是科技“魔法”？还是潘多拉魔盒?
是是非非转基因日期：2010-03-01 ：张田勘 来源：文汇报 |
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□张田勘 现在的第一代转基因作物可以分为几大类。一是以苏云金芽孢杆菌为代表的Bt转基因作物，可抵御害虫的侵害，减少杀虫剂的使用量。该种作物可产生一种对某些害虫有毒性的蛋白，这种蛋白存在于常见的土壤细菌——芽孢杆菌属苏云金菌素（即Bt）之中；二是抗除草剂作物，也包括抗虫、抗除草剂的混合型；三是抗病转基因作物；四是抗不利环境，如抗干旱或抗盐碱地的转基因作物。 在抗虫害方面，Bt转基因作物应用最为广泛。全球采用的Bt转基因作物包括棉花、玉米、土豆、烟草、水稻、番茄、大豆、油菜等40多种。 抗除草剂是人类对转基因作物的另一大需求，即要求除草剂只杀死杂草而不杀死作物，所以抗除草剂的作物备受欢迎。转基因抗除草剂作物都是能特定地抗某一种除草剂，其中，推广面积最大、经济效益最高的是抗草甘膦作物。研究人员已经研制成功了20多种抗草甘膦转基因作物，包括大豆、玉米、油菜、棉花、甜菜、水稻、烟草、花生、番茄、马铃薯、向日葵、胡萝卜、洋葱、春小麦、苜蓿、波菜、南瓜等。 另外，现在具有抗除草剂和抗虫特性的混合型转基因作物也在全球推广，大约占全球转基因作物种植总面积的22%，主要分布于美国、加拿大、澳大利亚、墨西哥、南非和菲律宾等国家。 为提高作物产量，要求作物具有较强的抗病性，在这方面，转基因作物也有长足发展，能抗御水稻白叶枯病、番茄叶霉病、甜瓜霜霉病等。现在，通过基因工程技术将抗病基因转入作物中也获得了一些成果，已克隆的作物抗病基因有51个，大部分是从双子叶模式植物番茄和拟南芥中获得。在粮食作物中，研究人员也克隆了15个抗病基因，其中，水稻5个、土豆4个、大麦3个、玉米2个、小麦1个。 抗不利环境的转基因作物现在主要集中到抗旱作物，但是这类转基因作物还处于研发阶段。目前，孟山都公司的第一代抗旱玉米的开发已进入最后阶段，如果能获得美国食品和药品监督管理局(FDA)批准，将是全球首例抗旱玉米的突破。在试验中，这种抗旱玉米可增加一些非洲国家干旱和半干旱地区20%～30%的玉米产量。 转基因作物的最高境界是生产有特殊功能的产品，例如含高浓度维生素A或B的水稻、小麦。这就是第二代转基因作物。 这类转基因作物具有特殊功能，如营养增强型和免疫功能型，还可以提供类似疫苗的免疫功能，但这些特殊的转基因食品和产品现在大部分还处于研发阶段。 被誉为“金色大米”的转基因水稻是这类特殊转基因产品的代表。联合国粮农组织和世界卫生组织估计，全世界目前总共有24亿人以大米为主食，其中约有1.3亿人因缺铁而引起贫血；有2.5-10亿人患维生素A缺乏症，其中包括1亿儿童，结果是使儿童视力减退，严重者可导致失明。由于缺乏维生素A，每年有约1000万至2000万儿童死亡。 因此，通过转基因能产生富含铁质和β-胡萝卜素（维生素A的前体）的转基因水稻被称为金色大米，可以大大减少发展中国家人口尤其是儿童贫血症和维生素A缺乏症的发病率。 上世纪90年代，尽管美国研究人员在洛克菲勒基金会的资助下，运用转基因技术研发出金色大米，但由于种种原因，这种大米还未商业化量产。国际水稻研究所（IRRI）所长罗伯特·齐格勒2009年在美国科学促进会于芝加哥举行的一场会议上表示，金色大米正在菲律宾进行大田试验，首批金色大米将在2011年-2012年上市。现在，每克金色大米中β-胡萝卜素的含量为35毫克。 而对于金色大米，人们关注的一个焦点是，其中的β-胡萝卜素是否能在人体内转化为维生素A。最近，美国农业部农业科学研究院（ARS）儿童营养研究中心儿科副教授迈克尔·格鲁萨克博士等人的研究证明，金色大米中β-胡萝卜素在人体内可以转换为维生素A。格鲁萨克的研究小组让五名健康人食用特定份量的金色大米，再检测他们体内的视黄醇的含量（视黄醇是一种血液中的维生素A），结果发现，人们食用的金色大米中每4单位的β-胡萝卜素可以转化为1单位的维生素A。研究人员明确表示，还将继续测试β-胡萝卜素在人体内的转化率，并且希望在世界不同稻米种植地区推广和应用转基因金色大米。 其他的特殊转基因产品还有很多。例如，具有特殊营养价值的转基因玉米，其中含有一种人体必须的营养素——色氨酸，其含量比普通玉米高20%。色氨酸是人体必须却又无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，人们只能从动物性食品中去获得。通过消费这种转基因玉米，即可以补充色氨酸。 此外，转基因油菜中也增加了大量的不饱和脂肪酸，也可减少心血管病的发病率。 转基因玉米甚至可以用作疫苗。2002年，ProdiGene公司就宣布与美国国立卫生研究院的国家过敏和传染性疾病研究所合作，开展一种口服疫苗的I期临床试验，这种疫苗就是含有特殊转基因的玉米。 转基因作物和产品自从问世以来就一直处于激烈的争论之中。争论的问题一是质疑转基因产品的效果，二是质疑转基因作物和产品的安全性，包括对人、生物和环境的安全。 尽管今天转基因作物在世界25个国家栽培，但也有很多人怀疑转基因作物和产品的效果，认为是把转基因作物理想化了。 以具备杀虫效果的Bt转基因作物为例，支持者认为，抗虫转基因能减少杀虫剂、喷雾剂的使用，因而不仅有利于环境和生态，也有利于人体健康。例如，总体而言，使用Bt转基因作物抗虫害，能使杀虫剂使用量减少20%以上。有些研究的统计结果更高，认为可以减少60%的杀虫剂使用量。 但质疑者认为，这只是一种短期现象。在中国江苏，Bt转基因棉种植了5年，控制棉蛉虫确实有效，但也产生了并不如意的效果——被称为棉花之乡的江苏盐城大丰市从2001年开始种植转基因抗虫棉，但近年来优势逐年下降。表现为转基因棉主要只抗棉蛉虫，但对盲蝽蟓、烟粉虱、红蜘蛛、蚜虫等害虫无能为力，导致这些虫害的爆发，用药量反而猛增。而且，由于棉蛉虫不能吃转基因棉后，可以去吃其他作物，反而造成其他作物的虫害，种植者不得不需要大量杀虫剂来对付其他害虫，反而增加了用药量，不仅增加了成本，也对生态造成了新的威胁。同时，转基因棉的产量下降，棉花质量也越来越差。因此，这是一种扰乱生态平衡后的不良效应。 抗除草剂的转基因作物的长期效应同样有待检验。现在全球的转基因作物实际上主要是抗除草剂的转基因作物。2008年，具有抗除草剂特性的转基因作物种植面积达到7900万公顷，占全球转基因作物种植总面积的63%。在大量种植转基因作物的美国，根据美国农业部对1996-2003年的统计显示，抗除草剂转基因作物（包括玉米、大豆和棉花）大量种植一段时间后，其田间的除草剂使用量反而增加了。该项统计显示，转基因作物种植的头三年（1996-1998年），转基因作物的确比常规作物少使用除草剂，但2001-2003年，转基因作物却比常规作物多使用了3630万公斤除草剂。 对转基因作物的安全问题现在主要表现为一些不确定性，即人们所意想不到的“非预期效应”。一是外源DNA（基因）随机插入可能破坏宿主原有的功能基因；二是蛋白质表达发生改变或形成新的代谢产物；三是可能诱发突变；四是转基因产生高水平表达的酶可能引起继发性生化反应；五是基因逃逸和漂流产生的非预期效应；六是其他非预期效应。 这些可能的非预期效应的产生，主要是建立在转基因导入目标作物之上的。在自然界中，不同种属的物种之间是较少产生基因交换的，而且，即使基因交流和整合，过程也是缓慢而长期的。但转基因技术却可以把风马牛不相及的完全不同物种的基因进行交换，同时，这种交换是短时间的、突发的。接受种属差异较大的外源性基因，而且是突然强制性地接受，也使得目标作物的适应能力受到考验。 尽管目标作物可能适应外来的基因，但也有可能来不及适应，因而在适应的过程中可能出现种种复杂的情况，出现上述种种非预期效应。 例如，上文所说的“金色大米”，虽然维生素A前体含量提高了，但却意外地积累了叶黄素；还有一种有利于酿造的低谷蛋白转基因水稻，却意外地产生了醇溶谷蛋白水平的增加，这种非预期效应虽不影响工业使用，但这类大米食用时却可能发生过敏反应。 而且，由于外源性基因是在很短的时间内转移到目标作物内，基因逃逸和漂移的概率也远远大于正常基因交流的作物。所以，尽管欧盟于2001年7月宣布的法律草案允许进口转基因成分占1%的常规粮食，但在允许种植新型转基因作物的同时，该法律也要求将种植转基因作物和种植常规作物土地之间的隔离区增加至3英里，以避免不可预期的基因漂移和逃逸。 对于上述问题，无论是联合国粮农组织、世界卫生组织，还是各国政府都提倡严格评估转基因作物，并对其安全性作长期的监督。只有在安全评价制度、进口许可制度、标识管理制度和加工审批制度方面做到有效管理，转基因作物的安全具有可控性和保障，转基因作物才能更为迅速地发展，造福于人类。 |
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