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        帶來變革的“轉(zhuǎn)基因”

        2014-04-02 09:30:10風(fēng)信子
        大眾科學(xué) 2014年2期
        關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)基因植物基因

        風(fēng)信子

        2014年1月15日,農(nóng)業(yè)部副部長陳曉華在農(nóng)業(yè)部新年首場新聞發(fā)布會上表示,轉(zhuǎn)基因研發(fā)要積極,推廣要慎重。他指出,要加強(qiáng)科學(xué)研究,盡快研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新品種,占領(lǐng)該領(lǐng)域制高點;同時,在推廣和應(yīng)用上,以嚴(yán)格的法律法規(guī)和監(jiān)管鏈條保證其安全性。轉(zhuǎn)基因研發(fā)成果的產(chǎn)業(yè)化,要成熟一批、推進(jìn)一批,沒有時間表。

        實際上,近年來,轉(zhuǎn)基因話題持續(xù)引發(fā)公眾關(guān)注和熱議。去年9月以來,方舟子、崔永元關(guān)于轉(zhuǎn)基因的微博大戰(zhàn)更將爭議推向高潮。

        什么是轉(zhuǎn)基因

        自1973年美國斯坦福大學(xué)斯坦利-科恩教授首次研究成功轉(zhuǎn)基因技術(shù)至今,轉(zhuǎn)基因作物研發(fā)已走過41年的歷程。轉(zhuǎn)基因技術(shù)自開始研發(fā)以來,就受到世界各國的高度重視并積極推動其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

        曾有人預(yù)言,利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)的新型作物,將引發(fā)第二次綠色革命:充足的改良食物、燃料和纖維將滿足人類糧食需求,為農(nóng)民帶來收益,并促進(jìn)環(huán)境好轉(zhuǎn)。有專家指出,誰控制了種子,誰就控制了糧食,誰就控制了農(nóng)業(yè)!

        從許多層面來看,轉(zhuǎn)基因革命已經(jīng)開始了。

        那么,什么是轉(zhuǎn)基因,你了解嗎?

        轉(zhuǎn)基因,是指運(yùn)用科學(xué)手段,從某種生物體中提取所需要的優(yōu)質(zhì)基因,將其轉(zhuǎn)入另一種生物中,使之與另一種生物的優(yōu)質(zhì)基因進(jìn)行重組,再從結(jié)果中進(jìn)行數(shù)代的人工選育,從而獲得特定的具有優(yōu)質(zhì)遺傳性狀的物質(zhì)。

        該技術(shù)利用優(yōu)質(zhì)基因提取,可以創(chuàng)造新的優(yōu)質(zhì)體系,改變原有動植物不良狀態(tài),使遺傳物質(zhì)得到改造的生物在性狀、營養(yǎng)和消費品質(zhì)等方面向人類需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變。例如,科學(xué)家把微生物體內(nèi)的抗蟲基因轉(zhuǎn)到普通棉花中,棉花就獲得了抗蟲性。

        “遺傳工程”、“基因工程”、“遺傳轉(zhuǎn)化”均為轉(zhuǎn)基因的同義詞。目前,轉(zhuǎn)基因在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、動物飼養(yǎng)和醫(yī)藥研究等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

        人們通常說到的轉(zhuǎn)基因,其實是3個概念,即轉(zhuǎn)基因技術(shù)、轉(zhuǎn)基因生物、轉(zhuǎn)基因食品。我們目前所說的轉(zhuǎn)基因生物(植物或動物),就是利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將分離克隆的單個或一組基因轉(zhuǎn)移到某一種生物,這樣的生物就是轉(zhuǎn)基因生物。由這些轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)加工成的食品,被稱之為轉(zhuǎn)基因食品,例如,轉(zhuǎn)基因大豆及其制成的豆油、豆腐、醬油、豆豉等豆制品都是轉(zhuǎn)基因食品。

        轉(zhuǎn)基因技術(shù)帶來醫(yī)學(xué)研究新方向

        轉(zhuǎn)基因技術(shù)作為一門強(qiáng)有力的研究手段,在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、動植物優(yōu)良種類的培養(yǎng)、生命科學(xué)研究等方面都具有廣泛應(yīng)用。

        基因治療的原理,是將正常的外源基因?qū)肷矬w內(nèi),以彌補(bǔ)所缺失的基因、關(guān)閉或降低異常的基因,以達(dá)到治療遺傳性疾病的目的。目前基因治療的方法在治療惡性腫瘤、心血管疾病及傳染病方面有重要應(yīng)用。世界上大多數(shù)人類遺傳疾病是由于單基因缺陷引起的。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展,為治療這些遺傳疾病開辟了一條新的希望之路。

        1990年,人類基因組計劃(Human GenomeProject,HGP)正式啟動。在醫(yī)學(xué)方面,轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以用來為治療遺傳性疾病、惡性腫瘤、艾滋病等提供研究手段,具有重要的意義。人類基因組測序的完成,將有利于轉(zhuǎn)基因技術(shù)對這些疾病的定位、克隆和鑒定,從而為這些疾病的基因診斷和未來的基因治療奠定基礎(chǔ),為防治危害人類的各種疾病如傳染病、遺傳性疾病、惡性腫瘤和心血管疾病等開辟新的天地。

        人們“談癌色變”,而近幾年,由于艾滋病患者數(shù)量不斷增加,加上艾滋病的致死特點,使得人們又多了“談艾滋病色變”的各種擔(dān)憂?,F(xiàn)在,美國科學(xué)家正嘗試?yán)棉D(zhuǎn)基因技術(shù)抑制艾滋病病毒HIV的繁殖和傳播。除此之外,正在研究如何將轉(zhuǎn)基因技術(shù)用于治療人乳頭瘤病毒、巨細(xì)胞病毒及肝炎病毒的感染。

        動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展

        轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動物體上的應(yīng)用,能提高動物體的肉品質(zhì)量、乳產(chǎn)量、毛的質(zhì)量,提升多產(chǎn)性、抗病性以及其他重要的經(jīng)濟(jì)特征。

        1983年,美國將大白鼠的生長激素基因注射到小白鼠的受精卵內(nèi),經(jīng)移植和胚胎發(fā)育成功地培育出“超級鼠”,其體重比一般小白鼠超出2倍;此外,將反轉(zhuǎn)錄病毒為載體攜帶生長激素基因?qū)雱游?,相繼培育出快速生長的轉(zhuǎn)基因豬、羊、雞、兔和牛等;將牛的生長激素注射到乳?;蜓蚋狍w內(nèi),可以改善食物的轉(zhuǎn)換效率,提高蛋白質(zhì)與脂肪的比例,生產(chǎn)出更加符合人們要求的較瘦的肉類。上述幾個例子都是轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動物研究方面的例證。

        首先,轉(zhuǎn)基因技術(shù)能提高動物生長速率。生長激素基因是動物轉(zhuǎn)基因研究中適用最早,也是迄今使用最為頻繁的基因。轉(zhuǎn)基因豬、羊、魚的問世及對經(jīng)濟(jì)效益的提高,給人們極大的鼓舞。

        其次,轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高了動物抗病能力。轉(zhuǎn)基因技術(shù)能夠生產(chǎn)出可以自身防御病原體的動物。預(yù)先被設(shè)定轉(zhuǎn)入動物體內(nèi)的基因,要對特殊刺激或生理狀態(tài)做出反應(yīng)并表達(dá)產(chǎn)生免疫抗體,這樣轉(zhuǎn)基因動物針對疾病就有了免疫能力。

        在農(nóng)業(yè)上利用轉(zhuǎn)基因技術(shù),通過引入特殊基因提高動物抗病能力引起人們極大重視。1981年,具有抗流行性感冒病毒能力的轉(zhuǎn)基因小豬誕生。盡管被錄入小豬體內(nèi)的MX1蛋白質(zhì)可能對豬有害,但此研究依舊引起了重大轟動。

        再次,轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高了毛發(fā)和纖維的品質(zhì)。轉(zhuǎn)基因方法可以改變綿羊和山羊的羊毛和絨毛的卷曲度、細(xì)度、長度,還可以提高纖維的柔韌度和纖維的長度,防止衣物縮水。

        目前,利用轉(zhuǎn)基因山羊的乳汁來生產(chǎn)有用的纖維已經(jīng)取得了成功。拖絲便是其中之一,它是由蛋白單體聚合形成的。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)在山羊乳汁中生產(chǎn)出這種蛋白單體,然后在實驗室中或工廠里把蛋白單體聚合,就生產(chǎn)出類似天然蜘蛛絲的纖維,它伸展性能相當(dāng)于凱夫拉纖維。這種纖維可用來做醫(yī)療器械、縫合、彈道防護(hù)、航空等材料。

        動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展了近30年,它為農(nóng)業(yè)發(fā)展做出了很多貢獻(xiàn),雖然技術(shù)還不是很成熟,有很多問題需要深入研究,但是它在今后還會繼續(xù)影響和推動未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。

        轉(zhuǎn)基因在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用endprint

        植物培育方面,可運(yùn)用轉(zhuǎn)基因改良植物的遺傳性質(zhì),還可應(yīng)用于動植物病害防治。除了培育眾所周知的轉(zhuǎn)基因抗蟲和抗除草劑農(nóng)作物外,轉(zhuǎn)基因技術(shù)還可應(yīng)用于培育為提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)、抗性增強(qiáng)等性狀而改良的多種植物新品種。

        轉(zhuǎn)基因植物按照特性,可分為抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物;抗病毒、抗細(xì)菌、抗真菌轉(zhuǎn)基因植物;抗蟲轉(zhuǎn)基因植物;抗逆境轉(zhuǎn)基因植物;改良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植物;控制果實成熟的轉(zhuǎn)基因植物;復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因植物等。

        轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用較為廣泛。

        作物的優(yōu)質(zhì)一直是人們追求的目標(biāo),目前利用轉(zhuǎn)基因植物可以有效地改良植物的品質(zhì)特性。如韓國用轉(zhuǎn)基因技術(shù)育成了一種便于淀粉加工的特異性微型薯種,個體如葡萄,結(jié)果性狀也似葡萄,產(chǎn)量高達(dá)普通馬鈴薯產(chǎn)量的3倍,淀粉含量達(dá)40%。目前用于改良作物產(chǎn)品質(zhì)量的基因主要有:控制果實成熟的基因,谷物種子貯藏蛋白基因,控制脂肪合成基因等。

        植物病害和蟲害往往使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)蒙受嚴(yán)重?fù)p失。人們通過使用農(nóng)藥,采用高水平的生產(chǎn)管理技術(shù)和培育、種植抗病蟲的作物品種等手段與病蟲害做斗爭,雖然取得了長足進(jìn)步,但并未完全成功?;蚬こ痰陌l(fā)展為培育抗病蟲的作物提供了新的手段,從而開辟了植物抗病蟲育種的新時代。

        近年來,科學(xué)家將病毒外殼蛋白基因移植到農(nóng)作物中,使農(nóng)作物能抵抗病毒感染,培育出抗病毒番茄、煙草、黃瓜等新品種作物。這些轉(zhuǎn)基因作物能減少殺蟲劑和農(nóng)藥的用量,降低殺蟲劑和農(nóng)藥及其殘留物對食物鏈、水體造成的污染,有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

        植物在自然界生長過程中易受外界環(huán)境影響,如旱澇、鹽堿、強(qiáng)光、寒冷、高溫、低溫等作用于植物,會引起植物體內(nèi)發(fā)生一系列的生理代謝反應(yīng),表現(xiàn)為代謝和生長的可逆性抑制,嚴(yán)重時甚至引發(fā)不可逆?zhèn)?dǎo)致整個植株死亡。研究發(fā)現(xiàn),將與脯氨酸、甜菜堿及脂質(zhì)合成有關(guān)的酶的基因克隆后轉(zhuǎn)入植物,可提高植物相應(yīng)的抗逆性。

        轉(zhuǎn)基因是否有害尚無定論

        盡管與傳統(tǒng)常規(guī)品種相比,轉(zhuǎn)基因食品因為汲取了別的物種諸多優(yōu)勢,往往有更加高產(chǎn)、抗病蟲害能力強(qiáng)之說。然而,也有言論指出目前轉(zhuǎn)基因食品高產(chǎn)、抗蟲害之說只是個例。

        大多數(shù)人對“轉(zhuǎn)基因主糧”最擔(dān)心的一點是,某些含抗蟲基因的轉(zhuǎn)基因作物,含有一種叫做BT毒蛋白的物質(zhì)——BT是細(xì)菌“Bacillus Thuringiensis”的縮寫,毒蛋白則是其產(chǎn)生的一種伴胞晶體。“毒”是指它并非對所有生物都有毒,而是只對某些特定物種有毒性。這些毒蛋白會殘留在土壤中,對土壤生態(tài)系統(tǒng)造成影響。蟲子吃了這種BT毒蛋白后自然會被毒死,目前還不能確認(rèn)長期攝入該物質(zhì)會不會對人造成傷害。

        除此之外,公眾還擔(dān)心轉(zhuǎn)基因技術(shù)是否發(fā)展成熟到能夠進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn);轉(zhuǎn)基因食品是否對人體肝臟、腎臟和免疫系統(tǒng)產(chǎn)生副作用,副作用如何測定,是否對人體安全等問題。

        許多國家政府和農(nóng)業(yè)研究機(jī)構(gòu),正在研究如何利用現(xiàn)代生物技術(shù),幫助公眾改善生活水平和糧食安全。然而以目前的科學(xué)水平,還不能完全精確地預(yù)測“好基因”移居到新的遺傳背景中后能否適應(yīng),會不會染上新的毛病。出于嚴(yán)格的安全考量,許多國家尚未開放和允許種植轉(zhuǎn)基因食品,轉(zhuǎn)基因食品的未來,尚有漫長的路要走。轉(zhuǎn)基因技術(shù)在未來人類的生產(chǎn)生活中,是否會帶來巨大的變革,將繼續(xù)引發(fā)世人關(guān)注。(來源:本刊資料室責(zé)任編輯/王興麗)endprint

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