是科技“魔法”？還是潘多拉魔盒?

是是非非轉(zhuǎn)基因

日期：2010-03-01 作者：張?zhí)锟?來源：文匯報(bào)

    □張?zhí)锟?BR>
    現(xiàn)在的第一代轉(zhuǎn)基因作物可以分為幾大類。一是以蘇云金芽孢桿菌為代表的Bt轉(zhuǎn)基因作物，可抵御害蟲的侵害，減少殺蟲劑的使用量。該種作物可產(chǎn)生一種對某些害蟲有毒性的蛋白，這種蛋白存在于常見的土壤細(xì)菌——芽孢桿菌屬蘇云金菌素（即Bt）之中；二是抗除草劑作物，也包括抗蟲、抗除草劑的混合型；三是抗病轉(zhuǎn)基因作物；四是抗不利環(huán)境，如抗干旱或抗鹽堿地的轉(zhuǎn)基因作物。

    在抗蟲害方面，Bt轉(zhuǎn)基因作物應(yīng)用最為廣泛。全球采用的Bt轉(zhuǎn)基因作物包括棉花、玉米、土豆、煙草、水稻、番茄、大豆、油菜等40多種。

    抗除草劑是人類對轉(zhuǎn)基因作物的另一大需求，即要求除草劑只殺死雜草而不殺死作物，所以抗除草劑的作物備受歡迎。轉(zhuǎn)基因抗除草劑作物都是能特定地抗某一種除草劑，其中，推廣面積最大、經(jīng)濟(jì)效益最高的是抗草甘膦作物。研究人員已經(jīng)研制成功了20多種抗草甘膦轉(zhuǎn)基因作物，包括大豆、玉米、油菜、棉花、甜菜、水稻、煙草、花生、番茄、馬鈴薯、向日葵、胡蘿卜、洋蔥、春小麥、苜蓿、波菜、南瓜等。

    另外，現(xiàn)在具有抗除草劑和抗蟲特性的混合型轉(zhuǎn)基因作物也在全球推廣，大約占全球轉(zhuǎn)基因作物種植總面積的22%，主要分布于美國、加拿大、澳大利亞、墨西哥、南非和菲律賓等國家。

    為提高作物產(chǎn)量，要求作物具有較強(qiáng)的抗病性，在這方面，轉(zhuǎn)基因作物也有長足發(fā)展，能抗御水稻白葉枯病、番茄葉霉病、甜瓜霜霉病等。現(xiàn)在，通過基因工程技術(shù)將抗病基因轉(zhuǎn)入作物中也獲得了一些成果，已克隆的作物抗病基因有51個(gè)，大部分是從雙子葉模式植物番茄和擬南芥中獲得。在糧食作物中，研究人員也克隆了15個(gè)抗病基因，其中，水稻5個(gè)、土豆4個(gè)、大麥3個(gè)、玉米2個(gè)、小麥1個(gè)。

    抗不利環(huán)境的轉(zhuǎn)基因作物現(xiàn)在主要集中到抗旱作物，但是這類轉(zhuǎn)基因作物還處于研發(fā)階段。目前，孟山都公司的第一代抗旱玉米的開發(fā)已進(jìn)入最后階段，如果能獲得美國食品和藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)，將是全球首例抗旱玉米的突破。在試驗(yàn)中，這種抗旱玉米可增加一些非洲國家干旱和半干旱地區(qū)20%～30%的玉米產(chǎn)量。

    轉(zhuǎn)基因作物的最高境界是生產(chǎn)有特殊功能的產(chǎn)品，例如含高濃度維生素A或B的水稻、小麥。這就是第二代轉(zhuǎn)基因作物。

    這類轉(zhuǎn)基因作物具有特殊功能，如營養(yǎng)增強(qiáng)型和免疫功能型，還可以提供類似疫苗的免疫功能，但這些特殊的轉(zhuǎn)基因食品和產(chǎn)品現(xiàn)在大部分還處于研發(fā)階段。

    被譽(yù)為“金色大米”的轉(zhuǎn)基因水稻是這類特殊轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的代表。聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織估計(jì)，全世界目前總共有24億人以大米為主食，其中約有1.3億人因缺鐵而引起貧血；有2.5-10億人患維生素A缺乏癥，其中包括1億兒童，結(jié)果是使兒童視力減退，嚴(yán)重者可導(dǎo)致失明。由于缺乏維生素A，每年有約1000萬至2000萬兒童死亡。

    因此，通過轉(zhuǎn)基因能產(chǎn)生富含鐵質(zhì)和β-胡蘿卜素（維生素A的前體）的轉(zhuǎn)基因水稻被稱為金色大米，可以大大減少發(fā)展中國家人口尤其是兒童貧血癥和維生素A缺乏癥的發(fā)病率。

    上世紀(jì)90年代，盡管美國研究人員在洛克菲勒基金會的資助下，運(yùn)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)研發(fā)出金色大米，但由于種種原因，這種大米還未商業(yè)化量產(chǎn)。國際水稻研究所（IRRI）所長羅伯特·齊格勒2009年在美國科學(xué)促進(jìn)會于芝加哥舉行的一場會議上表示，金色大米正在菲律賓進(jìn)行大田試驗(yàn)，首批金色大米將在2011年-2012年上市?，F(xiàn)在，每克金色大米中β-胡蘿卜素的含量為35毫克。

    而對于金色大米，人們關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)是，其中的β-胡蘿卜素是否能在人體內(nèi)轉(zhuǎn)化為維生素A。最近，美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院（ARS）兒童營養(yǎng)研究中心兒科副教授邁克爾·格魯薩克博士等人的研究證明，金色大米中β-胡蘿卜素在人體內(nèi)可以轉(zhuǎn)換為維生素A。格魯薩克的研究小組讓五名健康人食用特定份量的金色大米，再檢測他們體內(nèi)的視黃醇的含量（視黃醇是一種血液中的維生素A），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，人們食用的金色大米中每4單位的β-胡蘿卜素可以轉(zhuǎn)化為1單位的維生素A。研究人員明確表示，還將繼續(xù)測試β-胡蘿卜素在人體內(nèi)的轉(zhuǎn)化率，并且希望在世界不同稻米種植地區(qū)推廣和應(yīng)用轉(zhuǎn)基因金色大米。

    其他的特殊轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品還有很多。例如，具有特殊營養(yǎng)價(jià)值的轉(zhuǎn)基因玉米，其中含有一種人體必須的營養(yǎng)素——色氨酸，其含量比普通玉米高20%。色氨酸是人體必須卻又無法自己合成的氨基酸之一。一般植物性食品中的色氨酸含量少，人們只能從動物性食品中去獲得。通過消費(fèi)這種轉(zhuǎn)基因玉米，即可以補(bǔ)充色氨酸。

    此外，轉(zhuǎn)基因油菜中也增加了大量的不飽和脂肪酸，也可減少心血管病的發(fā)病率。

    轉(zhuǎn)基因玉米甚至可以用作疫苗。2002年，ProdiGene公司就宣布與美國國立衛(wèi)生研究院的國家過敏和傳染性疾病研究所合作，開展一種口服疫苗的I期臨床試驗(yàn)，這種疫苗就是含有特殊轉(zhuǎn)基因的玉米。

    轉(zhuǎn)基因作物和產(chǎn)品自從問世以來就一直處于激烈的爭論之中。爭論的問題一是質(zhì)疑轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的效果，二是質(zhì)疑轉(zhuǎn)基因作物和產(chǎn)品的安全性，包括對人、生物和環(huán)境的安全。

    盡管今天轉(zhuǎn)基因作物在世界25個(gè)國家栽培，但也有很多人懷疑轉(zhuǎn)基因作物和產(chǎn)品的效果，認(rèn)為是把轉(zhuǎn)基因作物理想化了。

    以具備殺蟲效果的Bt轉(zhuǎn)基因作物為例，支持者認(rèn)為，抗蟲轉(zhuǎn)基因能減少殺蟲劑、噴霧劑的使用，因而不僅有利于環(huán)境和生態(tài)，也有利于人體健康。例如，總體而言，使用Bt轉(zhuǎn)基因作物抗蟲害，能使殺蟲劑使用量減少20%以上。有些研究的統(tǒng)計(jì)結(jié)果更高，認(rèn)為可以減少60%的殺蟲劑使用量。

    但質(zhì)疑者認(rèn)為，這只是一種短期現(xiàn)象。在中國江蘇，Bt轉(zhuǎn)基因棉種植了5年，控制棉蛉蟲確實(shí)有效，但也產(chǎn)生了并不如意的效果——被稱為棉花之鄉(xiāng)的江蘇鹽城大豐市從2001年開始種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，但近年來優(yōu)勢逐年下降。表現(xiàn)為轉(zhuǎn)基因棉主要只抗棉蛉蟲，但對盲蝽蟓、煙粉虱、紅蜘蛛、蚜蟲等害蟲無能為力，導(dǎo)致這些蟲害的爆發(fā)，用藥量反而猛增。而且，由于棉蛉蟲不能吃轉(zhuǎn)基因棉后，可以去吃其他作物，反而造成其他作物的蟲害，種植者不得不需要大量殺蟲劑來對付其他害蟲，反而增加了用藥量，不僅增加了成本，也對生態(tài)造成了新的威脅。同時(shí)，轉(zhuǎn)基因棉的產(chǎn)量下降，棉花質(zhì)量也越來越差。因此，這是一種擾亂生態(tài)平衡后的不良效應(yīng)。

    抗除草劑的轉(zhuǎn)基因作物的長期效應(yīng)同樣有待檢驗(yàn)。現(xiàn)在全球的轉(zhuǎn)基因作物實(shí)際上主要是抗除草劑的轉(zhuǎn)基因作物。2008年，具有抗除草劑特性的轉(zhuǎn)基因作物種植面積達(dá)到7900萬公頃，占全球轉(zhuǎn)基因作物種植總面積的63%。在大量種植轉(zhuǎn)基因作物的美國，根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部對1996-2003年的統(tǒng)計(jì)顯示，抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物（包括玉米、大豆和棉花）大量種植一段時(shí)間后，其田間的除草劑使用量反而增加了。該項(xiàng)統(tǒng)計(jì)顯示，轉(zhuǎn)基因作物種植的頭三年（1996-1998年），轉(zhuǎn)基因作物的確比常規(guī)作物少使用除草劑，但2001-2003年，轉(zhuǎn)基因作物卻比常規(guī)作物多使用了3630萬公斤除草劑。

    對轉(zhuǎn)基因作物的安全問題現(xiàn)在主要表現(xiàn)為一些不確定性，即人們所意想不到的“非預(yù)期效應(yīng)”。一是外源DNA（基因）隨機(jī)插入可能破壞宿主原有的功能基因；二是蛋白質(zhì)表達(dá)發(fā)生改變或形成新的代謝產(chǎn)物；三是可能誘發(fā)突變；四是轉(zhuǎn)基因產(chǎn)生高水平表達(dá)的酶可能引起繼發(fā)性生化反應(yīng)；五是基因逃逸和漂流產(chǎn)生的非預(yù)期效應(yīng)；六是其他非預(yù)期效應(yīng)。

    這些可能的非預(yù)期效應(yīng)的產(chǎn)生，主要是建立在轉(zhuǎn)基因?qū)肽繕?biāo)作物之上的。在自然界中，不同種屬的物種之間是較少產(chǎn)生基因交換的，而且，即使基因交流和整合，過程也是緩慢而長期的。但轉(zhuǎn)基因技術(shù)卻可以把風(fēng)馬牛不相及的完全不同物種的基因進(jìn)行交換，同時(shí)，這種交換是短時(shí)間的、突發(fā)的。接受種屬差異較大的外源性基因，而且是突然強(qiáng)制性地接受，也使得目標(biāo)作物的適應(yīng)能力受到考驗(yàn)。

    盡管目標(biāo)作物可能適應(yīng)外來的基因，但也有可能來不及適應(yīng)，因而在適應(yīng)的過程中可能出現(xiàn)種種復(fù)雜的情況，出現(xiàn)上述種種非預(yù)期效應(yīng)。

    例如，上文所說的“金色大米”，雖然維生素A前體含量提高了，但卻意外地積累了葉黃素；還有一種有利于釀造的低谷蛋白轉(zhuǎn)基因水稻，卻意外地產(chǎn)生了醇溶谷蛋白水平的增加，這種非預(yù)期效應(yīng)雖不影響工業(yè)使用，但這類大米食用時(shí)卻可能發(fā)生過敏反應(yīng)。

    而且，由于外源性基因是在很短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移到目標(biāo)作物內(nèi)，基因逃逸和漂移的概率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常基因交流的作物。所以，盡管歐盟于2001年7月宣布的法律草案允許進(jìn)口轉(zhuǎn)基因成分占1%的常規(guī)糧食，但在允許種植新型轉(zhuǎn)基因作物的同時(shí)，該法律也要求將種植轉(zhuǎn)基因作物和種植常規(guī)作物土地之間的隔離區(qū)增加至3英里，以避免不可預(yù)期的基因漂移和逃逸。

    對于上述問題，無論是聯(lián)合國糧農(nóng)組織、世界衛(wèi)生組織，還是各國政府都提倡嚴(yán)格評估轉(zhuǎn)基因作物，并對其安全性作長期的監(jiān)督。只有在安全評價(jià)制度、進(jìn)口許可制度、標(biāo)識管理制度和加工審批制度方面做到有效管理，轉(zhuǎn)基因作物的安全具有可控性和保障，轉(zhuǎn)基因作物才能更為迅速地發(fā)展，造福于人類。

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