在第四届中国工业生物技术发展高峰论坛上，中国工程院院士、澳门赌场上海生命科学研究院研究员杨胜利就生物炼制与生物经济的相关问题接受了《科学时报》记者的采访。

本世纪末会形成生物经济

《中国生物产业》：生物经济的概念是如何形成的？它包含哪些方面的内容？

杨胜利：上个世纪90年代，美国白宫科技政策办公室《在作用中的新力量关键技术》里边有一段话：“软件、微电子、通讯、先进制造、材料、传感器及成像技术对企业发展是至关重要的……生物技术是对全社会最为重要并可能改变未来工业和经济格局的关键技术。”这里引出生物经济的概念。

美国科学家杰里米·里夫金在《生物技术世纪》中说：“我们正处在世界历史的一场伟大变革中，一场从物理学和化学时代转变到生物学时代、从工业革命转变到‘生物技术世纪’的伟大变革。”关于生物经济，美国的相关论著中认为应当包含几点：

第一点，生物产业在国民经济当中要有足够的比例。第二点，生物经济要有三个要素：要用基因和细胞这些最先进的技术来发展这个产业；主要的原料是可再生的生物质；整个生物技术要在整个的工业经济领域广泛地应用。

《中国生物产业》：生物经济和工业经济相比，两者的差异体现在哪些方面？

杨胜利：工业经济的基础是化学和物理学，生物经济以生物学、生命科学为基础，对于发展生物经济来讲，现在最关键的就是系统生物学和合成生物学；从技术来看，工业经济很容易理解，就是蒸汽机和电，生物经济主要就是基因工程、分子机器和细胞工厂；在资源利用方面，工业经济主要是化石型资源，生物经济是可持续的可再生的生物质，这也是优于工业经济的优势所在。两者的代表产业分别是石油炼制和生物炼制。

《中国生物产业》：现在我们老讲生物经济，那么我们到底离生物经济有多远？

杨胜利：从产业规模来看，我们离生物经济还很遥远。那什么时候有点像生物经济了呢？要到本世纪50年代以后。

上个世纪末之前，整个生物技术产业中，生物医药产业一直处于主流态势，大概占到85%的比例。数据显示，生物医药产业对美国经济的直接贡献2004年为692亿美元，占经济总量的0.68%,总贡献为1727亿美元。预计至2014年直接贡献达1283亿美元，占经济总量的0.90%，总贡献达3501亿美元。

根据预测，可能生物能源在能源结构里面的比例到本世纪末可以上升到接近40%左右，我们才能真正来谈论我们有没有逼近或者说进入生物经济。

工、农、医生物技术产业三足鼎立

《中国生物产业》：生物经济走过了怎样的发展历程？

杨胜利：总体说来，经历了医药生物技术、农业生物技术和工业生物技术三个浪潮。三者之中，在技术上医药生物技术最为领先。而且本世纪，生物医药技术面临着挑战。世界卫生组织说，21世纪的医学不应该继续以疾病为主要研究领域,应当以人类的健康为主要研究方向，要从被动的治疗疾病到主动的预防疾病。

卫生部部长陈竺特别提出，健康问题不能光靠打针吃药。他重申卫生事业模式要转换，要从大病晚期治疗为主向预防为主转变，关口前移、重心下沉，加强公共卫生体系建设、加强预防医学是我国也是全球医学模式转换的重大课题。按照“预防为主”的原则，我国应大力开展健康促进、健康教育活动，提倡全民采取健康的生活方式。

那么通过什么来实现呢？21世纪的医学可以用3P医学来表示：Predictive medicine（预测医学）、Preventive medicine（预防医学）、Personalized medicine（个性化医学）。

个性化医学第一个商品化的芯片就是ROCHE和Amplichip联合起来的一个药物代谢输入预测的芯片，因为美国每年有10万人死于药物毒副作用，是第五位死亡原因。这个芯片就检测cyp450的cyp2D6和cyp2c19的基因多态性，这两个基因编码的蛋白酶就管了25%已经上市的药物。所以它的广告就是“医生，先看一下我的基因组再开药”。2008年，美国《时代》周刊评出50项技术创新突破，第一项就是基因芯片。

药物的生物技术会快速地增长。2000年世界药物销售量为3540亿美元，生物技术药物为300亿美元，占9%。预计2010年世界药物销售量达6000亿美元，其中生物技术药物1500亿美元，占25%。预计2010年世界基因工程药物销售额将超过600亿美元。预计2010年世界抗体药物销售额将由2000年的17亿美元增长至500亿美元。

农业生物技术现在聚焦在转基因作物到底怎么发展，现在赞成的、反对的意见都相持不下。那么怎么来解决这个问题呢？要靠我们做系统的观察来看转基因作物对生态的影响、转基因作物产品的安全性，现在还不到肯定和否定的时候。

我们国家转基因发展比较早，2002年时，种植面积就到世界第二位，主要是转基因棉花、大豆、油菜。我们国家主推的产品是棉花，因为它不在食品链中。可能由于政策的影响，我们到了2007年就掉到第六位。这也说明政策对生物产业的发展影响。

工业生物技术主要是生物基的化工产品，包括药物、生物材料和生物能源。从目前看来，生物能源属于战略性的布局，到产业化还有比较远的距离，因为它规模大，生产技术和经济指标的要求也特别高。所以生物产业化的进程应该是生物基化工品，然后是生物材料、再到生物能源。但是产业的规模上，又是生物基化工品最小，生物材料在中间，生物能源又是最大的。这是我们工业生物技术三类产品。

另外，生物技术在化工当中的应用对低碳经济、减少二氧化碳排放也具有重要的作用。美国有一个计划，希望到2020年通过生物催化的应用使美国化学工业的原材料单耗、能耗、水耗、污染发生和排放均下降30%。

目前生物产业的结构大概是这样：上个世纪以来，生物医药产业技术一枝独秀，占了整个产业的85%以上，预计到2030年，工、农、医生物技术产业会形成三足鼎立的局面。这样生物经济就慢慢在推进，到2050年会形成以生物炼制为核心的生物产业。

生物炼制是未来的方向

《中国生物产业》：您刚才提到生物炼制，那么生物炼制的发展模式是怎样的？

现在各国对生物炼制都有一个共识：生物炼制有两种发展模式，一个就是大的工业模式，就是通过工厂化的、大的企业来做燃料、发电、产热或者新的产品，包括药物、化工品和材料。另外一种就是生态能源村，在一个区域很小的规模内，利用循环经济的概念，以生物质为主来解决这里居民的用电、用热和各种各样的生活品。

我们现在面临的是用哪些生物质来发展生物产业。粮油作物在我们国家是根本没有可能的，用油菜来发展生物柴油，因为保有量有限，现在也不被看好。第二个就是农作物的废弃物，包括森林和农业的秸秆以及污水，使其变废为宝，解决环境污染的问题，但这个资源还是有限的。

所以现在各国也在重点发展能源作物和能源的微生物。美国在上个世纪就大力发展生物质能源，利用生物多样性来发展各种生物质。从美国的生物质计划来看，短期就是用粮食和饲料，特别是玉米用来做燃料，中期就是用某种纤维质（lingocellulosic crop residues）来做，远期就要靠能源植物（dedicated energy crops）。

发展能源植物主要以草本能源植物为主，因为其他能源植物的季节性太强，不利于工业生产。现在陆地上能用的生物质资源也有限，用海洋的来代替陆地的能源作物，就集中在藻类。另外可以利用废弃物来发电、做化工品。

学科交叉建设生物炼制平台

《中国生物产业》：怎样才能做好生物炼制？

杨胜利：一是我们以生命科学为基础：分子生物学、系统生物学、合成生物学这些知识要转化为可以发展产业的技术。还需要学科交叉，信息科学数学与计算机科学、过程科学、系统科学整合起来，才能建设比较有效的生物炼制的技术平台。

怎样把这些知识、技术尽快应用到产业呢？在医学方面，我们特别注重转化医学。总体就是由分子生物学发展到基因工程，由系统生物学提供进一步发展产业技术的支撑基础，即通过网络和数学模型可以进行预测；合成生物学就是把生命科学工程化。这样就为生物经济打下了很好的基础。

所以现在我们整个生物炼制的技术平台，大概从能源作物开始，通过酶和分子机器，然后到细胞工厂、到过程工程、到系统工程这么一系列的技术平台。

在分子生物学和分子机器方面，大家已经做了大量的工作，现在工艺上已经广泛应用。系统生物学和合成生物学将来要求自己合成细胞工厂，系统生物学也被称为21世纪的生物学。

我们把系统生物学和计算生物学也整合在整个工作平台里面，最终我们能够提供简单生物体的数学模型。实际上，这个数学模型也是合成生物学最关键的。合成生物学发展的时间不长，但是已经有两个浪潮，现在慢慢向合成生命迈进。

现在正在系统生物学和合成生物学的基础上构建新的细胞工厂。我们现在构建的细胞工厂还希望它在我们的生产体系里面，特别是在生物反应器里面能够很好地工作，所以它要和我们反应器的各种参数、外界的、可控的参数很好地配合，达到最佳的工作状态。

有了细胞以后，我们就要放在过程里面。现在这方面对我们提出的要求很高，是生物体系和工业过程的融合，随着系统生物学、数学建模和合成生物学的发展，希望做到细胞工厂和整个体系设计的数字化和过程的数控化，这就要整合信息技术、自动化技术、传感器技术等多种技术。在过程工程方面，澳门赌场的过程所作了大量的探索，取得了很好的经验。过程工程还要放在整个自然界里来考察，这涉及到系统科学和系统工程。

特别是生物质能源，要把能源作物的安全性、可持续发展性、生物质能源与粮食、生态、环境等的安全纳入到系统里面，进行相当长期的考察才能得出结论。

我觉得杰里米·里夫金的《生物技术世纪》讲的一段话是很深刻的：“生物技术世纪”很像是浮士德与魔鬼签订的协约。它展示了一个光明的、充满希望的、日新月异的未来。但是，每当我们向这个“勇敢的新世界”迈进一步，“我们会为此付出什么代价”这个恼人的问题就会警告我们一次。这段话现在回顾起来，写得很深刻。

我们在发展过程中付出了不少代价。现在要避免失误和误导付出的代价，这牵涉到政策的导向。最近世界经合组织发表了《2030年的生物经济：制定政策议程》的报告，预测到2030年工业生物技术会占整个生物技术的39%。但是2003年R&D的投入才2%，所以今后从投资到政策的导向要做大的改变。

要特别改变现在忽视农业和工业生物技术的状态。生物技术产业发展有三十多年的历史，人也是这样，三十而立，四十而不惑。现在整个产业进入了比较理性化的阶段，最突出的标志是我们比较重视系统性的可行性研究，避免了好多失误和盲目的投资。

《中国生物产业》：展望生物经济未来的发展形势，您有什么感想？

杨胜利：迈向生物经济，我们任重道远，我们要持之以恒，在技术上要创新开放，产业发展政策要符合科学发展。生物经济不是刚出生的婴儿，也还没有到早上八九点中的太阳。作为生物经济的话，还正好是早晨5点钟的太阳。离我们真正的中午12点、真正生物经济还有些遥远，这要靠我们共同努力。