他形式食用。棉籽中２３％的成分为蛋白质。拉索尔预计，“转基因棉籽可食用后，每年有望满足全球５亿人口的蛋白质需求”。

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尽管对新开发出的棉花进行更深入的研究并将其投入商业性生产还尚需时日，但它的出现有可能会成为农业领域的又一项重大突破。

从长远来看, 笔者坚信农业转基因生物技术的发展将给人类社会带来巨大的利益, 在农业转基因生物安全管理能力不断提高的基础上, 为农业转基因生物技术的健康发展保驾护航, 不断提高中国农业生产力水平和农业产业的国际竞争力。

ⅱ、英转基因奶牛是普通奶牛3倍大

据英国媒体报道，英国第四频道电视台将在一个新的电视节目中揭秘存在于现实中的转基因动物。据报道，这个电视节目将向观众展示许多通过转基因技术、克隆技术和细胞更改技术饲养出来的古怪动物。其中包括长着人类心脏的绵羊、会吐蜘蛛丝的山羊、在夜晚身体会发光的猪、以及尺寸是普通奶牛3倍大的“施瓦辛格”奶牛。研究转基因动物的科学家们甚至还通过高科技技术，单独培育出了人的鼻子组织。

这头奶牛是“比利时蓝”奶牛的转基因版本，它几乎是普通奶牛的3倍大，拥有更少的脂肪和更多的肌肉，从它身上能够挤出更多的牛奶。凯文·利戈说：“这是一个令人兴奋的关于转基因科学的系列片，第四频道电视台拍所摄的每一个动物都是真实存在的。你也许认为这些生物都是虚构的，它们都存在于未来，但事实真相是，它们都是真实的，它们就生活在今天！”

许多科学家都相信转基因食品将是解决全球饥饿问题的万能药，也是战胜人类疾病的关键武器。

ⅲ、“转基因牧草”在内蒙古达拉特旗试种成功

一种利用基因技术培育出来的能在恶劣环境中生存的优质牧草——转基因草，今年在内蒙古达拉特旗沙漠地区试种成功。 “转基因草”是利用生物工程技术，从各种优质牧草的细胞内分离出能确保其在恶劣条件下生存的特殊蛋白质，然后采用基因技术将这些特殊的蛋白质有效合成而培育出的一种特殊牧草。这种“转基因草”抗寒温度在零下30摄氏度至零下35摄氏，而且产量高，返青早，适应强，生长快，每年只浇两次水，即能在45天时间长到四、五十厘米高。有关专家认为，“转基因草”的市场前景广阔，发展潜力巨大，它的试种成功极有可能成为干旱、高寒和盐碱化土壤等恶劣条件下的绿化优质草种，同时为解决干旱荒漠化地区日益严重的沙化问题，发展沙产业提供了一条非常好的途径。

ⅳ、以培育出可自我保护的香蕉

线虫类也就是通常所说的蛔虫，是祸害香蕉和车前类作物最为严重的病原体。由于毒副作用和含有致癌物质，化学杀虫剂被世界上大多数国家禁用，因此，香蕉体内所携带的害虫的危害程度更加显现。针对这一情况，以色列一家生物技术公司培育出一种具有自我保护特性的新型香蕉品种，可有效阻止线虫发育和生长。

研发这种香蕉新品种的瑞汉•梅斯特姆生物技术公司，位于以色列西北部边境。从上世纪80年代中期，该公司就致力于研究和培育新的香蕉品种，目前已成为以色列著名的香蕉开发和培育基地。该公司的技术人员通过基因修正和大工作量的试验田栽培试验，终于取得了满意结果，即培育出了对寄生性生物体有免疫作用的香蕉植物。

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通过基因工程方法培育出的香蕉，其根部寄生线虫的现象终于被根除了。另外，这一技术还可以用于其他被线虫类危害的作物品种改良。

ⅴ、猪基因植入鼠体 广西首次培育出转基因动物

一群带着巴马小香猪长肉基因的转基因小白鼠出生后不久便开始拼命长肉，比同龄的小白鼠个子、体重都高出一截。它们不仅是广西首次培育出的转基因动物，也是国内首次植入巴马小香猪长肉基因的小白鼠。

为了研究如何通过转基因技术让猪、牛等动物快速长肉，水牛增加产奶量，由广西科技厅副厅长、广西大学动科院博士生导师蒋和生指导的科研小组，开始进行转基因的研究。２００１年，博士生莫毅就成功克隆出广西巴马小香猪的长肉基因——卵泡抑素基因。这个基因与肌肉生长抑制素结合后，会促进动物骨骼肌的生长，让动物快速长大。

今年７月，莫毅等科研人员开始在小白鼠身上做转基因实验。因为肌肉受伤后再生时对外来基因的吸收能力会增强，科研人员分别处理了２０只小白鼠大腿的肌肉，并将长肉基因注射进处理的部位，随后对这２０只小白鼠及其他同龄小白鼠进行饲养观察。注射第３周后，转基因小白鼠的生长速度陆续发生变化，但只有３只体重明显增加，实验效果总体并不是很理想。

于是，科研人员尝试另一个实验——让小白鼠带着长肉基因出生，采集的数据会更为精确。为方便日后的检测，他们将长肉基因与含有绿色荧光蛋白基因片断结合，植入了５个公鼠的睾丸中。这些公鼠与８只母鼠交配后，于８月８日和８月１３日生下８窝小白鼠，共６０只。科研人员采集了小白鼠尾巴的ＤＮＡ，在荧光显微镜下进行检测：在细胞中观测到绿色荧光的，则说明它们已从父亲身上获得转基因成分，是转基因小白鼠，共有２３只；而没有荧光的小白鼠则不含转基因成分，共有３７只。科研人员将两组小白鼠进行饲养观察。刚开始，两组的体重没有太大差异，可在２１天断奶后，两组体重开始出现明显变化：转基因小白鼠平均每天增重０．７９克，很快比非转基因小白鼠大了一圈。到了２８天后，小白鼠开始性成熟，转基因小白鼠的生长速度开始放慢，但公鼠体重和个头仍在小幅度增长，就像１８岁后，男生长势比女生明显一样。现在科研人员，又在为这些转基因小白鼠繁殖下一代作准备。

１０月２７日，记者在广西大学动科院的实验室里看到，转基因小白鼠在笼子里活蹦乱跳，其中一个大个头比它的同龄的普通小白鼠大了将近一倍。

蒋和生告诉记者，转基因小白鼠实验的成功，是为了以后在猪牛等大型动物身上实验做准备。如果猪牛快速长肉，提前出栏，将会快速提高经济效益。植入长肉基因，并不是像饲料鸡，通过外来的饲料配方让它长肉，而是通过生物技术，剔除了阻碍它们长肉的基因，加强了它们自身的代谢和合成能力而实现长肉的目的。至于肉的口感会不会受影响，科研人员还要通过测定肌肉内部的不饱和脂肪酸、氨基酸（影响肌肉风味）、脂肪、肌肉嫩度等，从而进行科学的估计。

ⅵ、基因工程帮助水稻在盐碱地实现高产

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水稻种植在碱性土壤中产量往往不高。日本科学家最近通过基因工程，在盐碱地上种出了高产稻。

据日本《每日新闻》日前报道，铁元素是水稻等植物生成叶绿素所必需的物质，铁元素不足将导致光合作用不充分。为了吸收铁元素，水稻、大麦等植物的根部可分泌麦根酸。麦根酸使铁元素转变成易溶于水的物质，再被植物吸收进体内。而在碱性土壤中，麦根酸被中和，这会影响植物吸收铁元素的能力。

日本东京大学研究人员分析了植物合成麦根酸的过程，并确定了植物参与合成麦根酸的基因。参与这项研究的东京大学教授西泽直子发现，麦根酸由蛋氨酸经过４步化学反应生成。

由于大麦生成麦根酸的能力比较强，日本研究人员尝试把在第三步化学反应中起作用的大麦基因植入水稻，然后把这种转基因水稻栽培在碱性土壤中，最后这些水稻的产量达到了普通水稻在碱性土壤中产量的４倍。

日本研究人员现在已经分辨出在第四步化学反应中起作用的大麦基因。西泽直子说，如果把这种大麦基因也植入水稻，那么转基因水稻的产量可望再上一个台阶。

碱性土壤广泛分布于中东、澳大利亚及地中海沿岸等地区，占到世界陆地面积的２５％至３０％。西泽直子说，这项成果对世界半数人口的主食——稻米的增产具有重要价值。

ⅶ、转基因羊奶让儿童远离痢疾

奶制品让你有一个健康的身体，如今转基因学者正在试图让它变得对身体更为有利。一项新的研究表明，一种被改造过的山羊奶更类似于人奶，可以减少有害的细菌。最终，这样的奶制品可能会改善发展中国家孩子的健康。但作为一种转基因食品，其安全性也有待进一步证实。

据世界卫生组织估计，每年约有200万人死于由细菌感染而导致的痢疾、脱水。发展中国家的幼童尤其危险。儿童在母乳哺乳期间，受到母乳中的各种有益蛋白的保护，可以免受引起痢疾的病原体如大肠杆菌的侵害。母乳中溶解酵素的含量比牛奶和山羊奶中的含量高1600到3000倍。一旦断奶后，这种保护就没有了。最近，基因学家James Murray和美国加利福尼亚大学的同事Davis正在培育一种山羊，可以产出类似于人奶的山羊奶，以保护断奶后孩子的安全。

转基因羊乳能够显著提高儿童对大肠杆菌的抵抗力，因为猪肠道内的大肠杆菌种类与人类肠道内的非常相似。但在这种转基因羊乳正式服用之前，还需要进行更多的研究和实验。

据世界卫生组织公布的数据，全球每年约有２００万人死于由细菌感染引起的腹泻和脱水，其中发展中国家儿童所占比例最高。

ⅷ、发现多种疾病的致病基因（allele 突变遗传因子）

一个国际研究小组在一项人类基因组研究计划中，又发现了约120种基因的变异与癌症有关。这一发现使已知的与癌症相关的基因从350种增加到约470种。导致癌症的基因数

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量远远超过人们的预想。这类基因被发现得越多，越有利于癌症治疗方面的研究。他们希望通过进一步研究，为设计和开发治疗癌症的基因药物开辟新途径。

英国科学家在一项大规模基因与疾病研究中，鉴别出了与7种常见疾病有关的24个基因，这一成果有望用于了解和治疗相关疾病。这项研究由50个研究机构的200多名科学家共同完成。研究主要针对抑郁症、慢性心脏病、高血压、风湿性关节炎、节段性回肠炎以及Ⅰ型、Ⅱ型糖尿病这7种常见病展开。此次研究还首次确定了一个与Ⅰ型糖尿病和节段性回肠炎都相关的基因，显示这两种病有相似的机理。另外，研究人员还确定了一个会增加Ⅰ型糖尿病发病可能性的基因片断。

ⅸ、对活有机体实施“基因组移植”

美国科学家通过“基因组移植”，成功地使一种细菌变成了另外一种细菌。科学家计划下一步借助类似技术，利用人工合成的基因组制造新型物种。若试验成功，将标志着人造生命形式的创造取得突破性进展。

美国马里兰州克雷格·文特尔研究所的科学家在实验室中将一种细菌的基因组成功移植入另一种关系密切的细菌内，而且新植入的基因组开始取代原基因组运作。这一成果被《科学》杂志称为生物工程领域一项“里程碑式”的进展。

科学家近年来已多次成功将单个基因甚至大段染色体从一个生物体移植入另一生物体，但像这样在一个活有机体中一次性移植入其他物种的完整基因组还是首次。科学家计划利用人工合成基因组进行类似试验。如果试验成功，将标志着一种人工合成生物的诞生。科学家希望利用这种方法制造出新的细菌种类，并使这些细菌执行消化有毒废料、吸收大气中的二氧化碳和其他温室气体等任务。

（二） 、RNA研究

ⅰ、RNA核酶突破性进展

核糖核酸酶P（RNase P）是负责tRNA前体5＇端成熟的酶，它由蛋白质和RNA两种亚单位组成。1983年Altaman等人报道，在较高浓度的镁离子和适量精氨酸参与下，RNase P中的 RNA能够切割tRNA前体5＇端。而Rnase P中的蛋白组分没有催化功能，只是起稳定构想的作用。这是首次报道的具有反式切割作用的RNA分子。由于他们具有类似核糖核酸酶功能，而化学本质为核酸，因此被切赫称之为核酶。鉴于切赫在此领域作出的卓越贡献，因而获得1988年诺贝尔化学奖。

在之后的研究中陆续发现，细菌和真核的RNase P RNA有相同的起源祖先，但是却沿着不同的进化道路有了分化：真核的RNase P RNA在没有蛋白的存在的时候是不具有催化功能的，细菌的RNA则相反——没有蛋白也同样可以催化底物。

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通过比较这两种不同的RNA，研究人员逐渐清楚了解了这个RNA和蛋白结合世界的转换，他们发现虽然真核生物RNAs不能单独催化底物，但是即使在没有蛋白的存在下，也可以折叠成有功能的形式，并结合到tRNA上去。基于这些交联反应结果和细菌RNAs的晶体结构，研究人员得到了一种真核RNase P RNA三级结构模型，这种RNA包含一个核心的与细菌RNA相似的结构，但是这个结构没有细菌RNAs催化的特征和三级结构的稳定性。

ⅱ、研究发现12个microRNA与心脏病有关

各种形式的损伤和压力能够引发成熟心肌细胞的一种肥大生长应答，其特征是细胞尺寸的增加、蛋白质合成增加、肌节的形成和胚胎型基因的再次活化。这些状况最终晖导致心力衰竭和猝死。

研究人员发现在对应答横大动脉收缩或表达活性钙调神经磷酸酶(calcineurin)时，小鼠心脏组织中12种miRNA的量被上调或下调。活化的钙调神经磷酸酶能够诱导病态的心脏改变。研究人员还表示，这些miRNA中的多种在衰竭的人类心脏中也发生了相似的改变。

压力诱导的miRNA的被迫性过表达足以诱发培养的心肌细胞的肥大。与此类似，心脏中miR-195的过表达（它在心脏肥大过程中被上调）能导致转基因小鼠发生病态的心脏生长和心力衰竭。

这些发现揭示出了特殊miRNA在控制肥大增生和心室重塑中的一种重要作用，并且暗示出miRNA可能成为心脏病中一种有潜力的治疗靶标。

ⅲ、“特洛依木马”可根除脑肿瘤

位于以色列耶路撒冷的希伯来大学今天宣称，该校研究人员找到了一种新的技术方法，可以让癌细胞内部受到如“特洛依木马”一样的攻击，从而根除难以治愈的脑肿瘤。

以生化学家亚历山大·勒维斯基教授为首的国际研究小组研制的这种方法，基本内容是将一个包含长长双链RNA的分子，附着到表皮生长素（EGF）上，然后有选择地向细胞体不规则注射大量表皮生长素受体（EGFR）。如果表皮生长素受体出现增殖，就说明细胞体内已有某些类型的癌细胞存在，包括最为致命的脑癌细胞。

当携带双链RNA分子的表皮生长素被注入到携带癌细胞的肌体血液后，它们会像发射出去的“导弹”一样，立即寻找并附着在表皮生长素受体上，接着，就会通过其受体进入到肿瘤细胞中，而不会伤害到健康细胞。这些进入肿瘤细胞的表皮生长素，会像藏在“特洛依木马”中的战士，从内部消灭掉肿瘤细胞。由于普通细胞吞噬一定数量的双链RNA不会致命，因此，那些可以携带20个到100个表皮生长素受体的普通细胞，完全能在表皮生长素发起攻击时幸免于难。

使用这种方法，研究人员已在移植了人类脑肿瘤细胞的试验鼠身上进行了试验，结果表明，这一方法可以百分之百地消除脑肿瘤细胞的生长。研究人员计划在不久的将来进一步开展临床试验，同时，在希伯来大学技术转让公司的帮助下，他们已经成立了一个小型创新公司，用以促进这种新药的商业开发。

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ⅳ、人造DNA将创造生物

50年前，科学家首次在试管里成功合成了DNA(脱氧核糖核酸)，制造出最独特的生命分子。现在美国科学家已合成出世界上首个完全人造的染色体———一长串在实验室中合成的DNA，其中包括微生物生存和繁殖所需的所有指令，科学家希望把这个染色体移植到一个细胞中，预计该染色体将在细胞里“自行启动”，然后“诱骗”这个等待的细胞执行命令。尽管首个人造染色体与天然染色体完全相同，但科学家正在合成一些其他的染色体，这些染色体能够创造出前所未有的生物，从而可能完全用人造DNA创造生物。

用人造DNA创造生物将是一个具有分水岭意义的大事件，它模糊了天然生物和人造产品之间的区别，使人们必须重新考虑什么是“生命”。

问题还在于，科学家、恐怖分子和其他有创造力的人会创造出什么样的生物？如何遏制这些能够自我复制的个体？创造人造生命的基本工具的专利权归谁所有？安全担忧也日益加剧。已有几位科学家成功地合成了人造病毒，人类即将拥有人造细菌的能力。与病毒不同，细菌可以在活体之外的环境中生存和繁殖。这引起了人们对污染、传染和潜在危害的新忧虑。 5年内，更为快速和低廉的排序技术可以打造1万人的完整基因组，将为“一个个性化、具体化的基因组学时代”奠定基础，我们将知道哪些基因是由遗传因素造成的，哪些又是由环境造成的。

ⅴ、发明DNA制动器

欧洲科学家开发出一种基于脱氧核糖核酸（DNA）的转换器，名为DNA制动器或分子发电机。科学家认为，作为世界上第一个生物纳米技术制动器，它的研制成功为在活的生物有机体和计算机之间建立联系架设了桥梁。这个DNA制动器的大小只有一根头发的千分之一。这个DNA制动器的组成包括一组固定在极小芯片上的DNA、一个带有磁性的珠子、一个提供动力的生物发动机——通过活的生物细胞三磷酸腺苷（ATP）所发出的能量提供动力。

该项目是一项多国合作的结晶——英国、荷兰、法国、葡萄牙、瑞士等国科学家参与了该项研究。

科学家相信，DNA制动器的未来应用前景十分可观——从用于界面连接的分子尺寸的机械装置，到由计算机控制的机器手，在这些装置中都可以找到DNA制动器的影子。

（三）、干细胞研究

1、皮肤干细胞研究掀起热潮

干细胞是指具有强大的多方向分化能力和自我更新能力的超级细胞，它能分化成人体中所有类型的细胞，因此也被称为全能细胞。干细胞研究的主要用途首先用于细胞制药，其次是用于疾病机理的研究，其商业前景不可限量。各国都投入大量资金，支持本国的干细胞技术研究与开发。

2007年11月20日，《科学》和《细胞》同时刊出美国和日本两个研究报告，证实皮肤细胞经“基因直接重组”（利用病毒将四个基因送入皮肤细胞）后，可以具有胚胎干细胞特性，称为诱导式多能性干细胞(iPS)，俗称“皮肤干细胞”。

科学界称这是生物科学的“里程碑”，可以避开胚胎干细胞研究的道德争议，大大推动与干细胞有关的疾病疗法研究，如心脏病、帕金森氏综合征、糖尿病、皮肤烧伤、老年性痴呆

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等。它被《自然》、《科学》杂志分别评为2007年第一大和第二大科学进展。

干细胞研究将主要集中在以下几个方面：自我更新的机理，定向分化的机理，人类胚胎干细胞的间隙，细胞移植和细胞工程，胚胎干细胞定向发育成三维器官，胚胎干细胞移植的安全问题等。干细胞疗法也许可以在十年之内用于临床血液病治疗。 这一成就被评为世界十大科技进展之一。

2、羊水干细胞培育出多种人体组织

美国科学家7日宣布，他们在女性子宫的羊水中发现了丰富的干细胞来源，而且在没有损害胚胎的情况下提取出干细胞，并利用这些干细胞培育出多种人体组织。这项成果不仅避免了关于胚胎干细胞的伦理争论，而且为今后的医学治疗开辟了新途径。

为器官移植提供更大可能性

这项研究由美国维克森林大学和哈佛大学的科学家共同进行，研究成果发表在科学期刊《自然-遗传学》上。研究发现，从羊水中提取的干细胞含有大量与胚胎干细胞相同的成分，可以培育成各种人体组织，如大脑、肝脏和骨骼等。研究人员强调，用于研究的羊水干细胞都是一些受孕妇女自愿捐助的，而且提取过程并不会损害母亲，也不会像胚胎干细胞研究那样扼杀胚胎。在进行约7年的研究后，科学家们才最终确认了这些干细胞可以培育用于医学治疗的多种细胞。这一项目的研究人员、维克森林大学教授安东尼·阿塔拉表示，“希望这些干细胞能为组织修复和器官移植提供有价值的资源”。在去年11月举行的美国心脏协会会议上，瑞士苏黎世大学的西蒙·赫斯特鲁普博士曾宣布，他们首次用取自羊水的人体干细胞培育出人的心脏瓣膜。目前，阿塔拉的相关研究已被认为是再生医学领域中的新突破。利用这种技术，未来先天缺陷儿的父母可以选择将羊水细胞冷冻起来，以后为孩子进行器官移植，而不用担心出现免疫排斥等情况。人类胚胎干细胞是最早期的未分化细胞，能培育成人体各种组织和器官，有研究认为超过220种。科学家们一直希望通过培育胚胎干细胞，在医学实践上有所贡献，如器官修复或移植等。但传统的胚胎干细胞提取法需要从胚胎中采集大量细胞，必须先将胚胎撕裂或切开，这无异于杀鸡取卵。美国总统布什曾否决了美国参众两院通过的人类胚胎干细胞研究法案。而通过羊水提取的干细胞则避免了上述问题。不过也有专家认为，这项研究还不能替代人类胚胎干细胞研究。

去年阿塔拉公布一项临床试验结果：他领导的研究小组首次成功利用患者自身的细胞组织在实验室培植出了人体膀胱，然后再把健康膀胱移植回病人身上，接受治疗7人的膀胱功能都获得了持续改善。虽然再生膀胱技术取得了成功，但相对于心脏、肾脏和肝脏等其他器官而言，膀胱无论从结构还是功能上来说，都还算是比较简单的器官。阿塔拉也表示，目前为止科学家们仍不能确定羊水干细胞到底能培育出多少种类型的细胞。而且研究还在初步阶段，具体投入到临床试验中可能还需要数年时间。

最近，科学家们发现了干细胞的一个新来源，并在实验室中用它们成功地分化出了肌肉、骨、脂肪、血管、神经和肝脏等各个组织、器官的细胞。这篇从羊水(参看备注1)中获得干细胞的研究成果发表在了近期的《Nature Biotechnology》杂志上。此项研究由威克森林大学医学院和哈佛大学医学院的研究者合作完成。

正是因为干细胞有着如此广泛的分化能力，科学家们才会如此“痴迷”地坚信可以用干细胞替换一些损伤的细胞或组织，从而治疗脊髓损伤，糖尿病，阿尔茨海默氏病和中风等疑难疾病。

3、研究显示干细胞有望治疗肌营养不良症

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据最新一期《新科学家》杂志报道，意大利研究人员在一项研究中用干细胞使患肌营养不良症的狗恢复了行走能力。研究人员希望这一方法未来能够治疗人类肌营养不良症。

假肥大型肌营养不良症是由抗肌营养不良蛋白的基因变异造成的。这种蛋白能损害身体中的所有肌肉，包括骨骼肌、心肌和膈肌等。这种疾病多发于男孩中，通常会导致患者在３０岁前死亡。

在本次实验中，该所研究人员从抗肌营养不良蛋白基因变异的狗身上提取这种成体干细胞，用基因方法使干细胞具有正常的抗肌营养不良蛋白基因。然后再将干细胞重新注入狗的腿部动脉，同时将取自健康狗的成体干细胞移植到患肌营养不良症的狗体内，并施加药物抑制免疫排斥。

结果显示，在不断给病狗注射取自健康狗的干细胞的过程中，５只病狗中有４只的肌肉功能得到恢复，恢复了行走能力。尽管这４只狗中又有２只旧病复发，但它们在实验后都存活了１年以上。不仅在接受注射的病狗的腿部，这些干细胞还在包括横膈膜在内的其他部位使肌体产生了抗肌营养不良蛋白。但是，病狗自身经基因技术改进的干细胞虽然能产生抗肌营养不良蛋白，但不能恢复肌肉功能。

研究人员准备继续利用生长因子做实验，以激发患病狗自身细胞抵抗疾病。研究人员还希望使用同样方法，用匹配的捐献细胞进行人体试验。

干细胞可以帮助肌肉萎缩症的狗重新走路。医生希望用类似的方法来治愈人类，一项RNA阻断的药物正在临床试验中。

4、科学家首次用羊水干细胞培育出人类心脏瓣膜

科学家首次利用胎儿羊水干细胞培育出人类心脏瓣膜—这为将来修复有缺陷的心脏提供了一种革命性的方法。

科学家的想法是，在孕期，先在实验室培育好新的心瓣膜，待胎儿出生后再将其植入心脏有缺陷的婴儿体内。瑞士进行的这项实验是在近年成功培育膀胱和血管的经验的基础上进行的，结果显示，人们在将来可以培育自己的心脏的某些部分——在某些情况下，甚至在出生前就准备好需要更换的部分。

这种事儿过去只在科学小说中出现，但随着技术的发展，正在变成现实：利用组织工程为婴儿和成人培育出的自产型心瓣膜效果会更好，比人工瓣膜或捐献的瓣膜更耐用，更有效。 全世界每年的新生儿中，有百分之一(超过100万)患有心脏疾病。 据(美国)全国卫生研究所统计，这类疾病比其它先天性身体缺陷更严重，导致美国1岁婴儿死亡的人数最多。 传统治疗心瓣膜疾病的方法也都存在问题。人工瓣膜会造成血液凝结，因此病人必须终生服用抗凝药物。来自人尸体或动物的生物瓣膜也不行，需要心脏外科手术植入。对婴儿来尤为严重，因为这些瓣膜都不会长大。日本大阪国家心血管研究中心的科学家说，病人自身细胞培育出的心瓣膜没有免疫问题，并且能够随着患者一起成长。还有一个优势就是：使用婴儿羊水细胞进行培育避免了伦理问题，因为它不用破坏胚胎来取得干细胞。西蒙在会上也说：“这确实是一个伦理优势。”

实验过程是这样的：在羊水诊断时，利用插入子宫的探针获取羊水。羊水诊断是一项产前测试，常用于35岁或年龄更大的孕妇。接下来从羊水中分离出胎儿干细胞，置于实验盘上，再放到一种生物塑胶上进行培养。四到六周的时间，12个心瓣膜就培育完成了。研究员对培育出的心瓣膜在实验室环境下进行了测试，结果表明一切功能正常。

今年初，据报道美国科学家利用患者自身细胞组织培养出七个患病的膀胱。而去年，有报道称研究员两名来自阿根廷的肾透析病人接受了世界上首次组织工程培育出的血管移植，

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而培育血管的细胞取自他们自身的皮肤和血管组织。心脏病外科和免役工程先驱，波士顿儿童医院约翰·Ｅ·迈尔博士说，科学家对这一领域的研究持乐观态度，将来患心瓣膜疾病的患者一定可以得到治疗。全世界每年大约有250,000位患者接受心脏部分移植。

5、成功将脐血变成肺细胞

明尼苏达州大学的研究人员首次成功“诱骗”脐带血干细胞分化成一种肺脏细胞类型。 这种脐带血细胞分化成了一种类型的肺细胞——II型肺泡细胞。这些细胞负责分泌表面活性剂，以使肺脏中的气囊保持开放状态，从而使空气能够进出气囊。这种细胞还能促进损伤后的气管修复。

II型肺泡细胞在胚胎发育晚期才形成，这也是一些早产儿出生时肺脏发育不充分的原因。这种细胞和气囊作为一个整体成熟并在儿童出生后最初的几年里逐渐发育。

现在，研究人员将会尝试更详细了解这种细胞的特征，从而在将来能够将这种细胞作为研究攻击来更好地了解肺脏发育和肺脏疾病。这种细胞还能够用作检测可能的新药物的一种方法。

为了让脐带血细胞分化成肺脏细胞，Mckenna和他的研究组首先从脐带血液中获得MLPCTM（Multi-Lineage Progenitor CellTM）——这种干细胞首先由BIOE公司分离并确定出特征。这种干细胞是一种前体细胞，能够进行培养，然后分化成所有三种胚胎层（内胚层、中胚层和外胚层）的不同类型组织。

在一系列实验中，McKenna和他的研究咱培养了MLPC并将其分化成肺脏细胞——一种内胚层型细胞。通过多种方法检测这种细胞，研究人员发现这种细胞表现出了II型肺泡细胞的标记物。

6、受损心脏可望由患者自体干细胞修复

美国科学家的一项最新实验显示，受损心脏有望借助患者的自体干细胞进行修复。 据参与研究的爱德华多·马尔万介绍，他们先从猪的心脏中取出一块不到１厘米大小的心肌切片，然后培育干细胞，最后通过连接腿部动脉的导管将约１０００万个干细胞注入猪的心脏。这些干细胞此前已被染色，这样科学家可以看到干细胞与心脏结合的位置。

研究表明，干细胞能够与心脏结合，两个月后，它们仍然存在于心脏组织中。这表示，在心脏病发作后马上用心脏的健康部位细胞修复受损部位是可行的。研究人员准备用更多的干细胞植入心脏的不同部位，以检测它们能否恢复心脏的功能。

研究人员说，从患者自身心脏提取干细胞的最大好处是可以避免排异反应。

7、癌症也有干细胞

干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞，可以修复受损组织和器官，但癌细胞中也有类似的“癌症干细胞”，它们是产生肿瘤细胞的源泉。加拿大和意大利科学家最近公布的研究成果佐证了这一说法。

据英国《自然》杂志２０日报道，加拿大玛格丽特公主医院约翰·迪克领导的研究小组将人类结肠癌细胞植入实验鼠体内之后发现，只有表面带有蛋白质ＣＤ１３３的特定细胞才能够在实验鼠体内诱发新肿瘤。科学家们此前在脑癌和前列腺癌中也发现了ＣＤ１３３的踪迹。

在另一项独立研究中，意大利研究人员也发现，将带有ＣＤ１３３的细胞植入免疫系统有缺陷的实验鼠皮肤后，肿瘤就会被诱发。

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这些研究表明，“诱发肿瘤生长的只是与构成肿瘤的众多细胞截然不同的一小部分结肠癌细胞。”

研究人员表示，传统的化学疗法和放射疗法在杀死癌细胞的同时，还会伤及健康细胞，如果开发专门针对“癌症干细胞”的药物就可以把治疗的副作用降到最低。 此前，科学家曾在类似研究中发现，白血病、乳腺癌及脑癌可能由所谓的“癌症干细胞”诱发，但发现结肠癌也是由“癌症干细胞”诱发尚属首次。

世界卫生组织公布的统计数据显示，结肠癌是世界上死亡率第四高的癌症，全球每年约有６５万人死于结肠癌。

8、治疗法克隆术

忘记有关克隆某只特殊的羊或者某个特殊人的故事吧。克隆时代的最新理念是在容器中培养出用以替换的器官或者组织，这些器官或组织不会受到身体的任何排异。所有长有癌细胞或者损坏的器官都可以用克隆出的新的健康细胞来取代。

（四）、生物芯片技术

1、生物芯片指导肿瘤个体化治疗

恶性肿瘤正在成为危害人类健康的“第一杀手”。目前，人类对肿瘤的认识水平和采用的常规治疗手段尚不能有效地治疗恶性肿瘤，因此，阐明恶性肿瘤发生发展的关键机制，建立肿瘤预测预警和早期诊断技术方法，建立特异的靶向治疗和个体化治疗措施，对于临床上有效治疗肿瘤、降低恶性肿瘤的死亡率、提高生存率和患者的生存质量有着十分重要的意义。

在肿瘤发生、发展和演进的研究中，存在一些重要的概念问题必须澄清。一是肿瘤并不是一堆癌细胞，而是有严密结构的组织。二是肿瘤细胞的异质性，即在众多的肿瘤细胞中，似干细胞的肿瘤细胞应该是癌症治疗的首要靶标。三是癌细胞的散布和转移是两个相关而又不同时的事件。在多数癌症中，癌细胞的散布可能是一个早期事件，唤醒已散布的癌细胞的生长潜能，使其发展成为转移病灶的机制，这将是探索癌症新疗法的关键所在。四是癌症可能是一种表现为局部细胞生长异常的系统性疾病。

基因组的复杂性通过基因表达调控的多样性表现出来。肿瘤发生发展过程中基因的变异呈现时空分布的差异，既复杂又多变，目前，人类对基因变异、细胞癌变和肿瘤发生发展过程中的临床生物学特征的关系还不明确。利用十分有限的肿瘤知识，要解决极其复杂的临床问题，特别是基因和蛋白表达水平的变化，由于受技术发展水平和知识的限制，还需要做大量的研究工作。

个体化治疗是方向

肿瘤是在环境、遗传、饮食习惯等众多因素相互作用下产生的，由于病因不清、发病机制复杂、临床表现多变，治疗效果往往存在明显的个体差异。肿瘤的个体化治疗就是根据患者的具体情况，通过临床检测手段，筛选确定针对这一患者个体特点的相对最佳的治疗方案。 生物芯片是20世纪80年代末在生命科学领域中迅速发展起来的一项高新技术，它主要是指通过微加工技术和微电子技术，在固体芯片表面构建微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、高通量的检测，其效率是传统检测手段的成百上千倍。

由于生物芯片是一种先进的大规模高通量检测技术，它可同时检测多个基因的变化情况，针对不同病人或同一病人的不同患病时期，指导医生来制定最恰当的治疗方案，从而实现个体化治疗。

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目前肿瘤预后中用得最多的是表达谱芯片、microRNA芯片和SNP芯片，另外还有转录子芯片、细胞芯片和组织芯片等。

随着生物芯片这种高通量基因和蛋白分析技术的逐步成熟，大样本、高通量和多因素分析方法的应用将促进系统肿瘤生物学的发展，并将推动肿瘤预防、早期诊断及治疗水平的提高。

2、关于手足口病已知有限 未知更多 科研薄弱

春夏之交，安徽省阜阳市出现了手足口病局部较大流行。卫生部在群防群治的基础上，强调科学防治。活跃在本次防治工作中的科研队伍显得十分惹眼。我们的科学家此前做了哪些相关研究？目前正在忙哪些工作？引起此次疫情的元凶是否已经确定？

手足口病对于全世界来说都不是什么“新面孔”。近10年~20年在世界各国一直存在小规模的暴发。上世纪80年代~90年代，手足口病开始在我国周边地区兴风作浪。包括我国台湾、香港地区也先后出现过暴发流行。在我国大陆，手足口病以前多为散发。相对于其他危害更大的传染病而言，手足口病的科研工作是比较薄弱的。这种薄弱，基本上是全球性的。

首先，没有疫苗。迄今为止，全世界还没有任何一种手足口病疫苗面世。研究速度最快的日本，目前也只是刚刚进入临床研究。

其次，病毒鉴别诊断难。由于肠道病毒在结构上、基因组序列上都很相似，现在有八九十个血清型，引起手足口病的肠道病毒是其中的EV71、CA16等一些血清型，与其他肠道病毒在基因和抗原性上有相似性，所以鉴别诊断很难。尤其麻烦的是缺乏适用于疾病流行现场的快速、简便的检测手段。

第三，手足口病的发病机理不明。因此临床上主要还是以缓解症状、减少合并症发生等为主，缺乏比较特异的治疗方案。此外，用于病毒感染性疾病的药物普遍很少。好在手足口病跟其他许多病毒感染性疾病一样，具有自限性，症状轻微的患儿可以在一周之内不治自愈。

第四，对病毒的传播途径还不甚了解。肠道病毒隐性感染比较普遍，特别是患儿的密切接触人（比如患儿的亲人、玩伴等）中有相当一部分感染了病毒却不发病。他们在病毒的传播链中怎样发挥的作用还不清楚。目前，国内外已知手足口病主要是粪—口传播。患儿感染样本中，病毒滴度最高的是疱疹液（即患儿手脚出现的疱疹破溃后流出的液体），其次是咽拭子和粪便，但是还没人知道患儿和密切接触人的排毒高峰出现在什么时候。此外，整个人群对于肠道病毒的抗体水平达到一个怎样的数值手足口病就不再暴发等问题都需要展开研究。

第五，“家底”不够清楚。在我国，手足口病感染流行的全局性情况、病毒流行株的地区分布、变异性等都还有待进一步查明。2000年～2005年，金奇等与深圳市疾病预防控制中心合作，曾经连续6年对深圳的手足口病流行情况进行监测。结果发现，2/3的病例是由CA16病毒感染引起，1/3由EV71病毒感染导致。而去年发生在山东的局部流行情况70%的病例是EV71病毒感染，CA16病毒感染只占总数的20%左右，其余10%左右病例则由其他肠道病毒感染引起。“可见，不同的地域、不同的时间，情况也不同。”金奇说，具体病毒是怎样变化的，为什么变化，都有待深入研究。

3、台研发新型生物芯片 室内空气病菌一验即知

为能快速检验室内的空气质量，台湾环保部门成功研发出新型的生物芯片，不但可以一次检测出黄曲菌等10种空气中的致病真菌，检验的时间也由1个月大幅缩短为数个小时。

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光电池(将太阳光转化成为电能)的成本正在逐渐降低。在不到十年的时间中，光能的成本将等同于电网发电的成本，那时光电池将成为新型住宅建设中的标准特色装置。你的房屋将可以在三分之一的时间内自己发电(除了夜晚和恶劣天气外)。

5、用大肠杆菌生产高质量生物燃料

“高级”醇类作为生物燃料比乙醇有优势，因为它们能量密度更高、吸水性更低；“支链”醇类比直链醇类有更高辛烷值。过去，一直无法用原生微生物来生物合成这些醇类。现在，研究人员通过基因工程手段对大肠杆菌进行改造，已经可以用它们来从葡萄糖生产高级醇（包括异丁醇、1-丁醇和2-苯乙醇）。该方法涉及对氨基酸生物合成通道中的中间体进行分流，来合成想要的醇类，它可帮助通过微生物发酵来大规模生产生物燃料。

6、中国发展生物质能源完全可做到不依赖粮食

中国发展生物质能源产业完全可以做到不依赖粮食，两种主要原料可以由农林业(包括城市工业的有机废弃物)和利用边际性土地种植能源植物来提供。

生物质能源是以农林等有机废弃物和利用边际性土地种植能源植物为原料，以及以农作物淀粉油脂作为调剂生产的可再生清洁能源及相关化工产品。能源植物可以种在自然条件差、很难种出粮食，但却可以生长植物的边际性土地(荒草地、盐碱地等)中，种植能源植物不会减少粮食作物的种植面积，当然不会影响国家粮食安全。我国有11608万公顷边际性土地可种植甜甘蔗、木薯、旱生灌木等能源植物，具有极大的能源开发潜力，年产能源潜力极大。另外，大量的有机废弃物也是生物质能源的主要原料，比如作物秸秆、畜禽粪便、城市垃圾、林木余物、工业废弃物等，我国每年产出实物量20.29亿吨，相当于3.82亿吨的标准煤。

生物质能源战略已成为美欧等发达国家的重要能源战略，2005年全球燃料乙醇的产量已超过3000万吨，生物质供热发电、成型燃料等已经商业化运行，一个充满活力的行业正在兴起。

7、澳大利亚生物燃料产能到2010年将达到3.5亿升

澳大利亚生物燃料产能到2007年底有可能超过6.40亿升/年，2010年可能达到近24亿升/年。该国生物燃料的产能将足以满足消费约10%的汽油消费和5%的柴油。

随着油价高企，运输燃料替代物--生物燃料、液化石油气、压缩天然气、气转液、煤转液、液化天然气等拥有明显的市场机会。

如果没有政府的支持，生物燃料的生产成本将高于传统燃料的生产成本，即使在今年初的油价高峰期也是如此。

然而，从长期来看，通过采用新技术，减少原料成本和增加原料可得的潜力很大，这包括从生物质生产乙醇和从藻类生产生物柴油，这些原料充足，而且不像某些原料，它们不是食物供应链的一部分。

最近几年，受政府很多政策鼓励，澳大利亚的生物燃料产量一直在上升，包括2004年引入的直到2011年6月30日前减免生物燃料0.38143澳元/升的联邦消费税，而汽柴油将征收这一税率。

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2005-2006年，澳大利亚生物燃料产量约3000万升，代表汽油和柴油消费总量的约0.1%。

8、化石能源日渐枯竭 新能源开发成当务之急

由于一些国家的政情不稳，世界各国开始担心原油供给不足，担心将来原油与天然气资源总有一天要枯竭。在这些想法的作用下，最近，石化燃料的价格异常暴涨。然而，据说由于大量使用石化燃料而引起的温室效应，给自然环境带来的影响是深刻的。为此，在某些发达国家新能源和替代能源的开发已成为当务之急。

许多国家开始着眼的是利用生物资源的新能源的开发。一些国家已经在使用按一定比例混入乙醇的汽油，而乙醇是用玉米、小麦和大豆等为原料生成的。巴西已经把E20（乙醇以20％混入的汽油）定为义务，甚至开始出售E100的燃料。在美国和中国，有的州和省也把E10规定为义务，E80的燃料也开始试销。

在日本冲绳一部分公用车也开始使用在冲绳宫古岛生产的E3汽油。经济产业省的意向是到2010年前推进在日本国内使用E10的混和汽油。如果大量生产乙醇，那么，以乙醇为原料的生成无穷无尽清洁能源和氢也就很容易。不过，在巴西，大量的甘蔗被用来生成乙醇，其结果是引起砂糖价格暴涨，并给相关企业带来影响。通过这件事可以看到，本来是用来作为粮食和家畜饲料的作物转用作为燃料来源，并超过一定量，那么，既使作物飞跃增产，也还会带来许多困难。

因此，美国的合成生物学研究人员的目标是，通过基因操作，生产出有效地将植物性废弃物分解成糖的微生物和酶，从得到的糖里生产乙醇。

近几年，颇受注目的是被称为生物油的新燃料的开发。广义的生物油是从包括在湄公河一部分流域等大量生息的鲇鱼采油，用来替代轻油，但是，这里所说的生物油技术是一项很高的实践技术。

生物油是80年代初期，美国西安大略大学的研究人员等作为石油的替代品开发的。这种特殊的油，能够从几乎所有的有机质材料中生成，比如，生长中的各种树木和植物类就不用说了，含有煤炭和泥炭、植物性成分的泥土、锯末子和木屑、食用作物的茎和树皮碎片等等。

生物资源可以通过热分解这道程序后变成生物油。各种有机物如果经过细细粉碎后，在无氧状态下被加热到摄氏400－500度，仅需要2秒时间原料的70％就可气化，再经过一系列的工序，就被浓缩成含有百种以上有机化合物的浓液体“生物油”，而作为副产品则生成瓦斯与煤。

另外，无穷无尽的波力能源应用的原理是，将海水在陆地储水设施扬水，再将海水落下进行发电。类似的项目都在进行中。可以说，波力发电对四面环海的日本来说是最适合的，但是，能否开发出完全能够抗风浪和盐水腐蚀的设备是波力发电今后的课题.

要彻底解决能源问题，恐怕就要实现核聚变。已经建立了国际热核聚变试验反应堆，集结了世界的头脑与技术，开展国际性的联合研究。

作为燃料的氘大量存在于大海中，氚从储量大的锂中很容易就生成。不过，要持续发生核聚变反应，则需要在摄氏1亿度的高温下将等离子体状的氘和氚长时间地约束在一定的空间。核聚变研究取得相当进展，但是，其技术至今尚未完成。到理想的核聚变的实现至少还需要40－50年时间。但是，如果核聚变进入实用阶段，电力能够源源不断供给，那么，清洁能源的氢就能够大量生成。这样一来，各种排出气体引起的污染和地球温暖化问题就能

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从根本上得到解决。

（六）环保生物技术

1、全球气候变暖已是不争事实

全球气候变暖已经是“毫无争议”的事实，人为活动“很可能”是导致气候变暖的主要原因。这是联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）（图中的英文）2月2日发表的第四份气候变化评估报告梗概得出的主要结论。上述结论为全世界的决策者尽快确定保护环境的有效措施提供了理论依据。

专家们在报告梗概中指出，对全球大气平均温度、海洋平均温度、冰川和积雪融化的观测以及对全球海平面的测量等已证实，全球气候正在变暖。专家们预测说，从现在开始到2100年，全球平均气温的“最可能升高幅度”是1.8摄氏度至4摄氏度，海平面升高幅度是18厘米至59厘米，而造成这一趋势的原因至少有90%的可能是人类活动。

第四份报告综合了全世界科学家6年多来的科学研究成果。报告共包括四部分内容，主题分别为“自然科学基础”、“影响、适应和脆弱性”、“减缓气候变化”和“为决策者提供建议”。

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2、中科院北京分院与微生物所合力推介环保科技项目助力绿色奥运

此环保科技项目是一种利用微生物降解技术进行排泄物无害化处理的绿色环保型厕所。这种厕所可广泛应用于公园、旅游景区、大型集会场所、商业街区，其中特别适应于缺水的地区和森林湿地等生态环境脆弱区域。

该产品外观采用低碳钢方型管材制作，当中的坐便器采用用新型ERP卫生陶瓷材料，其核心技术在于其内部：利用微生物新陈代谢原理，将经过一定优化配置的降解菌种加入到锯末或刨花等蓬松的菌床载体中，再置入发酵槽内，当排泄物进入主处理器后经搅拌器工作使之与菌床充分混合，寄住在载体上的好氧菌等有效菌种分别能产生蛋白酶、脂肪酶等，从而使排泄物分解成被微生物利用的低分子物质，降解微生物再摄取这些低分子物质后将其转化成对人及环境无害的二氧化碳和水等，全套技术具有免水冲、无臭味、无有形物排放等特点。该产品目前已在北京八达岭旅游区、山东泰山风景区、济南铁路局车务段和北京、西安、重庆的城市广场、风景区投入使用。

3、 神奇细菌日“吃”污水5000吨

水污染的治理是一个“老大难”问题。这种通过一种神奇细菌“吃”掉污水的治污方法效果十分明显，短短20多天，河道内的河水已经明显变清。

据介绍，试验段共80米长，宽约6—7米，深约1．2米，鱼苗正在清水中畅游。技术人员介绍，河水能见度目前可达80厘米。而在一个月前，这里的河面上不仅漂浮着大量垃圾，而且水体发黑，呈酱油色，还有不少白色的浑浊物，水质极差，臭气熏人。 帮助水质改善的主要功臣是一种神奇的细菌，这种复合菌群由杆菌、降酚菌、脱色菌等300多种菌株组成，就是它们吃掉了河水的有机物，让河水变清。从水面上看下去，河底一道道白色的带状物清晰可见。许榕介绍说，这是水草型生物带，上面附着了专吃污水的细菌，水底还埋设了用新型高分子材料制成的微孔曝气管，处理污水时，由设在岸边的机器启动微孔曝气管，将河道底部的污泥逐步搅动，使其与生物带上的细菌充分接触，这种特殊的细菌可以分解污水中的有机物，转化成水、二氧化碳、氮气等物质。一般情况下，经过半年至一年处理，原来1米深的河道淤泥可降低30—40厘米，剩余淤泥主要是以泥土、沙石等无机物为主，可让水生植物在上面生长，帮助水体恢复自我净化能力。以这段试验段为例，生物带只工作了一周，河水已经变清，但由于城东干道施工，两边的居民区和企业每天向明御河排放约5000吨污水，这些污水当天均被复合菌群全部吃掉。

4、 地球系统科学联盟启动环境变化与人类健康研究

在当今人类活动在全球范围内影响地球系统的时代，我们密切关注全球环境所不断遭受的负面影响和人类社会可持续发展中存在的严重威胁。新的研究计划\全球环境变化与人类健康\，将重点研究全球环境变化如何影响人民生活、健康和生存以及这些影响如何发生。 生态系统破坏、食物生产系统破坏、城市化加剧等问题都对人类的生活和健康构成了严重威胁，对这一问题的研究已经到了迫不及待的阶段。同时，人类活动和自然变化的相互作用也将带来一些新的疾病，这些都需要各国政府在发展经济的同时，注重经济活动对环境的影响，并对环境变化问题给予高度的重视，以求最彻底的理解。

二00六地球系统科学联盟(ESSP) 作为一个从地球系统的角度研究全球环境变化的国际性科学组织， 二00一年由全球环境变化领域四大科学计划(生物多样性计划、国际地圈生物圈计划、全球变化人为因素计划、世界气候研究计划)联合成立。

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5、 被污染的土地可修复了

现代农业生产的种植业依赖化肥、农药；畜禽饲养业依赖化学饲料添加剂、兽药；水产养殖业依赖化学品饲料、渔药及消毒剂、净化剂等。这些化学品不但严重污染了环境，而且是造成食品残毒的根源。

不久前，北京市平谷区传出喜讯，这个区的几个乡镇要利用高科技手段，修复被污染的土地，净化农业生态环境，不使用农药、化肥和化学添加剂，生产优质、安全、平价的农畜产品。

单纯谈论农村环境整治，农民缺乏积极性，为此，三安提出一套适合中国农村的环境治理与生态农业发展模式，即首先对试点的农村环境进行科学分析，对症下药，运用独有的技术进行环境综合治理。之后，为农民无偿提供农业生产资料，培训农民使用三安产品进行科学种植、管护，进而产出安全的绿色食品并包销，利润一半返还农民。对养殖户，三安将对养殖布局、粪便处理、饲料添加等环节进行全方位的调整，建立起全新的生态循环产业链。

6、 环境降解塑料研究开发进入新阶段

塑料材料的大量应用，在给人们的生活带来许多方便的同时，也造成了许多困扰。它在自然环境中很难分解，大量的废弃物造成了严重的环境污染。目前塑料废弃物主要的处理方法有填埋、焚烧、废旧塑料的回收，但这些都有环境污染问题，从根本上解决这一难题的途径就是生产可降解塑料。等。可以预见在21世纪，降解性高分子材料将会取得长足发展，成为高分子工业不可分割的部分。合成型光降解高分子材料主要是通过共聚反应在高分子主链引入羰基型感光性基团而赋予其光降解特性，并通过调节羰基基团含量控制其光降解活性。通常采用光敏单体CO或烯酮类（ 如甲基乙烯基酮、甲基丙烯基酮）与烯烃类等单体共聚，可合成含羰基结构的光降解型PE、PP、PS、PVC、PET和PA等。目前已实现工业化的光降解性聚合物有乙烯－CO共聚物和乙烯酮共聚物，可用于农膜、包装袋、容器、纤维、片材、泡沫制品等。

羰基化聚合物的主要缺点是一旦在光的作用下就发生降解，没有诱导期，使用时必须加入适当的稳定剂，以控制光降解过程。

生物降解塑料对于环境的要求不太苛刻，同时在合适的条件下更容易完全降解成小分子。它还具有普通塑料质量轻、加工容易、强度高、价格便宜的优点，其微生物降解的特点更是光降解塑料所不能比拟的，降解的低分子物质可以直接进入生物体代谢，在组织培养、控释药物、体内植入材料都有广泛的应用前景。按照生物降解高分子材料的来源可分为天然高分子型、化学合成型、微生物合成型、转基因生物生产型等。

光降解高分子材料技术相对较成熟，其市场占有率目前达 70%~80%，主要用作塑料袋，部分用作农用薄膜。但由于其降解方式的局限，其应用和发展今后将会受到挑战。

生物降解高分子材料目前还处在不断发展的阶段，技术含量高，应用前景看好。其中化学合成型和微生物合成型目前主要的问题是产品成本过高，主要应用于一些特殊的领域如医用材料等。

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7、 生物治污的是与非

随着经济的高速发展，在人们的生活不断改善地同时，工业污水和生活污水也在不断地侵蚀着有限的水资源。为了应对严峻的水体污染，确保人们能够喝上清洁干净的饮用水，人们一直在寻求解决治理水污染的最佳方法。

一．生物治污技术

生物治污的原理是利用水体生物链，引进或者大力扶持水体的某一能吸附或化解水体污染物质的物种，一物降一物，减轻水体污染负荷。

生物治污技术目前主要分为以下3类：引进水生植物净化水质；利用特种鱼类解决富氧化问题；使用微生物治理水体。近来还有利用人工－自然复合式湿地生态系统来净化水质，降低氮、磷等有机质含量。

二．我国使污水处理的主要方法

1．活性污泥法。现在我国普遍采用的污水处理方式主要是活性污泥法，此法需要先期投资修建污水处理池，而且处理时要加入大量污泥，处理后还要把用完的污泥拉走。此方法成本高，并会造成二次污染。

2．微生物处理方法。使用时把配好的菌剂按照一定比例投入污水，半个小时后菌类生物被激活，每15分钟增加一倍，每克菌剂含有60-80亿个微生物。这些微生物就把污水里的有机物当作食物“吃”掉，分解为二氧化碳和水，同时放出热量，不存在二次污染。

3．利用水生动物治污。白鲢在太湖中以吞食水中浮游植物为生，是日渐泛滥成灾的蓝绿藻的克星。水产专家估算，5公斤蓝藻可转化成0.5公斤鱼肉，也就是说在1亩水面中放养10来条白鲢即可改善水质。 1999年、2000年分两次分别向巢湖投放2.5万公斤和5万公斤鲢鱼苗；2001年4月，江苏省太湖渔管会也向东太湖区域投放53万尾白鲢。

4．水生植物净化水质。水葫芦在生长过程中需要大量的氮、磷等营养物质，并对重金属离子、农药和其他人工合成化合物等有极强的富集能力。同时，水葫芦发达的根系所分泌出的物质，可有效降解毒杀酚、灭蚊灵、氰等多种有机毒物。水葫芦也是个水质净化的能手。

三．生物治污带来的负面效应

一些水生生物治污手段近年来并没有得到大力推广。究其原因，就是在考虑这些生物措施“有利”一面的时候，对其“有害”的一面估计不足。

白鲢没有成为治理污水的重要手段，相反，太湖的综合治理方案中还把严格控制其渔业养殖面积作为重要治理环节。因为大批放养鲢鱼，短时间内确实能大量吞噬蓝藻，然而它们所排放的大量粪便，又造成了水体污染，并破坏了原来的水体生态平衡。

最臭名昭著的还是水葫芦，每年初夏到深秋，这种看上去很美的水生植物，使水利、环

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保以及航运部门伤透了脑筋。水葫芦除了是水质净化能手，还是公认的生长最快的植物之一，一株水葫芦一个夏季就能繁衍出6万株。因为它繁殖速度太快，很快就能覆盖整个水面，影响水运和景观。更重要的是，这些速生植物迅速在水中死亡、腐烂，导致水体的“二次污染”。所以，适量的水葫芦生长对水质的净化是有利的，但关键还要科学管理和转化利用。

事物都有矛盾的两个方面。我们在试图利用一种生物的优势造福人类的时候，还应该充分考虑到可能发生的不良影响，顾此失彼的结果可能导致事与愿违。

8、 科学家称环境污染可能引发基因突变毁掉人类

据《苏格兰人报》11日报道，一位著名科学家表示，环境污染对人类造成的破坏程度远远超过以前的估计。它可能会引起基因突变，最终毁掉整个人类。

以往，研究人员低估了由尾气排放和化学烟雾等污染造成的基因突变带来的威胁。尽管污染导致的基因突变不会立即引发疾病，但它们可以在人类一代代的遗传中不断壮大自己，引起人类不育，最终毁灭整个人类。

以前，很多专家认为，一些不相关的小的突变不会引发疾病。但根据精确模拟突变对人的影响，科学家发现这种突变经过变异后对人类危害很大，并且它可能已经影响到某些即将灭绝的生物。劳伦斯博士说：“以前我们都认为这种小的突变对生物界不会有什么影响。医学界过去说：?如果突变没有达到引发疾病的程度，我们不会在意这些小的变化。?研究进化论学界也曾表示：?经过排查发现那些有害突变都与此无关，因此根本不必把这些小的突变放在心上。?但研究发现，这种有害突变经过长时间的积聚就会严重影响人类健康。” 劳伦斯博士说：“如果这种影响非常小，自然选择可能也嗅不到它们的存在。”这就意味着，这种在数百万年后可能毁灭人类的由污染引起的突变，在逐渐演变的过程中慢慢侵蚀人类和其他动物的思想，让他们产生“末日根本不会来临”的错觉。

去年，由美国政府资助的一项研究项目显示，汽车尾气和发电厂废气对空气的污染可以引起遗传基因的改变，让人类在婴儿期就埋下癌症隐患。排放物中所谓的“小颗粒”可以在空气中传播很远，人们在呼吸过程中吸入体内就会严重危害肺脏。 加拿大在2004年进行的一项研究也发现，老鼠接触到类似空气的污染物后，基因突变的概率明显提高。

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