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生物产业:一场起跑线上的全球竞赛

2012-10-10 来源:ag亚游手机客户端下载|注册 点击:2357

生物产业:一场起跑线上的全球竞赛

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  “谁控制了石油,谁就控制了所有国家;谁控制了粮食,谁就控制了人类。”在能源危机和粮食危机警钟不断敲响的当今世界,这句名言显得愈发振聋发聩。当前,过度依赖化石能源的经济社会发展模式已经越来越不可持续,人类必须做出新的选择,因此对生物技术和生物产业寄予了更大的希望。

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  国内外有关科学家认为,生物技术将在未来的科技和产业革命中充当重要角色。在新一轮工业革命中,生物技术和生物产业的发展将在多大程度上改变经济社会的形态?中国能否在这轮生物产业革命中抢占制高点?《经济参考报》就此对生物产业领域的知名专家和企业负责人进行了专访。

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  危机倒逼生物产业发展

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  没有化石能源的支撑,很多经济和产业的逻辑不再成立。未来整个经济社会的发展要更好地利用生物本身的内在机制,去探索一条新的可持续的、以太阳能和生物特性为基础的道路。

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  马延和:从文明发展的角度来讲,从钻木取火,到煤炭蒸汽机,再到核能和生物能的初步利用,能源的利用能力是人类文明进步的标志。目前的工业经济基本上是石化经济,煤炭和石油促进了现代工业的发展。而未来整个经济社会的发展要依赖于可再生的碳资源,实际上是依靠生物技术手段,把现有的碳快速转化成可利用的资源。虽然目前生物技术在能源利用方面还没有突破,但具有非常大的潜力。

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  我国对发展生物产业的战略需求,在于我国人口基数大、增长快;水、土地、矿产和石油等资源贫乏,无法满足发展工业快速的要求、环境污染重等。因此,必须以可再生的生物资源替代不可再生的化石资源,实现节能减排等。生物产业因其物质资源消耗少、环境保护好、成长潜力大和综合效益好的特点,正在成为全球经济发展的战略重点。

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  生物产业一直是我国调整经济结构、实现传统经济增长方式转换的朝阳产业。生物产业的发展能有效缓解我们国家经济和社会可持续发展所面临的人口健康、粮食安全、能源安全、环境保护、资源紧张、气候变化等重大压力。

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  李绍明:此前的工业革命从兴起到现在大概已经过去了250年,现在到了需要回头认真思考科学技术和产业发展的阶段。

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  工业革命以来创造的财富比过去几千年、几万年还要多,人类对此引以为豪。但200多年的工业化进程,基本是以廉价的化石能源作为基础,如果没有化石能源的支撑,现在创造的所有财富还叫财富吗?如果化石能源紧缺带来价格在现有的基础上翻十倍,现在很多的产品不能正常使用,不再有使用价值,很多财富都将成为“负财富”,经济和产业的逻辑都不再成立。

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  200多年创造的财富耗费了几亿年、几十亿年积累的资源,造成巨大的环境负担和问题,可持续性很差。未来不能再延续工业化的发展思路,技术创新和科学进步都要基于新的逻辑,开启新的革命。很多国家看到未来科技和社会发展的基本趋势,将目光放在生物技术和生物产业。

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  工业革命是基于物理学和化学的基本原理,但生命的存在和延续是基于遗传学和生物学。生命尤其是植物的根本能量来源于太阳能,而太阳能是取之不尽、用之不竭的。现在所有的化石能源也都是由植物固化了的太阳能,才有了现在的可开发、可利用。人类的发展必须回归到怎样更好地利用生物本身的内在机制,去探索一条新的可持续的、以太阳能和生物特性为基础的道路。

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  生物技术介入产业发展

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  自从生物技术可以在工业领域实现商业化应用,国际上对生物技术推动产业和经济发展更加重视。

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  马延和:国外的生物产业是指以现代生物技术为核心的技术方法和产业领域。严格意义来讲,在产品的形成过程之中,至少要有一步或一个环节涉及核心的生物技术。比如聚乳酸,是将淀粉、糖或纤维素发酵变成乳酸,发酵的这一步实际上就是用基因工程的方法改造菌种,使其高产乳酸,或者使乳酸的特性更加符合工业的要求,所以需要生物技术手段的介入。

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  又比如,过去一个药品的化学合成可能需要几步甚至十几步的反应,现在通过生物技术可以用一步或几步的生物反应取代化学反应。现代生物技术还在介入中药领域,比如把红豆杉里的青蒿素的合成基因组装到另外一个微生物细胞体内,让微生物发酵产生青蒿素,不再依赖植物资源,而且产量大、成本低。

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  2000年前后聚乳酸的上市,标志着生物技术可以在工业领域实现商业化应用。从那以后,国际上对生物技术推动产业和经济发展更加重视。生物技术要推动经济发展,肯定要介入工业领域,因为在医药和农业的“出口”毕竟是有限的。

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  我国传统生物制造技术历史悠久,近年来发展起来的基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程技术在生物制造领域已经产生了巨大影响,推动了微生物发酵工业进步。同时,现代工业生物催化与生物转化技术正在快速发展,部分技术已成功用于产业化,生物法制备医药中间体如酶法拆分制备光学纯2-芳基丙酸酯、2-辛醇、S-α-腈基间苯氧基苄醇等,已基本具备商业化开发的前景。长链二元酸、丙烯酰胺、羟基乙酸等大宗化学品的生物催化技术已经或即将实现规模化应用;生物造纸、生物纺织、生物制革技术已经形成小规模示范,生物过程装备系统向着多样化、大型化、高度自动化与信息化方面发展。

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  生物技术介入工业领域的潜力很大,欧盟提出到2020年,对于包括化学药品在内的精细化工品生产,生物技术要替代30%60%的化学过程。在这个过程中,不仅节能减排的效果非常好,还能够提高产品质量、降低成本。

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  不过,由于当前生物技术的发展水平有限,很多生物催化剂还不能实现对化学催化剂的替代。在工业应用过程中,耐受性、工业环境的适应性以及本身的成本,这些问题都使得生物技术和化学方法相比缺乏优势。

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  李绍明:未来可能要基于生物技术和原理改造过去传统大量的产业,比如用生物技术进行生物制造、生物冶炼、生物制药等。

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  化学反应和生物反应的机制有巨大的差别,化学反应大部分是基于催化剂,采用高温促进反应,不可避免地存在高耗

能、低效率的问题。而生物反应是基于酶催化,在很自然的条件下就能发生反应。以生命科学为基础的发展道路,可以更加高效地利用太阳能,实现可持续发展,给人类带来重大的机遇。

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  技术差距正在拉大

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  现在生物产业上再大的差距也只是起跑线附近的差距。在这次重大的全球产业和技术转型中,中国机会巨大,生物产业最有可能走出技术先行的道路。

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  马延和:这几年国外对生物技术和生物产业的发展,比我们想象的还要关注。很多国家和组织在做生物技术和产业发展的规划,像经合组织已经有步骤、系统地组织了这方面的调研和规划。

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  2009年,经合组织出版了《面向2030生物经济规划议程》,预测到2030年全球生物产业会成为各国GDP中占一定比例的不可忽视的产业,生物医药、生物农业和生物工业会形成三足鼎立的态势,特别是生物工业可能发展得最快。

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  欧盟出台了两个方案,对生物产业非常关注,提出到2025年,实现欧盟框架内整个社会形态向生物技术转变,形成以生物技术为基础的新的社会形态。

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  20119月,奥巴马总统宣布将即将公布的《国家生物经济蓝图》作为其政府致力于推动科技研发确保经济增长、改善人口健康和发展清洁能源的职责一部分。今年4月份,美国政府发布了《国家生物经济蓝图》,提出了五大战略目标,以确保生物经济有潜力促进经济增长和满足社会需求。

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  有人认为,中国电子信息技术和国外的差距大,而生物技术差距不大。实际上,生物技术的差距不是“一星半点”。2003年国家做中长期科技发展规划的时候,中国的生物技术落后10年到20年,现在则可能落后了30年到50年,差距正在拉大。

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  比如,我国在微生物制造与世界先进水平仍有较大差距,以低水平的跟踪和复制为主,自主开发的产品和过程很少。新酶的开发、产业化和工业规模的应用明显落后于国外;而化学品制造领域,则基本停留在利用发酵制造生产简单代谢物的水平上,医药中间体、营养保健品、精细化学品、手性农药等生物合成技术落后于发达国家1020年。

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  李绍明:从目前全球生物技术和产业发展的水平来看,美国遥遥领先,其他国家和地区包括中国、印度、欧盟和日韩处于第二方阵。但中国面临着能源安全和粮食安全两头受压的困境,对于生物产业发展的迫切程度远远大于美国。如果只是将生物产业作为七大战略性新兴产业1/7,这和中国人口众多、资源禀赋不好的现状相比有些不相匹配。

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  不过,和工业革命相比,生物技术和生物产业大体处于18世纪中叶的水平,重大的突破性技术还没有产生。生物产业的“瓦特”还没有出现,“元素周期表”也还没有发现,转基因技术和物理学相比还不能叫做科学。

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  也就是说,现在生物产业上再大的差距也只是起跑线附近的差距。在这次重大的全球产业和技术转型中,中国机会巨大,生物产业最有可能走出技术先行的道路。将生物产业打造成具有国际竞争力的战略性新兴产业,时机远比IT产业好。

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  重大技术突破能否“中国造”

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  将来生物科学如果取得重大的突破性进展,会不会产生在中国,现在还存有疑问。

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  李绍明:人类正处于生物科学再次跨越发展的前夜,未来30年,生物产业一定会造就像IBM、微软、英特尔、谷歌、苹果一样的创新巨人。但将来生物科学如果取得重大的突破性进展,会不会产生在中国,现在还存有疑问。因为中国的科研机制有很多问题,现在国家对科研的支持是天女散花式的,科研机构重视的是大量发表SCI论文,但这对于中国将来能否成为重大科学进展的产生地,作用不是特别大。

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  生物技术靠什么发展,靠什么缩小和美国的差距?生物医药、生物农业、生物制造,每个产业都要有“起飞跑道”。要让一项技术取得重大突破,一定要让其有商业化的可能,否则永远发展不起来。欧盟就是这样衰落的,原本欧盟的生物技术基础比美国好,现在则落到了和中国和印度大概一样的水平。

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  在未来生物产业的发展中,玉米是战略性作物和全球竞争的焦点,应该在35年的时间里允许生物技术的商业化。玉米应用生物技术的作用远远不是增加产量的问题,而是玉米可以作为农业生物产业最好的“起飞跑道”。生物技术有一定的通用性,只要生物技术在玉米上发展起来,其他的技术水平也就上去了。

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  马延和:中国生物技术发展面临的最大问题是科研机制。现在科研条件越来越好,从国外回来的人越来越多,科研经费也多了,但生物技术领域基本上没有在国际上领先或者说不落后的成果。现在的科研考核机制是看发表了多少论文,申请了多少专利,而不是为了解决问题。不管是高校还是科研院所,每个课题组带一帮人各做各的,没有合力。但重大技术的出现需要交叉和整合,只有形成合力才能产生重大的技术。

  

??? 企业是技术创新主体

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  生物产业的几大跨国巨头不仅体量大,而且增长速度也很快,中国企业面临较大的竞争压力。

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  李绍明:企业在生物产业领域的研究起步比较晚,都是最近几年的事情。比如生物医药领域开始有一些企业加大投资研发的力度,但和国际巨头差距仍然很大。国际生物医药巨头辉瑞的市值近2000亿美元,而国内比较知名的生物医药企业市值只有1亿美元。生物农业方面,孟山都的市值是380亿美元,而国内最大的种子企业隆平高科登海种业的市值大概是70亿元人民币。

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  更让人担忧的是,生物产业的几大跨国巨头不仅体量大,而且增长速度也很快。这些企业通过兼并和内生发展,每年的增长率基本在20%左右,这对中国企业来说是比较大的挑战。

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  从生物育种技术研发来看,目前企业出现了两大趋势。一是像金色农华、中种、隆平高科、奥瑞金这些原本就有生物育种基础的企业,去年以来投资力度比较大。比如,中种宣称10年投资50亿元打造生物技术研发中心。与此同时,跨国公司在中国的布局力度也很大,像杜邦先锋公司今年在北京建立了分子育种中心。

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  二是种子企业和生物技术研发单位进行各种各样的合作,签署战略合作协议。未来企业形成的生物技术研发中心,将为全国甚至全球生物产业的发展提供技术支撑。

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  马延和:与国外相比,我国部分生物企业生产水平低几倍甚至几十倍;生产菌株水平低20%50%,以高资源消耗、高能耗和低人工成本竞争;有一定的产业基础,但不具备新产品的生产技术。尽管我国生物产业现已达1.6万亿元的市场规模,但与国家需求和产业自身应具有的市场地位相比,仍处于发展的起步阶段。

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  科技部发布的《“十二五”现代生物制造科技发展专项规划》中强调企业的技术创新主体地位,提出通过组建产学研战略联盟和校企联合研发中心(基地、孵化器)等方式,建立企业牵头组织、高等院校和科研院所共同参与的创新体系。通过财税、金融、投资等政策,引导企业增加研究开发投入,推动企业特别是大企业建立研究开发机构,增强企业创新能力。鼓励企业与高等院校、科研院所联合开展现代生物制造技术成果转化,改造或新建一批国家工程实验室、国家工程技术研究中心、企业重点实验室,提高科研成果的工程化与系统集成能力。鼓励和支持国外机构在华设立现代生物制造领域的研发中心。支持成立生物基材料、生物基化学品、手性化工中间体、氨基酸、酶制剂、工业生物清洁生产与循环经济等产业创新战略联盟。

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  [相关链接]

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  美国的“国家生物经济蓝图”

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  由于生物经济拥有巨大的增长潜力和能带来众多其他社会利益,它已经成为奥巴马政府的优先发展对象。生物经济可以使美国人更加健康长寿,减少国家对石油的过度依赖,应对环境污染问题的挑战,转变制造过程,增强农业部门的生产力和覆盖面,增加新的工作机会与拓展新兴产业。

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  如今美国生物经济的发展将在很大程度上依赖三大基础技术的发展:遗传工程,DNA测序和生物分子的自动化高通量操作。除了上述这些具有巨大发挥潜力的科学技术,一些新的重要技术,包括新技术与现有技术的创新组合技术正在不断兴起。

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  未来生物经济依赖于新兴技术,如合成生物学(定向设计改造微生物与植物)、蛋白质组学(大规模研究与操作生物体的所有蛋白质)、生物信息学(扩展利用生物及其相关信息的计算工具与方法)以及各种难以想象的新兴技术的开发应用。最近一系列研究发展趋势也预示着医药健康、生物能源、绿色农业、生物制造和环境保护等领域将有重大的进展。

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  基于生物经济的巨大潜力,2010年美国奥巴马政府的国家预算申请就将“支持构建面向21世纪生物经济的研究基础”作为科技优先领域之一。相关部门已经相应的开始集中力量,并在构建未来生物经济取得了重要的初步进展。此外,为了使未来充满活力的美国生物经济有潜力提供重大的经济和社会效益,相应的战略目标开始制定出来。

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  20119月,奥巴马总统宣布将即将公布的《国家生物经济蓝图》作为其政府致力于推动科技研发确保经济增长、改善人口健康和发展清洁能源的职责一部分。以2011年政府的《未来能源安全蓝图》为蓝本,2012年《国家生物经济蓝图》有两个使命:第一,确立美国生物经济全部潜能实现的战略目标;第二,突出促进这些目标实现的早期成就。

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  《国家生物经济蓝图》提出了五大战略目标,以确保生物经济有潜力促进经济增长和满足社会需求。尽管美国在生物经济领域取得了重要的进展,但是如果要使美国在快速变化的世界上永久保持强大竞争力就需要付出更多的努力。

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  五大战略目标包括,支持研发投资,构筑美国未来生物经济基础;加速生物研发向市场转移,加强转化与监管的体制和机制;改革与完善监管政策与法规,减少障碍,提高效率,在保护人类健康和环境安全的同时,削减成本;更新培训项目,将学术研究机构的激励措施与人员培训相结合,满足国家人才需求;促进公私伙伴关系发展和竞争前合作,鼓励竞争者共享资源、知识和专业技能以熟知成败。

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(载自2012627日经济参考报

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