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馬延和：國家“973”計劃項目首席科學家,、中科院微生物所研究員,。 |
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李紹明：大北農(nóng)金色農(nóng)華種業(yè)科技公司董事長。 |
“誰控制了石油,，誰就控制了所有國家,；誰控制了糧食，誰就控制了人類,�,！痹谀茉次C和糧食危機警鐘不斷敲響的當今世界，這句名言顯得愈發(fā)振聾發(fā)聵,。當前,，過度依賴化石能源的經(jīng)濟社會發(fā)展模式已經(jīng)越來越不可持續(xù)，人類必須做出新的選擇,，因此對生物技術(shù)和生物產(chǎn)業(yè)寄予了更大的希望,。
國內(nèi)外有關(guān)科學家認為，生物技術(shù)將在未來的科技和產(chǎn)業(yè)革命中充當重要角色,。在新一輪工業(yè)革命中,，生物技術(shù)和生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將在多大程度上改變經(jīng)濟社會的形態(tài)？中國能否在這輪生物產(chǎn)業(yè)革命中搶占制高點,？《經(jīng)濟參考報》就此對生物產(chǎn)業(yè)領域的知名專家和企業(yè)負責人進行了專訪,。
危機倒逼生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展
沒有化石能源的支撐,，很多經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)的邏輯不再成立,。未來整個經(jīng)濟社會的發(fā)展要更好地利用生物本身的內(nèi)在機制，去探索一條新的可持續(xù)的,、以太陽能和生物特性為基礎的道路,。
馬延和：從文明發(fā)展的角度來講，從鉆木取火,，到煤炭蒸汽機，再到核能和生物能的初步利用,，能源的利用能力是人類文明進步的標志,。目前的工業(yè)經(jīng)濟基本上是石化經(jīng)濟，煤炭和石油促進了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,。而未來整個經(jīng)濟社會的發(fā)展要依賴于可再生的碳資源,，實際上是依靠生物技術(shù)手段，把現(xiàn)有的碳快速轉(zhuǎn)化成可利用的資源,。雖然目前生物技術(shù)在能源利用方面還沒有突破,，但具有非常大的潛力。
我國對發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略需求,，在于我國人口基數(shù)大,、增長快,；水、土地,、礦產(chǎn)和石油等資源貧乏,，無法滿足發(fā)展工業(yè)快速的要求、環(huán)境污染重等,。因此,，必須以可再生的生物資源替代不可再生的化石資源，實現(xiàn)節(jié)能減排等,。生物產(chǎn)業(yè)因其物質(zhì)資源消耗少,、環(huán)境保護好、成長潛力大和綜合效益好的特點,，正在成為全球經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略重點,。
生物產(chǎn)業(yè)一直是我國調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)傳統(tǒng)經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)換的朝陽產(chǎn)業(yè),。生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能有效緩解我們國家經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展所面臨的人口健康,、糧食安全、能源安全,、環(huán)境保護,、資源緊張、氣候變化等重大壓力,。
李紹明：此前的工業(yè)革命從興起到現(xiàn)在大概已經(jīng)過去了250年,，現(xiàn)在到了需要回頭認真思考科學技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的階段。
工業(yè)革命以來創(chuàng)造的財富比過去幾千年,、幾萬年還要多,，人類對此引以為豪。但200多年的工業(yè)化進程,，基本是以廉價的化石能源作為基礎,，如果沒有化石能源的支撐，現(xiàn)在創(chuàng)造的所有財富還叫財富嗎,？如果化石能源緊缺帶來價格在現(xiàn)有的基礎上翻十倍,，現(xiàn)在很多的產(chǎn)品不能正常使用，不再有使用價值,，很多財富都將成為“負財富”,，經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)的邏輯都不再成立。
200多年創(chuàng)造的財富耗費了幾億年,、幾十億年積累的資源，造成巨大的環(huán)境負擔和問題,，可持續(xù)性很差,。未來不能再延續(xù)工業(yè)化的發(fā)展思路,，技術(shù)創(chuàng)新和科學進步都要基于新的邏輯，開啟新的革命,。很多國家看到未來科技和社會發(fā)展的基本趨勢，將目光放在生物技術(shù)和生物產(chǎn)業(yè),。
工業(yè)革命是基于物理學和化學的基本原理,，但生命的存在和延續(xù)是基于遺傳學和生物學。生命尤其是植物的根本能量來源于太陽能,，而太陽能是取之不盡,、用之不竭的。現(xiàn)在所有的化石能源也都是由植物固化了的太陽能,，才有了現(xiàn)在的可開發(fā),、可利用。人類的發(fā)展必須回歸到怎樣更好地利用生物本身的內(nèi)在機制,，去探索一條新的可持續(xù)的,、以太陽能和生物特性為基礎的道路。
生物技術(shù)介入產(chǎn)業(yè)發(fā)展
自從生物技術(shù)可以在工業(yè)領域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化應用,，國際上對生物技術(shù)推動產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展更加重視,。
馬延和：國外的生物產(chǎn)業(yè)是指以現(xiàn)代生物技術(shù)為核心的技術(shù)方法和產(chǎn)業(yè)領域。嚴格意義來講,，在產(chǎn)品的形成過程之中,，至少要有一步或一個環(huán)節(jié)涉及核心的生物技術(shù)。比如聚乳酸,，是將淀粉,、糖或纖維素發(fā)酵變成乳酸，發(fā)酵的這一步實際上就是用基因工程的方法改造菌種,，使其高產(chǎn)乳酸,，或者使乳酸的特性更加符合工業(yè)的要求，所以需要生物技術(shù)手段的介入,。
又比如,，過去一個藥品的化學合成可能需要幾步甚至十幾步的反應，現(xiàn)在通過生物技術(shù)可以用一步或幾步的生物反應取代化學反應�,，F(xiàn)代生物技術(shù)還在介入中藥領域,，比如把紅豆杉里的青蒿素的合成基因組裝到另外一個微生物細胞體內(nèi)，讓微生物發(fā)酵產(chǎn)生青蒿素,，不再依賴植物資源,，而且產(chǎn)量大、成本低,。
2000年前后聚乳酸的上市,，標志著生物技術(shù)可以在工業(yè)領域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化應用,。從那以后，國際上對生物技術(shù)推動產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展更加重視,。生物技術(shù)要推動經(jīng)濟發(fā)展,，肯定要介入工業(yè)領域，因為在醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)的“出口”畢竟是有限的,。
我國傳統(tǒng)生物制造技術(shù)歷史悠久,，近年來發(fā)展起來的基因工程、細胞工程,、酶工程,、發(fā)酵工程技術(shù)在生物制造領域已經(jīng)產(chǎn)生了巨大影響，推動了微生物發(fā)酵工業(yè)進步,。同時,，現(xiàn)代工業(yè)生物催化與生物轉(zhuǎn)化技術(shù)正在快速發(fā)展，部分技術(shù)已成功用于產(chǎn)業(yè)化,，生物法制備醫(yī)藥中間體如酶法拆分制備光學純2-芳基丙酸酯,、2-辛醇、S-α-腈基間苯氧基芐醇等,，已基本具備商業(yè)化開發(fā)的前景,。長鏈二元酸、丙烯酰胺,、羥基乙酸等大宗化學品的生物催化技術(shù)已經(jīng)或即將實現(xiàn)規(guī)�,；瘧茫簧镌旒�,、生物紡織,、生物制革技術(shù)已經(jīng)形成小規(guī)模示范，生物過程裝備系統(tǒng)向著多樣化,、大型化,、高度自動化與信息化方面發(fā)展。
生物技術(shù)介入工業(yè)領域的潛力很大,，歐盟提出到2020年,，對于包括化學藥品在內(nèi)的精細化工品生產(chǎn)，生物技術(shù)要替代30%至60%的化學過程,。在這個過程中,，不僅節(jié)能減排的效果非常好，還能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量,、降低成本,。
不過，由于當前生物技術(shù)的發(fā)展水平有限，很多生物催化劑還不能實現(xiàn)對化學催化劑的替代,。在工業(yè)應用過程中,，耐受性、工業(yè)環(huán)境的適應性以及本身的成本,，這些問題都使得生物技術(shù)和化學方法相比缺乏優(yōu)勢。
李紹明：未來可能要基于生物技術(shù)和原理改造過去傳統(tǒng)大量的產(chǎn)業(yè),，比如用生物技術(shù)進行生物制造,、生物冶煉、生物制藥等,。
化學反應和生物反應的機制有巨大的差別,，化學反應大部分是基于催化劑，采用高溫促進反應,，不可避免地存在高耗能,、低效率的問題。而生物反應是基于酶催化,，在很自然的條件下就能發(fā)生反應,。以生命科學為基礎的發(fā)展道路，可以更加高效地利用太陽能,，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,，給人類帶來重大的機遇。
技術(shù)差距正在拉大
現(xiàn)在生物產(chǎn)業(yè)上再大的差距也只是起跑線附近的差距,。在這次重大的全球產(chǎn)業(yè)和技術(shù)轉(zhuǎn)型中,，中國機會巨大，生物產(chǎn)業(yè)最有可能走出技術(shù)先行的道路,。
馬延和：這幾年國外對生物技術(shù)和生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，比我們想象的還要關(guān)注。很多國家和組織在做生物技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃,，像經(jīng)合組織已經(jīng)有步驟,、系統(tǒng)地組織了這方面的調(diào)研和規(guī)劃。
2009年,，經(jīng)合組織出版了《面向2030生物經(jīng)濟規(guī)劃議程》,，預測到2030年全球生物產(chǎn)業(yè)會成為各國GDP中占一定比例的不可忽視的產(chǎn)業(yè)，生物醫(yī)藥,、生物農(nóng)業(yè)和生物工業(yè)會形成三足鼎立的態(tài)勢,，特別是生物工業(yè)可能發(fā)展得最快。
歐盟出臺了兩個方案,，對生物產(chǎn)業(yè)非常關(guān)注,，提出到2025年，實現(xiàn)歐盟框架內(nèi)整個社會形態(tài)向生物技術(shù)轉(zhuǎn)變，形成以生物技術(shù)為基礎的新的社會形態(tài),。
2011年9月,，奧巴馬總統(tǒng)宣布將即將公布的《國家生物經(jīng)濟藍圖》作為其政府致力于推動科技研發(fā)確保經(jīng)濟增長、改善人口健康和發(fā)展清潔能源的職責一部分,。今年4月份,，美國政府發(fā)布了《國家生物經(jīng)濟藍圖》，提出了五大戰(zhàn)略目標,，以確保生物經(jīng)濟有潛力促進經(jīng)濟增長和滿足社會需求,。
有人認為，中國電子信息技術(shù)和國外的差距大,，而生物技術(shù)差距不大,。實際上，生物技術(shù)的差距不是“一星半點”,。2003年國家做中長期科技發(fā)展規(guī)劃的時候,，中國的生物技術(shù)落后10年到20年，現(xiàn)在則可能落后了30年到50年,，差距正在拉大,。
比如，我國在微生物制造與世界先進水平仍有較大差距,，以低水平的跟蹤和復制為主,，自主開發(fā)的產(chǎn)品和過程很少。新酶的開發(fā),、產(chǎn)業(yè)化和工業(yè)規(guī)模的應用明顯落后于國外,；而化學品制造領域，則基本停留在利用發(fā)酵制造生產(chǎn)簡單代謝物的水平上,，醫(yī)藥中間體,、營養(yǎng)保健品、精細化學品,、手性農(nóng)藥等生物合成技術(shù)落后于發(fā)達國家10至20年,。
李紹明：從目前全球生物技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的水平來看，美國遙遙領先,，其他國家和地區(qū)包括中國,、印度、歐盟和日韓處于第二方陣,。但中國面臨著能源安全和糧食安全兩頭受壓的困境,，對于生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切程度遠遠大于美國。如果只是將生物產(chǎn)業(yè)作為七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的1/7,，這和中國人口眾多,、資源稟賦不好的現(xiàn)狀相比有些不相匹配,。
不過，和工業(yè)革命相比,，生物技術(shù)和生物產(chǎn)業(yè)大體處于18世紀中葉的水平,，重大的突破性技術(shù)還沒有產(chǎn)生。生物產(chǎn)業(yè)的“瓦特”還沒有出現(xiàn),，“元素周期表”也還沒有發(fā)現(xiàn),，轉(zhuǎn)基因技術(shù)和物理學相比還不能叫做科學。
也就是說,，現(xiàn)在生物產(chǎn)業(yè)上再大的差距也只是起跑線附近的差距,。在這次重大的全球產(chǎn)業(yè)和技術(shù)轉(zhuǎn)型中，中國機會巨大,，生物產(chǎn)業(yè)最有可能走出技術(shù)先行的道路。將生物產(chǎn)業(yè)打造成具有國際競爭力的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),，時機遠比IT產(chǎn)業(yè)好,。
重大技術(shù)突破能否“中國造”
將來生物科學如果取得重大的突破性進展，會不會產(chǎn)生在中國,，現(xiàn)在還存有疑問,。
李紹明：人類正處于生物科學再次跨越發(fā)展的前夜，未來30年,，生物產(chǎn)業(yè)一定會造就像IBM,、微軟、英特爾,、谷歌,、蘋果一樣的創(chuàng)新巨人。但將來生物科學如果取得重大的突破性進展,，會不會產(chǎn)生在中國,，現(xiàn)在還存有疑問。因為中國的科研機制有很多問題,，現(xiàn)在國家對科研的支持是天女散花式的,，科研機構(gòu)重視的是大量發(fā)表SCI論文，但這對于中國將來能否成為重大科學進展的產(chǎn)生地,，作用不是特別大,。
生物技術(shù)靠什么發(fā)展，靠什么縮小和美國的差距,？生物醫(yī)藥,、生物農(nóng)業(yè)、生物制造,，每個產(chǎn)業(yè)都要有“起飛跑道”,。要讓一項技術(shù)取得重大突破,，一定要讓其有商業(yè)化的可能，否則永遠發(fā)展不起來,。歐盟就是這樣衰落的,，原本歐盟的生物技術(shù)基礎比美國好，現(xiàn)在則落到了和中國和印度大概一樣的水平,。
在未來生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中,，玉米是戰(zhàn)略性作物和全球競爭的焦點，應該在3至5年的時間里允許生物技術(shù)的商業(yè)化,。玉米應用生物技術(shù)的作用遠遠不是增加產(chǎn)量的問題,，而是玉米可以作為農(nóng)業(yè)生物產(chǎn)業(yè)最好的“起飛跑道”。生物技術(shù)有一定的通用性,，只要生物技術(shù)在玉米上發(fā)展起來,，其他的技術(shù)水平也就上去了。
馬延和：中國生物技術(shù)發(fā)展面臨的最大問題是科研機制�,，F(xiàn)在科研條件越來越好,，從國外回來的人越來越多，科研經(jīng)費也多了,，但生物技術(shù)領域基本上沒有在國際上領先或者說不落后的成果�,，F(xiàn)在的科研考核機制是看發(fā)表了多少論文，申請了多少專利,，而不是為了解決問題,。不管是高校還是科研院所，每個課題組帶一幫人各做各的,，沒有合力,。但重大技術(shù)的出現(xiàn)需要交叉和整合，只有形成合力才能產(chǎn)生重大的技術(shù),。
企業(yè)是技術(shù)創(chuàng)新主體
生物產(chǎn)業(yè)的幾大跨國巨頭不僅體量大,，而且增長速度也很快，中國企業(yè)面臨較大的競爭壓力,。
李紹明：企業(yè)在生物產(chǎn)業(yè)領域的研究起步比較晚,，都是最近幾年的事情。比如生物醫(yī)藥領域開始有一些企業(yè)加大投資研發(fā)的力度,，但和國際巨頭差距仍然很大,。國際生物醫(yī)藥巨頭輝瑞的市值近2000億美元，而國內(nèi)比較知名的生物醫(yī)藥企業(yè)市值只有1億美元,。生物農(nóng)業(yè)方面,，孟山都的市值是380億美元，而國內(nèi)最大的種子企業(yè)隆平高科或登海種業(yè)的市值大概是70億元人民幣,。
更讓人擔憂的是,，生物產(chǎn)業(yè)的幾大跨國巨頭不僅體量大,，而且增長速度也很快。這些企業(yè)通過兼并和內(nèi)生發(fā)展,，每年的增長率基本在20%左右,，這對中國企業(yè)來說是比較大的挑戰(zhàn)。
從生物育種技術(shù)研發(fā)來看,，目前企業(yè)出現(xiàn)了兩大趨勢,。一是像金色農(nóng)華、中種,、隆平高科,、奧瑞金這些原本就有生物育種基礎的企業(yè)，去年以來投資力度比較大,。比如,，中種宣稱10年投資50億元打造生物技術(shù)研發(fā)中心。與此同時,，跨國公司在中國的布局力度也很大,，像杜邦先鋒公司今年在北京建立了分子育種中心。
二是種子企業(yè)和生物技術(shù)研發(fā)單位進行各種各樣的合作,，簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議。未來企業(yè)形成的生物技術(shù)研發(fā)中心,，將為全國甚至全球生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支撐,。
馬延和：與國外相比，我國部分生物企業(yè)生產(chǎn)水平低幾倍甚至幾十倍,；生產(chǎn)菌株水平低20%至50%,，以高資源消耗、高能耗和低人工成本競爭,；有一定的產(chǎn)業(yè)基礎,，但不具備新產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)。盡管我國生物產(chǎn)業(yè)現(xiàn)已達1.6萬億元的市場規(guī)模,，但與國家需求和產(chǎn)業(yè)自身應具有的市場地位相比,，仍處于發(fā)展的起步階段。
科技部發(fā)布的《“十二五”現(xiàn)代生物制造科技發(fā)展專項規(guī)劃》中強調(diào)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新主體地位,，提出通過組建產(chǎn)學研戰(zhàn)略聯(lián)盟和校企聯(lián)合研發(fā)中心(基地,、孵化器)等方式，建立企業(yè)牽頭組織,、高等院校和科研院所共同參與的創(chuàng)新體系,。通過財稅、金融,、投資等政策,，引導企業(yè)增加研究開發(fā)投入,，推動企業(yè)特別是大企業(yè)建立研究開發(fā)機構(gòu)，增強企業(yè)創(chuàng)新能力,。鼓勵企業(yè)與高等院校,、科研院所聯(lián)合開展現(xiàn)代生物制造技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，改造或新建一批國家工程實驗室,、國家工程技術(shù)研究中心,、企業(yè)重點實驗室，提高科研成果的工程化與系統(tǒng)集成能力,。鼓勵和支持國外機構(gòu)在華設立現(xiàn)代生物制造領域的研發(fā)中心,。支持成立生物基材料、生物基化學品,、手性化工中間體,、氨基酸、酶制劑,、工業(yè)生物清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,。
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美國的“國家生物經(jīng)濟藍圖”
由于生物經(jīng)濟擁有巨大的增長潛力和能帶來眾多其他社會利益，它已經(jīng)成為奧巴馬政府的優(yōu)先發(fā)展對象,。生物經(jīng)濟可以使美國人更加健康長壽,，減少國家對石油的過度依賴，應對環(huán)境污染問題的挑戰(zhàn),，轉(zhuǎn)變制造過程,，增強農(nóng)業(yè)部門的生產(chǎn)力和覆蓋面，增加新的工作機會與拓展新興產(chǎn)業(yè),。
如今美國生物經(jīng)濟的發(fā)展將在很大程度上依賴三大基礎技術(shù)的發(fā)展：遺傳工程,，DNA測序和生物分子的自動化高通量操作。除了上述這些具有巨大發(fā)揮潛力的科學技術(shù),，一些新的重要技術(shù),，包括新技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新組合技術(shù)正在不斷興起。
未來生物經(jīng)濟依賴于新興技術(shù),，如合成生物學(定向設計改造微生物與植物),、蛋白質(zhì)組學(大規(guī)模研究與操作生物體的所有蛋白質(zhì))、生物信息學(擴展利用生物及其相關(guān)信息的計算工具與方法)以及各種難以想象的新興技術(shù)的開發(fā)應用,。最近一系列研究發(fā)展趨勢也預示著醫(yī)藥健康,、生物能源、綠色農(nóng)業(yè),、生物制造和環(huán)境保護等領域?qū)⒂兄卮蟮倪M展,。
基于生物經(jīng)濟的巨大潛力，2010年美國奧巴馬政府的國家預算申請就將“支持構(gòu)建面向21世紀生物經(jīng)濟的研究基礎”作為科技優(yōu)先領域之一,。相關(guān)部門已經(jīng)相應的開始集中力量,，并在構(gòu)建未來生物經(jīng)濟取得了重要的初步進展,。此外，為了使未來充滿活力的美國生物經(jīng)濟有潛力提供重大的經(jīng)濟和社會效益,，相應的戰(zhàn)略目標開始制定出來,。
2011年9月，奧巴馬總統(tǒng)宣布將即將公布的《國家生物經(jīng)濟藍圖》作為其政府致力于推動科技研發(fā)確保經(jīng)濟增長,、改善人口健康和發(fā)展清潔能源的職責一部分,。以2011年政府的《未來能源安全藍圖》為藍本，2012年《國家生物經(jīng)濟藍圖》有兩個使命：第一,，確立美國生物經(jīng)濟全部潛能實現(xiàn)的戰(zhàn)略目標,；第二，突出促進這些目標實現(xiàn)的早期成就,。
《國家生物經(jīng)濟藍圖》提出了五大戰(zhàn)略目標,，以確保生物經(jīng)濟有潛力促進經(jīng)濟增長和滿足社會需求。盡管美國在生物經(jīng)濟領域取得了重要的進展,，但是如果要使美國在快速變化的世界上永久保持強大競爭力就需要付出更多的努力,。
五大戰(zhàn)略目標包括，支持研發(fā)投資,，構(gòu)筑美國未來生物經(jīng)濟基礎,；加速生物研發(fā)向市場轉(zhuǎn)移，加強轉(zhuǎn)化與監(jiān)管的體制和機制,；改革與完善監(jiān)管政策與法規(guī),，減少障礙，提高效率,，在保護人類健康和環(huán)境安全的同時,，削減成本,；更新培訓項目,，將學術(shù)研究機構(gòu)的激勵措施與人員培訓相結(jié)合，滿足國家人才需求,；促進公私伙伴關(guān)系發(fā)展和競爭前合作,，鼓勵競爭者共享資源、知識和專業(yè)技能以熟知成敗,。 (馬延和)