莽莽自然界是各种生物赖以生存的环境。生物之间有一种相互依存，互相制约的关系。人是生物界的万物之首，人口的增长是历史发展的结果。人类总数的增加在历史上是有其积极作用的，在生产力极其低下的原始社会，人数的增加使分工成为可能，人们得以征服自然战胜恶劣的自然环境，生存并繁衍下来。由于没有意识到平衡体系中一种生物的过度繁殖，会对平衡产生迁移，甚至会带来灾难性后果。近几十年来，由于世界人口过度增长，造成食物短缺。为了养活过量的人口，原本贫穷的土地不得不超载耕作，超载放牧，毁坏了森林、草原，反过来加速了土壤的贫瘠化和沙漠化，生物的多样性受到破坏，也破坏了人类赖以生存的基础。
人口过快增长还带来就业问题。发展中国家劳动力供给人口基数大、增长快，与有限的就业需求形成尖锐的矛盾，不仅存在大量公开的失业人口，还存在着难以计数的隐蔽性失业大军。人口问题同时妨碍了人力资本的形成，在不少发展中国家妇女入学率低，就业无保障，难以获得医疗卫生服务等。大多数人口增长过快的欠发达国家里，人民生活极度贫困，与发达国家的差距越来越大。
据联合国预测，如果还不能有效控制人口，到下个世纪末世界总人口将达到110亿，甚至有可能达到190亿。人口迅速增长产生一系列经济、社会、环境的影响，威胁着人与自然间的平衡，可以毫不夸张地说，人口问题是人类生存与发展的头等大事，人口问题是人类面临的最大挑战，是人类最棘手最难处理的问题。
要想解决这个问题，不是光凭个人的力量，某个国家集团，或是某个学科部分科学家的力量可以战胜的，它需要全球每一个人充分的认识其紧迫性，并携起手来，共同发挥智慧和勇气去战胜这一危机。这一危机的解决从某种意义上说相当于“再造一个地球”。
首先要面对现实，着力降低人口增长率，实现适度人口目标。与自然资源、生态环境、经济发展、社会进步相适应的适度人口规模，才能形成人力资源，进而产生社会财富。人口生育率随着经济发展和社会进步而下降。发达国家的生育率下降曾经历过漫长的历程。
其次是加强力度，加快医药科学技术的发展，以适应急剧增加的人口对医疗方面的需求。医药技术的发展伴随着人类历史的发展的始终，尤其到了近、现代，物理学和化学的迅速发展，为人类诊断和治疗疾病提供了有力的武器。
1929年，英国的亚历山大·弗莱明发现了一种青霉菌能产生一种对细菌有抑制作用的物质——青霉素，从而揭开了生物技术在疾病治疗上的新篇章。随后人们又陆续发现了生长激素、胰岛素、干扰素等，传统的方法是从生物体内提取，由于这些物质在生物体内含量极小，收集与提取都十分困难。
过去要提纯一克的纯的生长激素，理论上需要一亿头羊的脑，而且提取十分困难。科学家们利用生物工程，把带有产生生长激素的遗传信息转移到大肠杆菌中去，用大肠杆菌培养液生产生长激素，却只需要200升培养液，而且提取极其方便。生物工程不仅能用来治病，还能防病。
我们小时候都种过“牛痘”，这实际上是一种疫苗，是由毒性减弱或活性减弱的活的微生物制品，它们引起我们身体的“防御”系统产生一种叫抗体的卫士，由这些卫士来消灭其它入侵者。目前，人们又在用生物工程来制造新的疫苗，如瑞士科学家获得一种伤寒杆菌的疫苗，美国和我国的科学家在乙肝疫苗的研究中也取得了突破。除了用疫苗刺激人体产生抗体外，现在，人们还可应用“淋巴细胞杂交瘤技术”，通过组织培养瓶或新型的细胞培养罐，大量培养淋巴细胞杂交瘤细胞，使之产生多种多样的单克隆抗体。单克隆抗体在诊断治疗和预防疾病以及控制人体生理状态等方面，具有广阔的发展前景。在美国，单抗的生产1980年为几千万美元，而进入90年代，其生产达到了十几亿美元。
科学家们还在基因水平上对人体疾病进行研究，把致病的基因去除或补充新的正常功能的基因。可以相信，随着生物工程技术的飞速发展，“疾病”
对于人类将成为一个历史名词。
同时，面对现有的人口状况，航天学家与生物工程学家还在共同设想另一个“再造一个地球”的星际移民计划。科学家设想，在一个不太遥远的星球，人们先利用生物工程改造其大气及地表状况，使那个星球能够适应地球上现有的动植物生存，然后大规模移民。在那里，人们还将会合理地利用资源和保护环境，不再像今天这样受到大自然的惩罚。
§§§第4节“小儿虽小威力大”
人类的发展经历了石器时代，并在寻找石器的过程中认识了矿石，开创了冶金技术。并一步步从“青铜器时代”到“铁器时代”。制钢工业的飞速发展，成为18世纪产业革命的重要内容。随着科学技术和工业生产的进一步发展，探矿和采矿成为重要的一环。
大家印象中探矿过程总是一队队身背挎包手拿小铁镐的探矿队员们餐风露宿，跋山涉水的形象。现在人们找到了一些好帮手，人们发现在一些特定的金属矿周围总生长着特定的植物，通过这些植物或是测定植物中的某些金属含量即可知道这里富含有什么矿藏。这样就大大减轻了探矿的劳动量，也提高了可靠性。
至于采矿和提炼金属，微生物更是大显身手。例如在铜的提取过程中，一般是把矿石磨碎后把含铜量高的矿石与含铜量低的矿石分开，选出来的叫精矿，再把它高温熔化，回收率很高，但是成本也非常高。如果矿石含量低时，别的方法都行不通，只有微生物沥滤法可以胜任。有种微生物可以把矿石中的硫化铜的铜游离出来，通常使用的一种叫氧化亚铁硫杆菌。人们只需将水洒在矿石上，空气中的氧和矿石中的酸性离子溶于水，供给氧化亚铁硫杆菌充足的营养，它们不断地繁殖，并把硫化铜氧化成铜和硫酸。然后再用电解法把沥取液中的铜置换出来。用于核工业的重要原料铀，加拿大、前苏联和印度也是用沥取法来大规模提取的。
微生物除了能从矿石中提取金属外，还能从工业废水、海水中提取金属。
微生物细胞的细胞膜上含有负电荷，正好吸附带正电荷的金属离子。用微生物处理工业废水，既可回收金属，又可净化处理废水，一举多得。
除了与工业有很大关系外，微生物采矿也与人们的生活息息相关。我们平常所用的煤中就有含硫量高的煤，燃烧起来既有害健康也污染环境。如果利用细菌除去硫，就将大大地改善状况，还有的人利用细菌从硫化银溶液中回收银，或是用哈萨克斯坦细胞从砷金砂中提取金。科学家还利用一种生物技术在哺乳动物身上培育能与金、银、铅相结合的蛋白质，并利用此蛋白质来回收贵金属。
与微生物采矿相比，利用微生物工程技术来生产新的、更适应人类要求的、无污染可分解的新材料更能显示微生物的威力。
1930年，德国物理化学家斯陶丁格经过10年研究认为，高分子物质是由具有相同化学结构的单体经过化学反应连接在一起的。对于他的这一观点，同行们从反对到认同，直到1953年瑞典皇家科学院授予他诺贝尔化学奖，从而建立了高分子科学概念。高分子材料能适合工业和人民生活各方面的需要，原料丰富，适合现代生产，不受地域、气候限制，因此已经成为国民经济和国防建设中的基础材料之一。
在众多的高分子材料中，生物高分子材料是其中最灿烂夺目的一颗明珠。因为其具有如下特点：①对环境污染极小或无污染；②能回收利用；③排放在环境中能溶化分解；④节约能源。对于用于生物体内或体表的生物材料还具有耐疲劳、耐磨损、与生物组织相容性好、不分解、不排斥、不致癌等特点。
欧、美、日本等国家很早就开始了这方面的研究。其中英国帝国化学工业公司利用微生物合成的聚羟基丁酸塑料、日本研制的含有70％淀粉的新型塑料已具有生物塑料的特点，可用来制作一次性生活用品、轮胎等塑料制品。
另外有一种木醋杆菌用葡萄糖形成的纤维素可用作人造皮肤、手术缝线、高档耳机材料、高级纸张等。用途广泛，还有比钢丝强度大5倍的蜘蛛丝蛋白，用于水果保鲜的壳聚糖……总之，生物材料已深入到我们的各行各业和日常生活的方方面面。
面对生物新材料的远大前景，美国麻省理工、马里兰、加州大学等一系列著名大学和一些大公司纷纷投入巨资研究开发。日本通产省、农业水产厅、科学技术厅和三菱、日立、川崎、富士通等政府部门和企业财团相继设立相关课题，法国、俄罗斯、印度、泰国、韩国、澳大利亚也不甘落后，用于这方面投资研究开发的项目众多。
目前进展较快的有以下几个方面：
利用细菌生产易降解的塑料类产品；利用基因工程把厌氧产碱杆菌中的合成基因克隆到大肠杆菌中去，构建“工程菌”；构建“工程植物”使生物材料产品像淀粉那样在植物细胞中累积。
从上面可以看出，生产生物聚合物不仅仅是对传统工业的继承，更是一种挑战，它们的研究与开发，其产品进入商业化，是当今社会发展的必需，也是保护环境的一项有效措施。这是一项“朝阳工业”，其实用性与社会效益性使之成为今后发展的必然趋势。
§§§第5节“黄土高坡”成为动物乐园
这里水草丰美，土地肥沃，一派生机盎然。鸟儿们在枝头欢唱，梅花鹿在树林里踱着方步，调皮的猴儿在树枝上跳来跃去，互相用野果打闹，远处还不时传来老虎雄浑的低音……这不是什么森林公园，也不是什么电影片断，而是几百年前的“黄土高坡”。那时这里还是皇家的狩猎场，森林覆盖面积达53％，真正是一幅世外桃源的景象。而现在，由于短短几百年的滥垦、滥伐、滥牧，数十万年的原始森林被毁，黄土丘陵和残塬区一片狼藉，70％的耕地土壤沙化，黄土高原成为全国乃至全世界水土流失最严重的地区之一。然而这只是大自然对人类践踏自然规律、忽视环境保护的一个小小惩罚。
人类现在面临的环境问题，比过去任何一个时期都严重，随着工业化程度的发展，林立的工厂烟囱日夜排放着万吨计的废水、废气和废料；农村杀虫剂、除莠剂的广泛使用，造成土地、河流的严重污染；城市川流不息的汽车和一些科研基地，也在引起有害物质的外溢。“废水、废气、废料”已构成对人类生产、健康和生活的严重威胁，面对如此严峻的现实，人类又找到了一个克敌致胜的新型武器——生物工程技术。
生物工程处理“三废”系统之所以有效，全凭生物群落代谢能力的多种多样。微生物群落好比一个发酵罐，它们能把进入罐内的所有成分降解掉。
科学工作者的研究已经证明，许多微生物都是清除有毒物质的专家。例如枯草杆菌、马铃薯杆菌能消除自身体内酰胺，溶胶假单孢杆菌有清除剧毒氰化物的能力，甲烷氧化菌可消除甲烷，腐臭假单孢菌可分解樟脑、水杨酸酯和苯等等。有些微生物还可控制由饮水传染的疾病，如伤寒、霍乱、痢疾等。
美国已有一些公司将处理工厂废物和城市污水的微生物的培养物制成商品出售。总之，生物工程方法比传统方法安全、彻底、成本低。
1992年联合国环境与发展大会提出“通过使用生物降解材料减少废物量，从环境中消除污染物，例如偶然的石油泄漏”。石油泄漏带来的环境污染是巨大的。1967年，“TorryCanyon”号油船在英吉利海峡触礁，近10万吨原油泄入海峡，污染近140海里；1978年超级油轮“AmocaCadiz”号在法国近岸水域失事，泄油20多万吨；1979年美国海洋油井“IxtocI”漏油约47万吨原油泄入墨西哥湾海水中，这些都使局部海域受到极大的油污染，造成灾难性的生态破坏。
因此，从70年代起，美国就开始研究用细菌消除海上油污染，他们通过对细菌石油烃降解质粒的研究，设想能培养一种降解各种类型石油烃的特殊细菌。这一设想，经美籍印度科学家柴拉巴提（Chakrabaty.A.）等人努力，已由设想变为现实，他们把能降解芳烃的质粒、降解萜烃的质粒、降解多环芳烃的质粒转移到能降解脂烃的细菌细胞中去，形成能降解大多数石油烃的“超级细菌”。
过去，人们为了解决农产品的害虫问题，发明了DDT之类的化学农药，曾经起到了积极的作用，但它是一般生物所不能降解的，长期积累可导致人畜受害。随着害虫的抗化学农药性越来越大，导致农药种类越来越多，但是害虫却难以减少。为此，英国科学家已研制出可分解部分农药的微生物，目前各国都在研制生物农药，大多已经取得了长足进步，在不久的将来生物“农药”可望全面取代化学农药。
随着人类文明的发展，环境保护已成为人类的共识，人类将更加有效地发挥自然调节与社会调节的共同作用：一方面增强环境生态功能，扩大环境容量；另一方面在保护现有生态环境的同时逐步补救过去对环境的损害。生物工程将再度大显身手。
人们可以应用生物工程提供丰富的蛋白质含量，提高农作物的单位面积产量，将滥加开垦的土地还给森林和牧场。生物工程将造出能在各种恶劣环境中生存的林草、作物，那时干旱、沙漠、盐碱土壤上也将处处披上绿装。
到那时，我们将看到“黄土高坡”又成为动物的乐园。人类的家园将如“上帝”的“伊甸园”一样美丽可爱：空气清新、鸟语花香、百花争妍、四季如春。