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转基因简史(转载)

转基因技术是农业技术发展上的的一个阶段,不是哪个疯狂科学家或不良奸商发明出来危害社会的牟利工具。转基因也并不是灵丹妙药,转基因育种也并不代表就一定比传统的优越。转基因品种一旦优势不再,同样会被淘汰。大家提的这些问题,说明目前存在一个现象:人们把很多非转基因食品当成转基因,看到以前没有见过的品种,就觉得是转基因;或者某个蔬菜水果味道没有以前好了,也认为是转基因。某种疾病多了,也有扯上转基因的。其实原因是多方面的,需要好好分析。

一、转基因是人类育种技术发展史上的新阶段

人类种植的作物和养殖的动物中最初阶段主要有这样几种:

1、自然物种经过人类的选择和驯化,成为作物品种。比如,野生水稻成为水稻。

2、自然界的两个品种自然杂交,形成新品种。比如早先只有桔、柚后来有了橙、柑,人们把好吃的留下来,继续种,又有了椪柑、葡萄柚等。

3、自然界的旧品种产生自然突变,比如麻鸭中产生了白鸭,人们把它筛选出来,就是后来的北京鸭。

自然物种经过人工驯化变成人类种植的作物往往要经过很长时间,比如野生水稻变成人类种植的水稻,是在数千年或一万年前开始的。完全依靠纯粹的自然杂交自然进化,速度也非常缓慢,千百年才产生那么一点点。像葡萄柚这样的品种出现,偶然性很大,可能几千年才结出一颗。怎样把自然进化的速度加快?于是就采取有目的的人工干预,明显加快了品种改良的进程。这就是:

1、人工杂交育种,比如果树的嫁接,我国北魏《齐民要术》就已经记录了这种方法。现代最著名的就是人工杂交水稻。脐橙也算一个,最初是人们发现加州的这种橙子好吃,都拿了这种枝条去嫁接,现在世界上很多地方都有种植了。

2、人工诱导产生的基因突变,比如通过太空射线辐射培育的太空番茄等。

在转基因技术出现以前,大多数优良品种都是通过这两种人工育种方法培育而成。而这两种方法,都是在有目的地改变原有物种基因,也许是替换掉一个基因,也许是加入一个基因,也许是改变某个基因的一段序列。

以上这些育种方法的本质都是改变生物的基因,只不过它们发生在同类物种或近缘物种之间,人们也都已习惯了,接受了。后来人们不满足于这些改变,尝试把两个不同类的物种的基因进行替换或重组,使物种获得更大的变化,这就发展成现在的转基因技术。

二、转基因技术就是基因工程育种技术

基因的概念产生于上世纪初,基因的结构发现于上世纪50年代,利用基因技术来改造作物开始于上世纪70年代。怎么实现呢?举个例子,设想有两株水稻,A水稻抗虫,B水稻高产。而我们需要的水稻品种,既要抗虫,又要高产。常规做法,就是把AB两株水稻杂交,从中尽量挑选一株既抗虫又高产的,等于把抗虫基因和高产基因合并。而转基因则是把高产的这段基因从这株水稻上切下来,插到抗虫的那株水稻的基因上,就完成了。问题人们在水稻里没找到抗虫基因,却在细菌里找到了抗虫基因。传统的杂交方法无法实现这两种基因的合并,而转基因技术可以将细菌里的抗虫基因挑出来,重组到水稻里。

这就是说,在任何生物中发现有用的基因,无论是动物、植物还是微生物,都可以挑出来进行人工基因重组。基因在物种间转来转去,就叫转基因,突破了生物自然界的界限。

经过最近几十年的发展,转基因已经有了好多种类型,主要是以下五类:

1、用别的生物中的同工酶基因替换掉作物现有的酶,使得作物获得某种特性。比如转基因大豆。

2、把别的生物中特有的基因导入到作物中,使其获得新的特性。比如抗虫玉米和抗虫棉花。

3、转入别的生物中的代谢酶基因导入到作物中,使其也具有别的生物的代谢作用。比如黄金大米。

4、用基因工程抑制作物基因表达,使其失去原有的功能。比如反义RNA抗软化番茄。

5、新的基因工程技术,比如基因编辑技术定向改变DNA序列,RNA干扰技术等。这类方法在动物上用得比较多。

三、几种常见的转基因作物

1、黄金大米

黄金大米就是含有beta-胡萝卜素的大米。大米原是白色的,植入胡萝卜基因后,使稻子能够合成胡萝卜素,大米就带有胡萝卜的颜色,变成了橙黄色。黄金米是在瑞士试验成功的,最初的目的是为了帮助缺乏维生素A的儿童。在美国,黄金大米也已经做完动物实验和人体实验,被认为是一种安全的食品,再由一个美国的华裔科学家介绍到中国来的。他选择在湖南的一个学校让学生试吃,结果闹得沸沸扬扬。

说吃黄金大米有害,那就好比说大米和胡萝卜一起吃都会有害,所以它是不会有害的。那问题出在哪里呢?主要是在湖南做这件事的程序不合法。好比一个医生没有你的同意和签字,就动了手术。但是这并不代表你签了字,他动的手术就是安全的,你不签字,他动的就是杀人手术。手术的内容,无论签不签字都是一样。这是只是一个监管方面的问题。又比如中国到现在还没有批准转基因大豆。但是,我敢肯定,那个使用龙达(也就是草甘膦)的人种的一定转基因大豆。

另一方面,中国水稻产量已经很高,胡萝卜很多也很便宜,所以黄金大米在中国没有推广价值。要补充胡萝卜素,直接吃胡萝卜就行了,没必要去吃黄金大米。但是,在中国不推广,并不代表黄金大米不安全。在非洲情况就不同了,在一些贫困地区,儿童缺少维生素A,黄金大米就受到了欢迎。

2、抗虫玉米

控制害虫是农业生产的重要环节,目前主要有三种手段:

第一种是化学防治,也就是农药。农药有效,但是也有农药残留带的公害。

第二种是生物防治,养一些捕食性昆虫或青蛙等,或者是使用害虫致病菌制剂。用捕食性昆虫或青蛙防治害虫只能将虫害控制在一定范围,达到某种平衡,否则害虫吃光了,捕食性昆虫和青蛙也难以生存。害虫致病菌制剂的优点是专一性好,只感染其目标害虫,不影响别的生物,而且无毒、无公害,也没有农药残留,但缺点是作用比较慢。害虫致病菌制剂防治的机理是让虫子生病,虫子吃了致病菌以后,致病菌会损害虫子的肠道细胞,最后肠穿肚烂,慢慢死掉。虫子死之前还是要吃掉一部分作物的,作物的收成会有所降低,但是可以接受。这种方法也不产生公害。

第三种就是转基因,就是从害虫致病菌里提取抗虫基因,植入到玉米的基因,使玉米中也产生一种有毒蛋白,也就是害虫致病菌损害害虫肠道细胞的那种蛋白,从而使毛毛虫吃了玉米叶以后,就像吃了致病菌那样死掉。这样的玉米可以不用农药或少用农药。

那么有人就会担心,玉米产生的有毒蛋白,人吃了以后不也会肠穿肚烂吗?实际情况是,这些有毒蛋白已经被证明对人无害,它们只对虫子有毒。这是因为人肚子里的环境和虫子肚子里的环境不一样,对虫子有毒,不一定对人有毒。

还要说明的一点就是,科学家选择用于转基因的害虫致病菌是土壤里原来就有的,人类长期接触过这些害虫致病菌,已被证明对人无害。

另外,我们对于“有毒”的理解需要更加全面一些。比如,我们吃的黄豆和四季豆中都含有毒蛋白,对人体也绝对有害。为什么没炒熟的四季豆和没有煮开的豆浆吃了会中毒?就是因为这个原因,但这并没有阻止黄豆和四季豆成为我们的食物。而且,有没有毒也取决于如何加工。比如上海的中小学,不允许在食堂供应四季豆,因为大锅炒加热不容易均匀,一不小心就会中毒。但我们在家里、餐馆里吃干煸四季豆,依然吃得很香,因为那是小锅炒的,炒得很熟,就不会有毒。

抗虫玉米在多个国家获准种植,范围很广,美国也是主要种植国家之一,80~90%是抗虫玉米。美国大部分玉米是用来做饲料的。

3、抗除草剂大豆

目前美国、巴西、阿根廷种的都是抗除草剂转基因大豆。全世界大豆产量最高的四个国家分别是: 美国 9000万吨,巴西 6800万吨,阿根廷 5000万吨,中国 1500万吨。而中国一年大豆需求量超过9000万吨,每年从巴西、阿根廷和美国进口8000万吨左右。因此,我们消费的大豆中有多少是转基因,多少是非转基因,大家就可以估算了。对大部分人来说,转基因大豆已经是无法回避。我们家买油也从来不看是不是转基因。

如此规模的大豆种植,一种就是几万亩,依靠人工除草是不可能的,否则需要多少人力?现在农村劳动力也很贵,一天也要一两百块钱,根本雇不起。要么就不除草,但草就会和大豆争夺营养。原本一亩地产三四百斤的,不除草就只能收一两百斤。所以只能用除草剂,除草剂有各种各样,其中最常用的是草甘膦,它通过抑制合成芳香族氨基酸(酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸)过程中的酶(EPSP synthase,一种莽草酸合酶),从而使植物不能合成芳香族氨基酸,进而抑制蛋白质合成,这样杂草的新生芽就枯死了。那么有人就担心,草甘膦是否会对人体有害?这个大家可以放心,人体内芳香族氨基酸都是从食物中获得,不能自己合成,也就没有相应的酶。因此,草甘膦对于人的毒性非常低。经试验,草甘膦对兔子的半致死量约7g/kg,非常高了,所以安全。折合到人,70kg的人就要500g,人一次吃500g盐也受不了,但是吃肉毒素0.3mg 就可以致死。事实上草甘膦是美国的第一大除草剂,在世界上已用了四五十年了,并没有引起明显的疾病增加。

相较而言,毒性更大的还是百草枯,谁要是不小心误食了的话,那没得救了。不像老鼠药,吃了后肚子痛个把小时就死掉了,吃了百草枯要差不多半个月才死。而且这半个月人的脑子还挺清醒,人却越来越难受,医生也没有办法,所以现在禁止销售了。

但草甘膦对于大豆有一个问题就是,豆粒中最主要的是蛋白质,草甘膦影响蛋白质合成将严重影响大豆产量。为了既能使用草甘膦,又不影响大豆产量。我们从土壤的根瘤农杆菌中发现了一个对草甘膦不敏感的EPSP synthase,把它转到了大豆中,这种转基因大豆就不会受到草甘膦影响。

那么又有人会担心,这个基因是从土壤的细菌中提取出来的,对人体会不会有害。这种细菌是土壤中普遍存在的,我们小时候在泥地里打滚,都会接触到这种细菌。长久以来,人体对这种细菌已经形成了免疫。对人不致病的细菌,其蛋白质就更加无害了。

抗除草剂的作物还有甜菜、油菜。油菜加拿大种植比较多,他们吃菜籽油。

四、人类社会发展需要转基因育种技术

20世纪50年代以后发展起来的“突变+杂交”育种技术,曾使育种技术产生了一个飞跃,培育了大量的优良品种,达到了一个高峰。人类依靠“化肥+良种”,造就了20世纪后半叶的绿色革命。但是,随着地球上人口越来越多,对食品的要求也自然也越来越多。随着社会经济发展,人们对食品的要求也越来越高。传统人工育种技术已经难以快速提供更多更好的作物品种。

1950年全世界25亿人,生产6.3亿吨粮食。中国在2015年是13.6亿人口,人口数量50年代全世界的1/2,生产了6亿吨的粮食,这是因为我们吃了大量的副食品肉、鱼、蛋等。也就是说,中国一个国家消耗的粮食,相当于50年代全世界粮食的总量。同时我们也可以看到,那时候的6亿吨粮食,能养活25亿人,而现在只能养活一半的人。这是因为肉食在人类饮食结构中的占比越来越高,很多粮食用来做猪牛羊饲料的。而粮食与肉类之间还有一个换算比,1斤鸡肉需要2斤粮食饲料,1斤猪肉则需要5斤粮食饲料。牛肉消耗得最厉害,1斤牛肉则需要8斤粮食。

有一个数据,国内每年生产的牛肉700万吨,美国每年生产牛肉1000多万吨,欧盟每年生产牛肉700万吨。全世界每人每年的平均牛肉消耗量差不50-60斤,而中国人只有10斤,远远低于世界平均水平。假如想要再提高5斤,就要大量生产粮食,才能满足人类对于肉食的需求。2017年全世界已有70亿人口,那该需要多少粮食啊!人口越来越多,而且还要越吃越好,只能依靠转基因。

转基因技术的优点非常明显,一是解决了物种间不能杂交的问题,二是解决了杂交育种中优良性状难以整合,而不良性状又难以分离的技术难点,三是使得所有生物中的基因都可以被用于提高农作物的产量和品性。

打一个比方就是,人工杂交育种相当于,你喜欢一个姑娘但不能直接与那个姑娘结婚,而是要自己的整个家族与姑娘的整个家族结婚,才有可能生出一个最想要的孩子——比如一株既抗虫又高产的大豆。实际上这个概率是非常低的,你要不断不断地筛选,可能十年也找不出来,找不出那就是白忙。而基因工程育种(转基因)就是,喜欢哪个姑娘就和那个姑娘结婚,直接娶一个人,多方便。别人十年都选不出来的种子,你一年就可以。所以做转基因的人比传统育种的人,成果要多得多。

五、转基因技术和转基因食品的风险评估

转基因技术是对自然的一种人为干预,确实有可能产生难以预见的后果。各国政府、社会、科技界、法律界等各界人士都对此高度关注。但我们也要厘清一个观念,难以预见并不等于危害巨大。

我们应该全面地理解转基因安全与风险之间的关系。生活中充满各种风险,比如坐飞机,每隔几年全世界总会发生那么一两起坠机事件。但我们不能因为飞机有掉下来的概率,就把坐飞机当作危害巨大的事。我们虽然不知道飞机什么时候会掉下来,但坐飞机依然安全。我们在高速公路上开车,成千上万的车一起开,我们也不知道旁边那个司机会不会突然发神经把我们撞下去,确实存在这种风险,但不能因此说高速公路不安全。我们家家户户都通了电,每年全世界也会电死不少人,但是谁也不会说我家通了电,所以就不安全。转基因也是一样。

对于转基因,你能够想得出来的风险,比如癌症、中毒、不孕不育等等,科学家都已经做了实验,是没有害处的。转基因目前最大的问题是媒体的夸大,实际上成了恐吓宣传。在科学上,你证明了99.9%,还有0.1%你不能证明。那么这个不能证明的,就是危害巨大的。这样的宣传导致大家非常害怕。但我们仍然不能说转基因发生风险的概率就是0,所以只能尽量证明哪些风险不会发生。事实上那些能想到的风险,比如会不会致癌呀,会不会引起不孕不育呀,等等,科学家都试验证明过了。转基因玉米已经吃了二十多年了,目前没有发现任何害处。再坚持几年,至少再坚持五年,也许就可以认定它没事了。

事实上,转基因食品已经是所有人难以回避的问题。下面这张图是全世界各个国家对于转基因食品的态度,其中绿色是允许转基因食品或研究,红色是禁止。可以看到,红色的国家很少,而且也不属于很重要的国家,稍微大一点的国家,也就只有波兰。

禁止转基因有农业贸易保护的政治和经济因素。大多数的国家都在大规模种植转基因。之前我们也说了,全世界大豆产量排名前四的国家分别是: 美国 9000万吨,巴西 6800万吨,阿根廷 5000万吨,中国 1500万吨。我国每年需求9000万吨,需要从巴西、美国、阿根廷进口大豆8000多万吨,占大豆国际贸易的86%。如果我们说今天开始不吃转基因大豆,就算把剩下14%全买回来,也无法满足国内人口的需求。何况那剩下的14%里,大部分还是转基因。所以你要是看到在超市写着非转基因的豆油,多半是瞎扯。

六、转基因会成为武器杀人于无形吗?

有一种说法也是流传甚广,说转基因是针对中国人的一种生物武器。这个真的没必要,如果要做生物武器,可以随便找个致病细菌或致病病毒,岂不是容易得多,何必花那么大力气去整个转基因。还有人担心,万一科研人员在转基因的时候,把一个很毒的细菌基因转到食物里去,怎么办?理论上,这当然是有可能的。但这个东西一旦研究出来,刚开始可能会危害几个人,但后期肯定不会大规模推广。目前来看,转基因成为生物武器可能性很小。退一万步讲,就算转基因是生物武器,世界上有那么多杀人于瞬间的枪支炮弹,也有不少杀人于无形的细菌武器,人类都能把它们控制在一定范围内,难道还管不了转基因?

七、知情权是把双刃剑

最后我们来说说这个知情权的问题。转基因的知情权很像什么呢?前几年我父亲动手术,手术前要签家属知情同意书,同意书列了一系列手术风险。我一看,简直吓个半死,什么麻醉风险,什么手术风险,后遗症、并发症等等,感觉做完手术就要死翘翘了,还不如不做手术。但实际上,你就算知道了可能有后遗症,也还是要动这个手术。所以你知情不知情,对你来说都一样。只是法律规定要让你知情。手术有风险,但并不等于这就是一个杀人手术。

实际上转基因的知情权问题已经被夸大了。知情权的根本作用是为了保护你的利益不受到不法伤害。而现状却往往是,你知情,却不懂情;有了选择权,依然不会选择。举个例子,金龙鱼植物油前两年有个广告词:不含胆固醇。大家都知道,胆固醇是不好的,一听这句广告词,觉得金龙鱼很健康,觉得其他食用油都是含胆固醇的,都没有金龙鱼好。现在不允许这样宣传了,为什么呢?因为所有的植物油都不含胆固醇,植物本来没有胆固醇的,只有动物有胆固醇。而金龙鱼标出了“不含胆固醇”,打造了一个健康的形象,还比其他一样的油卖得更贵。在这里,商家就是钻了一个“知情权”的漏洞。

目前,世界各国对食品是否一定要标注“转基因“和“非转基因”的要求并不统一。吃不吃转基因食品是个选择问题,不是是非问题,不要太夸大了。

转基因大豆和玉米已经种了二三十年了,到目前为止也没有发现任何问题,所以他们的制成品可以放心的吃。

八、怎样看待崔永元和方舟子的论战

崔永元是一个实话实说的好人,他会去自己挖掘很多问题。一个批评者的存在,可以让行业发展得更好更完善。但崔永元最大问题是,他不是专业人士,他不懂。前几年他在复旦大学新闻系做报告,复旦大学的卢大儒教授和他有一番对话,这段视频流了出来。崔永元问,转基因水稻,转了几个基因?卢大儒说,转了两个基因。崔永元说,错,转了七个基因。于是台下啪啪鼓掌,觉得崔永元战胜了卢大儒。实际上是崔永元搞错了,他把基因里其他乱七八糟的东西都算进去了,所以说出了七个。事实就是两个,卢大儒是对的。我敢肯定,关于转基因,我知道的肯定比崔永元多,我讲的,也肯定比崔永元更符合科学事实。但是现实就是听他的人比听我的多,信他的比信我的多。所以,当一个不是从事这个领域的人,跳出来发表很多对这个领域的看法时,一定要小心。

方舟子和我是大学校友,我们都就读于中国科技大学生物系,他比我小了5届,我是79届,他是85届。方舟子是美国密歇根大学的生物化学博士,他的导师也很有名。他说的内容,从科学上来讲,是对的。但方舟子的问题在于,他总以对抗的形式来传播科学知识,搞得大家很不舒服。

比如方舟子说中国人坐月子是扯淡,老外是不坐月子的。大家一听,不坐月子,产假都要搞没了,恨不得一起跳出来反对他。实际上,这里面有一个传统的演变过程,坐月子在现在可能是不必要的,但在以前很有必要。比如中国人说,妇女在月子里不能洗澡,但老外顺产生完孩子第二天就能洗澡。这是为什么?你要考虑一下中国古代洗澡是怎么洗的——没有淋浴,只能在浴盆里坐着。洗澡的水,就算是最干净的井水吧,也不可能水烧开了以后等它凉了再洗,肯定是要往开水里掺凉的井水。凉的井水一倒,细菌又进去了,容易感染,那问题就多了。 所以现在条件好了,月子里可以洗澡是对的,古代卫生条件不好,月子里不洗澡也是对的。但方舟子掐头去尾,只讲一半,很容易引起大家的攻击。我以前碰到一个犹太人,犹太人有个饮食传统,就是不吃贝类。为什么?很简单,以色列以前是沙漠,用马车把贝壳从地中海运到沙漠,路上要走一两天,天那么热,等运到也烂得差不多了。吃下去,一小半人要拉肚子。所以那时候不吃贝类是对的,但如果现在还保持,就没有必要。

九、这些事情和转基因关系不大

1、番茄是不是转基因?

有些人说,现在番茄越来越硬是转基因的结果。确实,我们小时候吃的番茄只要一红了,马上就很软,味道也很好吃。但这样的番茄对超市来说就很烦,软番茄在运输上架的过程中,容易破皮,就没人买了,损失率是非常非常高的,农贸市场和超市不愿意销售软番茄。所以通过太空宇宙射线辐射育种等方法,硬化的番茄品种就被选育出来了。另外,为了降低损失率,番茄往往在没有成熟的时候就被采摘下来,这样番茄可以在超市里头放一个星期也没事,但是口感就远不如自然成熟的了。不过营养还是差不多的。

也确实有转基因番茄,但它并不比传统番茄更好,所以很少有人种。

2.我们吃的玉米是不是转基因?

糯玉米是中国特有的品种,不是转基因,甜玉米也不是转基因。另外紫薯也不是转基因的。紫薯里有花青素,主要是在皮中,含量也不是很高。

3、关于转基因动物

植物和人有天然隔离,植物的病不会传染给人。动物和人之间,有人畜共患的疾病,所以对动物的转基因管得更严。目前动物转基因形成商品的只有美国的三文鱼。在同样的时间里,转基因三文鱼可以比自然界的三文鱼长得三倍大。不过这样的三文鱼我们吃不到,我国进口的多是欧洲的三文鱼,不是转基因的。另外,武汉长江生物所早前搞过鲫鱼转基因,长得有鲤鱼那么大,但是没有得到推广应用。

有人问,能不能通过转基因让猪多长瘦肉?动物的转基因很难,目前还没有这样的本领。

4、我国是否从国外购买了很多种子?

确实,我国从国外引进不少种子,种畜种禽对国外也有一定依赖。对农民而言,进口一粒水上番茄种子可以结果一百多斤,用土番茄种子只能结果十多斤。所以农民还是宁愿花十元买一粒进口种子。我们在国外买的大部分种子都不是转基因的。但我们也确实在孟山都公司买了转基因大豆种子,而且还得买他的草甘膦,让孟山都赚了大钱。这是因为我国的种子公司规模大都偏小,而良种培育需要长时间、大投入,我们自己培育的良种难以满足需要。这需要我们今后调整生产关系去解决,需要自己掌握核心技术。

本文根据中国科学院上海生命科学研究院廖侃教授2018年11月11日在杭州虎跑的演讲录音及PPT整理而成。

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