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    科學大爭論——轉基因作物安全嗎?(上)

    2018-05-14 11:59 | 作者: 方舟子 | 標簽: 科學大爭論

    編者按:有關轉基因食品安全性的爭論,以及人們對其的擔心,十多年來內容均無多大變化。方舟子近三年前發表的這組文章,較為系統地解答了這些問題(其中較多的內容在其以往的文章中都提到過)。對于一個對此話題尚不熟悉的讀者來說,這是一組很好的答疑文章,具有問答手冊的作用。

    反對種植轉基因作物的人們,并非都是由于科學上的疑慮(且不說其理由是否站得住腳),有的是出于其信仰,認為人類不應該種植“不自然”的作物。

    但是人類今天種植的作物,沒有一種是“自然”的,全都是人工改造過的。這個改造過程發生于大約1萬年前的新石器時代,人類開始嘗試種植糧食的時候。在種植過程中,發現有的植株有人們想要的性狀(比如產量比較高、味道比較好),于是其種子被保留下來,繼續種下去。在下一代中,又選擇“品質”最好的往下種,這樣一代代地選擇下去,就能得到“優良”品種。達爾文后來把這個過程稱為“人工選擇”。

    這個過程非常緩慢。在新石器時代,“馴化”一種野生植物要花上千年的時間。1719年,英國植物學家費爾柴爾德發明了一種創造作物新品種的方法——雜交育種,把作物的不同品種進行雜交,在其后代中選育具有優良品性的品種。到了20世紀初,遺傳學的創立為作物育種提供了理論依據,植物學家用雜交育種方法創造出了許多在農業生產上有巨大實用價值的新品種。這些新品種都是自然界原先沒有的。

    但是不同物種之間的雜交很難成功。在1930年代,植物學家發現使用秋水仙堿能夠有效地克服遠緣雜種不育的難題。之后又發明了細胞質融合技術,把來自兩個物種的細胞融合在一起,從中培育出雜交后代。有了這些技術,雜交打破了物種障礙,雜交育種不再限于物種內部。兩個不同的物種之間,甚至不同的屬之間的雜交成為了可能。比如,通過把屬于不同屬的小麥和黑麥雜交,創造出既有小麥的高產又有黑麥的抗銹病能力的新物種小黑麥。

    在第二次世界大戰之后,一種新的育種技術——誘變育種獲得了廣泛應用。它通過使用化學誘變劑或輻射來誘發種子產生基因突變,從中篩選出具有優良性狀的新品種。比起雜交育種,誘變育種更加“不自然”,因為它直接改變生物體的遺傳物質,創造出了新的基因。

    這些方法都屬于經典育種技術,育種學家在使用這些技術時,其實是相當盲目的,并不知道他們給植物新品種引入了什么基因。從遺傳學誕生日起,人們就夢想著有一天能夠直接而精確地改變生物體的基因,或者說,對生物體實施“遺傳工程”。這只有在分子遺傳學誕生以后,才成為可能。

    第一次遺傳工程是1971年在美國斯坦福大學的生物學家伯格實驗室完成的。他們把噬菌體λ的DNA片段插入猿猴病毒SV40的基因組,首次在體外將來自不同物種的DNA重組起來。這個重組DNA分子由于含有哺乳動物病毒序列,有可能被結合進哺乳動物細胞的染色體中;又由于含有噬菌體λ序列,有可能在細菌(例如大腸桿菌)中擴增。雖然由于許多人擔心擴增含有病毒序列的大腸桿菌的危險性使得伯格中斷了進一步的實驗,但是伯格實驗已為未來的遺傳工程繪制了藍圖:用細菌擴增重組DNA,并把重組DNA引入生物體中。

    伯格在1971年6月冷泉港會議上首次報告其實驗結果時,就引起了分子生物學家們的擔憂:伯格采用的病毒SV40是一種致癌病毒,這種研究有可能培育出攜帶致癌基因的重組大腸桿菌,由于人體腸道內就生長著大腸桿菌,一旦重組大腸桿菌從實驗室中逃逸,就有可能在人群中傳播它們所攜帶的致癌基因。1973年1月22-24日在加州阿斯洛馬舉行會議討論重組DNA技術的危險性問題。這一年的3月份,波義耳、科恩實驗室大大改進了重組DNA技術,成功地進行了“分子克隆”。他們采用細菌的質粒做為重組DNA的載體。質粒是一種環形的DNA分子,攜帶著能抵抗抗生素的基因,一旦進入細菌細胞中,就能自動大量地復制,并表達被重組進去的基因。這個實驗進一步引起了分子生物學家們的擔憂。美國科學院建立了一個專門的委員會,由伯格任主席,在1974年同時給《美國科學院院刊》和《科學》寫了一封信,建議分子生物學家自愿地暫停重組DNA實驗,召開一次討論會討論重組DNA技術潛在的危險性。會議于1975年2月24-27日在阿斯洛馬舉行,衡量了重組DNA技術的潛在危險,建議繼續從事這方面的研究,同時應采取措施降低實驗的危險性。1976年6月23日,美國國家衛生院在阿斯洛馬會議所提出的建議的基礎上,公布了重組DNA研究規則。與此同時,歐洲國家也制定了類似的規則。

    阿斯洛馬會議之后,科學界有關重組DNA技術的爭議告一段落,但是在媒體的煽動下,在公眾中卻出現了恐慌。人們擔心重組DNA實驗會創造出新的病原體,引發致命流行病,會創造出難以控制的怪物,會被用于改變人類基因組,導致“優生學”運動,等等。其中最主要的,是擔心會從重組DNA實驗室逃逸出新的病原體。這種恐慌在1976-1977年間達到了頂峰。就在美國國家衛生院公布重組DNA研究規則的同一天,麻省劍橋市長針對哈佛大學擬建一個用于重組DNA技術研究的新實驗室,舉行了一次聽證會,然后禁止哈佛大學建造實驗室。在經過了幾個月的爭論之后,市政委員會聽從專家的意見,推翻了市長的決定,同意建造該實驗室。與此同時,參議員愛德華•肯尼迪抨擊科學家們想要自我管理重組DNA研究,舉行國會聽證會打算通過立法限制重組DNA研究。1977年,美國科學院舉行大會時,示威者舉著反科學牌子沖進會議室,搶奪話筒。國會又多次舉行聽證會,并提出多項法案嚴厲限制重組DNA研究。美國科學界在美國科學院的領導下奮起抗爭,沒有一項這樣的法案獲得通過,而到了1978年底,這場媒體和立法恐慌就基本平息了。

    為什么這場恐慌能在如此短的時間內就獲得平息?通過舉行一系列的評估會議,科學界出示了大量的證據,讓公眾們相信,只要遵循國家衛生院制定的規則,重組DNA技術就是安全的。同時,科學界也讓公眾們明白,以重組DNA技術為代表的遺傳工程不僅能夠幫助科學家們從事生物醫學方面的基礎研究,而且有著與公眾切身利益息息相關的應用前景。這些應用前景包括:將人的基因重組進細菌質粒,讓細菌大量地生產具有重大醫療價值的生物制劑;改良農作物,使它們能抵抗蟲害、疾病或具有固氮能力;檢測、治療人的遺傳病。生物學家們很快用實驗結果表明他們并不是在開空頭支票。1977年秋天,波義耳實驗室用重組細菌合成人生長激素抑制素,證明了用細菌合成人體蛋白質是可能的。1978年,Genentech公司的科學家首先把人胰島素基因克隆進大腸桿菌,并成功地讓大腸桿菌合成人胰島素。1979年和1980年,人生長激素和人干擾素也先后在重組細菌中合成出來。1982年,重組人胰島素成為第一種獲準上市的重組DNA藥物。

    1980年,分子生物學家首次把外源DNA結合進了植物細胞中。由于從一個植物細胞就可以克隆出一株植物,因此這個結果意味著人們很快就可以培育出轉基因植物。3年后,第一種轉基因植物(一種攜帶了抵抗抗生素基因的煙草)誕生了。1985年,能抗蟲害、病害的轉基因作物開始了田間試驗。1992年,中國種植了世界上第一批商用轉基因作物——轉基因煙草。1994年,市場上首次出現了轉基因食品,一種軟化緩慢的西紅柿。

    目前,轉基因作物已得到廣泛的推廣、栽培和使用。最常見的是轉入抗除草劑基因,這樣的轉基因作物可以抵抗普通的、較溫和的除草劑,因此農民用這類除草劑就可以除去野草,而不必采用那些毒性較強、較有針對性的除草劑。其次是轉入抗蟲害基因,用得最多的是從蘇云金芽孢桿菌克隆出來的一種基因,有了這種基因的作物會制造一種毒性蛋白,對其他生物無毒,但能殺死某些特定的害蟲,這樣農民就可以減少噴灑殺蟲劑。轉基因技術也可用于改變食物的營養成分,例如減少土豆的水分,這樣炸出來的土豆片更脆;降低植物油中的不飽和脂肪酸,能延長儲存期限;消除蝦、花生、大豆中能導致過敏的蛋白質,這樣原來對蝦、花生、大豆過敏的人也可以放心地吃它們了。通過轉基因技術讓水稻變成“金大米”,制造胡蘿卜素(在人體內變成維生素A),有助于消滅在亞洲地區廣泛存在的維生素A缺乏癥。轉基因技術可提高稻米中鐵元素的含量,以減少以大米為主食的人群當中常見的貧血癥,也可提高稻米的蛋白質含量。在研究、開發中的其他項目還包括用轉基因技術讓作物具有抗旱、固氮、抗病能力等。

    由于轉基因作物的巨大優勢,推廣非???。全球已有25個國家批準了24種轉基因作物的商業化種植,種植面積由1996年的170萬公頃發展到2009年的1.34億公頃,14年間增長了79倍。其中最常見的轉基因作物是轉基因大豆、棉花、玉米、油菜。轉基因大豆已經占全球大豆種植總面積的72%,轉基因棉花占全球棉花種植總面積的47%。美國是轉基因作物最大的生產國,轉基因玉米、大豆、棉花都占種植面積的80%以上。美國也是轉基因食品最大的消費國,在美國市場上,大約70%的食品含有轉基因成分。

    但是在轉基因作物迅速推廣的同時,社會上也出現了反對的聲音。和重組DNA藥物的推廣不同的是,反對推廣轉基因作物的呼聲不僅沒有很快平息下去,反而在“環保組織”、政客的推動下,愈演愈烈,并時不時地引起社會恐慌。(來源:經濟觀察報 作者:方舟子)
     

    來源:方舟子

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