Bt蛋白是什么?聽(tīng)起來(lái)很高深，它的學(xué)名是蘇云金芽孢桿菌(Bacillusthuringiensis，Bt)，屬于革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌。然而，它也正是目前世界上應(yīng)用最廣泛的微生物殺蟲(chóng)劑。

差點(diǎn)與世界失之交臂

明治維新后的日本，經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分迅速，養(yǎng)蠶業(yè)就是一個(gè)代表。當(dāng)時(shí)日本不僅是最大的蠶絲產(chǎn)地，還是最主要的蠶絲出產(chǎn)國(guó)。不過(guò)在19世紀(jì)和20世紀(jì)之交，一種叫做猝倒病的細(xì)菌性疾病襲擊了日本的養(yǎng)蠶業(yè)。被感染的病蠶突然停止進(jìn)食桑葉，隨后出現(xiàn)顫抖的癥狀，并且很快側(cè)倒死亡。這種病傳染迅速，來(lái)勢(shì)猛烈，對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)形成了威脅。于是日本的科學(xué)家希望能找到對(duì)付這種傳染病的辦法。1901年，細(xì)菌學(xué)家石渡繁胤成功地分離出了“猝倒病”的病原體。在顯微鏡下，病原體細(xì)菌呈棒狀，是一種桿菌。石渡將它命名為猝倒桿菌。不過(guò)石渡并沒(méi)有更深入地研究下去，也沒(méi)有及時(shí)發(fā)表研究結(jié)果，所以他的發(fā)現(xiàn)很快就被埋沒(méi)了。

10年后，在地球另一端的德國(guó)，一家面粉加工廠的老板注意到一個(gè)奇怪的現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，面粉在儲(chǔ)存的過(guò)程中，免不了會(huì)被一些昆蟲(chóng)糟蹋。比如一種叫做地中海粉螟的鱗翅目動(dòng)物，就是讓面粉廠最為頭痛的害蟲(chóng)之一。不過(guò)這一次，情況發(fā)生了變化，當(dāng)?shù)刂泻７勖挠紫x(chóng)吃了面粉之后，出現(xiàn)了大規(guī)模死亡的現(xiàn)象。這是為什么?德國(guó)科學(xué)家恩斯特·貝爾林納經(jīng)過(guò)仔細(xì)地研究，像石渡繁胤一樣成功地分離出了病原體桿菌。不過(guò)他并不知道石渡繁胤曾經(jīng)的發(fā)現(xiàn)，他根據(jù)發(fā)現(xiàn)地將其命名為蘇云金桿菌(Bt)。

有意思的是，貝爾林納不久之后就把培養(yǎng)Bt的培養(yǎng)基弄丟了。在當(dāng)時(shí)，人們還沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到Bt的使用價(jià)值，差點(diǎn)就要和這種日后對(duì)人類造成巨大影響的微生物失之交臂。不過(guò)幸運(yùn)的是，后來(lái)的研究人員在1927年重新從地中海粉螟中分離出了Bt。

很快，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)一個(gè)重要的事實(shí)，后來(lái)分離出的Bt有極強(qiáng)的生物針對(duì)性——它能殺死鱗翅目昆蟲(chóng)，而對(duì)其他動(dòng)物沒(méi)有什么影響。于是，Bt開(kāi)始被用于控制有害生物。20世紀(jì)20年代末，美國(guó)政府試著用Bt控制森林害蟲(chóng)舞毒蛾，效果不錯(cuò)。歐洲也做了類似的嘗試：法國(guó)在1938年成功地研制出第一個(gè)商業(yè)化的Bt殺蟲(chóng)劑。到了50年代，Bt作為綠色有機(jī)農(nóng)藥，在美國(guó)開(kāi)始被大規(guī)模地應(yīng)用，原因是當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)其主要農(nóng)藥DDT很難降解。DDT雖對(duì)哺乳動(dòng)物無(wú)急性毒殺作用，但是針對(duì)性不強(qiáng)，不僅能殺死節(jié)肢動(dòng)物，還能在鳥(niǎo)類的身體中積累。所以更有針對(duì)性的Bt開(kāi)始被大量應(yīng)用在森林和農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)的防治上。

缺點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)并存

雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是Bt作為生物農(nóng)藥的缺陷也很明顯。首先，它的價(jià)格很貴。其次，它在自然環(huán)境中很不穩(wěn)定。作為噴灑劑，Bt農(nóng)藥很容易被雨水沖走，在紫外線的照射下也很快被分解。這就意味著農(nóng)民需要多次噴灑Bt殺蟲(chóng)劑，不僅麻煩，而且還提高了成本。隨著更加便宜的化學(xué)合成殺蟲(chóng)劑的出現(xiàn)，Bt農(nóng)藥在市場(chǎng)上的份額大幅度下降，只有那些堅(jiān)持用有機(jī)綠色方式種植作物的農(nóng)民才會(huì)使用它。所以如何改進(jìn)更加環(huán)保的生物農(nóng)藥，讓它們變得便宜、穩(wěn)定，成了一個(gè)棘手卻十分重要的問(wèn)題。

這個(gè)問(wèn)題的解決，得益于現(xiàn)代生物技術(shù)的誕生。20世紀(jì)50年代中期，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)Bt蛋白對(duì)鱗翅目動(dòng)物產(chǎn)生的毒性來(lái)自孢子形成過(guò)程中產(chǎn)生的晶體蛋白質(zhì)。1981年，美國(guó)的研究人員成功地提純了這種蛋白質(zhì)并將其命名為cry。隨后他們克隆出了cry的基因，幾年以后，又把Bt蛋白的基因轉(zhuǎn)入玉米和棉花中，讓它在植物中持續(xù)地表達(dá)出來(lái)。這樣，就不需要人工噴灑Bt蛋白了。轉(zhuǎn)基因技術(shù)和傳統(tǒng)的雜交育種技術(shù)并無(wú)本質(zhì)的區(qū)別，但是它的可控性更好。打個(gè)比方，如果說(shuō)傳統(tǒng)的雜交育種是盲目地將大量基因像一團(tuán)亂麻一樣塞入新品種，那么轉(zhuǎn)基因技術(shù)更像一把鋒利的手術(shù)刀，能夠精準(zhǔn)地切割我們需要的基因，然后把它接入新作物中。這樣，培育新品種作物的不確定性就大大降低了。Bt轉(zhuǎn)基因作物的出現(xiàn)還有一個(gè)好處，因?yàn)锽t蛋白更加集中地出現(xiàn)在植物體內(nèi)，所以誤傷非農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)的幾率變低了不少。經(jīng)過(guò)了10年的檢驗(yàn)后，1996年，轉(zhuǎn)基因玉米和棉花在美國(guó)成功地上市。從那時(shí)算起已經(jīng)有十多年的時(shí)間，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)人類健康有任何負(fù)面的影響。Bt轉(zhuǎn)基因作物對(duì)于環(huán)境的貢獻(xiàn)是巨大的。在美國(guó)，轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉讓殺蟲(chóng)劑的使用量降低了82％。而在中國(guó)，轉(zhuǎn)基因棉的種植也可以讓農(nóng)藥的使用量降低60％～80％。

蟲(chóng)吃了要死，人吃了會(huì)怎樣?

人類使用Bt的歷史已經(jīng)有大半個(gè)世紀(jì)了。在此期間，科學(xué)家做了數(shù)不清的實(shí)驗(yàn)評(píng)估Bt中cry蛋白的安全性。檢驗(yàn)一種物質(zhì)是否有毒，最直接的方法就是急性經(jīng)口毒性檢測(cè)?？茖W(xué)家用純的Bt蛋白在老鼠身上做實(shí)驗(yàn)。對(duì)于老鼠來(lái)說(shuō)，按照每千克體重口服3.8～5克cry蛋白的量是安全的。中國(guó)的轉(zhuǎn)基因水稻中Bt蛋白含量不超過(guò)每克2.5微克，所以一個(gè)體重60千克的人吃120噸稻米也不會(huì)因?yàn)閏ry蛋白而中毒。另一方面，Bt蛋白在人體內(nèi)不能積累。如果把它加入胃液提取物中，所有的Bt蛋白會(huì)在0～7分鐘內(nèi)被分解，這是一種容易消化的蛋白質(zhì)。而且它包含了全部的人體必需氨基酸。所以從某種程度來(lái)說(shuō)，Bt蛋白不但沒(méi)有毒性，反而具有營(yíng)養(yǎng)。

對(duì)Bt蛋白的毒理研究顯示，Bt蛋白本身是無(wú)毒的，是一種原毒素。這種原毒素可以被某些昆蟲(chóng)體內(nèi)的酶活化，隨后能夠結(jié)合在腸道的受體上。造成腸道穿孔。人類和絕大多數(shù)動(dòng)物既沒(méi)有可以激活原毒素的蛋白酶，也不存在能和Bt蛋白特異性結(jié)合的受體，所以Bt蛋白質(zhì)對(duì)人類的健康沒(méi)有任何影響。很多人對(duì)Bt蛋白的恐懼來(lái)源于“蟲(chóng)吃了要死，人吃了會(huì)怎樣”的擔(dān)憂。然而，人類和昆蟲(chóng)本來(lái)就是完全不同的物種。番茄堿，辣椒素都能殺蟲(chóng)，但是并不妨礙番茄和辣椒成為人們喜愛(ài)的食物。

還有一些人擔(dān)心Bt蛋白會(huì)成為一種過(guò)敏原，這種擔(dān)心也是不必要的。Bt蛋白在氨基酸序列和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上都和人類已知的過(guò)敏原相差很大，而且沒(méi)有任何實(shí)驗(yàn)證據(jù)說(shuō)明它能夠引起過(guò)敏反應(yīng)。美國(guó)自上世紀(jì)50年代開(kāi)始大規(guī)模使用Bt蛋白作為生物農(nóng)藥，迄今為止只發(fā)現(xiàn)了兩例有爭(zhēng)議的過(guò)敏案例。其中一人有嚴(yán)重的食物過(guò)敏癥，所以不能確定過(guò)敏原一定是Bt蛋白——就算是Bt蛋白，也不能說(shuō)明什么，要知道美國(guó)每年因?yàn)榛ㄉ^(guò)敏死亡的人數(shù)就有約100人。

一些新的cry蛋白也成功地從Bt中分離出來(lái)，它們可以殺滅不同的昆蟲(chóng)種類，但是都具有特異度高的特點(diǎn)。某些cry蛋白可以對(duì)抗鞘翅目昆蟲(chóng)，土豆的頭號(hào)殺手一科羅拉多甲蟲(chóng)以及我國(guó)重要的用材樹(shù)種楊樹(shù)的天敵天牛都屬于鞘翅目，另外一些cry蛋白則針對(duì)雙翅目昆蟲(chóng)。雖然雙翅目昆蟲(chóng)大多不是農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)，但是它們能傳染疾病。蟠尾絲蟲(chóng)癥又叫河盲癥，是僅次于沙眼之后的第二大致盲傳染病。河盲癥由一種叫做黑蠅的雙翅目動(dòng)物傳播，一度在非洲非常流行。1974年開(kāi)始，聯(lián)合國(guó)衛(wèi)生組織開(kāi)展了蟠尾絲蟲(chóng)癥控制計(jì)劃(OCP)，這一計(jì)劃大量地使用Bt撲滅黑蠅。1985年以來(lái)，每年的Bt用量都在21萬(wàn)升～40萬(wàn)升之間。OCP計(jì)劃最后大獲成功，3000萬(wàn)人得到了保護(hù)。據(jù)估計(jì)，因?yàn)镺CP計(jì)劃直接避免盲眼的人數(shù)就有26萬(wàn)5千人。Bt作為控制疾病最主要的因素之一，功不可沒(méi)。

大自然不是為了人類而設(shè)計(jì)的。自從1萬(wàn)年前最原始的農(nóng)業(yè)產(chǎn)生以后，人類就開(kāi)始逐漸將天然的野生植物改造成適合人類食用的作物。開(kāi)始是通過(guò)無(wú)意識(shí)的人工選擇。上世紀(jì)產(chǎn)生的誘變育種和雜交育種技術(shù)讓我們能夠人為地改變作物的基因組。不過(guò)這種改變是隨機(jī)的，摻雜了很多不定因素。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的誕生讓人類能夠更有效地使作物符合自己的需要?？v觀人類歷史，科學(xué)技術(shù)一再幫助我們提高了生活質(zhì)量，延長(zhǎng)了平均壽命。正是因?yàn)橐淮伺Σ⒇?fù)責(zé)任地改造這自然中野生的物種，我們貨架上的食品才會(huì)越來(lái)越豐富，越來(lái)越可口，越來(lái)越健康，越來(lái)越安全。

責(zé)任編輯 趙 檸