世界掀起科技热潮 生物技术面临划时代突破

　　纳米科技加速发展

　　纳米科技是21世纪快速发展的主流科技之一，包括：纳米材料、纳米装置、纳米区域的探测和研究等。

　　纳米科技研发投入持续增长

　　2005年，全球纳米科技的研发投入为96亿美元，其中政府投资占47.93%%，企业投资46.89%%，风险投资5.18%%。2007年增至120亿美元，今年预计将突破150亿美元。

　　纳米产品市场规模激增

　　纳米科技的主导产品包括纳米材料（纳米粉体、纳米线、纳米复合材料等）；纳米生物与医药（控释药品、疫苗等）；纳米电子与光电子（芯片、纳米电子与光电子材料等）；纳米机械（纳米刻蚀技术、纳米微机械技术等）；纳米工艺（纳米碳管制备、纳米渗透滤波）等。目前，已广泛应用到医药、染料、涂料、食品、化妆品、环境治理等产业，美国市场明确标明应用纳米技术的产品已超过500种，每年几乎翻番。据估计，到2014年，全球纳米产品市场规模将增至2.6万亿美元。

　　主要国家纳米科技发展态势

　　纳米元器件领域―――日本领先，欧洲次之，美国第三；

　　纳米生物与应用领域―――美欧相当，日本次之；

　　高表面积材料领域―――美领先，欧次之，日第三；

　　固结材料领域―――日领先，美欧相当、居日本之后。

　　各国纳米科技发展战略和目标

　　美国：自2000年美国国会批准《国家纳米计划（NNI）》以来，研发经费历年递增，2001年投入4.64亿美元，2007年为13.91亿美元，今年将达14.45亿美元。美国纳米科技发展的优先领域有：纳米尺度的基本现象和过程，纳米材料，纳米尺度设备与系统，纳米制造，纳米物质的主要捕获装备与工具，纳米对环境、健康、社会及安全的影响，纳米理念社会普及和技术推广等。

　　欧盟：力争纳米科技国际领先，积极创建欧洲纳米科技产业。成立了《欧洲纳米电子行动顾问委员会》，构建欧洲纳米科技研究网络。《第六框架计划》的纳米科技投入为13亿欧元，而《第七框架计划（2007年―2013年）》期间，纳米科技列为9大研究主题之一，投入将增至34.75亿欧元。据预测，2015年，欧洲纳米科技产值将超过10000亿欧元。

　　日本：第二期《科学技术基本计划》（2001年―2006年）中，纳米科技与生命、信息、环保科技一起被列为发展战略的重中之重。通产省还专门制定了《纳米材料计划》，每年经费3500万美元，为期7年，官产学联合，旨在为产业界建立集成的纳米科技材料研发平台。第三期《科学技术基本计划》（2007年―2012年）中，纳米科技列为十大战略性推进领域之一，研发投入将达333.16亿日元。

　　俄罗斯：制定了《2007年―2010年纳米技术发展计划》，拨款80亿美元发展纳米科技，以产品进入市场为目标。还批准了《2008年―2010年纳米技术基础结构发展纲要》，拨款11亿美元，以确保纳米科技研发的国际竞争力。

　　韩国：在《科学技术基本计划》（2008年―2012年）中，纳米科技被列为集中开发的技术之一。

　　纳米材料对环境的影响

　　过去，人们对纳米材料的研究取得了丰硕成果，但对纳米材料可能产生的环境风险缺乏足够的认识。人们在研究、生产、生活中接触到纳米材料的机会越来越多。同时，环境中也存在大量天然的和工业生产所带来的纳米尺度物质，如柴油车尾气、烟囱排出的废气，垃圾焚烧、沙尘暴等也含有大量的纳米颗粒。人们在问：残留在水中的悬浮纳米颗粒如纳米氧化钛对人体有没有伤害？作为药物载体的纳米四氧化三铁对人体的皮肤和其他器官有没有伤害？具有抗菌功能的银纳米颗粒对人体的皮肤有没有影响？几个纳米的硫化镉等的纳米标记材料植入生物体内有没有毒副作用？

　　英国《自然―纳米技术》杂志一份调查显示，科学家们虽然认同纳米研究将给医学、环保、国防等领域带来突破，却对纳米技术可能给环境和人类健康带来的风险担忧。

　　可能出现七大热点科技

　　大型强子对撞机的运行可能发现新粒子

　　欧洲核研究中心建在法国和瑞士边界的大型强子对撞机已投入运行，它是世界上在建的能量最高、粒子物理研究水平最先进的设备，其环形隧道周长约27公里，位于地下175米，耗资84亿美元。强子对撞机让两个质子束在相反方向运行，然后对撞，希望产生一些新的粒子，如希格斯玻色子和所谓超对称粒子。

　　微RNA（mRNA）分子研究热

　　微RNA就是“微核糖核酸分子”，即比较短的RNA，大概有20个―22个核苷酸，或单链的RNA。研究表明，人体内mRNA可能有几百种甚至上千种，它调节了人体1/3的基因。mRNA可以调节生物体从早期发育到最后死亡的整个生长过程，因此，它与很多疾病的发病有关，包括癌症、艾滋病、心脏病等。美国国家卫生研究院宣布，从今年开始，连续5年每年拨款300万美元，来研究mRNA与精神分裂症、孤独症等精神疾病间的关系。

　　合成人造微生物

　　美国科学家文特尔成功把一个细菌的基因组完全移植到另一个细菌里，而且植入的基因组代替了原来的基因组工作。下一步就是人工合成一个染色体，然后合成一个完整的细菌所需要的基因组，把人工合成的基因组移植到细菌体内，让它开始工作。今年可能会有阶段性结果，这将标志着人造微生物首次诞生。

　　科学家认为，这种研究可以找到一种便捷、高效的制造替代能源的办法，比如产生乙醇，产生氢，另外也可处理有毒废料，如吸收大气中的二氧化碳。但有人提到这有悖于伦理，还可能被用来制造一些致命的病菌，甚至可能和生物恐怖联系起来。

　　古基因组学研究有突破

　　对古生物基因组的测定，近年有两个重要成果，一是测定已经灭绝的猛犸的部分基因组，另一是测出了生活在欧洲的古人类尼安德特人部分基因组。因为是多少万年之前的标本，其DNA已不太完整，有的DNA片段比较小，有的受到各种污染，也有考古学家在挖掘过程中，将自己的DNA混到里面去了。近年，技术上有所突破，即采用焦磷酸测序法。

　　测定古生物的基因图谱，是为了研究人类的进化。比如将尼安德特人跟人的基因组进行比较，研究人在进化过程中何时跟动物分化，人和黑猩猩只有百分之几基因组的差别，现在又多了一个比较对象。

　　加强对多铁性材料的研究

　　随着信息技术的发展，要求器件小型化、多功能化，人们对集电性与磁性于一身的多铁性材料研究兴趣不断高涨。多铁性材料是一类与氧化物陶瓷超导材料相似的化合物，它能在单一材料上展示电子、磁性和结构的多重特性。多铁性材料包括铁电磁体(单相多铁性材料)；铁电―铁磁复合体系：庞磁电阻氧化物体系。多铁性材料的研究是目前材料科学及凝聚态物理中一个宽广的新领域，有广阔的应用前景。

　　人类微生物组

　　人类微生物组是指人体内正常微生物基因组的集合。俄罗斯科学家指出，人类肌体内生活着1公斤到3公斤细菌。美国科学家发现，人类可能是细胞与细菌的共生体，甚至体内细胞9成是细菌。人类与细菌互相依赖不可分离，这些细菌对人类的消化和免疫系统相当重要。美国国家卫生研究院和欧盟等都计划在今年开展有关的研究项目，科学家有望绘出人体内约200种微生物的基因组，并着手对人的内脏、皮肤、口腔和生殖道内的微生物群落展开调查。同时，研究人员还正在对分布在冰山等环境中的微生物进行基因组测序。研究人员将分析这些细菌对于疾病和营养等方面的意义，以及如何利用它们更好地发挥药物在人体内的作用。

　　人类微生物组的研究目标是：确立是否有核心微生物组，发现微生物组变化对人类健康的影响，寻找分析这些微生物组的新工具（新技术的开发，培养微生物组，计算分析新工具），以及提出微生物组研究的伦理和社会问题，建立数据中心。

　　神经回路成为研究大脑的新方向

　　研究人的大脑原有两种方法：一种是把大脑切成薄片，进行扫描，将整个大脑绘成结构图进行研究；另外就是采用CT、核磁共振扫描。现在出现三种新方法，可研究大脑神经回路，这是大脑研究的新方向。

　　第一种方法是染色即“脑虹”技术，它是由美国哈佛大学研究开发的，科学家凭借引进细菌、珊瑚与水母的基因，给实验鼠原本红色的大脑染上五颜六色，建立大脑神经网络的详尽图表，以弄清神经脑细胞建立联络的主道与支线。此前，显示神经元细胞的技术最多只能使用两种颜色。而“脑虹”技术“就像彩电显示器用红色、绿色与蓝色组合制造出各种颜色一样，一次就给几百个神经元细胞成功染上90多种颜色。研究小组透露，他们已使用该技术观测老鼠的神经系统，观察到了一些有趣的且未被人发现过的神经元细胞分布模式。

　　第二种方法是用激光控制啮齿动物大脑中单个神经细胞的电活动。动物没有天然的对光直接作出反应的离子通道。科学家已研制出一种由光线控制开关进出细胞的离子通道，光的作用时间和作用点都可精密调控。谷氨酸盐是大脑中最普通的神经传递素，这种新型的“光敏感通道”已被用于谷氨酸通道的神经生物学研究中，也许还可用于生物传感或生物电子学中的纳米尺度设备的设计。利用绿藻蛋白制成的“光纤开关”，将使科研人员对人脑某一部分的功能进行开关式控制，有助于治疗抑郁症、帕金森等神经性疾病。研究小组已将光纤开关分送到100个实验室，利用老鼠、蠕虫、苍蝇和石斑鱼进行进一步的试验。

　　第三种方法是“弥散张量成像的磁共振新技术”。美国明尼苏达州医科大学的科学家曾运用MRI脑部成像技术，在研究患有精神分裂症的大脑时，发现存在细微的线索可判断脑部结构出了问题，但这些问题如何导致精神分裂症，需要进一步观察病人的神经解剖图，而这远非标准的扫描仪所能办到。近年，他们将扩散张量成像技术，一种新的MRI的变体扫描仪，与其他领域的发现相结合，使之可以更细致地观察大脑的微观结构，研究不同脑部区域的联系，以揭示出神经系统紊乱的谜题。

　　目前，这三种方法都出现了突破，今年在大脑神经回路领域的研究完全有可能深入。

　　美新总统对华科技政策前瞻

　　今年是美国选举年，共和、民主两党候选人在竞选中均谈到了科技政策。

　　两党发展科技的总方针

　　共和党主张政府简政放权，依靠市场竞争，激发企业在技术创新方面的创造力和积极性，最大限度地推动科技发展。

　　民主党则将科技政策置于国家利益的高度，要强化科技管理体制，完善决策机制。

　　本次大选中，共和党候选人麦凯恩在谈到如何提高美国在全球的竞争力时强调了两点：一是减税，另一个就是放松管理。

　　而民主党候选人希拉里或奥巴马则强调，恢复科学决策的公正性，振兴科技政策办公室，科学顾问直接向总统汇报，确保总统能够听到以事实为依据的客观的建议，并制定了详细的“创新议程”。提出要加大科技投入，培养科学、数学与工程人才，改进创新基础设施。奥巴马甚至提出设立国家首席技术官，以确保政府各部门具备21世纪所必需的基础设施、政策和服务。

　　具体领域的科技政策

　　环境政策

　　共和党认为，没有科学依据证明气候变化主要是人类活动造成的，赞成主要通过市场力量建立高水平的环保体系，拒绝通过立法来解决包括减少美国的二氧化碳排放量。

　　民主党候选人则主张执行严格的环保标准，环境问题将列入施政重点，承诺到2050年，二氧化碳排放比1990年的水平降低80%%，以防止全球气候变暖。希拉里还提出发展“绿色高效经济”。

　　能源政策

　　共和党强调能源独立，支持石油利益集团，增加石油开采，发展替代能源和可再生能源；主张油价、石油企业并购以及汽车油耗标准等应由市场决定，政府不应干预。

　　民主党也强调能源独立，发展替代能源和可再生能源，兼顾环境保护，反对石油企业垄断，主张推行更严格的标准以降低汽车油耗。

　　从过去的《新能源法案》之争可看出两党能源政策的差异。民主党提出的最初法案中有三项重要提议：第一，从石油大公司征收130亿美元的税收，用于激励可再生能源的发展；第二，电力行业15%%的产出必须使用可持续能源；第三，给予风能、太阳能、乙醇和其他可再生能源优惠税额待遇。布什曾威胁动用否决权，最后将上述三条删去了，法案才于2007年12月18日最后通过。

　　大选中，共和党提出发展替代能源，为利用本国的天然气资源扫清障碍；民主党候选人奥巴马主张支持未来的清洁能源、生物燃料；到2030年将石油消耗量降低35%%，提出能效提高50%%的目标。希拉里则提出要发展“绿色高效经济”，引领美国向清洁的可再生能源过渡。她的具体计划包括：在白宫设立专门的国家能源委员会，设立500亿美元的战略能源基金（其中有一部分通过向石油公司征税提供）来支持替代能源的发展。

　　总之，不论共和党还是民主党入主白宫，为了减少对进口石油的依赖，美国未来的能源政策都会向新能源的发展倾斜。而民主党候选人发展新能源的举措更加具体、更具可操作性。由于涉及到大企业集团的利益，未来共和党和民主党之间关于能源政策的争斗必然会继续。

　　干细胞研究政策

　　共和党在这个问题上存在分歧，布什总统对干细胞研究资助的禁令，导致了美国该领域研究落后和人才的流失。而民主党在干细胞研究问题上的看法总体上是一致的，希拉里明确承诺，一旦当选总统，她将推翻对干细胞研发的限制。

　　通信宽带政策

　　共和党主张对信息通信业不加管制，任其自由竞争。“经合组织”研究报告称，由于缺乏适当政策，美国的宽带普及率在全世界排第25位。而民主党候选人希拉里和奥巴马都提出了一系列国家宽带发展政策：联邦政府提供税收激励措施，放开无线频谱，加强公私合作。

　　2009年后中美科技合作的前景

　　共和党承认中国的重要性和影响力，但更加强调中国对美国的威胁。共和党候选人麦凯恩称，中国的崛起对美国构成了挑战。

　　民主党承认中国的重要性和影响力，希望加强与中国的合作。希拉里称，美国与中国的关系将是本世纪最重要的双边关系。她希望中国加入全球机制，支持全球规章，要与中国构建共同利益，并缩小歧见。奥巴马表示，美国应建立与中国更有效的合作架构，而不只是双边协定或临时的高峰会，要与中国一起面对共同的问题。

　　可见，不管谁当选总统，都希望把中国纳入到美国主导的国际体系之中。如果共和党人当选，中国巨大的市场以及中国在科学和工程技术方面的丰富人才，可以成为中美科技合作的重要基础。如果民主党人当选，中美在能源、环境等共同关心的问题上会加强合作。克林顿总统的科技顾问约翰?吉本斯曾说，目前，美中两国的科技合作水平远远没有同我们面临的机遇相匹配。

　　美总统大选结果对中美两国高技术贸易前景的影响

　　共和党代表大公司、大集团的利益，认为中国巨大的市场有助于为美国创造出口机会和就业岗位。但认为中国的出口管制制度不完善，因而对华技术贸易的管制会趋紧。

　　民主党称其代表美国中下阶层人的利益，认为与中国的技术贸易导致抢了美国工人饭碗，也可能对对华技术贸易进行某些限制。据传，希拉里正在探索逐渐放宽对中国高技术贸易的限制。

核心关键词：生物、纳米