生物工業

生物工業

Bio-industrials

英國皇家工程院與醫學科學院發表一份長篇論述系統生物學與醫學、生物工程的官方調研報告，提出改革教育、科研與產業體制，以其適應高度交叉的科學與產業發展。英國皇家工程院負責生物醫學工程與生物工程的主席R.I.Kitnaey院士，於2007年6月提出“系統生物學與合成生物學偶合，將帶來第三次產業（industrial）革命”。

英國中西部的曼徹斯頓與伯明翰是工業革命的發源地，那裡有世界上第一座鐵橋和英國著名的紅磚大學。第一次工業革命始於紡紗與織布業，瓦特在伯明翰發明蒸汽機終於引發了工業革命，結束了人力、馬力等對生產規模化的制約。根據曾邦哲《結構論》觀點，公元前約500年希臘、猶太（波斯時期）、華夏與印度的自然、律法、倫理與精神哲學奠基人類的四大文化要素，中華文明鼎盛時期具備這四大要素，近代科學與工業革命的誕生同樣從義大利文藝復興、法國人本主義、德國宗教改革、英國自然探險中形成，並建立在中國明清工商業萌芽基礎上，比如，南北絲綢之路上的晉商和徽商，科學與工業的要素基本形成，在英國最終集成而爆發了工業革命。

從蒸汽機到內燃機，從內燃機到電動機，從煤炭資源到石油開採，從石油化工到電氣化與核能源，從電氣化到計算機的微電子技術，帶來了網際網路媒體時代。經歷了二次工業革命，有機化工、生物化學與機電、計算機等技術帶動了精密儀器、生物信息、基因組計劃等發展。微生物工程開創了最早的生物工業，系統、合成生物學研究與開發將帶來的是材料、能源、信息等產業的生物技術規模化，生物反應器、生物計算機與生物能源等開發，將突出為21世紀的生物工業化時代。

細胞計算機，中科院1999年曾邦哲提出把遺傳信息系統看作基因組智能（genomic intelligence)可以人工編程與人工進化（artificial evolution），重新設計細胞內複雜生物分子相互作用網路，從而使細胞成為人工生命系統，2002年在德國提出分子模塊、細胞器、基因群設計細胞並設計細胞信號通訊的生物計算機模型。人工設計與合成基因、基因鏈、信號傳導網路等，對細胞進行工程改造與重編程序，可以做複雜的計算與信息處理，從而細胞計算機又稱為濕計算機（wet computer）或活體計算機、細胞機器人等。

生物反應器，1993年英國羅斯林研究所Sang博士研究禽類蛋黃表達系統，由於蛋黃蛋白質是在肝臟細胞表達而成為蛋黃成份，而且含量不高；因此，1994年曾（傑）邦哲最早提出了禽類轉基因輸卵管生物反應器（oviduct bioreactor），並開展蛋清蛋白質基因側翼序列表達外源藥用蛋白質的研究（Glodegg Plan）。目前，國際上有十多家前景看好的公司以輸卵管生物反應器作為拳頭開發產品，約2003年英國羅斯林研究所也創建了公司，並由Sang博士主持研究課題，從禽類蛋黃表達系統轉向了輸卵管生物反應器，成為繼哺乳動物乳腺生物反應器之後最具發展前景的轉基因動物反應器。2003年美國貝克萊大學J.Keasling採用優化代謝途徑並在酵母細胞內表達了天然植物葯箐篙素分子，從而實現工程微生物代謝工程製藥，並開展植物光合作用代謝路徑的代謝工程研發。

生物太陽能，合成生物學的發展，通過基於系統生物學原理的計算機輔助人工設計與次生代謝鏈的酶系統基因合成、代謝工程技術，可以將富油生物進行基因工程改造成能夠使生物柴油高產量與分泌的轉基因生物，從而實現規模化利用太陽能的生物能源產業，美國著名的文特爾私立研究所已經獲得幾億美元的投資，一旦成功產業化，將帶來石油與汽車工業的技術變革。