探究轉基因

□ 策劃：高 軍 紀玉英

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，國內市場上從食用油到飼料，從副食到主糧，轉基因技術已經逐漸延伸到諸多食品種類。與此同時，我國的《農業轉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基因食品的監督管理，根據《中華人民共和國食品衛生法》和《農業轉基因生物安全管理條例》也制定了相關管理辦法，并于2002年7月1日起實施《轉基因食品衛生管理辦法》。然而同樣是在這十幾年里，對于轉基因食品安全與否的討論也始終沒有得出結論，而且愈演愈烈，支持與反對的聲音各有道理且相持不下。那么轉基因具體是一種什么樣的技術？目前已經發展成熟的轉基因技術還有哪些不明之處？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，轉基因究竟是一項什么樣的技術，產出的食品究竟和傳統食物有什么差別？為此，本刊記者采訪了國內權威專家。

生物基因的發現與發展

所謂基因，即遺傳因子，是遺傳的物質基礎，是DNA或者RNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列。基因通過復制把遺傳信息傳遞給下一代，其后代便會出現與親代相似的性狀。遺傳因子最早出現在孟德爾的邏輯推論中，19世紀60年代，遺傳學家孟德爾提出了生物的性狀是由遺傳因子控制的觀點。20世紀初期，遺傳學家摩根在實驗中發現基因存在在染色體上，并且其排列呈線性。由此，摩根得出重要結論，染色體是基因的載體。但是這并不是基因的本質，隨著分子遺傳學的發展，20世紀50年代后沃森和克里克提出DNA的雙螺旋結構，即基因是具有遺傳效應的DNA片段觀點，人們才認識基因的本質，使分子生物學手段來修飾基因成為可能。

20世紀50年代，美國科學家沃森和英國科學家克里克對DNA分子雙螺旋結構的闡明，標志著遺傳學的發展進入了分子遺傳學階段。在那之后的20年里，分子遺傳學取得了突飛猛進的發展，主要包括：遺傳密碼的破譯，真核生物基因非連續結構的發現，等等。從20世紀70年代開始，伴隨著限制性內切酶的發現，以人類定向改造生物遺傳性狀為目的的基因工程應運而生。基因工程的發展，使人類進入了控制和改造生物的新時代。作為進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。“人類基因組計劃”成為基因研究過程中尤其重要的一項公關項目在全球范圍內開展進行，我國也于1999年參與承擔了該研究計劃中的部分研究任務。全國人大副委員長、原衛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）現狀與展望”一文向讀者系統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，能說明構成每個人體細胞DNA的30億個堿基對精確排列。人類基因十分復雜，而即便是最簡單的生命體也需要382個基因來構成。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，因此就出現了不同基因傳遞不同遺傳信息的情況。基因不僅僅是傳遞遺傳信息，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象都與基因有關，通過復制、修復、突變來完成生命繁衍、細胞分裂甚至是蛋白質合成等等重要的生理過程，是決定生命健康的內在因素。

一個基因內部可以遺傳的結構的改變，又稱為點突變，通常可引起一定的表型變化。廣義的突變包括染色體畸變，狹義的突變專指點突變。大多數突變則會導致疾病，當然也會發生非致病突變。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。

▲中國科學院植物研究所研究員蔣高明教授和同事正在研究轉基因作物

基因工程如今已經被運用在生產、軍事、醫療等眾多領域，其中轉基因食品便是倍受關注的一項，它與百姓生活息息相關。隨著61位院士聯名要求加快轉基因水稻產業化事件的發生，再次將轉基因食品推到風口浪尖，該技術推廣是福是禍，爭論再次爆發。

轉基因究竟“轉”在何處

人們常說的“遺傳工程”、“遺傳轉化”實際都是轉基因的同義詞。轉基因技術主要是指利用重組DNA技術和物理、化學以及生物學等方法把重組DNA分子導入生物體的技術。人工分離和修飾過的基因被導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稱為轉基因技術。常用的轉基因方法和工具包括顯電激法、脂質體介導基因轉化法、微注射、基因槍，等等。應用轉基因技術構建的生物稱為轉基因生物，包括轉基因植物、轉基因動物和轉基因微生物。而轉基因食品通俗地講，就是利用轉基因生物生產和加工的食品。與轉基因植物、動物和微生物相對應，轉基因食品也可分為轉基因植物食品、動物食品以及微生物食品。常規的藥用蛋白大部分是利用生化的方法提取或微生物發酵獲得的，這類活性物質一般在活細胞中含量甚微，且提取過程復雜，成本高，遠遠滿足不了社會的需要。應用轉基因植物來生產這些藥用蛋白，包括疫苗、抗體、干擾素等細胞因子，可以利用植物大田栽種的方式大量生產，大幅度降低生產成本，提高產量，還可以獲得常規手段無法獲得的藥物。對轉基因植物進行研究的主要目的是提高多肽或工業用酶的產量，改善食品質量，提高農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、優質、抗病毒、抗蟲、抗旱、抗澇等優點。利用分子生物學技術將某些生物的基因轉移到其他物種上，改造生物遺傳物質生產的食品就是人工轉基因食品。目前我們常說的轉基因食品簡單來講就是以轉基因生物為直接食品或原料加工生產的食品。

▲轉基因大豆（左）和普通大豆（右）

▲轉基土豆

世界第一例轉基因作物是于1983年問世的煙草和馬鈴薯。從那開始，轉基因作物研究就迅速發展。轉基因食品研究經歷了幾十年歷史之后，在1994年，延熟保鮮轉基因番茄代表轉基因食品首次經過美國政府批準走向市場，使轉基因食品走向了商業化。經過兩年時間，轉基因作物商品化應用進入迅猛發展時期，其中大豆種植尤為突出。2001年全球范圍內的轉基因食品種植面積已經達到980萬平方米。

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

中國現在要為全世界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，生態環境惡化，城鎮化發展等給農業發展帶來嚴峻挑戰的大背景下，發達國家面臨農業投入和成本增加，發展中國家面臨人口膨脹、環境破壞、糧食短缺等問題。對轉基因持支持態度的一方對于發展轉基因食品的初衷，大多是認為推動轉基因作物有助于改變傳統生產模式，為農民帶來良好的經濟效益，為環境改善提供動力。

轉基因的“正負”作用

北京中國醫藥大學中藥學院副研究員李衛東向記者描述了他的一個實驗。為了研究轉基因作物的抗蟲能力，將棉鈴蟲放在轉基因棉花作物中進行觀察。棉鈴蟲沒有任何異樣，以吃棉花為生。但是轉基因棉花吃下去后，棉鈴蟲紛紛死亡。經分析發現這是由于轉基因改變了棉花的生物基因結構，增加了Bt基因，進而分泌出有毒的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。這種情況持續一段時間之后，轉基因棉花克服了這種只吃棉花的棉鈴蟲的侵害。但是在轉基因棉花旁邊種植的金銀花卻遭受了嚴重的蟲害。原來棉鈴蟲拿轉基因棉花無可奈何的情況下竟然違背天性，轉而蠶食金銀花花蕊。轉基因棉花達到抗蟲效果，金銀花卻遭受了無妄之災。李衛東總結：“轉基因食品是否有利于消化吸收還有很大不確定性，另外轉基因作物對整個自然鏈條的影響也應當加以重視。”

作物雜交培育與轉基因的區別

“雜交、傳統育種和嫁接與轉基因的區別是非常大的。”李衛東說。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。雜交通過原生質體之間的融合、細胞自體細胞重組、自體遺傳物質自由組合轉移、自體染色體工程技術獲得，不改變植物的遺傳特性。真核生物的許多性狀是由細胞核內的遺傳物質，也就是核基因控制的。這種遺傳方式叫做細胞核遺傳，簡稱核遺傳。后來人們發現，真核生物還有一些性狀是通過細胞質內的遺傳物質控制的，這種遺傳方式叫做細胞質遺傳。細胞質遺傳主要應用在作物育種上，農業生產中許多優良品種往往在種植幾年以后由于隔離不嚴等原因會失去原有的豐產性，使品種退化，產量下降。在長期的實踐中，人們發現在生產上使用雜交種，比使用連年種植的優良品種更有顯著的增產作用。作物表現出生長整齊、植株健壯、產量高、抗重抗病能力等特點，人們稱這種現象為“雜交優勢”。雜交技術會使植物基因發生變化，但這是同物種間的組合，大批的基因的交換和改變，是一直在植物中發生的自然過程，該技術是不違背自然規律的，更不會產生意料之外的失控后果。植物雜交技術是自體基因重組過程，不改變繁殖特性，但有組合優質基因的幾率，不會產生變異基因，即沒有剝奪其基本特性。自然界中也會出現植物雜交的情況。除了水稻雜交之外我國還利用這項技術培育出小麥、大麥、谷子、玉米等許多優勢雜交種，被譽為農業史上一次“綠色革命”，受到國際上高度評價。

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

“雜交優勢”在轉基因植物中也同樣起著作用。此外，轉基因和非轉基因自然雜交，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，所以轉基因作物種子也不能留種，要由種子公司提供。當然也不排除轉基因育種公司通過基因技術刺激一代種子生長，控制二代種子質量的可能性。孟山都公司占據了全球多種轉基因農作物種子70%～100%的市場份額，幾乎壟斷我國轉基因種子市場。許多人對此壟斷現象表示憂慮。雖然傳統育種和轉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改變的方法則屬于是一種無性繁殖，即把優品種植物的枝或芽，嫁接到另一種優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。本身基因并未發生任何變化，是一種植物利用另一種植株發達的根系，吸收營養，使之茁壯成長的系統對接。兩種植物繁殖基因都正常，只是利用了其各自優質發育生長的枝干根莖，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。對于現在市場上出現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，經過配制而培育的，與嫁接沒有關系，雖然其基因有所變更，但絕不屬于轉基因領域。

爭論焦點

雖然轉基因與傳統作物在基因構造和培育技術方面有很大區別，但是針對食物代謝而言，分解吸收的是食物中的營養成分，與其培植技術有關嗎？2012年9月21日，法國凱恩大學通過為期兩年對200只試驗鼠進行試驗，發現用轉基因玉米NK603和被“Roundup”（商品名“農達”）污染的飼料喂養的試驗鼠，容易患腫瘤及內臟損傷。試驗進行到第十四個月時，對照組的試驗鼠沒有一例發現患癌，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3個。通常在白鼠身上進行的試驗往往只持續90天，這個試驗則是首次在長達兩年以上轉基因谷物的安全性試驗。這個試驗震驚業內，也有人懷疑試驗的真偽。中國科學院植物研究所研究員中國科學院大學教授蔣高明向記者闡述了他的看法。他認為當食品的成分結構發生改變，其口感和營養也會有所變化。一個正常的消化系統是適應傳食物的，轉基因食物有新物質出現，身體不認識這個新的物質就會將其當作外來有害物而自動釋放大量白細胞進行排異，于是就對身體平衡和健康造成影響。

目前業內有許多試驗結果證實轉基因食品對人類健康存在威脅，世界各地也出現一些病案矛頭指向轉基因食品。但是客觀來說，目前尚無科學研究及技術與試驗能確切分析轉基因作物以及食品具體弊端在哪里。2013年10月，在中國科學院大學舉辦的科學與人文論壇上，醫學諾貝爾獎獲得者得主保羅·納斯也就這個問題發表言論，他認為，在民眾對這一問題充滿困惑、不解和質疑的情況下，一個明智且最重要的事情就是來一場高質量的公開辯論。對此，蔣高明教授也深表認同：“我們分析數據，你的優點在這我承認，但你的缺點在哪，你也不能回避。”轉基因作物，尤其是轉基因糧食的種植，對生態環境和社會結構、國際地位都有重大影響。在大的層面上轉基因技術的推廣涉及政治、倫理、經濟、安全等眾多領域，但眼下最重要的是需要學界對轉基因產品好壞作出正確判斷，因為轉基因食品已經走向市場，消費者期待一個科學的解釋，不論接受亦或拒絕，他們都需要一個有利的佐證來進行理性選擇。