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生物技术在未来军事领域中的应用
吴文智, 陈莒平, 耿 静
( 南京军区军事医学研究所信息室, 南京 210002)
摘 要: 本文报道生物技术在未来军事领域的应用, 探讨了生物技术对未来军事的影响, 肯定了发展生物技术对促进军事科学发展的意义。
关键词: 生物技术; 生物传感器; 生物战; 军事科学
中图分类号: Q819 文献标识码:A
生物技术的发展不仅导致生命科学发生了深刻的变化, 同时也给未来军事领域的对抗手段带来了新的发展机遇。
1 生物技术与生物战
说到生物技术在军事领域的应用, 我们自然地会想到生物武器和生物战。古人驯练猛兽毒蛇用于战争, 就是一种最古老最原始的生物战, 只不过原始的生物战谈不上什么技术含量, 所以对人们的危害并不严重。随着科学的发展, 人们开始利用细菌和病毒作为武器, 这才使大家提到生物战就有一种谈虎色变的感觉。近年来, 世界各地发现了许多新的传染病。例如,1976 年在非洲的苏丹和扎伊尔等地发现一种死亡率很高的埃搏拉病。这种埃搏拉病毒已成为生物战剂的新成员了。现在正在研究一种更为厉害的生物战剂, 即使在低浓度时也能造成死亡或引起疾病, 而且具有高传染性,并使受到袭击的人群丧失免疫力, 使他们无法防止和控制其传染。
美国的西格玛化学公司和美国陆军传染病学研究所等单位共同努力, 已成功地把响尾蛇这种毒蛇的蛇毒基因移到感冒病毒之中, 不难想象, 如果这种新的感冒病毒被用于战争, 那么, 得“感冒”的人就不仅仅是打个喷嚏和流鼻涕这么简单了, 很可能就象被响尾蛇咬过一样, 如果得不到及时抢救, 就会因呼吸障碍而死亡。俄罗斯也成功地将炭疽杆菌的致病基因串接到一种具有致病性的大肠杆菌的基因链上, 制成了一种新的基因武器。大肠杆菌繁殖力强, 随处可见, 与人的关系密切, 防不胜防。这两种菌基因的有机结合, 如同融有响尾蛇基因的感冒病毒一样, 悄无生息, 神出鬼没, 对人类的伤害远远超过了原来单一炭疽杆菌的使用。
由于遗传工程可通过把动、植物某种特性的遗传基因嫁接移植到其它生物体上, 而形成预期性状的新品种或新物种。所以, 遗传工程也能把有害细菌、病毒、类病
毒和蛋白侵染子等生物体进行“改造”。如果把以上两种技术结合起来而制造遗传基因武器用以对付敌国, 其后果和影响是十分可怕的。我们来想像一下, 如果把某些食人猛兽的基因转移到绵羊体内, 那就可能出现绵羊吃人的恐怖事件。如果把恐龙基因移植到毒蛇基因内, 则世界出现的毒蛇就有恐龙那般巨大, 这种超级恶魔你用手中的枪炮是无法与它们较量的。因此, 许多国家都正在密切注视遗传工程技术的发展动向, 以便及时发觉基因武器生产和扩散的潜在威胁。
生物武器在发展, 在研究反生物战为目的生物技术也在发展。在未来反侵略战争中, 面对敌人施放的生物战剂, 首要的问题是要快速准确地在现场鉴定生物战剂
的类型, 以便制定防护措施。这就需要有适用的生物侦检技术。
从方法学上看, 目前最有发展前景的生物侦检技术主要有两种: 一是由基因工程发展起来的单克隆抗体检测技术, 由于单克隆抗体具有专一性强, 质地均一, 反应灵敏等特点, 所以在现场测定中具有良好的测定效果, 只要一点点标本就可以测出结果。另一种有实用前景的生物侦检技术是生物传感器技术。生物传感器借助特定的电子信号装置可以像一双锐利的眼睛一样对现场出现的特定气体、液体、生物体等鉴定标本迅速作出反应, 可准确地判断出气溶胶的浓度及病原体的种类。生物传感器还可以对化学战中的化学战剂作出判断和鉴定。探测速度之快, 分析结果之准确, 是其他探测仪器和试剂无法比拟的。若再与计算机配合, 还可以及时提出最佳防护和治疗方案。那就与数字化部队的装备连成同一体系了。
2 生物技术与军事指挥系统
生物技术的发展为提高军事指挥系统的灵敏度提供了可能的条件。人们通过对狗、猫头鹰等动物具有在微光条件下保持极好视觉功能的深入研究, 发明了在微光条件下搜索地面或空中目标的夜视器材。最近, 科学家在对蝙蝠的深入研究中, 发现它具有很强的抗干扰能力,模仿这种功能而设计出来的新颖抗干扰精密全敏雷达以及模仿苍蝇等昆虫的复眼结构, 科学家们制成了多元相控阵雷达, 大大提高了雷达的侦察能力。科学家研究了海豚能以超声准确定位的特殊功能以后, 对现有的军事声纳系统进行了改进。水母的听觉功能十分灵敏, 它能提前十多个小时预感风暴来临。科学家通过研究发现,研制成功的. 水母风暴预测仪0, 能提前15 个小时预报风暴的强度和方向。以上这些技术就是生物技术领域中的仿生技术。
以分子蛋白为材料, 用生物工程技术制造的生物计算机, 比起用半导体材料和微电子技术制造的电子计算机具有更多的优越性。生物计算机不仅体积小、重量轻,且运算速度和存储能力都要高得多。这种计算机具有和人脑差不多的分析、判断、联想、记忆等功能, 其智能化程度大大高于电子计算机。此外, 生物计算机能耗很小,能适应各种复杂环境。它还有一种显著的特点是电子计算机无法比拟的, 那就是生物计算机有极强的抗电磁干扰能力。制造这种计算机的生物材料可以用基因技术和微生物发酵工程大量生产, 其生产条件要比制造半导体材料容易获得, 用这种生物分子材料做成的生物计算机,造价也就比用半导体制造的电子计算机低得多。用生物计算机的高智能化和快速处理信息的能力,
能帮助指挥员实时决策、实时指挥, 真正能做到“运筹于帷幄之中, 决胜于千里之外”。
3 生物技术与武器装备
利用生物工程技术可提供各种具有特殊性能的生物材料, 从而大幅度提高武器装备的性能。用生物技术制造的高硬度、高韧性的生物陶瓷, 是坦克和装甲车的理想防护材料, 可提高抗穿甲能力。依靠酶工程的发展而研制出来的酶生化洗消剂, 是对付敌人生物武器和毒剂进攻的有效防护武器, 酶洗消剂除了具有无毒、无腐蚀性、催化降解作用强的优点, 还具有作用快、耐用、效率高、专一性强的特点。如果把这种能降解生物毒剂的酶洗消剂, 通过化学方法或生物工程技术固化在防护材料上, 就可以制成能自动解毒的生化防护服, 经得住生物武器的袭击。
用生物技术制备的某些酶, 还可以迅速降解敌方军事设备上的高分子合成材料, 如塑料、合成橡胶或天然材料等, 在不知不觉中使这些设备逐步失去战斗效能。有的酶则可能消解弹药效能, 削弱敌方的火力。酶甚至还可以用来脆化金属, 达到直接破坏敌方的车辆、武器装备、建筑物的目的。用生物技术培养出能吞噬塑料和半
导体材料的微生物, 可以把敌方电子计算机的芯片材料“吃到肚子里”, 从而使计算机失去运算功能, 达到瘫痪敌人军用计算机组成的指挥系统, 做到不战而胜。
利用生物技术制备的镇静气雾剂或安眠气雾剂, 可使对方思维障碍、躯体功能失调或使人昏昏入睡而暂时丧失战斗力, 使人无法执行任务, 还可能出现胡乱指挥、胡乱行动的反常行为。有一种用微生物制成的油料凝合剂, 可使油料变质, 用它来破坏敌人的油库或施放在运输车队和机械化部队的驻地, 则油库和机动车辆就失去了应有的功能。
人们通过研究发现蜘蛛网中的蛛丝蛋白抗冲击力很强, 利用生物技术可以生产大量的蛛丝织成防弹衣, 其效果比现在世界上任何防弹衣的功能都要好。用这种材料可以制造重量轻、抗弹能力强的防弹衣、头盔、帐篷、睡袋和降落伞绳子, 还可用做防弹车、坦克装甲、碉堡和工事的结构材料, 以及用于舰艇、飞机和航天工具上。
随着科学技术的不断提高, 专家们在蝴蝶、蛇和斑马等自然保护色的启示下, 逐步研制出了伪装网、迷彩服、伪装涂料等, 对人员、工事、阵地、武器装备及后勤设施等进行伪装, 达到了以假乱真, 使目标隐蔽得无法察觉的效果。近年出现的“ 隐身衣”是现代战争中保存部队战斗力的重要装备。穿上它, 在可见光下, 敌人的肉眼难以辩认。尤其是防红外追踪的“隐身衣”上的各种颜色, 除对可见光的反射与背景一致外, 对红外光的反射也与背景一致, 从而大大增强了隐身效果。此外, 科学家利用生物技术研制出一种能随着自然环境自动变色的变色纤维,用它做成的变色服, 可以随地貌的变化而交替呈现不同的颜色, 即使敌人用任何现代化的侦察仪器搜捕, 也将无济于事。
4 生物技术与战场救护
一旦发生战争, 战场伤员救治是后勤部队的重要任务之一, 而伤员能否得到及时治疗与医疗救护条件有着很大关系, 战场上最急需的是伤员的输血问题, 传统的血源肯定是满足不了战时的需要的, 过去就有不少伤员因为得不到及时输血而失去了生命。在生物技术大发展的今天, 这种现象有了很大的改变, 目前研究人造血已进入了实用阶段, 相信在不久的将来, 我们完全可以从容不迫地在血源上满足战场救治的需要。战争中由枪弹炸弹引起的外科伤员中有不少人会因为人体的某个器官受伤而面临死亡的危险, 此时就需要进行置换新器官的手术, 但到哪里去找这么多替代器官呢?这在过去是难以解决的问题, 但在将来这个问题就不是什么大问题了。目前, 国内外有不少科学家正在研究利用转基因技术从猪等动物体内获取相应的器官移植给需要置换器官的患者, 这些动物器官是经过转基因技术处理的, 含有人体相同基因,不会产生排异性, 这样一来战场救护的康复率就比以前大大提高了。
在战场上, 传统的伤口包扎和手术缝合在一定程度上影响了战场的救护工作, 现代生物技术的发展研制出了一种胶水状的生物活性材料, 只要把这种生物胶水往伤口上一抹, 就可以止血、消炎, 重新投入战斗。手术时不必像以往那样花时间来缝合伤口, 只要往手术切口部位抹上这种胶水, 切口或伤口部位就能在很短时间内恢复如初。因为这种生物胶水中不仅含有止血成分, 还含有消炎抑菌, 促进细胞组织愈合的生长因子, 所以它对伤口的康复有着神奇的作用。
5 生物技术与保障供给
保障好战时食品供给, 历来是军队后勤的重点工作。如何研制出一种体积小, 便于携带又能给食用者提供旺盛的体力和精力的食品, 一直是我们后勤保障科研人员梦寐以求的愿望, 生物技术的发展使生产这种“超级食品”的可能性有了希望的曙光。
早在第一次世界大战期间, 德国的科学家就研制成功了大规模培养酵母以生产蛋白质的方法, 而且创造出营养丰富、味道鲜美的人造肉, 开创了利用微生物生产蛋白质, 造福于人类的先例。1979 年, 前苏联首次制备出生产氨基酸的基因工程菌, 此后日本又构建了十几种氨基酸工程菌。近几年, 科学家们利用筛选改造微生物菌株的办法, 创造出了一批更高效、专一生产某种氨基酸的基因工程菌, 给新食品的开发注入了新的生机。也许要不了多久, 我们的压缩饼干类的军用食品会被新的食品替代, 只要带上一个小瓶子, 里面装入几十片类似维生素片之类的小片片, 就可以维持半个月的食物摄入量了。
或许我们还可以展开幻想的翅膀, 设想在一场战斗之后, 我们的战士忽然感到饥饿辘辘, 加之长时间紧张的战斗, 精力和体力皆感不支, 一边伸展着疲惫的身躯, 一边贪婪地呼吸着战斗间隙的新鲜空气。不一会儿, 饥饿感全无, 旺盛的精力和体力又回到了身上, 也许有人会说, 这幻想也太离奇了, 然而, 这绝非无稽之谈。我们知道, 植物可以通过细胞中的叶绿体进行光合作用, 把空气中的二氧化碳转化为自身所需的碳水化合物。现已发现, 叶绿体的合成也是由DNA 控制的。科学家已经在设想如何实现使人类具备像植物一样进行光合作用的能力。如果我们吃进的绿叶蔬菜和菠菜不是被消化掉, 而是做为含叶绿素的细胞在人体内生长繁殖, 并行使光合作用的职能, 不也能实现不食而生的愿望吗?现代生物技术的发展为我们寻找新能源提供了可能的条件。大家都知道, 农作物秸杆、杂草、树叶、果壳等纤维资源过去并不被注意, 充其量就是当柴烧或作为造纸原料, 而制糖业和食品加工业剩下的果壳、蔗渣等则一向被视为废弃物。
由于纤维是由许多葡萄糖分子聚合而成的多糖, 因此, 人们设想, 借助某种手段将纤维素分子中连接多糖的链条打开, 使其变为可利用的低分子化合物。这在过去是难以实现的, 但在今天, 借助于的力量便可实现。近些年, 利用纤维素资源获取可替代石油的酒精燃料的开发获得了长足进展。现在, 约有20 多个国家正在研究利用微生物发酵来生产酒精。这种新能源的出现不仅降低了能源市场的成本, 更重要的是废弃纤维随处可见到, 我们只要利用得当, 就可以很好地利用当地纤维素资源来保障部队的能源供给。
随着生物技术的进一步发展, 将来完全可能制备出一些更加新型的能源材料, 完全有这种可能: 供给车辆和机械发动机用的不再是成桶的汽油, 而完全可能是一小瓶利用生物发酵技术生产提纯的高能量液体, 一瓶几毫升的液体能源可以使一台汽车跑上一个星期, 到那时存放能源材料的库房目标就很小, 往前线输送能源也不必像以往那样一辆车接一辆车地连成线, 目标大容易遭到敌机的袭击, 更何况因为高能量能源体积小, 便于携带,参战人员完全可以随身携带整个战斗所需的全部能源供给品, 这样一来, 后勤保障压力就小多了。
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The future applicat ion of biotechnique in the fields of military
WU Weng-zhi, CHENG Ju-pin, GENG Jing
( 293 East Zhong Shan Road, Nanjing,210002 China)
Abstract: The present paper report s the applicat ion of biotechnique in the f ields of military.This report discussed the effect of biotechnique on the future devolopment of military and indicated that it is important for promotion of military sc-ience.
Key words: biotechnique;biosensor;biological warfare;military science