苏联科学院院士A. E. 阿尔布佐夫早在三十年代就预言，“未来的化学与今天的化学究竟有什么不同呢？未来的化学就是仿造生物界！……当在实验室里首次合成出酶的时候，我们便可以说，科学掌握了一把经过多年努力得来的钥匙一打开生物界化学的钥匙。”其实，他讲这番话的时候，还未具备“化学仿生学”的先决条件。然而，半个世纪形势发生了根本的变化。

很早时候就有人做过统计，大自然从所有已知的化学元素中实际上只选择了6种元素用以构成活机体。它们是：碳、氢、氧、氮、磷和硫，在机体里的比重为98.4%。此外，还有11种元素也可以构成活机体。它们是：钠、氯、钾、钙、镁、铁、硅、铝、铜、锌、钴，在机体里的比重为1.6%。大自然正是用上述17种元素创造了两百多万种有机化合物，而用余下的元素仅创造了二十万种无机化合物。

H. H. 谢苗诺夫院士把活机体叫做“极其精密、完善、快速作用的分子机”。大自然在无超高压超高温、无复杂的再循环系统和无废料的条件下能创造出化学奇迹来。这些奇迹基础的基础就是酶。它们乃是存在于所有活细胞里对机体里新陈代谢起定向和调节作用的生物催化剂。酶就其化学特性而言是蛋白质，它们在化学作用中具有惊人的选择性。一种酶往往只能使唯一的一种物质向唯一的一个方向变化。因此，细胞里的生物化学反应需要无数酶。尽管它们多种多样，但仍可以将其分为六大类：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶和连接酶。生物化学的发展首先同从活细胞中分离出来并获得各种水'晶体形式的酶密切相关。

酶一词来自拉丁语，意即“酵母”。回顾历史可知，“技术生物化学”远在古代就已被人们应用于生产实践中，如做面包、酿酒，以及硝制皮革。

由酶一词构成了“酶催化”这个术语，即“生物催化”。生物催化的化学规律也就是无机催化的化学规律。但两者的效果却迥然不同。在酶的催化作用下，反应速度增快一百多亿倍，同时具有很高的定向性和调节性。这些特点据说是由酶分子的极其复杂的空间结构决定的。

掌握当今生物界的生物催化技术乃是整个化学（其中包括化学工艺）最有前途的发展方向之一。报刊上经常出现“化学仿生学”、“生物技术工业”、“生物技术”、“基因工程”这一类的术语，但尚未见到“基因”的概念。“基因”一词来源于希腊语，意即“种”、“起源”。按现在的理解，基因是遗传物质的单位，它决定活机体的基本特征。

应当指出，某一种基因严格地担负合成某一种酶。正是基因控制酶的形成，并且最终操作机体里的全部化学反应。

基因有个最重要的特性是，它在同后来保持下来的变化（突变）能力的结合中时间稳定性高（代代相传不变）。

自然界的自然选择乃是基因突变的结果。技术手段一旦允许，人类就会尝试进行“人工自然选择”，即是说，有目的地引起基因突变，力求达到具有预期性能的最后产物（有机体）。

目前，对活机体的基本形式（如病毒）来说，几乎所有的基因信息都是确定的。细菌的基因信息多一倍左右。科学家正在着手把它们分类。动物和人的“基因转录”要复杂数百万倍。不过，将来完全把它们编码是大有希望的。科学家预见到，有朝一日他们手中将会有为人工制造具有预期性能的活机体所需要的一切。

现在，化学仿生学、生物工艺的这些最新方向已经意味着一场新的技术革命。五十年代已经起步了。那时就已发现并研究了金属络合物催化剂，它们类似在发酵反应中使用的活机体。如今，金属络合物催化剂已参与四十多种大吨位的化学过程。

在模拟生物催化剂方面所取得的某些成果被认为是第二个重要的里程碑。许多具有活性和近乎天然酶的选择性的酶的模型已成功地制作出来了。但其稳定性暂不能满足人们的愿望。为了解决这个问题，必须制作活细胞的模型，即解决带有普遍性的生源说问题。科学家们正在朝这个方向努力。不过在把生物催化应用到实践方面还是取得了很大的成绩，稳定从活机体中分离出来（非人工得到），然后用作高活性生物催化剂的酶的道路已经开辟。正是酶的稳定性成了“固定化体系化学”或“生物有机催化”的基础。近几年蓬勃发展的微生物工业已开始生产酶，且价格便宜，仅仅是过去的1% ~ 0.05%，从而优先保证了酶在应用上的突飞猛进的势头。抗生素和氨基酸的合成、用新方法水解碳氢化合物、提取价廉的食糖、利用酶的催化作用经过一系列中间阶段把木质纤维素转变为葡萄糖——已成为固定化体系化学的当务之急。

将来可在石蜡和各种芳香碳氢化合物的基础上提取酒精、乙醛、酮、酸和氧化物，甚至还可以在把原始物质几乎百分之百地转变为成品的微型装置（相对现有的装置而言）上大量提取这些东西。当然，这将是一种复杂困难的有机合成。但前景却令人鼓舞。

石蜡和芳香碳氢化合物是派生的石油，目前是化学的基础的基础。须知活机体利用石油及其成分是很谨慎的。为了制造活机体所需要的一切，一般说，前面举出的6种元素，加上水和阳光就够了。既然如此，我们为何还要一味地指望石油呢！而且这又能维持多久呢？也许，过十年左右，将会出现一个从石油化学为转为“水化学”的决定性的转折、其'玄，十年前就已奠定了未来“水化学”的基础，即在酶的催化作用和太阳辐射相结合的情况下用水的光解作用提取氢的原则上的可能性已被很多研究者所证明。

氢是地球上未来的能源。它是有机化学的基础。因此，开发氢的意义是不可估量的。地球上的水很多，阳光充足，廉价的生物催化剂不成问题，可以说是样样俱全。问题仅仅在生产工艺方面。

生物催化剂模拟方面的研究促使解决化学进化和作为纯化学过程的生源说问题。这个问题最先是恩格斯提出来的。问题是连成功地模拟了生物催化剂的化学家目前也解释不清楚，究竟什么是生物催化。但最终我们要学会适量地制造酶，而后制造细胞、最后制造活机体。为此，迫切需要进化的化学。正是它将成为过渡到一个完全不同的化学工艺，即实质上类似生物界的化学工艺的桥梁。攻克难关绝不妨碍在实践中实现生物催化化学和基因工程（生物催化化学中最重要最有意义的组成部分）的成果。

最近十年，生物工艺产品的数量急剧增加，首先是药物生产。如今许多化学家将精力花在弄清楚保护机体的天然物质和提取担负机体里产生这些天然物质的酶，而不根据经验，深入地研究每种新制造出的化合物。天然酶的稳定把药效高、价格低的药物生产的可靠方法交给了化学工艺师。

糖尿病患者使用的胰岛素已不是从动物身上提取，而是用生物催化的方法人工合成得到。心脏病发作时溶解受损伤动脉和静脉里的血栓（凝血块）的药物正在通过临床试验。现已着手研究比过去的疫苗更有效、便宜和安全（即无任何副作用）的疫苗，如抗肝炎疫苗。

获得生产各种塑料的原始物质（如乙烯）将是高分子化学（生物催化剂起决定作用）的一个新分支。上面已举了一些有关的例子。利用基因的诱发变异生产塑料和具有质地优良、类似天然物的高强度化纤。比如说，用人造蛛丝织成的衣料无须多久即可投放市场，此外，还可生产烧不燃的毛线。

今后穿蛛丝将不足为奇，也许并非是讲时髦的人才穿它。蛛丝和蚕丝的化学成分很相似，区别仅仅在于粘性物质含量的多少。蛛丝的强度是蚕丝的10倍，况且很多种蛛丝具有抗生素的特性。因此，合成蛛丝很有意义。

生物化学将给农业提供预防动物疾病的疫苗和保证提高其生产率的生长激素。为了提高其营养价值，植物物质成分遗传上的改变，已提到议事日程上来。因此，同样一个任务——提高效率——得同时从两个方面入手：活机体和以活机体为食的植物体的改变。

这些成就已经被称为“生物工艺工业时代”或曰“绿色革命”，为解决人类食品问题而开辟的前景是十分乐观的。“驯养和驯化”微生物有可能从任何适宜的原料中提取无数蛋白质。石油加工产品和天然气便是这种原料。另一方面，用这些方法还能创造无须追加氮肥，氮从空气中得到）而产量则是现在10 ~ 20倍的谷类作物。另外，还能创造出在地球上任何气候带都可顺利生长的新植物品种。英国已开始研究在零下温度可以成熟的草杨梅和不怕春寒的马铃薯的品种。

为了我们的生活更加美好，为了菜肴更多花样，食物更富营养，化学家正在积极地工作着。

［据苏联《生活科技新事物丛刊·技术》1984年第11期］