科幻走進現實

復制皮膚、骨髓，創建骨骼、心臟，修復傷口，讓癱瘓者重新行走……這些在科幻片中出現的情節，如今正在現實中上演。而這，只不過是生物技術的冰山一角。

基因診斷、DNA存儲、生物芯片、雜交育種……21世紀的今天，一系列過去難以想象的新技術、新應用、新業態不斷涌現，人類的生產生活乃至生命本身正因此發生巨大變化。

生物是地球上最廣泛的存在。以生物為主體，生物技術自然涉及生命健康和生產生活的方方面面

當前，新一代生物經濟的外延不斷擴大，在醫學、農業、工業、能源、環境等領域的應用場景不斷刷新，生物技術的發展有可能從根本上解決世界人口、糧食、資源、環境和氣候等影響人類生存與發展的重大問題。

生命之變

如果說互聯網從手段上改變了人類信息傳播和溝通交流的方式，那么，生物技術帶來的變革足以會影響到地球上的一切生命體及其生存狀態。

約20年前，理查德·W·奧利弗在《即將到來的生物科技時代：全面揭示生物物質時代的新經濟法則》一書中預言，生物物質經濟將以爆炸性的態勢在短時間內為全球經濟帶來革命性的發展。

從1953年發現DNA雙螺旋結構，到1990年啟動人類基因組計劃，再到2000年以后不斷取得階段性成果，尤其是近年來，隨著現代生命科學快速發展以及與信息、材料、能源等技術加速融合，高通量測序、基因組編輯和生物信息分析等現代生物技術的突破與產業化快速演進，生物經濟正加速成為繼農業經濟、工業經濟、數字經濟之后的第四個經濟形態。

在中科院微生物研究所微生物資源與大數據中心主任馬俊才看來，快速進步的生物技術孕育著未來生物經濟發展的無限動能。

這從新冠肺炎疫情防控上便可見微知著。預防靠生物疫苗、診斷靠核酸生物檢測、治療靠生物特效藥、后續的康復和預防后遺癥靠生物醫療……靶向藥物、細胞治療、基因檢測、智能型醫療器械、可穿戴即時監測設備、遠程醫療、健康大數據等新技術在防治新冠肺炎中的普及應用，正在改變著傳統的疾病預防、檢測、治療模式，也讓世界看到了生物醫療巨大的應用前景和市場潛力。

生物醫藥只是生物經濟的一大重要組成部分。除此之外，生物經濟還包括生物農業、生物制造、生物能源、生物資源、生物安全、生態環境、生物服務、生物信息等眾多領域。

當前，新一代生物經濟的外延正不斷擴大，在醫學、農業、工業、能源、環境等領域的應用場景不斷刷新，生物技術的發展有可能從根本上解決世界人口、糧食、資源、環境和氣候等影響人類生存與發展的一眾重大問題。

在醫學領域，借助新一代生物技術可設計疾病發生發展的人工干預途徑，促進基因治療、細胞治療、免疫治療的快速發展，為攻克人類重大疾病帶來希望。如CRISPRCas9基因療法被直接用于臨床試驗，并成功治愈遺傳性致盲疾病“萊伯氏先天性黑蒙癥”；2020年6月，我國成功實施了多基因編輯豬-恒河猴異種肝、心、腎器官移植；美國研究人員使用CRISPR基因編輯技術剔除了非人靈長類動物基因組中一種與人類免疫缺陷病毒密切相關的猴免疫缺陷病毒，為治愈艾滋病帶來了曙光。

在農業領域，利用基因工程、細胞工程和胚胎工程等現代生物技術，一系列性能優良的動植物新品種的育種新技術和新產業正在不斷孵化。生物育種技術的進步，極大地促進了動植物營養價值的改進、抗病性的增強以及產量的提高。矮化育種、雜種優勢利用等每一次種業技術的重大變革，都使水稻產量提高10%-15%。

此外，在能源領域，生物能源已占可再生能源供應的2/3以上，且大有可為。

數據顯示，生物制造產品比傳統石化產品平均節能30%-50%，減少環境影響20%-60%。微生物及其組成成分正在越來越多地被用于清除工業廢物、修復生態系統，生物質能正在成為推動能源生產消費革命的重要力量，一個基于碳素循環利用的綠色經濟模式正在建立。

目前，全球有29個國家種植轉基因作物，面積累計達到400多億畝

美國麥肯錫研究院報告分析預測，生物革命將在未來10-20年內產生2-4萬億美元的直接經濟影響，其中一半以上來自醫療衛生以外的領域，包括農業和紡織業等。

同時，生物技術改寫了人類社會在漫長發展歷史過程中的重要進程，例如信息存儲。

生物技術與半導體技術的融合，給信息存儲帶來了新思路，各種基于生物介質的存儲技術應運而生，如高容量DNA存儲技術、寡肽存儲技術、蠶絲蛋白存儲技術等。

DNA存儲這項顛覆性的生物技術，讓解決數據爆炸問題成為可能。

作為已知最密集、穩定的存儲介質之一，DNA具有密度大、耗能低、無磨損和壽命長等潛在優勢。DNA存儲可將存儲的容量極限提高7個量級。不僅如此，它的壽命可以達到幾十萬年甚至百萬年，解決了人類文明長期存儲的問題，且DNA幾乎不需要能耗來存儲。倘若能夠把數據存儲在DNA的字母序列中，用DNA存儲數據便成為可能。有科學家指出，這將大大提高人類數據存儲的能力，意味著“一個邊長約1米的DNA立方體就完全可以滿足目前全世界一年的存儲需求”。

資料顯示，DNA存儲研究最前沿的瑞士科研部門已經保存了83KB的文件在DNA中，一個是《1921年瑞士聯邦憲章》，另一個是阿基米德重寫本。

當前，現代生物技術的一系列重要進展和重大突破正在加速向應用領域滲透。中國工程院院士曹雪濤在生物技術創新大會上表示，“以生物技術一系列重大突破為基礎，人類已經從認識生命進入到設計生命乃至創造生命，從治療疾病進入到治愈疾病乃至預防疾病的一個歷史的發展新階段。”

“生物經濟的價值就如同月球上的珍貴礦產資源一樣，是巨大機遇，但缺乏先進的科技和精良的工具很難批量制造和生產生物產品”，中國人民大學重陽金融研究院宏觀研究部主任劉玉書表示，隨著軟硬件的發展，特別是人工智能、大數據、高精尖電鏡等科研和生產工具的普及，生物領域這些“藏在月球上的稀有珍貴礦石”發揮價值的時代真正來臨了。

生物經濟主要包括生物農業、生物制造、生物醫藥、生物能源、生態環境、生物服務、生物資源、生物安全、生物信息等行業領 域，是 繼 農業經濟、工業經濟、數字經濟之后的第四個經濟形態。

新一代生物技術在醫學領域的應用，為攻克人類重大疾病帶來希望

萬物共生

“山無蹊隧，澤無舟梁；萬物群生，連屬其鄉；禽獸成群，草木遂長。”莊子在《莊子·馬蹄》中描繪了一幅萬物共生的美好圖景。如今，隨著社會的演變發展，生物經濟時代的到來，正在讓人類的這一憧憬變為現實。

現代生物技術與計算機微電子技術、新材料、新能源、航天技術等被一同列為高科技，被認為是21世紀科學技術的核心。

在我國，快速進步的生物技術正在為產業發展提供新動能。

作為我國首部生物經濟發展規劃，國家發展改革委5月10日發布的《“十四五”生物經濟發展規劃》提出要從4個方面部署培育支柱產業：加快生物技術賦能健康產業、加快生物育種技術賦能生物農業產業、加快生物制造技術賦能生物能源和生物環保產業、加快信息技術賦能生物信息產業。

在生物健康產業方面，早在“十三五”期間，我國生物醫藥技術和生物醫藥市場發育既已取得突破性進展，形成了長三角、京津冀、粵港澳大灣區等產業集聚中心。

早在“十三五”期間，我國生物醫藥技術和生物醫藥市場發育既已取得突破性進展

近年來，特別是在防控新冠肺炎疫情中，生物醫藥產業進入加速發展期。數據顯示，2021年，我國生物醫藥市場規模達到4644億元。生物醫藥企業也備受資本青睞，科創板上市企業中生物企業占比達1/3。據中商產業研究院測算，生物醫藥領域的投融資規模飛速擴張，2021年融資總額超過1100億元，較2020年增長26%。

在生物農業產業方面，經過幾十年的發展，我國農作物種業科技創新水平從跟蹤、模仿步入并跑和領跑并存的新階段，已建立較完善的農業生物育種技術體系。國家知識產權局知識產權發展研究中心2021年發布的《生物育種產業專利導航研究成果》顯示，目前我國生物育種專利申請量排名全球第一，其中分子標記育種專利申請量排名已超過美國，成為申請量最多的國家。

目前，我國已經開展了農作物種質資源的規模化表型精準鑒定與全基因組基因型鑒定，精細定位和克隆了一批重要性狀的有利基因，掌握具有重大育種價值的新基因400個左右。山東農業大學孔令讓教授團隊、南京農業大學馬正強教授團隊克隆了小麥抗赤霉病關鍵基因，為攻克小麥癌癥赤霉病提供重要基因資源。

目前，我國已經開展了農作物種質資源的規模化表型精準鑒定與全基因組基因型鑒定

DNA存儲這項顛覆性的生物技術，讓解決數據爆炸問題成為可能

我國農作物和畜禽種業市場接近6000億元，成為全球最大種業市場。據《2021年中國農作物種業發展報告》統計，2020年我國有種子企業6118家，資產總額2425．21億元，資產總額1億元以上的432家，其中10億元以上企業27家，實現種子銷售收入777．10億元，利潤69．57億元。

在生物能源和生物環保產業方面，由于生物質能上游原材料豐富且廣泛，在國家大力支持和推廣下，我國生物質發電裝機量迅速增加，生物質發電量也在快速增長。2021年，中國生物質發電累計裝機量為3798萬千瓦，較2015年增加了2767萬千瓦，年復合增長率達到20．48%。我國生物質發電量從2015年的527億千瓦時增加到2021年的1637億千瓦時，年復合增長率達到17．58%。生物質發電量占總發電量比重從2015年的0．92%上升到2021年的2．02%，7年擴大1．1個百分點。

不僅如此，生物質能產業覆蓋面廣、產業鏈長，可帶動農村生物質資源的收儲、加工、運輸、應用，助力農民增收致富。在山東省鄄城縣，長青集團投資的生物質發電項目每年可利用農林廢棄物近40萬噸，直接和間接帶動就業1000余人，為當地百姓增加年收入1．1億元。

數據顯示，預計未來十年，石油化工、煤化工產品的35%可被生物制造產品替代，成為可再生產品，對能源、材料、化工等領域產生廣泛影響。牛奶、食糖、油脂、植物藥物在內的食品，以及天然產物等農業產品，一旦實現工業生物制造，將產生顛覆性影響，其全球經濟規模也十分可觀。

預計未來十年，石油化工、煤化工產品的35%可被生物制造產品替代

也就是說，生物技術將會給農業、工業、制造業等多產業帶來顛覆性的變革。

生物技術將會給農業、工業、制造業等多產業帶來顛覆性的變革

中國宏觀經濟研究院研究員姜江表示，“十四五”乃至未來中長期，激發強大內需潛力是建設生物經濟強國的重要抓手。

專家認為，在生物經濟時代，基因正以革命性的手段改變人類的生產和生活方式，重塑著世界。通過生物、信息、物質跨界大融合，世界經濟社會發展的主流將從“萬物互聯”轉向“萬物共生”。

專家認為，在生物經濟時代，基因正以革命性的手段改變人類的生產和生活方式，重塑著世界。通過生物、信息、物質跨界大融合，世界經濟社會發展的主流將從‘萬物互聯’轉向‘萬物共生’。