隨著分子生物學(xué),基因組學(xué),蛋白質(zhì)組學(xué)等多方面科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,生物轉(zhuǎn)基因科學(xué)的發(fā)展也相應(yīng)迎來了一個全新的階段。于是,有不少預(yù)言相應(yīng)而生:我們可以使家蠶吐出蜘蛛絲,用來代替現(xiàn)在最堅韌的碳纖維;我們可以在豬身上培養(yǎng)出人體的器官,以代替目前稀缺的人體活體器官移植;甚至我們能培育出像橡膠樹那樣的“產(chǎn)油”植物作物,用來生產(chǎn)日漸減少的石油資源;美妙的夢想比比皆是……而在現(xiàn)階段,轉(zhuǎn)基因技術(shù)運用較成功的領(lǐng)域主要體現(xiàn)在農(nóng)業(yè),尤其是轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的研發(fā)和生產(chǎn)較成熟,已經(jīng)初步形成了產(chǎn)業(yè)。于是,大量的贊美聲不斷涌入耳中:轉(zhuǎn)基因作物能大幅度提高農(nóng)作物產(chǎn)量,以解決日益嚴峻的糧食危機;轉(zhuǎn)基因作物能自身產(chǎn)生“生物農(nóng)藥”來殺死病蟲害,以避免高毒農(nóng)藥的使用,且低殘留;轉(zhuǎn)基因作物還能改良傳統(tǒng)農(nóng)作物的營養(yǎng)結(jié)構(gòu),使其更均衡,更利于人體吸收……
當我們醉心于轉(zhuǎn)基因作物可能給人類帶來的無限光明前景時,是否也該留心一下轉(zhuǎn)基因作物可能給我們帶來的未知危害呢?既然我們可以通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)來生產(chǎn)有利于我們的轉(zhuǎn)基因作物,那么也一定有可能會產(chǎn)生有害于我們的不良后果。畢竟,在探索一全新的未知領(lǐng)域時,難免我們會遇上預(yù)想不到的危險。
什么是轉(zhuǎn)基因技術(shù)?轉(zhuǎn)基因食品又是什么?
“轉(zhuǎn)基因”是指利用分子生物學(xué)手段改變生物的基因片斷,或?qū)⒁环N生物的基因片斷植入另一種生物,使其生物性狀或機能發(fā)生部分改變。這一技術(shù)稱為轉(zhuǎn)基因技術(shù)。經(jīng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)修飾的生物體常被稱為“遺傳修飾過的生物體”(genetically modified organism,簡稱GMO)。
農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品是轉(zhuǎn)基因作物的表現(xiàn)形式。農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物,是指利用基因工程技術(shù)改變基因組構(gòu)成,用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或者農(nóng)產(chǎn)品加工的動植物、微生物及其產(chǎn)品,主要包括:1.轉(zhuǎn)基因動植物(含種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種)和微生物;2.轉(zhuǎn)基因動植物、微生物產(chǎn)品;3.轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的直接加工品;4.含有轉(zhuǎn)基因植物、微生物或者其產(chǎn)品成份的種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種、農(nóng)藥、獸藥、肥料和添加劑等產(chǎn)品。
轉(zhuǎn)基因食品又稱基因改良食品,是利用基因工程技術(shù)將一種微生物、動物或植物的基因植入另一種微生物、動物或植物中,從而使接受的一方獲得它所不能自然擁有的品質(zhì)。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展的歷史
美國是轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)源地,轉(zhuǎn)基因技術(shù)水平在世界上處于領(lǐng)先地位,也是世界上轉(zhuǎn)基因作物種植面積最廣泛的國家。1983年,美國成功培植了世界上第一例含有抗生素藥類抗體的煙草。1993年,第一種市場化的轉(zhuǎn)基因食物——保鮮延熟型西紅柿在美國上市,高科技產(chǎn)物轉(zhuǎn)基因食品從此就與普通市民的消費聯(lián)系在了一起。上世紀90年代以來,美國全力進行轉(zhuǎn)基因技術(shù)開發(fā)并促其商品化,轉(zhuǎn)基因食品以驚人的速度向全球擴散。目前,世界上主要的商品化轉(zhuǎn)基因食品有大豆、棉花、玉米等,此外還有不少正在研發(fā)或等待商業(yè)許可的轉(zhuǎn)基因作物,如大米、馬鈴薯、小麥等。一批以孟山都公司為代表的,從事轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化的公司也應(yīng)時而起、蓬勃發(fā)展,不斷開發(fā)出新的轉(zhuǎn)基因品種。
另一方面,不僅是轉(zhuǎn)基因作物的品種多樣性在豐富,轉(zhuǎn)基因作物的種植面積也在全球范圍內(nèi)高速擴展。在洛克菲勒基金會和西班牙最大銀行Ibercaja銀行的資助下,農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用國際服務(wù)組織(ISAAA)剛剛完成了題為《2006年商業(yè)化生物技術(shù)/轉(zhuǎn)基因作物的全球態(tài)勢》的年度報告。ISAAA董事會主席克里夫·詹姆斯在北京透露,2006年,全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積以13%的速度迅猛增長,首次突破了1億公頃。種植轉(zhuǎn)基因作物的農(nóng)戶數(shù)量也迅猛增加,首次超過1000萬戶。
然而,凡事有利也有弊。當轉(zhuǎn)基因技術(shù)儼然被描繪成無所不能時,對其質(zhì)疑的聲音也與日俱增。1998年8月,英國的Pusztai用轉(zhuǎn)雪花蓮凝集素(GNA)基因的馬鈴薯飼養(yǎng)大鼠時,發(fā)現(xiàn)大鼠出現(xiàn)了器官生長異常、體重減輕等癥狀,免疫系統(tǒng)也遭到破壞。對于人類而言,類似結(jié)果可能會導(dǎo)致癌癥發(fā)病率和死亡率大幅上升,這一實驗結(jié)果引起世界范圍對轉(zhuǎn)基因食品安全性的質(zhì)疑。1999年,美國康乃爾大學(xué)Losey等報道,用拌有轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲玉米花粉的馬利筋草喂養(yǎng)大斑蝶幼蟲,以喂正?;ǚ刍虿患踊ǚ鄣淖鳛閷φ战M,4天后喂Bt花粉的幼蟲死亡率達44%,從而引發(fā)了“轉(zhuǎn)基因植物對生態(tài)環(huán)境是否安全”的爭議。2000年,美國Aventiscropscience公司生產(chǎn)的“星聯(lián)”轉(zhuǎn)基因玉米因可能導(dǎo)致部分人皮疹、腹瀉或呼吸系統(tǒng)的過敏反應(yīng),只準予作動物飼料,但檢測發(fā)現(xiàn)該轉(zhuǎn)基因玉米被混入加工食品中,從而引起全球300多種含玉米產(chǎn)品的回收潮。2005年5月英國《獨立報》報道,孟山都公司的研究表明食用了轉(zhuǎn)基因玉米的老鼠腎臟變小,血液的構(gòu)成發(fā)生變化。有關(guān)轉(zhuǎn)基因食品安全性的爭論已被引燃,且愈演愈烈,引起了世界范圍的關(guān)注。
雖然,之后英國皇家學(xué)會組織了針對Pusztai博士結(jié)論的評審,于1999年做出其實驗存在6條缺陷的結(jié)論,至于斑蝶事件也有科學(xué)的結(jié)論推翻了原來的報道;但是受這些事件的影響,消費者對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的接受程度也發(fā)生了變化,要求對轉(zhuǎn)基因食品具有知情選擇權(quán)。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)與傳統(tǒng)雜交技術(shù)的區(qū)別
至此我們不禁要問:轉(zhuǎn)基因技術(shù)本質(zhì)上也是對生物品種的改良,可人類從古至今從未間斷過對農(nóng)作物的改良(如古人馴化野稻成家稻),奈何唯獨轉(zhuǎn)基因技術(shù)會引起如此廣泛和深刻的質(zhì)疑呢?例如,由袁隆平博士發(fā)明的雜交水稻技術(shù)也是一種物種改良,為何這就比轉(zhuǎn)基因水稻安全(如拜耳作物科學(xué)公司的Liberty Link品種及其相關(guān)制品已被歐盟明令禁止)?
近百年來,傳統(tǒng)雜交技術(shù)是人類生產(chǎn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)糧食、蔬菜、水果的主要方法。雜交也是一種簡單的基因置換,但它們僅限于在近親物種間進行。與傳統(tǒng)雜交不同,轉(zhuǎn)基因技術(shù)從分子水平上進行基因操作(即通過重組DNA技術(shù)做基因的修飾和轉(zhuǎn)移),用來改變生物的遺傳性狀,可以創(chuàng)造自然界中不存在的新物種。例如,科學(xué)家認為北極熊體內(nèi)某個基因有防凍作用,于是將它抽出,再植入番茄之內(nèi),制造新品種的耐寒番茄。而這也正是風(fēng)險所在。因為傳統(tǒng)的近親種之間的雜交改良雖然緩慢且有限,但不會產(chǎn)生明顯的質(zhì)變:既不會一下產(chǎn)生前所未有的優(yōu)勢,也不會產(chǎn)生不可估量的災(zāi)害。即使有遠親種的雜交成功,也基本上是不可遺傳的——驢和馬雜交生產(chǎn)的騾是不能生育的——所以如果有不良后果也不會擴散污染。
而轉(zhuǎn)基因技術(shù)則不同,當我們將某一基因植入某一物種后,產(chǎn)生新的物種,那么該基因也會隨著新物種而代代相傳。如果這一植入基因被證實為有害的,那么這一危害就會被代代遺傳;甚至有可能因為和天然的親近物種相雜交,而將危害帶給親近種。曾經(jīng)北美一實驗室在進行鮭魚轉(zhuǎn)基因研究時,不小心溜了幾條轉(zhuǎn)基因鮭魚。結(jié)果科學(xué)家僅在兩年內(nèi)就從野生鮭魚中找到了轉(zhuǎn)基因成分,這些鮭魚表現(xiàn)出的性狀是:發(fā)育早,個頭小,抗天敵和自然災(zāi)害能力差。更令人不安的是,從連續(xù)多年的調(diào)查來看,轉(zhuǎn)基因的污染有進一步擴大的趨勢。
轉(zhuǎn)基因食品的安全問題
或許有人會說:“鮭魚只是個案,大多數(shù)的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品是無害的。我們何必因噎廢食,杞人憂天呢?”事實真那么簡單嗎?由于生物實驗的實驗對象有周期長、不確定度高的特點,因此必須慎重對待每一個科技創(chuàng)新,尤其是其作用對象多數(shù)與我們?nèi)祟愔苯酉嚓P(guān)。此外,轉(zhuǎn)基因作物不僅對人體健康有風(fēng)險,還能對野生物種產(chǎn)生不可估量的遺傳污染,甚至危及野生種群的存亡。為了避免該類悲劇的重演,我們有必要采取更嚴格的安全標準,否則到時候就悔之晚矣。那么轉(zhuǎn)基因食品的風(fēng)險主要在哪幾個方面呢?
轉(zhuǎn)基因食品可能產(chǎn)生過敏反應(yīng)
在自然條件下存在許多過敏源。轉(zhuǎn)基因作物通常插入特定的基因片斷以表達特定的蛋白,而所表達蛋白若是已知過敏源,則有可能引起過敏人群的不良反應(yīng)。例如,為增加大豆含硫氨基酸的含量,研究人員將巴西堅果中的2S清蛋白基因轉(zhuǎn)入大豆中,而2S清蛋白具有過敏性,導(dǎo)致原本沒有過敏性的大豆對某些人群起過敏反應(yīng),最終該轉(zhuǎn)基因大豆被禁止商品化生產(chǎn)。即便表達蛋白為非已知過敏源,但只要是在轉(zhuǎn)基因作物的食用部分表達,則也需對其作評估。
抗生素標記基因可能使人和動物產(chǎn)生抗藥性
抗生素抗性基因是目前轉(zhuǎn)基因植物食品中常用的標記基因。標記基因本身并無安全性問題,有爭議的一個問題是其在基因水平上有發(fā)生轉(zhuǎn)移的可能性,如抗生素標記基因有可能轉(zhuǎn)移到腸道微生物上皮細胞中,從而降低抗生素在臨床治療中的有效性。雖然目前的研究表明,這種可能性很小,但在評估潛在健康問題時,仍應(yīng)考慮人體和動物抗生素的使用以及腸道微生物對抗生素的抗性。
轉(zhuǎn)基因食品可能具有毒性
一些研究學(xué)者認為,對于基因的人工提煉和添加,可能在達到某些人們想達到的效果的同時,也增加和積聚了食物中原有的微量毒素。此外,抗蟲作物殘留的毒素和蛋白酶活性抑制劑可能對人畜健康有害,因為含有這些殘留物質(zhì)的葉片、果實、種子等,既然能使咬食其葉片的昆蟲的消化系統(tǒng)功能受到損害,就有對人畜產(chǎn)生類似傷害的可能性。最近在對美國孟山都公司的MON863轉(zhuǎn)基因玉米的研究中發(fā)現(xiàn),它可以對實驗鼠的代謝系統(tǒng)造成危害,其癥狀與殺蟲劑中毒的癥狀一致。實驗中,雌性實驗鼠食用MON863轉(zhuǎn)基因玉米后開始肥胖,而且肝功能受損;雄性實驗鼠食用這種轉(zhuǎn)基因玉米后開始消瘦,并伴有腎功能受損。
通過基因漂流影響其他物種
在自然條件下,栽培作物種內(nèi),栽培作物與其近緣野生種間,栽培作物和雜草之間都有可能發(fā)生基因漂流。例如,引起廣泛關(guān)注的墨西哥玉米污染事件,即在墨西哥偏遠山區(qū)的野生玉米受到了轉(zhuǎn)基因玉米DNA片斷的污染,且污染比率高達35%。
轉(zhuǎn)基因作物中的一些抗除草劑、殺蟲劑和病毒的抗性基因有可能通過花粉雜交等途徑向其同種或近緣野生種轉(zhuǎn)移,使其獲得轉(zhuǎn)基因生物體的上述特性,產(chǎn)生對其他作物構(gòu)成嚴重威脅的“超級雜草”。轉(zhuǎn)基因抗蟲作物的長期大規(guī)模種植可能使目標害蟲或非目標害蟲對毒素蛋白產(chǎn)生適應(yīng)和群體抗性,有可能產(chǎn)生侵染力、致病力更強的“超級害蟲”,造成更大的危害。就像長期服用過量抗生素,會導(dǎo)致“耐藥菌”的產(chǎn)生。研究表明,轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉對第一、第二代棉鈴蟲有很好的抵抗作用,但第三代、第四代棉鈴蟲已對該轉(zhuǎn)基因棉產(chǎn)生了抗性。
對生物多樣性的威脅
轉(zhuǎn)基因作物作為外來品種進入自然生態(tài)系統(tǒng),往往具有較強的“選擇優(yōu)勢”,可能會影響植物基因庫的遺傳結(jié)構(gòu),淘汰原來棲息地上的物種及其它遺傳資源,致使物種呈單一化趨勢,造成生物數(shù)量劇減,甚至?xí)乖形锓N滅絕,導(dǎo)致生物多樣性的喪失。墨西哥玉米事件的發(fā)生,已經(jīng)嚴重威脅到世界玉米起源中心地區(qū)的玉米生物多樣性資源。
抗蟲作物的抗蟲基因不僅直接作用于目標害蟲,對非目標害蟲也可能直接或間接地產(chǎn)生傷害,進而對生物多樣性產(chǎn)生影響。另外,轉(zhuǎn)基因作物會通過食物鏈的傳遞對生物多樣性造成一定程度的危害。不久前發(fā)生在澳大利亞的小白鼠肺炎事件,終止了澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)研究組織的一項轉(zhuǎn)基因豌豆研究計劃,轉(zhuǎn)基因豌豆中原本用來對抗象鼻蟲的基因卻對小白鼠的健康產(chǎn)生了嚴重影響,導(dǎo)致喂飼豌豆的小白鼠發(fā)生肺炎。
轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化對產(chǎn)業(yè)安全的影響
由于轉(zhuǎn)基因作物的潛在不確定性如此之大,以至我們不得不估量一下當農(nóng)戶大規(guī)模種植時,會帶來什么社會風(fēng)險。
在歐美對轉(zhuǎn)基因作物的種植有較為嚴格的管理,要標明使用品種的來源,不同種的轉(zhuǎn)基因作物不得混雜,作物用途有限制,并有嚴格的檢疫制度相配套。盡管如此,還是會發(fā)生意料不到的危機。以轉(zhuǎn)基因稻米LLRICE 601污染事件來看,這是美國米產(chǎn)業(yè)史上最大的危機,對美國米農(nóng)的影響深遠,包括:1、美國米出口下挫41%;2、農(nóng)民控告拜耳公司要求賠償超過25件;3、多國已禁止美國長米進口;4、許多國家要求測試進口米;5、對一些中粒和短粒米的市場也造成影響;6、美國米可能再也無法以“非轉(zhuǎn)基因稻米”出售。歐盟、日本、韓國先后對進口美國大米下禁令。而這一切僅僅是因為拜耳公司在加州的兩塊轉(zhuǎn)基因水稻的實驗田未采取防護措施,致使轉(zhuǎn)基因水稻的花粉四散,污染了其他非轉(zhuǎn)基因水稻。
發(fā)達國家尚且如此,那發(fā)展中國家又如何呢?由于大多數(shù)發(fā)展中國家本身缺乏嚴格的管理監(jiān)控體系,再者分散的小農(nóng)模式和農(nóng)民普遍較低的文化程度更加劇了管理的松散和混亂。在印度Warangal地區(qū)種植Bt棉花已經(jīng)導(dǎo)致當?shù)剞r(nóng)民出現(xiàn)“農(nóng)業(yè)技術(shù)丟失”現(xiàn)象,因為農(nóng)民們基本上不清楚他們種植的是什么品種的Bt棉花,這些品種適合在什么環(huán)境中生長。農(nóng)民發(fā)現(xiàn),他們通常使用的轉(zhuǎn)基因Bt棉花種子在受到致命蟲害襲擊時,找不到適當?shù)慕鉀Q辦法。由于致命蟲害反復(fù)襲擊導(dǎo)致作物減產(chǎn),因而提高生產(chǎn)成本,導(dǎo)致農(nóng)民債臺高筑,因此每年都有農(nóng)民被迫自殺。雜交種子市場的混亂,產(chǎn)品快速進出,讓農(nóng)民不知道他們使用的是什么品種。在中國也存在類似的混亂局面,僅安徽省就有多達23個品種的轉(zhuǎn)基因棉花在被種植,交叉污染勢在難免。
如果說不成熟的技術(shù)會帶來不安全,那成熟的技術(shù)就可靠嗎?當轉(zhuǎn)基因公司通過技術(shù)手段來達到壟斷目的時,作為弱勢群體的農(nóng)戶往往更顯無助。
1998年5月,美國農(nóng)業(yè)部和臺達松景蘭德公司(被孟山都公司收購)宣布對一種新型農(nóng)業(yè)生物技術(shù)進行聯(lián)合開發(fā)和專利控制,該技術(shù)被溫和地表述為“植物基因表達控制”(Control of Plant Gene Expression)。這項新專利允許專利持有人和授權(quán)使用者,通過有選擇地配置植物DNA來殺滅自身胚胎的做法,制造出不育的種子。這項專利已經(jīng)在至少70個國家獲得批準,被應(yīng)用于所有的植物和種子。結(jié)果如何呢?即使農(nóng)戶在收獲后保存好這些植物的種子以備日后種植,這些種子卻永遠不會發(fā)芽。于是,無論豆莢、西紅柿、胡椒、麥穗還是玉米棒子,從根本上說都會變成種子的停尸房。這樣一個系統(tǒng)就迫使農(nóng)戶每年都要從種子公司購買新的種子。國際鄉(xiāng)村發(fā)展基金以及其他組織稱這種方法是“終止子技術(shù)”,宣稱它會危及農(nóng)戶的獨立性和第三世界國家中十多億貧困農(nóng)戶的糧食安全。因此,該技術(shù)剛一推出便飽受批評,而擁有該技術(shù)的美國孟山都公司也受到激烈抨擊。在強大的壓力下,1999年10月,擁有該技術(shù)的孟山都公司不得不宣布永遠不使用“終結(jié)者”種子技術(shù)。
轉(zhuǎn)基因作物的明天將何去何從?
或許你會問:“轉(zhuǎn)基因技術(shù)究竟會給我們帶來福音,還是把我們引入歧途?”應(yīng)該說轉(zhuǎn)基因作物前途是光明的,但道路是曲折的。在傳統(tǒng)雜交技術(shù)幾近極限時,要實現(xiàn)糧食產(chǎn)量和質(zhì)量的飛躍就要靠轉(zhuǎn)基因技術(shù);但目前我們對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的了解又是非常有限的,更不清楚它會給我們帶來什么不可估量的危機。就好象打開了潘多拉的魔盒,當我們放出了希望,也同時放出了洪水猛獸。至少在今天這個轉(zhuǎn)基因研究的起步階段,我們更應(yīng)該謹慎地研究其可能帶來的后遺癥,而不是急于商品化。千萬不能干“利在當代,禍在千秋”的事??!