第二部分

　  技术的前沿

　　使基因工程获得广泛应用的经济前提，是纳米技术能否在最近的未来大幅度降低其工艺成本。

　　▲在费伊曼所描述的图景里，可以想象，只要纳米技术的工艺成本降低到足以产生规模经济效益的程度，纳米尺度上的制造业就可以把我们现在的几乎一切不同生产部门的生产过程简化为单一的、改变原子排序的过程。

　　两项关键性的技术决定了“新新经济”的超常增长速率：(1)基因工程(genetics)。从19世纪中叶孟德尔发现古典遗传规律开始，生物学家就已经猜测到了基因对生物性状的决定作用，但是只是到了20世纪中叶华生和克雷克发现了DNA的双螺旋结构以后，基因学才开始走出实验室，转变为分子和细胞层次上的基因工程；(2)纳米技术(nanotechnology)，泛指一切应用尺度在10亿分之一米范围内的技术。常见病毒的尺度是10～50纳米，常见微生物的尺度是300～1000纳米，典型原子的直径约为0.1纳米，而电子与原子核之间的典型距离约为0.05纳米。因此使用纳米技术可以一个细胞一个细胞地生产新型生物材料(如杜邦公司生产的GT3，即“第三代纺织品”)，也可以逐个地医治生物体内有病的细胞，以纳米材料制造的生物芯片的速度在原则上是硅片速度的10000倍。在纳米尺度上，有机与无机的差异正在消失，生命体与无生命体的差异正在消失，甚至连“时间”与“空间”、“物质”与“非物质”的区分也成了问题。

　　基因工程和纳米技术这两个领域构成了未来20年“生物-材料”(bioterials)经济的支柱产业。下面的清单是我从上引奥利佛的2000年发表的著作中抄录的“生物-材料”的应用领域：

　　在实验室里创造生命

　　改变新生儿基因的性质

　　医药基因工程——根据每个人的基因性质“对症制药”

　　把抵御特定疾病的基因编码到遗传基因里

　　制订对抗癌症、心脏病、艾滋病、以及流行病等病症的基因疗法

　　修复脑细胞(例如由老年痴呆症造成的脑神经死亡)与中枢神经

　　制造能抵抗感染或发育缺陷的蛋白质

　　大规模生产各种抗体用来对付癌症

　　发展能复制哺乳类动物包括人类在内的技术

　　抗老化和控制肥胖

　　培育能移植到人类身体内的动物器官

　　培植廉价的用于免疫的基因转置蔬菜帮助贫困人口改善健康状况

　　培植能在几年内而不是几十年内长成的树木满足木材需求

　　建造用于生产工业塑料的生态工厂取代整个石油化工产业

　　以昆虫类和动物活动来生产最结实的纤维和最坚硬的合成品

　　制造比当今最快的速度快几千倍的生物蛋白基计算机

　　用于医疗监护系统的生物电子鼻、舌、耳、手的制造

　　生物合成皮肤、血液、骨骼、以及人类主要细胞的合成

　　在受到损坏时有自修复能力的新型包装及造型材料

　　具有人类肌肉的伸缩功能的生物合成材料用来取代体力劳动

　　自动吸收和清洁污迹的材料

　　可以根据环境自动变形的合成材料广泛用于工业、消费、医疗保健

　　无污染和几乎免费的生物能源的使用

　　用来获取和保存太阳能的生物涂料

　　在人体内巡回视察寻找并纠正老化细胞的“智能鼠”

　　为说明西方人在“生物-材料”技术领域已经走了多远，我又从奥利佛著作里摘译了下面的这张清单：

　　1.在美国境内有2000多个生物技术研究机构，在欧共体有1000个左右，世界其它地区还有1000个左右。这些机构的收入在1996年比上一年增长了约45%。在欧共体地区，生物技术是增长最快的经济部门之一。世界其它地区的生物技术部门有类似的增长率。

　　2.1997年美国资本市场新投入的“生物技术”板块的资金增长了12%，从830亿美元增加到930亿美元，而同期投入生物技术制药部门的私人资本为300亿美元。1997年在欧共体有5亿美元私人资本投入生物技术部门。

　　3.世界最大的化学工业公司例如杜邦、诺华(Novartis)、Monsanto等公司正在把自己改造为生物技术公司。

　　4.今天在美国的生物技术部门就业的人员已经超过了在机器制造业就业的人员。

　　5.最大的5个生物技术企业平均每年每个雇员的研发投入为10万美元。大多数生物技术企业把每年营业收入总额的15%到30%投入到研发部门。研发投入大约只占了与互联网有关的“高新技术”部门年营业收入的10%到12%，而在传统工业部门里研发投入小于总收入的5%。

　　6.全世界有超过一亿的人口已经从大约65种生物技术药品和免疫制剂中获得了帮助。

　　7.目前美国有大约295种生物技术药品与免疫制剂处于临床实验阶段，另外有几百种正在研制阶段。这些药物主要用来对付各种癌症、老年痴呆症、心脏病、艾滋病、肥胖症，以及其它健康缺陷(作者注：按照传统医药研发的速度，美国大约有50种药物同时处于临床实验阶段)。

　　从现有的统计资料看，至少在我看来，生物技术和生物材料作为一个经济部门似乎还没有表现出如奥利佛以及其他许多作者从1995年以来一直鼓吹的生物技术时代的超常发展特征。例如，初步比较一下1980年以来生物技术股票指数与纳斯达克指数、医药应用设备指数和主要医药制造股票指数的月线图，我们看到生物技术的增长速率大约与纳斯达克指数同步，在20年内增长了13倍(不考虑2000年上半年的大调整)，但比主要医药公司股票指数的(20年增长约27倍)增长速率低了至少50％，同时比医药应用设备指数的增长率(20年增长约9倍)高了大约50%。

　　简单的统计分析并不能提供令人信服的对未来几十年生物材料经济发展速率的预测，因为，如前述，决定了生物材料经济扩张速度的两个核心技术领域——基因工程和纳米技术，如美国生物技术专利批准的数量所显示的，都是在20世纪最后5年里才开始在关键技术环节上有突破性的进展。

　　使基因工程获得广泛应用的经济前提，是纳米技术能否在最近的未来大幅度降低其工艺成本。事实上，天才的诺贝尔奖物理学家费伊曼早在1959年就刻画了今天纳米技术的大致发展状况。费伊曼预言，到2000年时我们将能够开发一种微小型操作技术足以把整套《大英百科全书》写在针头上，但是为了做到这点，我们必须把普通的印刷字体缩小到1/25000，那大约是正常金属原子直径的32倍，换句话说，在每个那么小的字体里仍然可以容纳1000个原子。在这样的尺度上，精密光刻仪器足可以进行我们所说的针尖上的微小印刷，事实上，他推测，全世界的图书，大约2400万卷，可以用这种方法印刷到大约35页16开的纸上。他接下去描述了他想象中的未来用于进行这种微小操作的“离子束”仪器的原理。在细胞膜上执行着细胞维持其生命不可或缺的信息传递和解毒功能的蛋白体，正是根据被称为“离子泵”的原理进行活动的。换句话说，在纳米尺度上的操作技术可以与细胞内部的日常活动相互作用，从而实现基因工程的各种应用。

　　费伊曼提前了半个世纪准确地告诉生物学家说：生物学研究之所以进展缓慢，是因为生物学里面大量的基本问题，例如DNA碱基的排列顺序是怎样的？DNA碱基顺序与蛋白体内阿米诺酸的顺序之间是怎样对应的？RNA是单链的分子还是和DNA一样是双链分子？RNA与DNA碱基之间的联系是怎样的？细胞内微小物体的组织是怎样的？蛋白体是怎样被合成的？RNA在细胞内是怎样运动的？RNA如何在细胞里面找到自己的位置？蛋白体是怎样在细胞内安排的？阿米诺酸是怎样进入细胞体内的……这些问题的解答不能靠数学模型来推测，而是应当用眼睛去看到具体的发生过程。

　　他接下去推测：为了看到上述的那些微观生物过程，物理学家只需要帮助生物学家把目前的电子显微镜的精密度提高100倍就可以了。他提出，应当把计算机芯片里线路的宽度缩小到10到100个原子的尺度，这样就可以快得多地执行运算并且具有极大的存储能力。这种微小型尺度的计算机应当能够以图像为单位，而不再是以“二进制”逻辑来计算和记忆。为了制造如此微小的计算机，他推测我们需要先制造微小尺度上的自动化机械来完成计算机的组装工作。他推测，这样尺度上的自动机械，它基本上就是许多微小的“手”的联合体，将可以进入我们的血管里去寻找病灶和医治我们的疾病。

　　最后，费伊曼提出以微小尺度的技术重新安排原子本身的结构的设想。逐个地安排原子！那时，我们将有无穷多的可能性来创造新物质和新材料，所需要的仅仅是让计算机仿真找到我们所需要的那种物质的原子结构。

　　在费伊曼所描述的图景里(这一图景在当前显得出奇地准确)，我们可以想象，只要纳米技术的工艺成本降低到足以产生规模经济效益的程度，纳米尺度上的制造业就可以把我们现在的几乎一切不同生产部门的生产过程简化为单一的，改变原子排序的过程。

　　基因工程的发展为费伊曼的图景增加了新的本质性因素：生命体之所以不同于无生命体，是因为前者可以自动探索、适应、甚至改造环境。如前述，在纳米尺度上，这一区分开始变得模糊。例如，我们可以把生命体分解为单个细胞，把细胞活动分解为细胞内部各种蛋白体的活动，把蛋白体进一步分解为20种(或更多些)阿米诺酸的不同排列方式，最后，把阿米诺酸分解为氢、氧、碳、氮等元素，再重新用这些无生命的元素合成新的生命体。基因工程使得我们在这一合成过程中可以改变DNA链上的基因结构，从而新的生命体(细胞)可以不断复制自身。