20世紀(jì)已經(jīng)結(jié)束，回顧20世紀(jì)的科學(xué)發(fā)展史，不難看出，上半個世紀(jì)，科學(xué)發(fā)展主要在物理學(xué)，愛因斯坦的相對論將現(xiàn)代物理學(xué)推到了光輝的頂峰；但在下半個世紀(jì)，科學(xué)的重心顯然偏向生命科學(xué)。自1953年，克里克和沃森發(fā)現(xiàn)DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)以來，生命科學(xué)成果迭出。截止1989年，已有22位科學(xué)家共9 次在此領(lǐng)域獲得諾貝爾獎。1989年～1997年除1990年默里和托馬斯因器官移植、骨髓移植獲諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎外，其余年份均在生命科學(xué)領(lǐng)域。1993年諾貝爾化學(xué)獎得主史密斯和穆利斯因發(fā)明聚合酶鏈反應(yīng)，亦是生命科學(xué)領(lǐng)域。
回顧20世紀(jì)下半葉生命科學(xué)的重大突破，可以展望21世紀(jì)生命科學(xué)作為先導(dǎo)學(xué)科的前景。
50年代：1953年4月，《Nature》 發(fā)表了美國生物學(xué)家沃森和英國物理學(xué)家克里克共同研究的成果－ DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。此模型的建立，是分子生物學(xué)誕生的標(biāo)志，打開了“生命之謎”的大門，改變了生物學(xué)在整個科學(xué)中的地位，同時還給技術(shù)科學(xué)和社會科學(xué)帶來了巨大的影響和沖擊，因此，被稱之為是“生物學(xué)的革命”。
60年代：1965年9月15日報道， 我國首次用人工方法合成具有生物活性的牛胰島素獲得成功。這是在控索生命起源過程中的一次突破。它突破了一般有機物分子與生物大分子的界限，帶來了人工合成生命的曙光；它更有力地打破了生命神秘論，揭示了生命與非生命物質(zhì)的統(tǒng)一性。
70年代：70年代初，隨著限制性內(nèi)切酶的發(fā)展和DNA分子雜交技術(shù)的建立，分子生物學(xué)進入了技術(shù)化時代，基因工種學(xué)也有所發(fā)展，出現(xiàn)了基因重組技術(shù)，從而開創(chuàng)了基因工程這一生物技術(shù)的新領(lǐng)域。在這個基礎(chǔ)上，現(xiàn)代生物技術(shù)逐漸興起，特別是近十多年來發(fā)展很快，越來越受到世界各國的重視。
80年代：PCR技術(shù)發(fā)明，美國加州Cetus生物技術(shù)公司的史密斯發(fā)現(xiàn)在克隆過程中，不用細(xì)菌來復(fù)制經(jīng)篩選的DNA，而用DNA多聚酶來進行復(fù)制，因為細(xì)菌本身也用它來復(fù)制DNA。他發(fā)明的這種方法叫多聚酶鏈反應(yīng)，簡稱PCR。用這種方法可以擴增試管中的任何特異性DNA序列。
90年代：克隆動物掀起熱潮。
在胚胎學(xué)上，克隆是指通過無性繁殖的手段，從一個細(xì)胞獲得遺傳上相同的細(xì)胞群或個體群，這些細(xì)胞叫克隆細(xì)胞，個體群稱為克隆動物。直到本世紀(jì)末，人們才有足夠的知識和科學(xué)實驗結(jié)果，能把某一成年動物的個體細(xì)胞移入一個去除遺傳物質(zhì)的成熟卵母細(xì)胞，然后移入另一只成年動物體內(nèi)，讓它生長發(fā)育，最終產(chǎn)生具有與體細(xì)胞相同的基因的幼體－克隆動物。
國內(nèi)外胚胎細(xì)胞核移植首創(chuàng)年份
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動 物 國 內(nèi)（文獻) 國 外（文獻)
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綿 羊 — 1986(Willadsen S M
Nature 1986,220:63-65.
兔 1990 1988(stice S L Biol Reprod.
1988,39:657-664.
山羊(當(dāng)代) 1991(張涌等,中國農(nóng)業(yè)科學(xué) —
1991,24(5):1-6.)
(繼代) 1995(鄒賢剛等,科學(xué)通報 —
1995,40:264-267.)
牛 (當(dāng)代) 1996(李雪峰等,畜牧醫(yī)學(xué)報 1987(Prather R S et al Biol
1996,27:495-500) Reprod 1987; 37: 859-866
(繼代) 1993(stice S L Biol Reprod
1993,48:715-719.)
豬 1995 1989(Prather R S et al Biol
Reprod 1989,41:414-418.)
小 鼠 1996 1983(McGrath J, Solther D Science
1983,220:1300-1302.)
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Wilmut I et al 在《Nature》1997，385:810～813報道，用3種新的細(xì)胞群細(xì)胞作為供體細(xì)胞，進行細(xì)胞核移植，獲得了活的綿羊。這3種細(xì)胞是從第9天胚胎的胚盤細(xì)胞，第26天胎兒的成纖維細(xì)胞和6歲成年綿羊妊娠后3個月的乳腺上皮細(xì)胞經(jīng)體外培養(yǎng)獲得的。實驗結(jié)果，3種不同源細(xì)胞的核移植，分別得4只、3只和1只羔羊。體細(xì)胞作為供體細(xì)胞進行細(xì)胞核移植的成功，無疑是20世紀(jì)生物學(xué)突破性成就之一。其技術(shù)難度大，涉及領(lǐng)域較廣，需要多種實驗程序，但由于它具有潛在的應(yīng)用價值，因而一直吸引著眾多的科學(xué)家執(zhí)著地去探索。
1997年是克隆年。2月24日，英國羅斯林研究所與PPL生物技術(shù)公司宣布，他們利用一只6歲母羊的體細(xì)胞于1996年7月成功地繁殖出了一只小母羊多莉。當(dāng)即被譽為本世紀(jì)最重大，同時也最有爭議性的科技突破之一。許多國家都將其評為1997年最突出、最重大的科技成就，如德國《焦點》新聞周刊與美國《Science 》周刊評出的1997年10大科技成就，多莉均榜上有名。美國《大眾科學(xué)》評出100 項科技成就中，多莉名列榜首。
3月2日，美國宣布利用不同的胚胎細(xì)胞于1996年8 月成功地復(fù)制出了兩只基因各異的猴子。3月羅斯林研究所又發(fā)布消息， 他們正利用死牛的細(xì)胞進行無性繁殖試驗。這是世界上首次利用已死亡動物進行克隆試驗。如果這項試驗獲得成功，克隆死去的人是否將成為可能？7月24日，他們又宣布于1997年7月繁殖出世界上第一批無性繁殖的轉(zhuǎn)基因羊。其中7月9日出生的小母羊波莉已被確認(rèn)含有植入的人類基因。標(biāo)志著朝著大規(guī)模為人類服務(wù)階段邁了一步。8月6日，美國威斯康星州一家生物技術(shù)公司宣布于6個月之前克隆出一只毛色黑白相間、名為“基因”的小公牛，可用來大批復(fù)制繁殖出多奶、多產(chǎn)肉的優(yōu)質(zhì)牛。10月中旬, 英國巴斯理工大學(xué)宣布培育出無頭青蛙胚胎。這種技術(shù)改良后，有可能利用人體組織培養(yǎng)出人體無頭胚胎，待其發(fā)育成熟后，從中取下相應(yīng)器官進行人體器官移植，解決了全球移植供體短缺問題。日本、法國、巴西、韓國等國也紛紛開始動物無性繁殖技術(shù)研究。德國科學(xué)家1997年初宣布培育出轉(zhuǎn)基因羊，其奶液中含有人體所需的血凝蛋白。俄羅斯則培育出一只轉(zhuǎn)基因綿羊，可用來制作奶酪，還可用來提煉藥品�？寺〖夹g(shù)的突破是一項偉大的科學(xué)成就。該技術(shù)施用于組織、植物和動物，已導(dǎo)致癌證、糖尿病和惡性纖維化等疾病新療法的成功開發(fā)；將來可用來為事故中受傷者制造代用皮膚、軟骨或骨組織，以及為治療脊髓受傷而制造神經(jīng)組織。開發(fā)前景廣闊。
美國芝加哥科學(xué)家理查德·席德于 12月5日一次生育技術(shù)研討會上，談到計劃借用多莉的技術(shù)，利用一些顯微操作器械將取自某位婦女卵子中的DNA 剔除出去，代之以將要克隆的那個人的DNA，一旦受精，這個受精卵就會分裂為50～100個細(xì)胞，此時形成的胚胎就可以移植到體內(nèi)，一個嬰兒克隆體就會在9個月之后出生，并且，他打算將生產(chǎn)過程企業(yè)化，最終目的是在美國設(shè)10～20個復(fù)制診所,另在海外設(shè)5～6個同類型診所。全世界每年克隆20萬人，受到各國政府及科學(xué)家的譴責(zé)、 反對、禁止。
2月23日羅斯林研究所和英國PPL醫(yī)療公司宣布，該公司又克隆出一頭牛犢，名叫“杰弗遜先生”，用的是細(xì)胞核移植技術(shù)，但用的是胚胎細(xì)胞，故與多莉不同。
20多年來，生物技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化學(xué)、環(huán)境保護等各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，但迄今為止，生物技術(shù)最突出的成就是在醫(yī)學(xué)方面。由于基因工程師已經(jīng)掌握了基因剪切、拼接和重組技術(shù)，因此可以在生物體內(nèi)取出無用基因，加入有用基因。生產(chǎn)出新的藥物，創(chuàng)造出新的診斷、治療方法，例如1962年以前，用于治療糖尿病的胰島素，只能從豬或牛的胰臟中提取。1978年，利用基因工程技術(shù)人工合成胰島素取得成功，此后不久，科學(xué)家已能夠用經(jīng)過基因轉(zhuǎn)移的微生物，批量生產(chǎn)純凈的人工胰島素；用于治療侏儒癥的人體生長激素于1979年研制成功，1983年應(yīng)用于臨床。1986年，在美國和歐洲，基因工程干擾素先后投放市場；此后，促紅細(xì)胞生長素、乙肝疫苗等一大批基因工程藥物相繼投放市場。現(xiàn)今世界已有50多種生物技術(shù)新型藥物和疫苗投放市場。我國已有自行研制的15種投放市場。80年代末，我國也研制成功了基因工程干擾素，并用于臨床和實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化�？茖W(xué)家認(rèn)為，基因工程師在今后幾年內(nèi)，將有可能研制出治療免疫系統(tǒng)疾病、心血管疾病和癌癥等頑疾的基因工程藥物。利用生物技術(shù)開發(fā)出的新療法也日益增多，在治療遺傳性疾病和免疫系統(tǒng)疾病方面，尤為突出，例如，美國國立衛(wèi)生研究院的科學(xué)家用基因療法治療一名腺苷脫氨酶缺乏癥的患兒。他們將能分泌腺苷脫氨酶的健康基因注入患兒體內(nèi)，患兒免疫系統(tǒng)缺陷得到修復(fù)，功能恢復(fù)正常。我國復(fù)旦大學(xué)遺傳研究所與長海醫(yī)院合作，采用反轉(zhuǎn)錄病毒基因轉(zhuǎn)移技術(shù)，治療兩例血友病患者，取得了顯著療效，長期依靠輸血維持生命的患者，關(guān)節(jié)出血、肌肉萎縮等癥狀大為改善，體內(nèi)凝血因子濃度成倍上升，凝血活性大大提高，已持續(xù)18個月未進行輸血治療。這是迄今世界上治療血友病療效最好的一例。1990年國際上正式將基因療法用于臨床。經(jīng)衛(wèi)生部批準(zhǔn)，上海復(fù)旦大學(xué)遺傳研究所與長海醫(yī)院的基因治療血友病技術(shù)，已正式應(yīng)用于臨床，成為我國第一例獲國家批準(zhǔn)的基因治療技術(shù)。迄今，在臨床實踐中應(yīng)用生物技術(shù)開發(fā)的診斷、檢測裝置已有數(shù)百種，其中最重要的是血液產(chǎn)品篩選試驗裝置，這種裝置可以保證血液制品不被艾滋病毒、乙型和丙型肝炎病毒所污染。
生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和食品工業(yè)中的應(yīng)用也引人注目。1994年5月18 日，美國聯(lián)邦食品和藥物管理局正式批準(zhǔn)應(yīng)用基因工程培育的西紅柿上市銷售。加州基因公司投資2000萬美無，耗時8年培育成功的這種轉(zhuǎn)基因西紅柿，不易腐爛，耐貯存和運輸，可以在充分成熟后再進行采摘，所以味道特別鮮美。日本培育成功的轉(zhuǎn)基因西紅柿也已在筑波市種植�？共∠x害馬鈴薯已在墨西哥培育成功，去年開始，墨西哥政府已向農(nóng)民供應(yīng)這種轉(zhuǎn)基因馬鈴薯種苗，這樣，每年約可避免60%～10% 的損失。不怕除草劑的轉(zhuǎn)基因棉花、專供織牛仔布的藍色棉花、具有殺蟲能力的轉(zhuǎn)基因煙草均已培育成功。最近我國科學(xué)家利用低能離子束技術(shù)培育出世界首例轉(zhuǎn)基因水稻，利用基因重組技術(shù)培育出花期長，能改變花色的牽牛花，表明我國植物基因工程已縮小了與世界水平的差距。在動物基因工程方面也碩果累累。進入90年代以來，轉(zhuǎn)基因動物－牛、羊、豬、雞等相繼培育成功。歐洲萊夫德生物工程公司不久前培育了一頭帶人類基因的奶牛，它的雌性后代能產(chǎn)含有鐵乳酸的奶，這種牛奶像人的母乳那樣，能促進兒童吸收鐵元素。1992年，英國愛丁堡醫(yī)藥蛋白公司，培養(yǎng)出一種叫“特蕾西”的轉(zhuǎn)基因綿羊，這種羊的奶中含有一種能控制人體組織生長的蛋白酶。這種蛋白酶只存在于人體，無法用化學(xué)方法合成和進行工業(yè)化生產(chǎn)。所以，“特蕾西”羊的培育成功，引起醫(yī)藥界的極大興趣，德國拜爾化學(xué)公司不惜重金買下了這種羊的使用權(quán)。英國愛丁堡羅斯林生理和遺傳研究所培育出一種轉(zhuǎn)基因公雞，它的雌性后代所產(chǎn)的蛋中含有能治療血友病所必須的凝血因子和治療肺氣腫病的一種人體蛋白質(zhì)。今年1月，以色列科學(xué)家也培育成功一頭名為“吉蒂”的山羊，“吉蒂”身上帶有人類的血清蛋白基因。“吉蒂”的雌性后代所產(chǎn)的每一升牛奶中可以提取10克白蛋白，血清蛋白是人體血漿中的一種主要成分，它可以用來治療休克，燒傷和補充血液損失。英國劍橋大學(xué)的科學(xué)家培育出能為人體提供心、肺、腎的轉(zhuǎn)基因豬，這種豬的器官移植到人體可大大降低受體排斥的危險性。當(dāng)前，世界各國均增加對生物技術(shù)研究的投入，大力發(fā)展生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，開發(fā)生產(chǎn)生物技術(shù)產(chǎn)品。近20年來，美國成立的生物技術(shù)公司已達1000多家。從1998年開始，美國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的收益開始大幅度增加。90年代出現(xiàn)了生物技術(shù)產(chǎn)品銷售的黃金時期。預(yù)計到1995年底，銷售額將達60億美元，1995年美國用于生物技術(shù)開發(fā)的經(jīng)費將達40億美元，日本政府最近決定將生物技術(shù)、新材料和新能源作為科技開發(fā)的重點領(lǐng)域。日本不惜花費巨資，大量購買美國的生物技術(shù)成果和專利，發(fā)展自己的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。日本的高速發(fā)展已威脅到美國在生物技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。美國國家研究委員會已呼吁停止向日本的單向技術(shù)輸出，英國政府調(diào)整了科技發(fā)展戰(zhàn)略，決定優(yōu)先發(fā)展生物科學(xué)技術(shù)。作為發(fā)展中國家的泰國，每年用于生物科學(xué)的研究經(jīng)費達6000萬美元，為了加速發(fā)展生物科學(xué)技術(shù)，泰國專門成立了遺傳基因工程學(xué)與生物技術(shù)中心。我國已將生物工程技術(shù)列入“863”高科技發(fā)展計劃。
隨著時間的推移，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)在規(guī)模和重要性方面，都將超過計算機工業(yè)，成為21世紀(jì)發(fā)展最迅速的產(chǎn)業(yè)！21世紀(jì)將是生命科學(xué)世紀(jì)！
