生物安全——新问题、新挑战

著名宇宙学家斯蒂芬?霍金曾说：「科学技术的发展是造成众多新式威胁的主因，未来百年或千年内，人类将面临核战争、气候转暖和基因技术改造病毒所带来的重大灾难，并导致地球毁灭。但我们不是去阻止科技进步或使科技发展倒退，目前我们必须认识这些危险，并尽可能地去控制它们。」以汇集人工智能、3D 打印、物联网、区块链、生物技术为特色的第四次工业革命正在发生，人类社会再一次面临希望与危险并存的深刻变革，继信息化时代之后而步入生化时代。近年由生物因子引发的各类危害来势汹汹，已经渗入到科技、社会、经济、政治等诸多层面当中，成为世界性和平与发展的基本问题，并对国家安全产生重大影响。作为国家的一支重要战略科技力量，中科院理应走在新时代的前列，将眼光投向更为深远的空间，投身于更为广阔的舞台，担当起这一历史赋予的光荣使命。

针对现实国情下防范生物安全问题的短板，《中国科学院院刊》以「国家科学思想库核心媒体」为己任，以「迎接生物安全新挑战」为主题，围绕生物安全领域以新观念主导战略能力建设、以理论创新主导科技支撑、以体系应对新型生物性危害等生物科技问题组织专题，邀请院内生命科学名家和相关领域专家，撰文评析国际生物安全现实特点与发展趋势，纵论世界科技革命对我国生物安全的影响与经验启示，并对我国生命学科建设提出建议，以期能给各级决策层和科技界带来启迪、引发思考。专题由刘杰、陈新文、张润志研究员指导、推进。

生物安全现状

在跨越了改变自身以适应环境和改变环境以适应自身的两大历史阶段之后，人类社会已进入到既能改变环境又能改变自身的历史新时期。由生物技术带来的安全风险具有人类历史发展的必然性，只能面对而不能回避。除空天、海洋、网络、传统安全外，生物威胁已上升为新的安全疆域，在当前我国重要战略机遇期构成了全新的安全需求。

中科院重大任务局刘杰研究员等所撰文章《我国生物安全问题的现状分析及对策》，简述了自 SARS 暴发以来国内外生物安全问题的发展态势，深入分析了当前我国所面临生物安全威胁的现实特点。在对前人所做生物安全问题研究的基础上，总结归纳出了生物安全理论的框架。同时，以生物安全理论内涵为指导，对未来我国所面临生物安全威胁的发展走向进行了预测，提出了以新观念主导战略能力建设、以理论创新主导科技支撑、以体系应对新型生物性危害的实施策略。

科学布局

应对新兴复杂多变的生物安全威胁，已成为国家安全的重大需求。针对生物安全风险因子的全球性、复杂性、毁灭性、不可预见性等特点，中科院发挥多学科综合优势，建立了高等级生物安全实验室网络平台，如中科院武汉文献情报中心梁慧刚等研究人员在《高等级生物安全实验室与生物安全》一文中具体介绍了我国高等级生物安全实验室的建设与管理情况，提出存在的问题及对策建议，并综述了国内外高等级生物安全实验室的发展历史与现状，梳理了高等级生物安全实验室在传染病预防和控制、生物防范和极端微生物研究等方面所发挥的重要作用。

中科院针对生物安全问题的科学布局还包含构建了生物安全科技支撑体系，形成应对新发和突发烈性传染病、外来生物入侵种等生物安全威胁的侦、检、消、防、治的综合能力，健全生物安全运行管理体系，加强战略资源和人才储备，前瞻部署生物安全防控科技项目，力争在解决国家生物安全威胁中，发挥不可替代的科技支撑作用。

中科院重大任务局研究人员在文章《中国科学院生物安全科技支撑体系建设的战略思考》中，详述了中科院面对国家生物安全问题的所作的科学规划与布局，并对之后的体系建设进行了战略思考。

各生物领域的安全问题与应对

1. 昆虫的生物入侵

马铃薯甲虫、扶桑绵粉蚧、苹果蠹蛾等入侵害虫对我国农业发展构成严重威胁，并严重危害林业、生态和人类健康。中科院动物所张润志研究员等专家撰文《防范生物入侵：以昆虫为例》，以昆虫入侵为例指出，我国的入侵物种有3/4最早发现于沿海经济发达地区，人类活动造成的生物入侵以空前的速度增加，一旦这些引入物种定居下来，几乎不可能根除。全球气温升高也在一定程度上加速了生物的入侵速度和危害程度。潜在入侵害虫的准确和快速鉴定、各类昆虫快速鉴定的特异性分子标记以及重要入侵害虫的监测技术与防控技术研究，成为我国预防和控制害虫入侵和入侵害虫危害的关键科学和技术问题。

2. 转基因的安全问题

转基因作物在带来经济利益的同时，对环境和健康的安全性也成为研究的焦点。中科院植物所魏伟研究员等撰文（《转基因的生物安全》），从目前转基因生物安全主要争论的内容出发，包括转基因逃逸及其生态学后果、对非靶标生物影响、害虫的抗性进化等方面，结合相关的案例综合介绍了近年来的主要进展和存在的问题。对科技界争论较多，引起强烈社会反响事件的起因和主要结论进行了客观的评述，以期为进一步的科学研究提供依据。

文章还根据我国的实际情况，并考虑到生物安全的要求，为保护生物多样性的可持续利用，提出3点相关的建议和对策：（1）以生物安全相关的科学问题为主，具体的目标生物为辅，开展系统的实验研究；（2）加强生物安全的监测与监管，鉴别重要生态功能区和生态脆弱区，适当设立转基因保护区，禁止种植转基因作物；（3）重视公众知情权，不仅宣传转基因生物带来的惠益，也应告知其风险及管控措施，促进公众的理解和认可。

3. 生物信息安全

生物信息是人类认识利用生物界的信息载体，是一种战略性资源，蕴含巨大的军事应用价值、经济价值和社会价值。随着生物信息爆炸性增长，生物信息安全已经成为国际社会高度关注的安全领域。

中科院上海生命科学信息中心王小理等研究人员在文章《生物信息与国家安全》中，分析了生物信息与国际安全关系整体现状，阐述了我国生物信息领域国家安全所面临的复杂形势，提出了面临战略不清、政策不明、社会重视不足、技术不强等重大问题的综合性判断，并建议通过加强生物信息安全的综合治理、统筹各方资源和投入、强化科技部署等策略，提升我国生物信息综合安全能力。

4. 埃博拉、H7N9等传染病

近几十年来，SARS 冠状病毒、埃博拉病毒、高致病性禽流感 H7N9 等新发和烈性传染病接连出现，严重影响人类健康。新发和烈性传染病病原由于没有有效的疫苗和药物，具有传染性强、传播速度快、传播范围广等特点，现代生物学技术的发展使得这些病原有可能作为生物武器，威胁我国生物安全。

中科院武汉病毒所关武祥研究员、陈新文所长在专题中发表《新发和烈性传染病的防控与生物安全》一文，分析了国内外新发和烈性传染病流行现状，阐述了新发和烈性传染病与生物安全的关系以及可能带来的生物恐怖威胁，探讨了新发和烈性传染病防控研究的前沿技术。文章最后提出我国新发和烈性传染病防控中存在的问题，同时针对武汉国家生物安全实验室的落成对新发和烈性传染病的防控和生物安全的防护进行了展望。

5. 人工创造的新生物安全吗？

合成生物学基于生物、化学、物理、计算、工程等多学科交叉，对生物体以工程化的方式重新设计甚至是从头合成，将克服自然进化的局限，创造超越自然生命能力的合成生物，不仅对探索生命活动基本规律具有重要科学意义，也在工农业生产、环境保护、健康保健等领域具有巨大应用前景。随着合成生物技术发展的日新月异，合成生物的应用范围日益广泛，如何保障合成生物的生物安全性成为一个极其重要并且亟待解决的关键问题。

合成生物学研究中大量涉及来自病毒、致病性细菌和真菌的强毒力基因元器件，且被设计和使用的毒性基因元件和调控元件的数目也从少数几个跃升为几十个、上百个，乃至整个基因组的重新设计和编辑改造。如果缺乏有效管控或被恶意谬用，这些人工合成生物体可能会对生态环境平衡、公共卫生安全乃至国家国防安全造成威胁。

中科院天津工业生物技术所马延和所长等科学家针对以上问题，以《合成生物与生物安全》一文，综述了合成生物学的研究进展和合成生物潜在的生物安全性威胁，并提出合成生物的生物安全性防控设计策略，对相关安全政策规章的制定也给出了建议。

6. 新兴技术的双刃剑效应

新兴技术不断创造新产品、新需求、新业态，培育新增长点，成为创新驱动发展和国家竞争力的关键所在，也是有效防御生物威胁的重要支撑。新兴技术的开发和应用，既能造福人类，保障国家安全，也因为其不确定性、监管缺失和资源开放等引发潜在的生物安全风险，对人类健康、农业、环境以及国家安全等造成重大危害。

中科院上海生命科学信息中心刘晓等研究人员在文章《新兴技术对未来生物安全的影响》中，分析了新兴技术「两用性」特征，提出加强评估和预警，从源头上规避新兴技术安全风险，建立政府、科技界、公众共同参与的综合治理体系等建议。

7. 新碱基不断进入DNA

新碱基的引入可以丰富有限的 DNA、 RNA组成元件，利用工程菌及合成生物学技术可合成自然界没有而又不易人工合成的抗生素、疫苗及其他产品。这可能为合成生物学开辟出一条新的、更安全的别样健康发展之路；但无疑也将对生物安全领域产生极为深远的影响。

中科院北京基因组所陈非研究员等就人造碱基及相关人工合成生命领域内的代表性研究成果进行了全景式综述，着重介绍了氢键互补及疏水性两种最为主要的人造碱基对，探讨了具有里程碑意义的六核酸分子人工合成生命及其对合成生物学未来发展的影响，简单综述了人造碱基在DNA检测诊断试剂盒等方面的成功应用实例，对这一研究领域的前景和面临的挑战进行了展望。

生物安全需要全社会的文化土壤

随着现代生物技术的飞速发展，新的生物风险必将不断产生并危及人类生产和生活，生物风险是现代生物技术潜在的「负效应」。特别是当现代生物技术与商业利益、跨国资本、地缘政治结合时，生物风险不仅是科技问题，而且是社会问题，生物安全已成为当前国际安全问题的核心之一。

中科院微生物所贾晓娟等研究人员在《我国生物安全文化建设的对策研究》中提出，加强生物安全建设的根本途径是生物安全文化的培育和创新，生物安全文化主要包括制度文化、物质文化和精神文化三方面。文章就此3方面分析了当前我国生物安全文化的现状和不足，阐明了当前重视和加强生物安全文化建设的必要性和意义，并对今后如何培育和加强我国的生物安全文化建设提出观点和建议。

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