以破译生命秘密和根据人类需要重新设计新生命体的基因工程逐渐产业化为标志，一场以生物技术为背景的新技术革命的序幕正在慢慢拉开。这是人类对于自然世界认识的一次伟大的升华，将对人类社会发展产生深远的影响。
（一）生物技术的应用领域
生物技术目前已经广泛渗透于国民经济各行业，在农业、医药、化工、能源等领域均有广泛应用，给这些行业发展带来革命性变化。
1. 农业
未来的农业将向人类展示一片灿烂的前景{1}。
（1）现代生物学技术将使农业科技上升到分子水平，人类可以根据需求从不同种类的动、植物中，将它们的优良基因重新组合，培育新的品种，为此，人类生产食物的能力将空前提高。其中，提高农作物的“抗性”是第一步。现在，抗虫棉、抗虫大豆等转基因抗性作物的优越性已经充分显示。未来沙漠也可能出现大片的玉米，海滩也可长出水稻和西红柿。以提高农作物的产量和品质为宗旨的转基因工程是第二步。通过转移某些植物中高光合作用的基因，可大幅度提高粮食的单产。转基因工程还可使番茄的维C成倍地增加，可改变农产品的形状和颜色，如彩色棉花、方形西瓜、五色西红柿等。据我国科学家预计，15年内农业生物技术的产业化可使目前全球8亿饥饿人口减少一半，粮食产量提高10%～20%。
（2）由于现代生物学从分子水平认识生命的本源，因此不仅在农业内部不同生命体的种属界限被打破，而且导致农业与其他产业之间的围墙逐渐被拆除。比如，农业与医药业彼此难解难分，各种疫苗的编码基因导入西红柿、黄瓜之类的果蔬之中，成为好看、可口的疫苗果。国外正在进行用转基因植物生产塑料、燃料、涂料、香料、洗涤和润滑剂的研究。工业中需要的许多原料和燃料都可以由转基因农作物生产。可以说，工业和农业这两个从同一个“天然母亲”的脐带中分离开来的古老产业，正在现代生物科学的基础上形成新的结合。当前，世界上令人困惑的食品危机、环境危机、能源危机，很可能都将因此而大大缓解。
2. 医药
医药生物技术一直是生物技术中发展最快、最活跃的领域，也是各国生物技术研究开发的重中之重，是生物技术产业最为成熟，竞争最为激烈的领域。近年来，基因组学、生物信息学、转基因技术、干细胞和克隆技术、生物芯片技术等一系列新兴技术的发展，为促进医药产业的发展提供了新的途径和思路，医药生物技术正在成为整个医药产业发展最重要的技术推动力。
生物医药产业已经成为最活跃、进展最快的产业之一{1}。目前，60%以上的生物技术成果集中应用于医药工业，用以开发特色新药或对传统医药进行改良，由此正在引发医药工业的重大变革。2000年，全球生物技术产品销售收入达到500多亿美元，其中生物技术药物销售额为300亿美元。90年代以后，全球生物技术药品销售额以年均30%的速度增长，大大高于全医药行业年均不到10%的增长速度。另外，生物技术药品销售额占整个医药行业销售额的比例也在不断提高，这个比例已从1995年的不足4%提高到2000年的9%。2001年，全球特别是美国生物医药行业掀起了一股并购和重组热潮，大量的资金投向生物技术药物研发和产业化。医药生物技术在21世纪呈现出强劲的发展态势。
美国是现代生物技术的发源地，又是应用现代生物技术研制新型药物的第一个国家，多数基因工程药物都首创于美国。现在，越来越多非医药公司纷纷把资金投入到医药生物技术研发中，如美国的甲骨文公司近期将投入巨资开展蛋白组研究。如今，医药生物技术产业已成为美国高技术产业发展的核心动力之一。欧洲、日本、印度等其他国家在发展医药生物技术方面比美国落后，但进展较快。英、法、德等国在研制开发和生产生物技术药品方面也成绩斐然，在生物技术的某些领域甚至赶上并超过美国。
3. 化工
在传统化学工业中，化学反应一直依赖高温和有毒害的化学品（如酸、硅酸盐和表面活性剂）作为催化剂。现在，这些工艺正在向采用生物化剂的方向发展。随着更加稳定、性质多样的各种新品种不断开发出来，酶可以安全地起到工业生物催化剂的作用。在最近几年里，纤维酶和脂肪酶（在饲料和纺织工业）以及植酸酶（在制革业）的使用增长迅速{2}。
现在很多药品采用发酵工艺生产，几乎所有用常规催化剂生产的东西，目前都可以用酶来生产。近年来，各国对利用生物技术生产塑料和燃料的研究力度都在加大。对于塑料生产厂家而言，用植物这样的可再生资源来取代以石油为基础的原料，发展前景极为诱人。树脂生产厂家不再依靠化石燃料的有限供应，降解型生物聚合物可以变成肥料，不仅节省了填埋场所占的土地面积，而且更有利于环境保护和工业的可持续发展。从玉米、高粱或其他植物获取的淀粉和糖，是目前正在开发的几种生物化学新工艺的基础原料。
4. 能源
地球上亿年积累的化石能源——石油、天然气、煤等，仅能支撑300年的大规模开采，随后就将面临枯竭。如果按现有的开采技术和连续不断地日夜消耗这些化石燃料的速度推算，煤、天然气和石油的有效年限分别是100—120年、30—50年和18—30年{1}。显然，21世纪所面临的严重危机之一是能源问题。利用现代科技发展生物能源，是解决未来能源问题的一条重要出路。
“万物生长靠太阳”，生物能源是由太阳能转化而来的，只要太阳不熄灭，生物能源就取之不尽。绿色植物可通过光合作用将吸收的二氧化碳和水合成为碳水化合物，进而将光能转化为化学能储存下来。可以说，绿色植物就是光能转换器和能源之源，碳水化合物是光能储藏库，形成一个物质的循环。油葵、油菜、大豆、海藻、地沟油可以提炼生物柴油，秸秆、玉米等可以生产燃料乙醇……
生物能源是指从生物质得到的能源，是通过绿色植物、藻类和光合细菌的光合作用，捕获太阳能，经代谢转换，储存于生物质中的能量，是太阳能的有机储存，是可再生能源的重要组成部分。它是人类最早利用的能源，生物能源是一种可再生的清洁能源，开发和使用生物能源，符合可持续的科学发展观和循环经济的理念。所谓生物质，是光能循环转化的载体，主要是指粮食以外的秸秆等木质纤维素类农林废弃物。如今，像作物秸秆、残枝枯叶、禽畜粪便这些日常生活中看似无用的东西，也有了用武之地。随着生物科学的迅速发展，只要对这些废弃物加以处理，就能从中挖掘出一个规模惊人的“绿色油田”。
古人钻木取火、伐薪烧炭，实际上就是在使用生物能源。但是，通过生物质直接燃烧获得能量是低效而不经济的。随着工业革命的进程，化石能源的大规模使用，生物能源正逐步替代以煤和石油天然气为代表的化石能源。目前的科技水平，已经让我们有能力挖掘出生物质所承载的光能，以其为原料生产对环境友好的化工产品和绿色能源。
（二）生物技术商机无限
始于20世纪90年代的信息文明改变了世界的面貌和人们的生活方式，它所创造的令人目不暇接的网络神话更是惊世骇俗。比尔·盖茨积累10亿美元花了12年的时间，而杨致远和戴维·菲络只用了3年，尤其让人难以置信的是做网上拍卖交易的皮埃尔·奥米戴尔仅仅花了5个星期。然而，当国人还在为信息技术啧啧惊叹时，IT翘楚比尔·盖茨却预言道：超过自己的下一个世界首富必将出自生物技术领域{1}。
1. 生物文明：已露头角
1995年，抗虫转基因棉花首先进入市场，成为农业绿色革命的第一批成果。美国仅在1997年就有近400万英亩的耕地播种转基因棉花、大豆和玉米。中国从美国进口的棉花中就有转基因的棉花。20世纪90年代初，美国斯格里普斯研究所利用转基因烟草表达单克隆抗体，只需种植约6000亩这种转基因烟草就可生产出270kg的抗体，足以给27万名癌症患者提供的1年治疗。华尔街生物科技股的市值在过去12个月中翻了一番，总值达3000多亿美元，其中一半是在最近两个月中增加的。纳斯达克综合指数中的生物科技股票指数，也从1999年第四季度起开始攀升，至今升幅已超过100%。生物技术研究所取得的重大进展及其引发的对生物科技类股票的良好市场预期，无不标志着生物技术革命的悄然而至。
事实上，这场最有可能对21世纪的人类生活和生产产生重大影响的生物技术革命的进程已经远远超出大多数人的想象。2000年2月，道化学公司和嘉吉公司称，它们将首次开始完全以玉米而不是以石油为原料的塑料的商业化生产。福特公司已经利用经洋麻纤强化的塑料来制造强度更高、石油用量较少的产品。由美国政府资助的研究项目已经利用洋麻、纤维之类作物生产出了建筑材料，用于替代木材、石材及塑料。来自美国《商业周刊》的最新消息更令人振奋：在对细胞的生产过程进行20多年的艰苦研究后，用生物技术制造人体器官的时代正迎来黎明的曙光，数十家公司正在准备推出商业化产品。
2. 生物技术：商机无限
据预测，在今后25年内，世界人口可能会增加40%，达到85亿。按现在的耕地面积及生产能力，地球显然无法容纳这么多人口。然而，若能解决这些新增人口的生存问题，则将创造出巨大的商机！现在，通过基因工程可以使粮食产量倍增已是事实。因此，美国、阿根廷、加拿大等国半数以上的土地被用来种植转基因作物，而这3个国家就占全球种植转基因作物土地总面积的99%。尽管消费者抗议转基因产品的浪潮此起彼伏，但是面对转基因作物能增产100%的诱惑，以及到2050年全球消耗肉类总量达5．13亿吨（1997年为2．11亿吨）的巨大缺口，人们不得不选择转基因作物作为未来的生存之本。据统计，1998年，欧洲生物技术企业有1200家，员工4500名，总销售额高达72．5亿马克。科学家们预计，未来最重要的创新约有一半依赖于生物技术。
1999年，达沃斯世界经济论坛年会的中心议题之一就是基因革命，并将21世纪认定是生物工程世纪。英国《经济学家》杂志发表的发达国家对21世纪的预测中认为，21世纪人类社会将经历休闲、生命科学、超级材料、新原子时代和新航天时代驱动的五次浪潮，其中生命科学在21世纪主导经济得到最多的认同。生物技术的巨大潜在效益及美好前景，使这一领域成为继计算机网络之后的又一社会投资热点。包括基因技术公司、迈里亚得基因技术公司、基因医疗公司和美国基因公司等在内的美国生物技术公司目前正受到投资者越来越多的青睐。基因技术公司通过将新研制的治疗淋巴瘤和乳腺癌的药物投放市场，1999年第四季度的销售业绩上升了23%，达14亿美元。该公司因此被投资者看好，股价大涨。随着生物文明的发展，由于技术突破给企业甚至整个民族带来巨额商机的神话仍将延续。
（三）各国纷纷抢占生物技术制高点
当今世界，信息技术方兴未艾，生物技术与产业的发展则更加迅速。过去10年，生物技术与医药领域的论文占全球自然科学论的49%，一些国家把政府基础研究经费近一半用于生物与医药领域，美国医药研究开发经费占民用研究开发的近50%，是民用领域科技经费比例最高的{1}。近年来全球生物产业销售额几乎每5年翻一番，增长速度是世界经济平均增长率的近10倍。一些国家生物与医药相关产业的产值占GDP的比例高达15%左右，许多发达国家已接近10%。
越来越多的事实表明，生物技术引领的新科技革命正在加速形成，生物经济正在成为新的经济增长点，发展生物经济已经成为应对金融危机的重要措施之一。美国、加拿大、芬兰、印度等国家也相继提出了加速生物经济发展的对策措施。在美国新任总统奥巴马的4位科技顾问中，有3位是生物与医药领域的专家，前总统布什在过去8年里一直不批准联邦政府资金支持干细胞研究，奥巴马总统上任不到一个月就批准了。
继信息技术之后，许多国家都把发展生物与医药产业作为新时期提升综合国力的重要措施，纷纷采取增加投入、建立园区、争夺人才等多种措施加速生物经济的发展，抢占发展生物技术及产业化的制高点。世界前20强跨国医药公司纷纷进入中国，建立研发中心，争夺优秀人才，获取科技成果，抢占中国生物与医药产业潜在的巨大市场。
自2008年以来，全球金融危机给世界经济带来了极大的不确定性，对医药行业也形成较大的冲击。受新药上市锐减、原有专利药的专利权纷纷到期、经济环境持续恶化等因素影响，跨国制药企业纷纷采取新的措施，加速在生物和医药领域的购并重组。2009年初，辉瑞、默克、罗氏等国际制药行业掀起狂热的整合潮，整个行业格局出现重大变更。2010年1月，美国制药巨头辉瑞公司以680亿美元的价格吞并了第五大制药商惠氏，巩固其世界头号制药公司的地位，创造了全球医药行业近10年来的最大的并购，合并之后的新公司将成为全球医疗行业业务最广泛的公司之一。辉瑞收购的目的是丰富其有国际竞争力的产品线，以确保其持续的业绩增长。全球最大的抗癌药物生产商罗氏以468亿美元的价格收购了生物科技企业基因泰克（Genentech），以提升其在生物医药领域的国际竞争力。
四、纳米技术革命：点燃希望火光
人类文明发展有三大发现：信息、能源和材料，而不管有多少信息和能源，材料都是必需品。纳米技术在信息材料、生物材料、能源材料三个领域中都将有所作为。它可用做获取、加工和储存信息的材料，纳米技术也是解决能源危机的一条途径。许多科学家都认为纳米材料发展甚至有可能超过计算机对人类生活的影响{1}。
（一）纳米技术的应用领域
纳米科技横跨多个学科、涉及面十分广泛，包括物理、化学和生物学在内的所有与材料有关的工程领域。纳米科技正在不断发展，对许多传统科技领域乃至整个社会都产生了巨大的影响，为人们展示了无限商机。