探究轉(zhuǎn)基因

□ 策劃：高 軍 紀(jì)玉英

采寫：本刊記者 席春慧 丁 玲 陳 晨

▲插畫/張珍珍

近十幾年時間里，國內(nèi)市場上從食用油到飼料，從副食到主糧，轉(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)逐漸延伸到諸多食品種類。與此同時，我國的《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》也于2001年5月23日開始實行。我國政府為加強對轉(zhuǎn)基因食品的監(jiān)督管理，根據(jù)《中華人民共和國食品衛(wèi)生法》和《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》也制定了相關(guān)管理辦法，并于2002年7月1日起實施《轉(zhuǎn)基因食品衛(wèi)生管理辦法》。然而同樣是在這十幾年里，對于轉(zhuǎn)基因食品安全與否的討論也始終沒有得出結(jié)論，而且愈演愈烈，支持與反對的聲音各有道理且相持不下。那么轉(zhuǎn)基因具體是一種什么樣的技術(shù)？目前已經(jīng)發(fā)展成熟的轉(zhuǎn)基因技術(shù)還有哪些不明之處？拋開各家言論，本文追根溯源，不問對錯，冷靜分析在基因的大范疇中，轉(zhuǎn)基因究竟是一項什么樣的技術(shù)，產(chǎn)出的食品究竟和傳統(tǒng)食物有什么差別？為此，本刊記者采訪了國內(nèi)權(quán)威專家。

生物基因的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展

所謂基因，即遺傳因子，是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，是DNA或者RNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列?；蛲ㄟ^復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代，其后代便會出現(xiàn)與親代相似的性狀。遺傳因子最早出現(xiàn)在孟德爾的邏輯推論中，19世紀(jì)60年代，遺傳學(xué)家孟德爾提出了生物的性狀是由遺傳因子控制的觀點。20世紀(jì)初期，遺傳學(xué)家摩根在實驗中發(fā)現(xiàn)基因存在在染色體上，并且其排列呈線性。由此，摩根得出重要結(jié)論，染色體是基因的載體。但是這并不是基因的本質(zhì)，隨著分子遺傳學(xué)的發(fā)展，20世紀(jì)50年代后沃森和克里克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，即基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段觀點，人們才認(rèn)識基因的本質(zhì)，使分子生物學(xué)手段來修飾基因成為可能。

20世紀(jì)50年代，美國科學(xué)家沃森和英國科學(xué)家克里克對DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的闡明，標(biāo)志著遺傳學(xué)的發(fā)展進(jìn)入了分子遺傳學(xué)階段。在那之后的20年里，分子遺傳學(xué)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，主要包括：遺傳密碼的破譯，真核生物基因非連續(xù)結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，等等。從20世紀(jì)70年代開始，伴隨著限制性內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)，以人類定向改造生物遺傳性狀為目的的基因工程應(yīng)運而生?；蚬こ痰陌l(fā)展，使人類進(jìn)入了控制和改造生物的新時代。作為進(jìn)化歷程中的最高級生物，人類基因的研究與探索可謂意義深遠(yuǎn)?！叭祟惢蚪M計劃”成為基因研究過程中尤其重要的一項公關(guān)項目在全球范圍內(nèi)開展進(jìn)行，我國也于1999年參與承擔(dān)了該研究計劃中的部分研究任務(wù)。全國人大副委員長、原衛(wèi)生部部長陳竺院士早在2000年為本刊撰寫的“人類基因組計劃（Human Genome Project，HGP）現(xiàn)狀與展望”一文向讀者系統(tǒng)介紹了基因遺傳以及人類基因組計劃研究情況。人類基因組圖譜就像一張地圖，能說明構(gòu)成每個人體細(xì)胞DNA的30億個堿基對精確排列。人類基因十分復(fù)雜，而即便是最簡單的生命體也需要382個基因來構(gòu)成。每個DNA分子上有多個基因，每個基因又含有成百上千個脫氧核苷酸。由于不同基因的脫氧核苷酸排列順序不同，因此就出現(xiàn)了不同基因傳遞不同遺傳信息的情況?；虿粌H僅是傳遞遺傳信息，同時它也通過突變改變這種自身的締合特性。存儲著生命從孕育到生長再到凋亡整個過程的信息。生物體的生老病死等一切生命現(xiàn)象都與基因有關(guān)，通過復(fù)制、修復(fù)、突變來完成生命繁衍、細(xì)胞分裂甚至是蛋白質(zhì)合成等等重要的生理過程，是決定生命健康的內(nèi)在因素。

一個基因內(nèi)部可以遺傳的結(jié)構(gòu)的改變，又稱為點突變，通?？梢鹨欢ǖ谋硇妥兓?。廣義的突變包括染色體畸變，狹義的突變專指點突變。大多數(shù)突變則會導(dǎo)致疾病，當(dāng)然也會發(fā)生非致病突變。非致病突變會給自然選擇帶來原始材料，使生物在自然選擇中選出最適合自然的個體。通過選擇可以改變動植物品系的某一遺傳性狀的外顯率和表現(xiàn)度，因為基因的作用往往會受到一系列修飾基因或背景基因型的影響。

▲中國科學(xué)院植物研究所研究員蔣高明教授和同事正在研究轉(zhuǎn)基因作物

基因工程如今已經(jīng)被運用在生產(chǎn)、軍事、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域，其中轉(zhuǎn)基因食品便是倍受關(guān)注的一項，它與百姓生活息息相關(guān)。隨著61位院士聯(lián)名要求加快轉(zhuǎn)基因水稻產(chǎn)業(yè)化事件的發(fā)生，再次將轉(zhuǎn)基因食品推到風(fēng)口浪尖，該技術(shù)推廣是福是禍，爭論再次爆發(fā)。

轉(zhuǎn)基因究竟“轉(zhuǎn)”在何處

人們常說的“遺傳工程”、“遺傳轉(zhuǎn)化”實際都是轉(zhuǎn)基因的同義詞。轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要是指利用重組DNA技術(shù)和物理、化學(xué)以及生物學(xué)等方法把重組DNA分子導(dǎo)入生物體的技術(shù)。人工分離和修飾過的基因被導(dǎo)入生物體基因組中而引起生物體性狀的改變。如今人們更傾向于將改變動植物原有性狀的技術(shù)稱為轉(zhuǎn)基因技術(shù)。常用的轉(zhuǎn)基因方法和工具包括顯電激法、脂質(zhì)體介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)化法、微注射、基因槍，等等。應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)構(gòu)建的生物稱為轉(zhuǎn)基因生物，包括轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動物和轉(zhuǎn)基因微生物。而轉(zhuǎn)基因食品通俗地講，就是利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)和加工的食品。與轉(zhuǎn)基因植物、動物和微生物相對應(yīng)，轉(zhuǎn)基因食品也可分為轉(zhuǎn)基因植物食品、動物食品以及微生物食品。常規(guī)的藥用蛋白大部分是利用生化的方法提取或微生物發(fā)酵獲得的，這類活性物質(zhì)一般在活細(xì)胞中含量甚微，且提取過程復(fù)雜，成本高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了社會的需要。應(yīng)用轉(zhuǎn)基因植物來生產(chǎn)這些藥用蛋白，包括疫苗、抗體、干擾素等細(xì)胞因子，可以利用植物大田栽種的方式大量生產(chǎn)，大幅度降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)量，還可以獲得常規(guī)手段無法獲得的藥物。對轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行研究的主要目的是提高多肽或工業(yè)用酶的產(chǎn)量，改善食品質(zhì)量，提高農(nóng)作物對蟲害及病原體的抵抗力。同時，這種新品種還具備高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病毒、抗蟲、抗旱、抗?jié)车葍?yōu)點。利用分子生物學(xué)技術(shù)將某些生物的基因轉(zhuǎn)移到其他物種上，改造生物遺傳物質(zhì)生產(chǎn)的食品就是人工轉(zhuǎn)基因食品。目前我們常說的轉(zhuǎn)基因食品簡單來講就是以轉(zhuǎn)基因生物為直接食品或原料加工生產(chǎn)的食品。

▲轉(zhuǎn)基因大豆（左）和普通大豆（右）

▲轉(zhuǎn)基土豆

世界第一例轉(zhuǎn)基因作物是于1983年問世的煙草和馬鈴薯。從那開始，轉(zhuǎn)基因作物研究就迅速發(fā)展。轉(zhuǎn)基因食品研究經(jīng)歷了幾十年歷史之后，在1994年，延熟保鮮轉(zhuǎn)基因番茄代表轉(zhuǎn)基因食品首次經(jīng)過美國政府批準(zhǔn)走向市場，使轉(zhuǎn)基因食品走向了商業(yè)化。經(jīng)過兩年時間，轉(zhuǎn)基因作物商品化應(yīng)用進(jìn)入迅猛發(fā)展時期，其中大豆種植尤為突出。2001年全球范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)基因食品種植面積已經(jīng)達(dá)到980萬平方米。

我國第一例轉(zhuǎn)基因食品走向市場的標(biāo)志是1997年耐貯存番茄獲準(zhǔn)商品化生產(chǎn)，并進(jìn)行小面積種植。從品種上看，轉(zhuǎn)基因大豆、轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因棉花和轉(zhuǎn)基因油菜是四大作物。我國批準(zhǔn)商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物有19種，其中作為食品加工原料的有12種。目前直接使用的轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品是木瓜，產(chǎn)量最大的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品則是轉(zhuǎn)基因大豆油。

中國現(xiàn)在要為全世界22%的人提供糧食，卻只有全世界可耕種土地的7%。在全球氣候變化，生態(tài)環(huán)境惡化，城鎮(zhèn)化發(fā)展等給農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的大背景下，發(fā)達(dá)國家面臨農(nóng)業(yè)投入和成本增加，發(fā)展中國家面臨人口膨脹、環(huán)境破壞、糧食短缺等問題。對轉(zhuǎn)基因持支持態(tài)度的一方對于發(fā)展轉(zhuǎn)基因食品的初衷，大多是認(rèn)為推動轉(zhuǎn)基因作物有助于改變傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，為農(nóng)民帶來良好的經(jīng)濟效益，為環(huán)境改善提供動力。

轉(zhuǎn)基因的“正負(fù)”作用

北京中國醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院副研究員李衛(wèi)東向記者描述了他的一個實驗。為了研究轉(zhuǎn)基因作物的抗蟲能力，將棉鈴蟲放在轉(zhuǎn)基因棉花作物中進(jìn)行觀察。棉鈴蟲沒有任何異樣，以吃棉花為生。但是轉(zhuǎn)基因棉花吃下去后，棉鈴蟲紛紛死亡。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)這是由于轉(zhuǎn)基因改變了棉花的生物基因結(jié)構(gòu)，增加了Bt基因，進(jìn)而分泌出有毒的Bt蛋白，棉鈴蟲吃下去之后一方面食物中毒，另一方面食物又無法消化，最終造成死亡。這種情況持續(xù)一段時間之后，轉(zhuǎn)基因棉花克服了這種只吃棉花的棉鈴蟲的侵害。但是在轉(zhuǎn)基因棉花旁邊種植的金銀花卻遭受了嚴(yán)重的蟲害。原來棉鈴蟲拿轉(zhuǎn)基因棉花無可奈何的情況下竟然違背天性，轉(zhuǎn)而蠶食金銀花花蕊。轉(zhuǎn)基因棉花達(dá)到抗蟲效果，金銀花卻遭受了無妄之災(zāi)。李衛(wèi)東總結(jié)：“轉(zhuǎn)基因食品是否有利于消化吸收還有很大不確定性，另外轉(zhuǎn)基因作物對整個自然鏈條的影響也應(yīng)當(dāng)加以重視?！?/p>

作物雜交培育與轉(zhuǎn)基因的區(qū)別

“雜交、傳統(tǒng)育種和嫁接與轉(zhuǎn)基因的區(qū)別是非常大的?！崩钚l(wèi)東說。首先，雜交是自然基因的組合，是父本和母本組合出的新品種。雜交通過原生質(zhì)體之間的融合、細(xì)胞自體細(xì)胞重組、自體遺傳物質(zhì)自由組合轉(zhuǎn)移、自體染色體工程技術(shù)獲得，不改變植物的遺傳特性。真核生物的許多性狀是由細(xì)胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)，也就是核基因控制的。這種遺傳方式叫做細(xì)胞核遺傳，簡稱核遺傳。后來人們發(fā)現(xiàn)，真核生物還有一些性狀是通過細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)控制的，這種遺傳方式叫做細(xì)胞質(zhì)遺傳。細(xì)胞質(zhì)遺傳主要應(yīng)用在作物育種上，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中許多優(yōu)良品種往往在種植幾年以后由于隔離不嚴(yán)等原因會失去原有的豐產(chǎn)性，使品種退化，產(chǎn)量下降。在長期的實踐中，人們發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)上使用雜交種，比使用連年種植的優(yōu)良品種更有顯著的增產(chǎn)作用。作物表現(xiàn)出生長整齊、植株健壯、產(chǎn)量高、抗重抗病能力等特點，人們稱這種現(xiàn)象為“雜交優(yōu)勢”。雜交技術(shù)會使植物基因發(fā)生變化，但這是同物種間的組合，大批的基因的交換和改變，是一直在植物中發(fā)生的自然過程，該技術(shù)是不違背自然規(guī)律的，更不會產(chǎn)生意料之外的失控后果。植物雜交技術(shù)是自體基因重組過程，不改變繁殖特性，但有組合優(yōu)質(zhì)基因的幾率，不會產(chǎn)生變異基因，即沒有剝奪其基本特性。自然界中也會出現(xiàn)植物雜交的情況。除了水稻雜交之外我國還利用這項技術(shù)培育出小麥、大麥、谷子、玉米等許多優(yōu)勢雜交種，被譽為農(nóng)業(yè)史上一次“綠色革命”，受到國際上高度評價。

而雜交技術(shù)也是有其缺點的，“雜交優(yōu)勢”往往只表現(xiàn)在兩個品種雜交后的第一代上。雜種第一代所結(jié)的種子再種下去，長出來的雜種第二代就會出現(xiàn)生長不齊、產(chǎn)量下降等現(xiàn)象。因此要保持作物的雜種優(yōu)勢，就必須年年配制第一代雜交種子。這似乎就給了傳統(tǒng)育種一個合理解釋。植物類別不同，“雜交優(yōu)勢”的表現(xiàn)也有所差異。例如，玉米和蔬菜類的種子控制著父本和母體的基因，現(xiàn)在的種子品種化后，長出來的果實大小十分均勻，但經(jīng)過幾代的繁育以及基因的分離，基因缺乏最初的穩(wěn)定性，品種就會出現(xiàn)衰退。而有些品種則比較特殊，例如小麥和土豆，可以連續(xù)種植幾代而不衰退。

“雜交優(yōu)勢”在轉(zhuǎn)基因植物中也同樣起著作用。此外，轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因自然雜交，不能保證二者基因的重合，同時也可能出于對下一代種子的改良考慮，所以轉(zhuǎn)基因作物種子也不能留種，要由種子公司提供。當(dāng)然也不排除轉(zhuǎn)基因育種公司通過基因技術(shù)刺激一代種子生長，控制二代種子質(zhì)量的可能性。孟山都公司占據(jù)了全球多種轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種子70%～100%的市場份額，幾乎壟斷我國轉(zhuǎn)基因種子市場。許多人對此壟斷現(xiàn)象表示憂慮。雖然傳統(tǒng)育種和轉(zhuǎn)基因的種子都不留種再次種植，原理相同，但是卻不能將二者混淆。

此外，通過嫁接而促使植物出現(xiàn)改變的方法則屬于是一種無性繁殖，即把優(yōu)品種植物的枝或芽，嫁接到另一種優(yōu)品種植物的莖或根上，使接在一起的兩個部分，長成一個完整的植株。本身基因并未發(fā)生任何變化，是一種植物利用另一種植株發(fā)達(dá)的根系，吸收營養(yǎng)，使之茁壯成長的系統(tǒng)對接。兩種植物繁殖基因都正常，只是利用了其各自優(yōu)質(zhì)發(fā)育生長的枝干根莖，來完成再接生長過程，培育出新的品種，這種新品種有正常的繁殖能力，而且雜交品種的抗病蟲害能力更強。對于現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的蘋果梨一類的改良水果蘋果只是一個品種，是選擇了一個自然的變異類型，經(jīng)過配制而培育的，與嫁接沒有關(guān)系，雖然其基因有所變更，但絕不屬于轉(zhuǎn)基因領(lǐng)域。

爭論焦點

雖然轉(zhuǎn)基因與傳統(tǒng)作物在基因構(gòu)造和培育技術(shù)方面有很大區(qū)別，但是針對食物代謝而言，分解吸收的是食物中的營養(yǎng)成分，與其培植技術(shù)有關(guān)嗎？2012年9月21日，法國凱恩大學(xué)通過為期兩年對200只試驗鼠進(jìn)行試驗，發(fā)現(xiàn)用轉(zhuǎn)基因玉米NK603和被“Roundup”（商品名“農(nóng)達(dá)”）污染的飼料喂養(yǎng)的試驗鼠，容易患腫瘤及內(nèi)臟損傷。試驗進(jìn)行到第十四個月時，對照組的試驗鼠沒有一例發(fā)現(xiàn)患癌，而在被喂食含有NK603和草甘膦除草劑飼料的組別中，有10%到30%的實驗鼠患上了腫瘤。試驗進(jìn)行到第二十四個月，在所有喂食含有NK603和草甘膦除草劑飼料的組別中，50%到80%的試驗鼠長了腫瘤，而且平均每只長的腫瘤多達(dá)3個。通常在白鼠身上進(jìn)行的試驗往往只持續(xù)90天，這個試驗則是首次在長達(dá)兩年以上轉(zhuǎn)基因谷物的安全性試驗。這個試驗震驚業(yè)內(nèi)，也有人懷疑試驗的真?zhèn)巍Ｖ袊茖W(xué)院植物研究所研究員中國科學(xué)院大學(xué)教授蔣高明向記者闡述了他的看法。他認(rèn)為當(dāng)食品的成分結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，其口感和營養(yǎng)也會有所變化。一個正常的消化系統(tǒng)是適應(yīng)傳食物的，轉(zhuǎn)基因食物有新物質(zhì)出現(xiàn)，身體不認(rèn)識這個新的物質(zhì)就會將其當(dāng)作外來有害物而自動釋放大量白細(xì)胞進(jìn)行排異，于是就對身體平衡和健康造成影響。

目前業(yè)內(nèi)有許多試驗結(jié)果證實轉(zhuǎn)基因食品對人類健康存在威脅，世界各地也出現(xiàn)一些病案矛頭指向轉(zhuǎn)基因食品。但是客觀來說，目前尚無科學(xué)研究及技術(shù)與試驗?zāi)艽_切分析轉(zhuǎn)基因作物以及食品具體弊端在哪里。2013年10月，在中國科學(xué)院大學(xué)舉辦的科學(xué)與人文論壇上，醫(yī)學(xué)諾貝爾獎獲得者得主保羅·納斯也就這個問題發(fā)表言論，他認(rèn)為，在民眾對這一問題充滿困惑、不解和質(zhì)疑的情況下，一個明智且最重要的事情就是來一場高質(zhì)量的公開辯論。對此，蔣高明教授也深表認(rèn)同：“我們分析數(shù)據(jù)，你的優(yōu)點在這我承認(rèn)，但你的缺點在哪，你也不能回避。”轉(zhuǎn)基因作物，尤其是轉(zhuǎn)基因糧食的種植，對生態(tài)環(huán)境和社會結(jié)構(gòu)、國際地位都有重大影響。在大的層面上轉(zhuǎn)基因技術(shù)的推廣涉及政治、倫理、經(jīng)濟、安全等眾多領(lǐng)域，但眼下最重要的是需要學(xué)界對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品好壞作出正確判斷，因為轉(zhuǎn)基因食品已經(jīng)走向市場，消費者期待一個科學(xué)的解釋，不論接受亦或拒絕，他們都需要一個有利的佐證來進(jìn)行理性選擇。