生物技术
生物技术（ Biotechnology）是以现代生命科学理论为基础，应用生命科学研究成果，结合化学、物理学、数学和信息学等学科的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先设计，在不同水平上定向地改造生物遗传性状或加工生物原料，为人类提供有用的新产品（或达到某种目的）的综合性的科学技术体系。
从公元前6000年古代巴比伦人酿造啤酒、公元前4000年埃及人做发酵面包、中国殷商时期制酱以及春秋战国时期有酿醋作坊开启传统生物技术，其依赖酿造与自然发酵且凭经验操作。1673年，安东尼·列文虎克发明显微镜助力发现微生物。1860-1870年格雷戈尔·孟德尔经豌豆杂交实验发现遗传定律，后威廉・路德维希・约翰逊定义 “基因”。1928年亚历山大·弗莱明发现苄青霉素，霍华德・沃尔特・弗洛里进行菌种选育等工作，恩斯特·柴恩开展药效试验，开创抗生素时代。1944年，美国三位科学家分离出细菌的 脱氧核糖核酸 并确定其为遗传物质分子。1953年，沃森和弗朗西斯·克里克发现 DNA 双螺旋结构，1956年，罗杰·科恩伯格发现 DNA 聚合酶，1958 年弗朗西斯・克里克提出 “中心法则”。现代生物技术以 20世纪70年代，DNA 重组技术建立为标志，1976年世界第一家生物技术公司 Gene - Tech 诞生开启新纪元，此后众多科学家投身分子生物学研究，以基因工程为核心的技术革命推动现代发酵工程、细胞工程及蛋白质工程发展。
生物技术主要包括五大工程，即基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程。随着信息技术、纳米技术和生物技术的融合发展，生物交叉技术也成为生物技术的一个重要分支。生物技术具有诸多优点，如不可取代、快速精确、低耗高效、副产物少等，还具时效先进性与规范引领性；但它是双刃剑，误用谬用会威胁国民健康与国家安全。生物技术作为一种新兴技术，21世纪以来发展最为迅猛，甚至当前正在兴起以生物技术为重点的第四次产业革命，其成果现已广泛用于种植业、食品加工业、医药行业、海洋开发、环境保护等诸多领域。
名词定义
生物技术（ biotechnology）是以现代生命科学理论为基础，应用生命科学研究成果，结合化学、物理学、数学和信息学等学科的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先设计，在不同水平上定向地改造生物遗传性状或加工生物原料，为人类提供有用的新产品（或达到某种目的）的综合性的科学技术体系。
生物技术涉及的面比较广，不同人关注它的不同方面，也就有了不同的称谓，如关注工程化生产，称之为生物工程技术；区别于传统生物技术，称之为现代生物技术；关心同纳米技术、信息技术的交叉应用，称之为生物交叉技术等。生物技术，通常指的是现代生物技术，也称为生物工程技术。
狭义
狭义地讲，生物技术就是利用生物有机体（包括微生物和高等动、植物）或者其组成部分（包括器官、组织、细胞或细胞器等）发展新产品或新工艺的一种技术体系。
广义
广义地讲，生物技术是指以现代生命科学（分子生物学、细胞生物学）为基础，结合先进的工程技术手段，利用生物体及其亚细胞结构和分子，研究、设计和制造新产品，或预期性地改变生物的特性乃至创造新的物种或品种，使人们得到所期望的品质的技术。
历史沿革
古代阶段
公元前6000年，古代巴比伦人就会酿造啤酒；公元前4000年，埃及人就会做发酵面包，中国商朝时期，人们就会做酱；春秋战国时期，已有专门酿醋的作坊，称之为传统生物技术，其技术特征是采用酿造技术，主要特点是自然发酵，全凭经验。
传统阶段
这一阶段是指19世纪末到20世纪30年代前，以发酵产品为主干的工业微生物技术体系。这一时期的生物技术主要是通过微生物的初级发酵来生产食品，其应用仅仅局限在化学工程和微生物工程的领域，通过对粗材料进行加工、发酵和转化来生产纯化人们需要的产品，如DL-乳酸、乙醇、面包酵母、柠橡酸和Caspase-3等。
近代阶段
1673年，安东尼·列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek）发明了显微镜，使人类发现了自然界有微生物的存在。微生物学奠基人路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）揭开了发酵现象的奥秘，他认为 “一切发酵过程都是微生物作用的结果，微生物是引起化学变化的作用者”。他利用发酵是生命过程的理论，找到了啤酒和葡萄酒酸败的本质，又在解决问题的过程中创建了巴斯德灭菌法。
1860-1870年，奥地利学者格雷戈尔·孟德尔（Gregor Mendel）根据豌豆杂交实验发现孟德尔遗传定律。丹麦遗传学家威廉・路德维希・约翰逊（Wilhelm Ludwig Johannsen）将孟德尔的遗传因子概念定义为 “基因”。
1928年，英国科学家亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）发现了苄青霉素；英国科学家霍华德・沃尔特・弗洛里（Howard Walter Florey）则进行了菌种选育，提高发酵水平，建立并完善了青霉素的提纯方法和大规模生产的微生物发酵技术；德国科学家恩斯特·柴恩（Ernst Boris Chain）进行了青霉素的药效试验，由此开创了以青霉素为代表的抗生素时代。随后，链霉素、金霉素、红霉素等抗生素也相继问世，兴起了抗生素工业，促使工业微生物的生产进入了一个新阶段。
1944年，3位美国科学家分离出细菌的脱氧核糖核酸（DeoxyriboNucleicAcid，DNA），并发现DNA是携带生命遗传物质的分子。1953年，美国人小托马斯·沃森（Watson）和英国人弗朗西斯·克里克（Crick）发现了DNA双螺旋结构。1956年，罗杰·科恩伯格发现了DNA聚合酶（DNAPolymerase），它就像胶水一样，可以将游离的脱氧核糖核苷酸连接成DNA片段。1958年，弗朗西斯·克里克提出了遗传信息传递“中心法则”。
现代阶段
现代生物技术以20世纪70年代DNA重组技术的建立为标志，以世界上第一家生物技术公司-Gene-Tech的诞生（1976年）为纪元。此后，越来越多的科学家投身于分子生物学研究领域，并取得了许多重大的进展。至此，以基因工程为核心的技术革命带动了现代发酵工程、工程、细胞工程以及蛋白质工程的发展，形成了具有划时代意义和战略价值的现代生物技术。
主要分类
生物技术也称为生物工程，主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵发工程。其中，基因工程是现代生物工程的核心和基础。随着里物技术和生命科学的发展以及与其他生命科学学科的相互渗透，生物技术的内容不断深入与扩展，相继产生了蛋白质工程、基因治疗、细胞治疗、抗体工程等分支技术。在生命科学与技术体系中，生物技术是一门承上启下的学科或专业，拓展和延伸了生物科学，成为基础理论成果转化为具有应用价值的技术和产品的枢纽与桥梁。
基因工程
基因工程（ genetic engineering） 基因工程或称遗传工程、基因重组技术，就是将不同生物的基因在体外剪切组合，并和载体（如质粒载体、菌体载体、病毒载体）的脱氧核糖核酸连接，形成重组DNA，然后将其导入宿主细胞内进行扩增和表达，以获得所需要的蛋白质。基因工程药物是医药生物技术应用最成功的领域，已有近百种基因工程药物和新型冠状病毒疫苗研制成功并上市。其中，促红细胞生成素（EPO）、重组胰岛素、生长激素、干扰素等药品年销售额高达数亿美元甚至数十亿美元。
基因工程是指在基因水平上，按照人类的需要进行设计，然后按设计方案创建出具有某种新的性状的生物新品系，并能使之稳定地遗传给后代。基因工程采用与工程设计十分类似的方法，既具有理学的特点，同时也具有工程学的特点。生物学家在了解遗传密码是核糖核酸转录表达以后，还从分子的水平去干预生物的遗传。1973年，美国斯坦福大学的科恩教授，把两种质粒上不同的抗药基因“裁剪”下来，“拼接”在同一个质粒中。当这种杂合质粒进入大肠杆菌后，这种大肠杆菌就能抵抗两种药物，且其后代都具有双重抗药性。科恩的重组实验拉开了基因工程的大幕。脱氧核糖核酸重组技术是基因工程的核心技术。重组，顾名思义，就是重新组合，即利用供体生物的遗传物质，或人工合成的基因，经过体外切割后与适当的载体连接起来，形成重组DNA分子，然后将重组DNA分子导入到受体细胞或受体生物构建转基因生物，该种生物就可以按人类事先设计好的蓝图表现出另外一种生物的某种性状。基因编辑技术不断获得突破，发展出了锌指核酸酶、转录激活因子样效应因子核酸酶、成簇规律间隔短回文重复序列/Cas9核酸酶等系统，可直接对细胞基因组进行靶向修改，并用于培育转基因动植物等。
细胞工程
细胞工程（cell engineering） 细胞工程是生物技术的基础。细胞工程是指以细胞为单位，在体外条件下研究基因导入、染色体导入，细胞核移植、细胞融合、细胞大规模培养等技术，目的是改良生物品种、创造新物种、获得具有优良性状的工程细胞用于药用代谢产物的生产。细胞培养不受季节、地理位置等限制，因此可以利用细胞生物反应器大量生产有效药用成分。
细胞工程是根据细胞生物学和分子生物学原理，采用细胞培养技术，在细胞水平进行的遗传操作。细胞工程大体可分为染色体工程、细胞质工程和细胞融合工程。
细胞培养技术是细胞工程的基础技术。所谓细胞培养，就是将生物有机体的某一部分组织取出一小块，进行培养，使之生长、分裂的技术。细胞培养又叫组织培养。近二十年来细胞生物学的一些重要理论研究的进展，例如细胞全能性的揭示，细胞周期及其调控，癌变机理与细胞衰老的研究，基因表达与调控等，都是与细胞培养技术分不开的。植物细胞全能性的猜想及验证始于1902年，其间进行了不断的尝试并取得了阶段性进展。直至1958年，科学家们用高度分化的胡萝卜韧皮部细胞进行组织培养，最终获得完整的胡萝卜植株。1964-1970年，毛叶曼陀罗花药、烟草单倍体孢子、胡萝卜单个细胞分别被用于组织培养，并最终获得了完整的植株。截至2021年，植物细胞的全能性已经在部分植物中得到了验证，促进了这些植物科研的进一步发展。然而，更多植物细胞全能性的验证仍在探索中。
细胞核移植技术属于细胞质工程。所谓细胞核移植技术，是指用机械的办法把一个被称为“供体细胞”的细胞核（含遗传物质）移入另一个除去了细胞核并被称为“受体”的细胞中，然后这一重组细胞进一步发育、分化。核移植的原理是基于动物细胞的细胞核的全能性。采用细胞核移植技术克隆动物的设想，最初是由一位德国胚胎学家在1938年提出的，1952年起，科学家们首先采用两栖纲开展细胞核移植克隆实验，先后获得了蝌蚪和成体蛙。1963年，中国童第周教授领导的科研组，以金鱼等为材料，研究了鱼类胚胎细胞核移植技术，获得成功。到1995年为止，在主要的哺乳动物中，胚胎细胞核移植都获得了成功，但成体动物已分化细胞的核移植一直未能取得成功。1996年，英国爱丁堡罗斯林研究所伊恩·维尔穆特研究小组成功利用细胞核移植方法培养出一只克隆羊“多利”，这是世界上首次利用成年哺乳动物的体细胞进行细胞核移植而培养出的克隆动物。
细胞融合技术属于细胞融合工程。细胞融合技术是一种新的获得杂交细胞以改变细胞性能的技术，它是指在离体条件下，利用融合诱导剂，把同种或不同物种的体细胞人为地融合，形成杂合细胞的过程。在植物细胞融合领域，白菜和甘蓝体细胞杂交形成白菜甘蓝，是成功的例子。细胞融合技术是细胞遗传学、细胞免疫学、病毒学、肿瘤学等研究的一种重要手段。
酶工程
酶工程（ enzyme engineering） 酶工程是生物技术的条件。酶工程是以酶或者含酶细胞作为多酚氧化酶完成重要的化学和生化反应，发现新的酶或对酶进行分子修饰以改善酶的特性，包括酶的分离纯化、酶的固定化、新型生物传感器等。将酶工程应用于药物的生产，用各种酶生产药品，为减少化学合成的步骤或跨越化学合成无法完成的反应提供了手段。
酶工程可以分为两部分：一部分是如何生产酶，一部分是如何应用酶。酶的生产大致经历了四个发展阶段：最初从动物内脏中提取酶；随着酶工程的进展，人们利用大量培养微生物来获取酶；基因工程诞生后，通过基因重组来改造产酶的微生物；近些年来，酶工程又出现了一个新的课题，那就是人工合成新酶，也就是人工酶。
发酵工程
发酵工程（ 发酵 engineering） 发酵工程是生物技术的支柱，也是生物技术获得最终产品的手段。发酵工程是利用微生物（或细胞）的特定性状，通过现代工程技术手段在生物反应器中生产药用物质的一种技术，是微生物学、细胞生物学、生物化学和化学工程的有机结合。无论是传统的发酵产品，还是现代基因工程的生物技术产品，都需要通过发酵生产来获得。医用抗生素在临床用药中用量巨大，大多数抗生素为发酵产品，半合成抗生素的母核也是发酵产物。
发酵是微生物特有的作用，几千年前就已被人类认识并且用来制造酒、面包等食品。20世纪20年代主要是以酒精发酵、丙三醇发酵和丙醇发酵等，20世纪40年代中期，美国抗生素工业兴起，大规模生产苄青霉素，随后日本谷氨酸发酵成功，大大推动了发酵工业的发展。20世纪70年代，随着基因重组技术、细胞融合等生物工程技术的飞速发展，发酵工业进入了现代发酵工程的阶段。不但在食品生产乙醇类饮料、醋酸和面包，生产医药胰岛素、干扰素生长激素、抗生素和新型冠状病毒疫苗等，在农用生产资料上生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等，还在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。
蛋白质工程
蛋白质工程是指在深入了解蛋白质空间结构以及结构与功能的关系，并在掌握基因操作技术的基础上，用人工合成生产自然界原来没有的、具有新的结构与功能的、对人类生活有用的蛋白质分子。由于蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，在技术方面有很多同基因工程技术相似的地方因此蛋白质工程也被称为第二代基因工程。
系统生物技术
20世纪末，随着计算生物学、化学生物学与合成生物学的兴起，又发展了系统生物学的生物技术，即系统生物技术（systemsbiotechnology），包括生物信息技术、纳米生物技术与合成生物技术等。
主要特征
优点
优越性
1、不可取代性
生物技术的操作对象和方法所具有的突出细微性以及明确的目标性、使得该类技术使用往往能相对快捷地获得其他常规方法所不能生产或难以生产的产品。
一些植物通常通过育种来提高生产力和增加抗性，但传统的杂交育种通常仅限于大麦和小麦，最多就是通过遗传条件进行扩展。但是，如果用基因工程来改良品种，就不能限制遗传资源的来源。在制药行业，有很多这样的例子，比如生长激素释放的抑制因子，是一种人脑激素，会减慢正常生长激素的分泌，这种抑制剂虽然是人体内生长和代谢所必需的，但其含量很少，很难通过分离、提取或组合来生产。而利用基因工程明确该抑制因子的基因并将其直接转移到适宜培养的大肠杆菌中就能生产出该抑制因子，用于治疗疾病和其他生物制剂应用需求。
2、快速、精确
生物技术的直接应用往往能够获得比自然界天然进行该类生物现象速度加快几倍的直观评判依据，比如农作物生产中的杂交育种与基因工程育种的耗费比较。生物技术的应用很大程度上是将自然界存在的生物现象在实验室中进行了快速重现和增强，因而在实际应用中，利用了生物技术而生产的试剂盒，将特异性的生物反应集成在微型的反应基质上，进而突出了生物反应的温和性、快速性，达到快速、精确地对人类和动物、植物疾病进行有效的早期诊断的目的。
3、低耗、高效
生物技术最突出的特点是利用了自然界中的生命现象，一般能够在比较温和条件下以较快的速度进行反应，因而在工业化生产中对于生物技术进行了较多的改进、适应和应用的化学工业、制药工业以及其他相关工业中的生产实践也充分体现出了能耗较小、效率较高和特定原料依赖程度低等优点。传统化工产业进行催化产品生产时，需为化学催化剂提供高温高压、获强酸、强碱等相对耗能比较大、较为激烈的反应环境条件才能保障反应顺利进行：而用来源于生物体的“酶”作为催化剂进行生产应用时由于酶的特性，只需提供常温常压条件并适当保障较为中性的酸碱微环境条件即可进行，从而降低能耗成本。
4、 副产物少、副作用小、安全性好
由于使用对象主要针对人类或其他生物，因而与生物技术关联密切的制药行业具有较大的助益，有利于提高生产效率，为消费群体提供更易于被接受的低污染、较小毒副作用、病源针对性更强的产品。传统制药业尤其是化学合成类药物的生产是需要以有机化学催化合成产业为基础的一种高能耗、高污染产业，而且生产中产生的废气、废水、废渣和一些副产物有时还有毒性。而将多酚氧化酶、生物培养等生物技术用于制药时，即可大大减少环境污染，提高药物的安全性。
时效先进性
生物技术的发展既需要先进的材料加工工业为其提供大量的精密微小、稳定的专用器具和仪器保障：也需要融合各学科先进理念和研究特色的新兴研究方向、技术、方法的凝练，还需要计算机、信息技术对于众多相关数据信息的加工处理以及交流分析，在总体发展上体现出时效先进性，可体现在以下方面：
1、大量采用高新技术
生物技术研究和应用方面的各种仪器的制作材料和性能不断改善，新方法、新技术的不断涌现，所生产的仪器在微型、便携、专用方面越来越呈现出繁荣的局面。比如各种规格、材质的离心管、样品贮存容器，以及能够适宜于当前各种先进 PCR 反应过程的温度控制、保持等专用材料和技术等。与生物分子提取、分离、鉴定等有关的色谱分析样品前处理采用固相微萃取，并辅助光纤流动池、芯片技术、纳米技术及激光蒸发光散射检测器等相关附属配套制品的开发应用，则为专业化的生物技术应用提供了器械、技术操作规范等应用保障，从而提供更加快速、便捷、有效的应用效果。
2、生物检测技术仪器趋向微型化、自动化与智能化发展
随着计算机、信息技术的飞速发展，当前大量使用的各种研究分析仪器都加大了数据采集工具、加工、处理等方面的仪器和技术支持力度，计算机、自动控制芯片、互联网，尤其是智能手机基本实现了不同年龄、知识背景下的设备普及，从而为相关的应用生物技术开发的检测仪器和方法实现智能化、便携化的普及应用提供了前提保障。在应用生物技术进行相关生产的领域内，通过开发特定的检测技术，即可实现依托集成度高的计算机自动化技术，融合开发特殊智能软件技术、基于智能手机的APP开发应用而使得仪器的使用愈加便利，促进仪器开发小型化，应用便携，且可推动在一定范围内实现数据的追踪与共享，助力生物技术相关产业的发展和管理。
3、对仪器的检测灵敏度要求愈来愈高
对于应用生物技术进行相关的生产和分析应用来说，提高检验方法的灵敏度是现阶段需要研究的主攻方向之一，既有利于利用生物技术进行相关生产过程的规范高效管理，又有利于生物检测技术、仪器本身的发展。而灵敏度提高要从生物检测技术所倚赖的生物原理本身以及物理或化学甚至是纳米技术领域所提供的生物反应条件或特性来进行相关检测原理的探讨和改进，以及仪器的相关技术创新，而其最终的提高目标是实现单分子检测。
规范引领性
当代工业化社会的滚滚车轮在推动历史向前和人民生活改善方面满载业绩，然而却对赖以生存的环境造成了许多需要不断治理的污染和危害。发展生物技术，可以充分利用生物界本身的原理和规则，减小能源等投入；可以开发应用生物创新材料，有利于提高其环境友好性；可以在开发建设时期充分考虑可能的形式，避免生态环境严重破坏，有利于践行社会主义科学发展观，创建生态文明。
缺点
生物技术是一把“双刃剑”，它的繁荣发展既能造福人类，又极有可能给人类带来灾难。生物技术的研究在防控重大新发突发传染病、保护人类遗传资源以及防范生物恐怖与生物武器威胁等领域发挥重要作用。但是，生物技术能够通过修改生命体“自我复制”和“自然选择”两种属性来实现人类目标，一旦误用或谬用，则可能产生新的更具危险性的生物制剂或毒素，甚至新的生物体，将对国民健康和国家安全造成难以想象的破坏。为促进和保障生物技术研究开发活动健康有序开展，维护国家生物安全，应该对生物技术研究、开发与应用进行管控。
应用领域
医学领域
现代生物技术在生物制药、基因治疗、疾病预防、诊断和治疗等方面有着突出的地位。随着人类基因组计划的完成，人类基因组的蓝图已经呈现在人类面前。基于人类基因组的研究成果和现代分子生物学的发展，人们可以发现并研究更多的疾病相关基因。借助功能基因组研究与生物技术途径，使人们研制出专门治疗癌症、传染病和遗传病等的新型药物也成为了可能。针对一些重大疾病，如恶性肿瘤、心血管疾病、代谢性疾病、自体免疫性疾病等，可以开发研制一系列创新药物、新型诊断试剂和新型新型冠状病毒疫苗等。此外，各类新兴的生物技术（如组织器官工程、干细胞技术、生物纳米技术、合成生物学等）的应用，为新药和医疗器械的研发提供了强有力的技术保障。现代生物技术正在或将带动新兴制药工业的发展，蛋白质和核酸类药物、药物靶点化合物等的研发将成为制药工业的主流。
军事领域
基因武器
基因武器以生物基因工程为基础，对军事需求进行分析与探索，能够对非致病微生物遗传物质进行改变，促使其产生细菌，并对人类生化特点的不同之处进行运用，使得这类致病细菌发挥作用。其被包含在生物遗传学范围之内，基因武器价值比之前的生物武器更高，在军事中运用频率更高。人类基因图谱的成功破解使得基因武器有机会产生，到2022年为止，世界军事力量都在对基因武器进行研发，各国都想占据有利地位，起到引导作用。美国政府在生物工程探索方面投入很多资金，以马里兰州军事医学研究所为主要研究中心，研究人员找出了价值较高的遗传武器，如酿酒酵母等。俄罗斯设计了特殊炸弹，这种炸弹可带来炭疽病，毒素能够通过基因工程得以产生，这种毒素对所有抗生素都具备抗药性，找不到解毒剂。德国军方在研制能够对抗抗生素的生物武器，包括毒素病原体等。
信息检测与处理
生物传感器对分子之间特异互补进行运用，对特定核酸序列进行快速分析。军事生物传感器技术能够借助于这项科技，对受体以及细胞等进行结合，可以对不同生物战剂做出识别，也能够进行较为精确的检测，运用计算机指出合理的治疗计划。生物传感器也能够对炸药进行测量，对敌人具体信息做出检测，找出敌人地雷以及炮弹等具体位置以及数量。在生物技术不断进步的背景下，人类对信息处理的水平也有很大程度提升，生物技术与计算机技术紧密结合起来。
军用生物材料
军用材料具备特殊的能力，其对现代生物技术进行运用，对传统技术加以创新或者改良，重量比较轻，强度也非常高，性能比较好，能耗也不是非常高，生产成本能够得到控制，生产用时不长，速度较快，所以其在军事应用中价值较大。截至2022年为止，各个国家都在对生物材料进行探索，如纤维材料以及光电材料等。在未来的发展进程中，不同生物材料都将在军事装备中得到运用。例如，美国得到蛛丝合成基因，并对其进行移植，使其存在于细菌之中，并且可以很快地进行繁殖，之后合成较为特殊的蛋白。其强度比普通钢高很多，可塑性也比普通钢材料要高出30%，抗冲击能量系数比普通钢高出50倍比较适合用于防弹衣以及防弹头盔的制作，也可以用在装甲材料之中如船舶材料以及防污涂料。
伪装
在现代技术迅猛发展的今天，军事侦察技术水准也不断提高，侦察覆盖范围格外广泛，战场隐秘性变低，透明性变高。与此同时，精制武器也在不断完善的过程中。所以，对生物技术进行开发与创新，找出具备隐身功能的新型材料，是各国生物技术关注的重点。迷彩材料在28℃时会变为红色，而在33℃时则会变为蓝色，在温度较低的情况下会变为黑色。其具备全光谱颜色特点：能够对目标生存能力进行提升。美军的避役迷彩服是以全光谱为基础的蛋白纤维而制成，由变色纤维制成的尼龙布能够根据环境的改变而变换颜色。法国在研制伪装服，其不仅能够根据环境特点改变衣服颜色，也能够屏蔽雷达等电子设备。除此之外，受到机翼色彩鳞片的影响，研发出特殊织物，这种织物能够依据地面形状的改变而变幻出不同颜色，使敌方侦察工具难以发现。
军事功能食品
现代战争对士兵的身体素质、智力以及心理素质等都提出更高要求，所以，军事食品不仅仅能够提供营养以及能量，还能够提供饱腹感降低战争对人员的消极影响。刺激性食物等能够提升大脑反应速度以及人体免疫机能。传统工程技术的应用无法适应痕量的生产，现代高科技食品的产生有助于解决这个难题。基因工程以及其他生物工程等液体能量胶都由酶工程技术研发。借助于对糖分比例的调整来控制葡萄糖的释放速度，可以缓解压力以及疲劳，使得军队人员维持能量的需求。还能够通过发酵技术来提高军用罐头功能，进而改善睡眠的质量，提升睡眠持续时间，对人体机能进行调整，使得士兵睡眠质量有所提升，具备强度较高的军事行动能力。
农业领域
农业是国民经济的基础，是人类社会的衣食之源、生存之本。现代生物技术的应用在传统农业的生产上发挥着至关重要的作用。基于基因克隆与功能验证、规模化转基因、生物安全等关键技术的突破，人们培育出了抗病虫、抗逆优质、高产、高效的转基因新品种，促进了农牧业的发展。利用转基因动植物生产稀有的蛋白质和多肽药物、疫苗、酶乃至环保型生物塑料等被称为“分子农业”（moleeularfarming）。分子农业的发展将突破传统农业的范畴，将其延伸到医药和工业领域。除此以外，动物克隆技术在遗传育种、畜牧业生产、器官移植、转基因动物培育以及濒危动物拯救等方面也已展示出相应的作用。
工业领域
随着新技术的发展和进步，现代生物技术在工业领域中发挥着重要的作用，尤其在食品工业领域更是绽放出夺目的光彩。为缓解人口增与粮食短缺的矛盾，利用现代生物技术开发出了多种多样的微生物食品。同时，为满足人们对食品营养和健康的追求，具有保健作用的功能食品应运而生。此外，现代生物技术在食品加工中具有重要地位。如在淀粉加工时，通过基因技术来调节淀粉合成中起关键作用的几种酶的比例，来达到调控淀粉成分或功效的目的。食品的安全问题一直受到人们的广泛关注，在食品检测中应用现代生物技术取得了明显的效果。生物传感器、基因探针、蛋白质检测等技术准确高效、省时省力的特点在食品检测市场上体现了实用性和优越性。
环境领域
现代生物技术在环境领域的应用主要集中在污染环境的生物监测、生物修复和生物处理等方面。絮凝剂、聚合氯化铝等产品在废气废水的净化过程中取得了很好的成果!。而对于石油炼制、医药化工行业带来的有机污染物，基于现代生物技术开发的生物降解技术也发挥着重要的作用。通过高效脱硫微生物的选育及脱硫微生物代谢途径的控制，微生物脱硫技术在工业化上取得了重要进展。此外，生物炭正在逐步应用于改善盐碱地土壤物理和水力特性，盐碱地将来也有可能变为良田。现代生物技术生产的用于废气、废水、废渣处理和降解生物塑料的相关产品，将会逐步解决“三废”、白色垃圾等环保难题。生物肥料、生物农药的应用，将大幅度地减少化学农药、化学肥料对农田和环境的污染，加速污染水土的修复进度。
能源领域
在石油和天然气工业领域中，以微生物为探测系统的微生物勘探技术（mierobial exploration teehnologies，MET）的应用可有效降低勘探成本并提高预测成功率!0。利用微生物生产氢能、洁净煤、生物质能、微生物燃料电池、微生物固碳制造新能源等清洁能源取得了重要的进展。在“绿色能源”替代“黑色能源”的研究中，利用生物技术将甘蔗、油菜籽、农作物秸秆、林产品废弃等有机化合物转化为生物乙醇、生物柴油、生物电能、生物氢等生物质能的关键技术已经实现突破。微生物燃料电池（mierobialfuelcel，MFC）也已成雏形，MFC利用微生物的代谢作用，将有机废水中的化学能转化为清洁电能，具有广阔的发展前景。此外，在微藻类生物的固碳技术和高附加值产品的开发和产业化方面也取得了成果。
发展趋势
持续创新与发展
政策环境优化与生物安全立法
产学研深度融合与科技转化
利用AI加速生物技术原始创新
成果与影响
基因编辑精准
基因编辑的精准性进一步提升，应用潜力不断增强，多种基因编辑工具得到开发。比如，CRISPR/Cas3基因编辑系统可以在人胚胎干细胞中实现大片段的基因敲除，编辑效率达到13%—60%。新型基因编辑技术SATI能够使早衰小鼠寿命延长45%。CRISPR活细胞荧光原位杂交（CRISPRLiveFISH）技术可以实时观测活细胞中基因组编辑的动态变化。精确基因编辑工具Prime Editor能够不再依赖脱氧核糖核酸模版即可实现单碱基自由转换和多碱基增删，有望修正89%的已知致病性人类遗传突变。
合成生物学
合成生物学利用蛋白质设计开发全新蛋白质功能，在治疗人类疾病方面取得系列进展。美国科学家构建出能放置在活细胞中并调控细胞功能的人工蛋白开关，从头设计合成出的抗癌蛋白大幅提升了抗癌效果并彻底消除了天然蛋白毒副作用。此外，合成生物学通过设计非天然生物系统，扩展了生命的可能性。以色列研究人员创制出可固定二氧化碳的大肠杆菌，使其从异养生物变成自养生物。美国研究人员设计出一种无细胞酶反应体系，可以摆脱细胞限制，使输入的生物质能高产量、高生产率和高滴度地转化为所需的产品。
干细胞技术
干细胞技术推动人造器官和再生医学加速发展。大阪大学于2020年完成全球首例诱导多功能干细胞培养角膜的移植手术。奥地利科学院分子生物技术研究所等机构利用人体多功能干细胞培育出“高仿真”人体血管类器官，促进了血管疾病研究。此外，微型芯片小肠、迷你心脏、重建胸腺等人造器官也相继出现。与此同时，干细胞的新类型和新机制也不断被发现。日本研究团队利用多光子显微镜，捕捉到小鼠胎儿脑组织中神经干细胞的形状变化，发现神经干细胞能灵活地再生柱状形态。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的研究人员在小鼠身上发现一群新型细胞Procr+，并证实Procr+细胞是胰岛中的成体干细胞。
脑科学突破
脑科学基础研究不断取得重大突破。美国威斯康星大学麦迪逊分校研究人员在猴子脑中植入电极，将疑似与意识相关的区域精确锁定到中央外侧丘脑的微小区域。美国184个不同机构的360多位科学家合作绘制出全球首个大脑皮层基因图谱，揭示了大脑灰质遗传结构。同时，光遗传学技术的发展也为脑科学研究提供了有力工具。该技术通过基因改造神经细胞，使其拥有对光产生反应的蛋白质。当光照射到细胞时，这些神经细胞里的电子活动就会被触发，因此可用光来控制神经细胞的电活动。
生命图谱绘制范围扩大
生命图谱绘制范围日益扩大，精准度不断提升。生命图谱绘制正逐渐从分子图谱扩展到细胞图谱，为人们多层次理解生命系统、认识和治疗疾病提供支持。美国科学家对果蝇大脑进行了纳米级成像，之后利用谷歌云张量处理器（TPU）重建了高达40万亿像素的果蝇完整大脑图像。德国科学家也重建了小家鼠大脑皮层神经网络，揭示了迄今最大的哺乳动物神经连接组。此外，德、法、英、美等国的科学家也分别绘制出更加完整的人类肝细胞图谱、肾细胞图谱、秀丽隐杆线虫神经图谱等。
生物技术与信息技术融合
生物技术与信息技术融合发展，生物存储与计算技术成为突破性的革命技术。合成生物学的进步推动生物分子成为数据存储的优质载体，以脱氧核糖核酸存储为代表的生物存储与计算技术取得系列突破。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的科学家使用32条DNA链创建出一种可以存储和处理数据的DNA生物计算系统。美国斯坦福大学开发出低能耗类脑人造突触，实现运算、存储同步。3D细胞打印、人工智能等颠覆性技术的发展，将成为经济社会、生命健康、绿色可持续发展等领域的新动力。
生物育种技术发展
生物育种技术的发展有效提高了粮食等重要农产品的生产能力和质量。1983年，世界上首次报道获得了生物工程作物——转基因烟草再生植株。1986年，首批经生物工程处理的棉花被批准进行田间试验。矮化育种、杂种优势利用推动了种业技术的重大变革；基因编辑技术可以精确、快速地改善农作物的生物性状，推动农业变革；基因编辑、全基因组选择等生物技术与大数据、人工智能等现代信息技术交叉融合，有效地推动种业技术革命，驱动现代育种技术的迭代。
参考资料
生物安全宣传教育周|生物技术研究、开发与应用.江西省药品监督管理局.2024-03-07
生物技术的未来：机遇、挑战与中国的领先之路.经济观察报.2024-11-20
生物科技的应用场景和发展趋势.中国科学院大学公共政策与管理学院.2024-11-20