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    第二部分

　  技術的前沿

　　使基因工程獲得廣泛應用的經濟前提，是納米技術能否在最近的未來大幅度降低其工藝成本。

　　▲在費伊曼所描述的圖景里，可以想象，只要納米技術的工藝成本降低到足以產生規模經濟效益的程度，納米尺度上的制造業就可以把我們現在的幾乎一切不同生產部門的生產過程簡化為單一的、改變原子排序的過程。

　　兩項關鍵性的技術決定了“新新經濟”的超常增長速率：(1)基因工程(genetics)。從19世紀中葉孟德爾發現古典遺傳規律開始，生物學家就已經猜測到了基因對生物性狀的決定作用，但是只是到了20世紀中葉華生和克雷克發現了DNA的雙螺旋結構以后，基因學才開始走出實驗室，轉變為分子和細胞層次上的基因工程；(2)納米技術(nanotechnology)，泛指一切應用尺度在10億分之一米范圍內的技術。常見病毒的尺度是10～50納米，常見微生物的尺度是300～1000納米，典型原子的直徑約為0.1納米，而電子與原子核之間的典型距離約為0.05納米。因此使用納米技術可以一個細胞一個細胞地生產新型生物材料(如杜邦公司生產的GT3，即“第三代紡織品”)，也可以逐個地醫治生物體內有病的細胞，以納米材料制造的生物芯片的速度在原則上是硅片速度的10000倍。在納米尺度上，有機與無機的差異正在消失，生命體與無生命體的差異正在消失，甚至連“時間”與“空間”、“物質”與“非物質”的區分也成了問題。

　　基因工程和納米技術這兩個領域構成了未來20年“生物-材料”(bioterials)經濟的支柱產業。下面的清單是我從上引奧利佛的2000年發表的著作中抄錄的“生物-材料”的應用領域：

　　在實驗室里創造生命

　　改變新生兒基因的性質

　　醫藥基因工程——根據每個人的基因性質“對癥制藥”

　　把抵御特定疾病的基因編碼到遺傳基因里

　　制訂對抗癌癥、心臟病、艾滋病、以及流行病等病癥的基因療法

　　修復腦細胞(例如由老年癡呆癥造成的腦神經死亡)與中樞神經

　　制造能抵抗感染或發育缺陷的蛋白質

　　大規模生產各種抗體用來對付癌癥

　　發展能復制哺乳類動物包括人類在內的技術

　　抗老化和控制肥胖

　　培育能移植到人類身體內的動物器官

　　培植廉價的用于免疫的基因轉置蔬菜幫助貧困人口改善健康狀況

　　培植能在幾年內而不是幾十年內長成的樹木滿足木材需求

　　建造用于生產工業塑料的生態工廠取代整個石油化工產業

　　以昆蟲類和動物活動來生產最結實的纖維和最堅硬的合成品

　　制造比當今最快的速度快幾千倍的生物蛋白基計算機

　　用于醫療監護系統的生物電子鼻、舌、耳、手的制造

　　生物合成皮膚、血液、骨骼、以及人類主要細胞的合成

　　在受到損壞時有自修復能力的新型包裝及造型材料

　　具有人類肌肉的伸縮功能的生物合成材料用來取代體力勞動

　　自動吸收和清潔污跡的材料

　　可以根據環境自動變形的合成材料廣泛用于工業、消費、醫療保健

　　無污染和幾乎免費的生物能源的使用

　　用來獲取和保存太陽能的生物涂料

　　在人體內巡回視察尋找并糾正老化細胞的“智能鼠”

　　為說明西方人在“生物-材料”技術領域已經走了多遠，我又從奧利佛著作里摘譯了下面的這張清單：

　　1.在美國境內有2000多個生物技術研究機構，在歐共體有1000個左右，世界其它地區還有1000個左右。這些機構的收入在1996年比上一年增長了約45%。在歐共體地區，生物技術是增長最快的經濟部門之一。世界其它地區的生物技術部門有類似的增長率。

　　2.1997年美國資本市場新投入的“生物技術”板塊的資金增長了12%，從830億美元增加到930億美元，而同期投入生物技術制藥部門的私人資本為300億美元。1997年在歐共體有5億美元私人資本投入生物技術部門。

　　3.世界最大的化學工業公司例如杜邦、諾華(Novartis)、Monsanto等公司正在把自己改造為生物技術公司。

　　4.今天在美國的生物技術部門就業的人員已經超過了在機器制造業就業的人員。

　　5.最大的5個生物技術企業平均每年每個雇員的研發投入為10萬美元。大多數生物技術企業把每年營業收入總額的15%到30%投入到研發部門。研發投入大約只占了與互聯網有關的“高新技術”部門年營業收入的10%到12%，而在傳統工業部門里研發投入小于總收入的5%。

　　6.全世界有超過一億的人口已經從大約65種生物技術藥品和免疫制劑中獲得了幫助。

　　7.目前美國有大約295種生物技術藥品與免疫制劑處于臨床實驗階段，另外有幾百種正在研制階段。這些藥物主要用來對付各種癌癥、老年癡呆癥、心臟病、艾滋病、肥胖癥，以及其它健康缺陷(作者注：按照傳統醫藥研發的速度，美國大約有50種藥物同時處于臨床實驗階段)。

　　從現有的統計資料看，至少在我看來，生物技術和生物材料作為一個經濟部門似乎還沒有表現出如奧利佛以及其他許多作者從1995年以來一直鼓吹的生物技術時代的超常發展特征。例如，初步比較一下1980年以來生物技術股票指數與納斯達克指數、醫藥應用設備指數和主要醫藥制造股票指數的月線圖，我們看到生物技術的增長速率大約與納斯達克指數同步，在20年內增長了13倍(不考慮2000年上半年的大調整)，但比主要醫藥公司股票指數的(20年增長約27倍)增長速率低了至少50％，同時比醫藥應用設備指數的增長率(20年增長約9倍)高了大約50%。

　　簡單的統計分析并不能提供令人信服的對未來幾十年生物材料經濟發展速率的預測，因為，如前述，決定了生物材料經濟擴張速度的兩個核心技術領域——基因工程和納米技術，如美國生物技術專利批準的數量所顯示的，都是在20世紀最后5年里才開始在關鍵技術環節上有突破性的進展。

　　使基因工程獲得廣泛應用的經濟前提，是納米技術能否在最近的未來大幅度降低其工藝成本。事實上，天才的諾貝爾獎物理學家費伊曼早在1959年就刻畫了今天納米技術的大致發展狀況。費伊曼預言，到2000年時我們將能夠開發一種微小型操作技術足以把整套《大英百科全書》寫在針頭上，但是為了做到這點，我們必須把普通的印刷字體縮小到1/25000，那大約是正常金屬原子直徑的32倍，換句話說，在每個那么小的字體里仍然可以容納1000個原子。在這樣的尺度上，精密光刻儀器足可以進行我們所說的針尖上的微小印刷，事實上，他推測，全世界的圖書，大約2400萬卷，可以用這種方法印刷到大約35頁16開的紙上。他接下去描述了他想象中的未來用于進行這種微小操作的“離子束”儀器的原理。在細胞膜上執行著細胞維持其生命不可或缺的信息傳遞和解毒功能的蛋白體，正是根據被稱為“離子泵”的原理進行活動的。換句話說，在納米尺度上的操作技術可以與細胞內部的日常活動相互作用，從而實現基因工程的各種應用。

　　費伊曼提前了半個世紀準確地告訴生物學家說：生物學研究之所以進展緩慢，是因為生物學里面大量的基本問題，例如DNA堿基的排列順序是怎樣的？DNA堿基順序與蛋白體內阿米諾酸的順序之間是怎樣對應的？RNA是單鏈的分子還是和DNA一樣是雙鏈分子？RNA與DNA堿基之間的聯系是怎樣的？細胞內微小物體的組織是怎樣的？蛋白體是怎樣被合成的？RNA在細胞內是怎樣運動的？RNA如何在細胞里面找到自己的位置？蛋白體是怎樣在細胞內安排的？阿米諾酸是怎樣進入細胞體內的……這些問題的解答不能靠數學模型來推測，而是應當用眼睛去看到具體的發生過程。

　　他接下去推測：為了看到上述的那些微觀生物過程，物理學家只需要幫助生物學家把目前的電子顯微鏡的精密度提高100倍就可以了。他提出，應當把計算機芯片里線路的寬度縮小到10到100個原子的尺度，這樣就可以快得多地執行運算并且具有極大的存儲能力。這種微小型尺度的計算機應當能夠以圖像為單位，而不再是以“二進制”邏輯來計算和記憶。為了制造如此微小的計算機，他推測我們需要先制造微小尺度上的自動化機械來完成計算機的組裝工作。他推測，這樣尺度上的自動機械，它基本上就是許多微小的“手”的聯合體，將可以進入我們的血管里去尋找病灶和醫治我們的疾病。

　　最后，費伊曼提出以微小尺度的技術重新安排原子本身的結構的設想。逐個地安排原子！那時，我們將有無窮多的可能性來創造新物質和新材料，所需要的僅僅是讓計算機仿真找到我們所需要的那種物質的原子結構。

　　在費伊曼所描述的圖景里(這一圖景在當前顯得出奇地準確)，我們可以想象，只要納米技術的工藝成本降低到足以產生規模經濟效益的程度，納米尺度上的制造業就可以把我們現在的幾乎一切不同生產部門的生產過程簡化為單一的，改變原子排序的過程。

　　基因工程的發展為費伊曼的圖景增加了新的本質性因素：生命體之所以不同于無生命體，是因為前者可以自動探索、適應、甚至改造環境。如前述，在納米尺度上，這一區分開始變得模糊。例如，我們可以把生命體分解為單個細胞，把細胞活動分解為細胞內部各種蛋白體的活動，把蛋白體進一步分解為20種(或更多些)阿米諾酸的不同排列方式，最后，把阿米諾酸分解為氫、氧、碳、氮等元素，再重新用這些無生命的元素合成新的生命體。基因工程使得我們在這一合成過程中可以改變DNA鏈上的基因結構，從而新的生命體(細胞)可以不斷復制自身。