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DNA的开发潜能和军事意义

PhilL.Samples美国空军上校

声明

本学术研究论文仅代表作者的观点，不能反映官方政策或美国政府或国防部的

立场。按照空军指令51-303，这是没有版权的，而是美国政府的财产，没有空军

军事学院的允许，任何组织或个人不得复制或出版。

摘要

在生命科学领域的研究和发展速度远远超出其它技术（如纳米技术和信息技术），

当然，这也有可能是受这些技术的推动。本文主要关注的是基因组的成果和收益，

DNA技术的进步及其在各个领域和分支中潜在的效益和军事应用。具体的DNA技术

领域包括基因组图谱，用作疾病对抗的DNA操纵，增强人体机能的DNA操纵，DNA

疫苗，DNA监测技术。此外，本文将针对美国空军和国防部在这些技术上当前的

研究工作，美国空军的投资及进一步研究这些方面提出具体的建议。

第一章介绍

战场上，科学一直致力于发展武器的精确度和杀伤力。医疗技术和生物技术

尽管和武器系统没有直接的关联，但却可以促进人类系统里程的发展和提升。当

我们展望未来的几十年，我们看到，无论对于个人还是战场，医疗上的应用和发

现将发挥更大的作用。如果我们想要更深刻的探索这个新领域，我们必须先了解

在过去的60年中的两项技术发现。第一，大约60年前，人们发现了脱氧核糖核酸

（DNA）。DNA是我们遗传结构的基本构建块。这就像是找到了那个自医学研究开

始就一直在找寻的可以解决人类许多问题的关键。第二，人类基因组计划，由美

国国立卫生研究院（NIH）和能源部（DOE）组织，经过13年的努力（1990-2003

年），解开我们人类DNA序列的基因秘密。可以肯定的是，识别，制图和测序提供

了技术，但是人类基因组计划在信息技术（IT）上不能没有明显的进步。为了了

解IT的需求，首先应该了解人类基因组计划的规模。人类DNA中大约有25,000个

基因，30亿化学碱基对按一定顺序排列。虽然DNA技术不是最近才被提出用于军

事，但我们目前的全体武装人员的DNA信息库/数据库只是在有需要是进行尸体鉴

定。本文将探讨人类基因组计划的潜在影响，回顾有关DNA的操纵历史，设计将

来可行的DNA操纵。此外，本文将应用一个理性的思维过程去评定那些重大突破

潜在的军事影响。对于DNA复杂的视觉效果图和碱基对序列图，如图1，图2，分

别为经典DNA螺旋结构和独立的化学结构。下一章提供一个人类基因组计划的简

短历史和概述。

第二章人类基因组计划

什么是基因组？为什么它如此重要？虽然有许多植物的基因组被绘制出来，

但本文主要关注的是人类的基因组。基因组就是有机组织中的全部DNA，包括基

因。基因携带着生成所有蛋白质的信息。蛋白质是所有生物体必不可少的物质。

蛋白质决定了生物特征的多样性，其中包括有机生物的外观，生物体的新陈代谢，

抗病毒的能力，甚至于他们的行为。DNA由4种相似的化学物质组成，被称作碱基

（腺嘌呤，胸腺嘧啶，胞嘧啶和鸟嘌呤），碱基在组成基因组时会出现百万次甚

至上亿次，例如，人类的基因组就有30亿对碱基。所以A,T,C和G特定的顺序是极

为重要的。排序决定了所有生命体的多样性，甚至决定了这个有机体是人类或是

另一个物种，如细菌，植物或是常见的家蝇。他们都拥有着自己的基因组和它们

的基因组计划的重点。由于所有有机体DNA排序的相似性，往往可以从非人类的

基因组中获得有关人类生物学的新知识。

人类基因组计划的6个主要目标

1、确定人类DNA所有相似的20,000-25,000个基因；

2、确定人类DNA的30亿对碱基的排序；

3、在数据库中存下信息；

4、改善数据分析工具；

5、将相关技术转移到私营部门；

6、解决这项工程可能引发的伦理，法律，社会问题。

这一先进技术的关键是它对医疗诊断，监测和治疗疾病的影响，这将会在第

三章详细探讨。

第三章基因组图谱

如上所述，人类基因组计划历经13年的努力，绘制出了人类DNA序列。这在

整个过程的意义就相当于婴儿期的早期