王月丹：轉(zhuǎn)基因大米常識問答—對轉(zhuǎn)基因大米安全性評估的最后建言

2010-04-14 | 轉(zhuǎn)基因大米常識問答——我對轉(zhuǎn)基因大米安全性評估的最后建言

      轉(zhuǎn)基因大米常識問答

1. 什么是已獲我國安全認(rèn)證的轉(zhuǎn)基因大米？

答：2009年10月，中國生物安全網(wǎng)公布的《2009年第二批農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書批準(zhǔn)清單》中，序號為第41的批準(zhǔn)項(xiàng)目是名為“華恢1號”和“BT汕優(yōu)63”的轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻。

其中，“華恢1號”和“BT汕優(yōu)63”轉(zhuǎn)入的抗蟲蛋白基因均是Bt融合型殺蟲蛋白基因Cry1Ac/Cry1Ab。

2. 什么是Bt？

答：很多人會誤解Bt就是殺蟲蛋白或者殺蟲毒蛋白，這其實(shí)是不準(zhǔn)確的。Bt是蘇云金芽孢桿菌的英文Bacillust huringiensis的縮寫，即Bt。1901年日本人石渡從病蠶尸體中分離出一株所謂碎倒細(xì)菌(sotto. bacteria)。1911年Ernst Berliner在德國蘇云金(Thuringia)的一個(gè)面粉廠的地中海粉斑螟患病幼蟲中又分離到這種產(chǎn)伴孢晶體的芽孢桿菌。1915年Ernst Berliner將其定名為蘇云金芽孢桿菌，一般稱蘇云金桿菌(Bacillus thuringiensis Berliner)，并指明蘇云金桿菌含有伴胞晶體。

3.  什么是Bt殺蟲蛋白？

答：1956年Angus證實(shí)殺蟲活性物質(zhì)位于伴孢晶體之中。他將伴孢晶體與孢子分開之后，單獨(dú)伴孢晶體仍然存在殺蟲活性，證明了蘇云金芽孢桿菌中的伴孢晶體蛋白是殺蟲活性的主要來源。蘇云金芽抱桿菌大多數(shù)菌株都能產(chǎn)生多種類型的伴胞晶體蛋白，即δ一內(nèi)毒素或殺蟲晶體蛋白（即Bt殺蟲蛋白，簡稱為Bt蛋白）對鱗翅目、雙翅目、鞘翅目、膜翅目、同翅目、直翅目、食毛目等多種昆蟲，以及線蟲、蠟類和原生動物等具有特異性的殺蟲活性。

4. Bt蛋白有多少種？

答：迄今為止，已分離測定了100多個(gè)殺蟲晶體蛋白基因序列, 1989年Hofte和Whiteley根據(jù)晶體蛋白的氨基酸序列和殺蟲譜的不同，將已經(jīng)發(fā)表的42種晶體蛋白分為5群14亞類。其中具有溶血溶細(xì)胞作用的27kDa晶體蛋白基因被命名為cyt基因，其他只有殺蟲活性的13亞類命名為狹義的晶體蛋白基因，即cry基因。cry基因可劃分四群，即cryI 為鱗翅目特異性，cryⅡ?yàn)轺[翅目和雙翅目特異性，cry Ⅲ為鞘翅目特異性，cryIV雙翅目特異性。目前，我國轉(zhuǎn)基因大米中使用的Cry1Ab/Ac為cryI群基因編碼，單體蛋白分子量分別為130，615Da和130，000Da，目標(biāo)昆蟲主要是鱗翅目昆蟲。

5. Bt蛋白的作用是什么？

答：以Bt蛋白Cry1Ac（原毒素）為例，其130KD的單體可以在昆蟲的腸道消化液中，降解為40KD或者更小的毒素分子，發(fā)揮殺蟲作用。盡管，有人認(rèn)為，原毒素本身沒有毒性，只有激活后的毒素才有毒性，但是，實(shí)驗(yàn)表明，昆蟲對于原毒素的敏感性高于對于毒素本身的敏感性。有專家認(rèn)為，Bt蛋白（原毒素）的單體和第一受體氨基肽酶N結(jié)合后，被某種蛋白酶做了進(jìn)一步的切割修飾，然后形成四聚體再與第二受體鈣粘蛋白相結(jié)合。與鈣粘蛋白結(jié)合后，Bt的空間構(gòu)象會發(fā)生變化，其結(jié)果是結(jié)構(gòu)域I插入腸壁細(xì)胞膜內(nèi)，造成非特異性穿孔，進(jìn)而導(dǎo)致腸壁細(xì)胞破裂，并最終致使昆蟲死亡。（這個(gè)機(jī)制與人類補(bǔ)體分子殺傷細(xì)胞，造成細(xì)胞非特異性穿孔的機(jī)制是類似的，都是識別具有特異性，而最后的殺傷階段是非特異性的）。

6. Bt菌和Bt蛋白有什么用途？

答：蘇云金桿菌（Bt菌）殺蟲劑是利用蘇云金桿菌殺蟲菌經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)生產(chǎn)的一種微生物制劑。害蟲只有把Bt細(xì)菌吃到肚子里，再經(jīng)過一個(gè)發(fā)病過程，才能死掉，大約48小時(shí)方能達(dá)到殺滅害蟲的目的，而不象化學(xué)農(nóng)藥作用那么快。從20世紀(jì)20年代起,Bt就得到大規(guī)模生產(chǎn)并被用來防治歐洲玉米螟,但直到1950年,人們才了解Bt殺蟲活性完全由它在芽孢形成時(shí)產(chǎn)生的晶體蛋白所決定。蘇云金桿菌的發(fā)現(xiàn)，為人們利用微生物消滅植物病蟲害提供了美好的前景。現(xiàn)在，人們已經(jīng)用發(fā)酵罐大規(guī)模地生產(chǎn)蘇云金桿菌，經(jīng)過過濾、干燥等過程制成粉劑或可濕劑、液劑，噴灑到莊稼上，對棉鈴蟲、菜青蟲、毒蛾、松毛蟲,以及玉米螟、高粱螟、三化螟等100多種害蟲有不同的致病和毒殺作用。 目前，殺蟲微生物中用量最大的是蘇云金桿菌。

7. Bt農(nóng)藥使用安全嗎？

答：一般認(rèn)為，Bt農(nóng)藥作為用途最為廣泛的微生物農(nóng)藥，其與化學(xué)農(nóng)藥相比，對人畜低毒，選擇性強(qiáng)，不污染環(huán)境，沒有殘毒，和不易產(chǎn)生耐藥性的優(yōu)點(diǎn)。不過，也有人認(rèn)為，蘇云金桿菌對大鼠和家兔皮膚無刺激作用，對其眼睛無急性刺激作用，對豚鼠根據(jù)農(nóng)藥毒性分級標(biāo)準(zhǔn)，為低毒。但是，其人類吞服了制劑可能引起胃腸炎等中毒癥狀。

8. 使用Bt農(nóng)藥需要注意哪些問題？發(fā)生中毒，如何進(jìn)行急救？

答：有人認(rèn)為，Bt農(nóng)藥對蜜蜂、家蠶有毒，施藥期間應(yīng)避免對周圍蜂群的影響，蜜源作物花期、蠶室和桑園附近禁用；對魚類等水生生物有毒，遠(yuǎn)離水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)施藥，禁止在河塘等水體中清洗施藥器具。使用Bt農(nóng)藥時(shí)應(yīng)穿戴防護(hù)服和手套，避免吸入藥液。施藥期間不可吃東西和飲水。施藥后應(yīng)及時(shí)洗手和洗臉。孕婦和哺乳期婦女避免接觸。對于Bt農(nóng)藥濺到皮膚或眼內(nèi)，應(yīng)立即用清水沖洗15分鐘后就醫(yī)。吸入Bt農(nóng)藥，應(yīng)將病人移到通風(fēng)處，就醫(yī)。誤服Bt農(nóng)藥，應(yīng)立即催吐，并送醫(yī)院對癥治療。

9. 人類食用被Bt污染的食物，可能會發(fā)生哪些急性中毒表現(xiàn)？

答：有研究表明，蘇云金桿菌（Bt）與條件致病菌蠟樣芽孢桿菌生物學(xué)形狀基本一致，在DNA水平上無法區(qū)分，唯一的區(qū)別在于前者產(chǎn)生伴孢晶體而后者沒有，現(xiàn)有的常見病原菌鑒定指標(biāo)體系中，并無此項(xiàng)檢測，因此，無法區(qū)別二者感染導(dǎo)致的食物中毒，所以，有人傾向于把二者視為同一種。蠟樣芽孢桿菌可以通過產(chǎn)生嘔吐毒素和腸毒素等，導(dǎo)致人類患病，甚至死亡。在這些蠟樣芽孢桿菌中就有可以產(chǎn)生伴孢晶體的Bt，甚至是目前商業(yè)化生產(chǎn)的Bt菌株，因此一旦食用了被Bt污染的食物，可能會出現(xiàn)嘔吐、腹瀉等中毒癥狀。

10.Bt蛋白是否只殺死昆蟲細(xì)胞呢？

答：有人認(rèn)為，Bt之所以被應(yīng)用在轉(zhuǎn)基因作物上，最主要的原因就是其靶標(biāo)生物體的范圍比較“窄”，即只針對鱗翅目和鞘翅目（甲蟲）的害蟲有效。當(dāng)然，現(xiàn)在也有一些Bt的亞種被用于防治線蟲上。在農(nóng)業(yè)上，蟲害是造成減產(chǎn)的最主要因素。從昆蟲分類的角度上來講，這些農(nóng)業(yè)害蟲主要來自于鱗翅目（蛾子），鞘翅目（甲蟲），同翅目（蚜蟲，粉虱），半翅目（蝽象）和直翅目（蝗蟲）。在與蛾子和甲蟲的親緣關(guān)系上，蚜蟲，蝽象和蝗蟲肯定要比我們?nèi)祟惤枚唷t對蛾子和甲蟲的這些“近親”都沒有毒力，更何況是對我們這些連八桿子都打不著的“遠(yuǎn)親”呢？所以，“Bt毒蛋白”里的這個(gè)“毒”是具有針對性的。

然而，也有人認(rèn)為，Bt蛋白可以非特異性的插入無任何昆蟲受體蛋白的磷脂雙分子層，導(dǎo)致細(xì)胞的溶解，研究還表明，Bt蛋白可以殺死人類的腫瘤細(xì)胞HL60，并且誘導(dǎo)人外周血白細(xì)胞的凋亡，且呈現(xiàn)一定的量效關(guān)系。

11.除昆蟲以外，其他細(xì)胞表面是否存在Bt蛋白的受體？

答：目前，人類只在昆蟲中，發(fā)現(xiàn)了Bt蛋白的受體。對于其他物種是否有相應(yīng)的受體，目前還未發(fā)現(xiàn)。但從其可引發(fā)一些哺乳動物和魚類的生物學(xué)指標(biāo)來看，是否存在著這樣的受體，還值得研究。

12.Bt蛋白除了作用于昆蟲還對哪些動物有作用呢？

答：人們一直認(rèn)為，Bt蛋白是目前對于害蟲殺傷比較特異性的物質(zhì)，且屬于低毒范疇，且從基本原理講，應(yīng)該對昆蟲以外的其他物種沒有影響。但研究表明，使用含Bt蛋白的飼料，可以使魚類的白細(xì)胞計(jì)數(shù)產(chǎn)生變化，其改為普通飼料后，作用消失。給小鼠喂食含Bt蛋白的飼料，其肝腎可出現(xiàn)病理改變，且血液中尿素氮含量會增加（可能提示腎功能的降低）。

13.為什么要給大米轉(zhuǎn)Bt基因？

答：由于Bt蛋白具有抗蟲作用，所以給大米轉(zhuǎn)基因以后，可以從本質(zhì)上，殺死大米的害蟲，提高產(chǎn)量，有人認(rèn)為，可以提高約8%的大米產(chǎn)量。

14.轉(zhuǎn)Bt基因大米中，究竟有多少Bt蛋白？

答：有人認(rèn)為，在轉(zhuǎn)基因作物中，Bt蛋白的表達(dá)量會有很大的差異，甚至可以達(dá)到10倍以上的差異。不過，即使使用了生物技術(shù)，對基因的表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)所謂的胚乳無表達(dá)，其在大米中的含量還是可以達(dá)到15毫克/公斤。而目前的安全性評估，也都是以這個(gè)低水平的Bt蛋白含量進(jìn)行的。

15. 轉(zhuǎn)BT基因大米對哺乳動物可能會有哪些影響？

答：目前，雖然我國通過了對轉(zhuǎn)基因大米的安全性認(rèn)證，但是，其具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和指標(biāo)并未公布，因此，無法判斷。所以，我們只能根據(jù)已公布的一種轉(zhuǎn)Bt基因大米的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該研究表明，在90天的安全性評估中，食用轉(zhuǎn)基因大米的雄性大鼠白細(xì)胞計(jì)數(shù)會下降，睪丸重量增加，腎上腺等器官的重量會發(fā)生變化，同時(shí)，血糖升高，尿素氮升高，且差別在統(tǒng)計(jì)學(xué)上有顯著性。雖然，作者一再強(qiáng)調(diào)，這種差異變化后的數(shù)值仍在正常范圍內(nèi)，但并不能否認(rèn)轉(zhuǎn)基因大米導(dǎo)致了這些指標(biāo)的改變，因此，最終承認(rèn)這個(gè)模型沒有達(dá)到完全認(rèn)可轉(zhuǎn)基因大米實(shí)驗(yàn)安全的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

此外，更為重要的是，Bt蛋白可以引起人類產(chǎn)生免疫應(yīng)答，甚至可以引起人類產(chǎn)生IgE型的特異性抗體。所以，當(dāng)它進(jìn)入人類常規(guī)食物鏈后，是否可以引發(fā)超敏反應(yīng)或者自身免疫病，都是值得關(guān)注的。

16.Bt菌和Bt蛋白的不良反應(yīng)是否可以說明轉(zhuǎn)基因大米的不良反應(yīng)？

答：有人認(rèn)為，Bt菌對人體有毒性因?yàn)槠涫且环N微生物，Bt蛋白有毒性，因?yàn)槠鋵?shí)驗(yàn)中用的是混合性毒素，而轉(zhuǎn)基因大米中Bt蛋白是單一的，所以，Bt的毒性不能成為質(zhì)疑轉(zhuǎn)基因大米的理由。應(yīng)該注意到，轉(zhuǎn)基因大米的安全性評估中，一再反復(fù)強(qiáng)調(diào)，Bt農(nóng)藥使用百年安全性很高，并未關(guān)注和提示其毒性，這可能與轉(zhuǎn)基因人員過于期待Bt的安全性有關(guān)。同時(shí)，也應(yīng)該注意到體外Bt蛋白可以導(dǎo)致人類細(xì)胞的凋亡，并呈現(xiàn)量效關(guān)系，在小鼠體內(nèi)有白細(xì)胞減少和血液尿素氮含量增加的現(xiàn)象，并且在大鼠食用轉(zhuǎn)基因大米（只有cryIAb）的情況下，其白細(xì)胞數(shù)量和尿素氮含量還是增加了，雖然并未超出正常范圍，但這是應(yīng)該值得關(guān)注的。所以，據(jù)此否認(rèn)轉(zhuǎn)基因大米與Bt毒性的聯(lián)系，有些過于草率了。

17. 目前的評估體系，能證明轉(zhuǎn)基因大米的絕對安全性嗎？

答：從科學(xué)的角度講，我們目前的安全性評估還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有做到科學(xué)與全面，指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，缺乏內(nèi)分泌、免疫學(xué)和神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)，而且沒有高級靈長類的全面大規(guī)模實(shí)驗(yàn)安全指標(biāo)。同時(shí)，對于Bt蛋白的暴露途徑只有食用一種，沒有其他途徑的指標(biāo)。還有最為重要的就是，大米作為一種全民食物，是沒有任何禁忌癥的，無論年齡性別，是否亞健康，甚至患病都是要食用的，且有些人還在服藥，這些之間的相互影響，都是沒有經(jīng)過安全評估的。不僅如此，我們對于Bt蛋白在人體內(nèi)的半衰期、具體代謝路線和排泄途徑也都還一無所知。所以，目前最為保險(xiǎn)的做法還是，不種、不買和不吃轉(zhuǎn)基因大米。

18. 轉(zhuǎn)基因大米可能對哪些人群有哪些影響？

答：轉(zhuǎn)基因大米可能對食用、經(jīng)營和種植者的健康造成影響。對于食用轉(zhuǎn)基因大米的安全性評估正在進(jìn)行中。但是，應(yīng)該注意到，在轉(zhuǎn)基因大米的種植地，農(nóng)民本人不敢吃轉(zhuǎn)基因大米，認(rèn)為只要自己不吃就不會被影響。其實(shí)，這是一種掩耳盜鈴的做法，因?yàn)樗痉N植過程中，在其開花時(shí)，可以向外界釋放含Bt蛋白的花粉。至于其中Bt的含量，以及其對人類呼吸系統(tǒng)的傷害，都是目前安全評估沒有涉及的。但國外已有報(bào)道，Bt蛋白及其轉(zhuǎn)基因作物可以引起其種植者體內(nèi)產(chǎn)生特異性的IgE型抗體，并可引發(fā)皮疹等過敏現(xiàn)象。還有，從Bt農(nóng)業(yè)吸入性中毒來看，種植轉(zhuǎn)基因大米本身也是一種安全性不確定的行為。這也提示我們，應(yīng)該避免在水稻開花季節(jié)到轉(zhuǎn)基因大米的種植區(qū)旅游。

19.說轉(zhuǎn)基因大米，比我國飲用水的標(biāo)準(zhǔn)更安全是否科學(xué)？

答：這是不可比擬的，因?yàn)槎呤遣煌再|(zhì)的概念。舉個(gè)例子，如果可以這樣比擬的話，我國《原料乳與乳制品中三聚氰胺檢測方法》（GB/T 22388-2008）國家標(biāo)準(zhǔn)對于三聚氰胺在奶粉中的限定值為0.01毫克/千克（液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法），而轉(zhuǎn)基因大米中的Bt蛋白含量為15毫克/千克，是前者的1500倍，應(yīng)該是大大的不安全。所以，這種說法是不科學(xué)的，不值得提倡的。

20. 轉(zhuǎn)基因大米是否對所有的人都適合？

答：有人認(rèn)為，蔥姜蒜也可以殺蟲，含有殺蟲蛋白，我們可以允許它們存在，還可以吃，為什么要對Bt這么謹(jǐn)慎呢？關(guān)鍵在于，我們還不知道轉(zhuǎn)Bt大米的合適人群，因?yàn)榫退闶鞘[姜蒜也不是所有的人都適合吃的。極端的講，沒有任何一種食物對所有的人適合。例如，肥胖人群應(yīng)該限制高熱量飲食，腎功能衰竭應(yīng)該限制高蛋白飲食。因此，目前還不知道Bt蛋白的適合人群前，冒然食用確實(shí)有一定的不確定性。

21. 今后應(yīng)該如何評價(jià)轉(zhuǎn)基因大米的安全性？

答：轉(zhuǎn)基因大米事關(guān)重大，應(yīng)該由衛(wèi)生部和有關(guān)的食品管理部門，根據(jù)現(xiàn)行的食品安全管理辦法，同時(shí)考慮到其對人類食物成分徹底改變的特點(diǎn)，增加群體性研究的指標(biāo)，進(jìn)行檢測，并在檢測中，不斷修改和完善。

22.需要多久才能完成對轉(zhuǎn)基因大米的安全性評估？

答：這是人們常問的一個(gè)問題，我認(rèn)為，這是一個(gè)系統(tǒng)工程，要有正確的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，以及完成的信心與決心，也要做好失敗的準(zhǔn)備。現(xiàn)在的情形來看，我們沒有做好，包括歐美在內(nèi)的國家也不愿意花錢來做這件事，所以，大家都在觀望，因?yàn)檫@是一個(gè)無底洞。不過，最省錢的方式，就是不顧一切地，不經(jīng)過系統(tǒng)評估給人群食用，然后觀察群體效應(yīng)，尋找安全性的關(guān)鍵指標(biāo)，再有的放矢。所以，歐美等國以及國際組織，都是愿意支持我國進(jìn)行轉(zhuǎn)基因大米推廣和食用的，這有利于節(jié)省研究資源和時(shí)間。

23.應(yīng)該如何進(jìn)行轉(zhuǎn)基因大米的管理？

答：目前，對于轉(zhuǎn)基因大米的安全性評估是一筆巨大的花費(fèi)，而且時(shí)間會很長，短期難有結(jié)果。對于安全不確定的食物管理最大的問題在于管理和辨別。例如，蔥姜蒜，普通人可以很容易地從形態(tài)、氣味和味道上，進(jìn)行區(qū)分和鑒別。對于轉(zhuǎn)基因大米，其研發(fā)人卻一再強(qiáng)調(diào)即使是農(nóng)業(yè)專家也無法從外表上進(jìn)行鑒別，只有吃了才知道。而普通人甚至吃了也不知道。這就導(dǎo)致了湖南湖北轉(zhuǎn)基因大米種植與銷售，發(fā)生了失控的局面，而政府卻無法進(jìn)行處罰和管理的現(xiàn)象。

所以，對于轉(zhuǎn)基因大米必須進(jìn)行標(biāo)識。但是，我不認(rèn)同進(jìn)行外包裝的標(biāo)示管理，這其實(shí)沒有任何的作用，因?yàn)閾Q一個(gè)標(biāo)簽太簡單了。只要有暴利，地溝油也可以成為非轉(zhuǎn)基因的優(yōu)質(zhì)油，劣質(zhì)白酒可以成為茅臺、五糧液。我認(rèn)為，應(yīng)該強(qiáng)制要求轉(zhuǎn)基因的科研人員在轉(zhuǎn)Bt前，先轉(zhuǎn)一個(gè)標(biāo)識基因（如胡蘿卜素），使轉(zhuǎn)基因大米出現(xiàn)顏色或形狀的改觀，讓普通人可以進(jìn)行識別，以免誤食。

當(dāng)然，從目前的形式看，轉(zhuǎn)基因?qū)＜沂遣辉敢膺@樣做的，同時(shí)，也有人擔(dān)心轉(zhuǎn)了雙重基因會對人體造成更大的影響。所以，我們可以采取一個(gè)更加極端的做法，學(xué)習(xí)一下我國北魏時(shí)代的“立子殺母”，規(guī)定轉(zhuǎn)基因的母本品種范圍。一旦確定了轉(zhuǎn)基因，就要在全國范圍內(nèi)禁止其母本的種植生產(chǎn)，并且將其母本也視為轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)行管理，并向社會公布如何鑒別這些母本的表觀方法，使普通人可以進(jìn)行識別，以扭轉(zhuǎn)這種混亂的局面。例如，既然通過了“華恢1號”和“BT汕優(yōu)63”的轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的安全性評估，就應(yīng)該立即禁止種植其母本“明恢63”和“汕優(yōu)63”，以保證公眾的安全，不再誤食轉(zhuǎn)基因大米。

北京大學(xué)免疫學(xué)系  王月丹  博士

于學(xué)院路38號