隨著分子生物學,基因組學,蛋白質組學等多方面科學技術的發展,生物轉基因科學的發展也相應迎來了一個全新的階段。于是,有不少預言相應而生:我們可以使家蠶吐出蜘蛛絲,用來代替現在最堅韌的碳纖維;我們可以在豬身上培養出人體的器官,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“產油”植物作物,用來生產日漸減少的石油資源;美妙的夢想比比皆是……而在現階段,轉基因技術運用較成功的領域主要體現在農業,尤其是轉基因農作物的研發和生產較成熟,已經初步形成了產業。于是,大量的贊美聲不斷涌入耳中:轉基因作物能大幅度提高農作物產量,以解決日益嚴峻的糧食危機;轉基因作物能自身產生“生物農藥”來殺死病蟲害,以避免高毒農藥的使用,且低殘留;轉基因作物還能改良傳統農作物的營養結構,使其更均衡,更利于人體吸收……
當我們醉心于轉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基因技術來生產有利于我們的轉基因作物,那么也一定有可能會產生有害于我們的不良后果。畢竟,在探索一全新的未知領域時,難免我們會遇上預想不到的危險。
什么是轉基因技術?轉基因食品又是什么?
“轉基因”是指利用分子生物學手段改變生物的基因片斷,或將一種生物的基因片斷植入另一種生物,使其生物性狀或機能發生部分改變。這一技術稱為轉基因技術。經轉基因技術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)。
農業轉基因生物和轉基因食品是轉基因作物的表現形式。農業轉基因生物,是指利用基因工程技術改變基因組構成,用于農業生產或者農產品加工的動植物、微生物及其產品,主要包括:1.轉基因動植物(含種子、種畜禽、水產苗種)和微生物;2.轉基因動植物、微生物產品;3.轉基因農產品的直接加工品;4.含有轉基因植物、微生物或者其產品成份的種子、種畜禽、水產苗種、農藥、獸藥、肥料和添加劑等產品。
轉基因食品又稱基因改良食品,是利用基因工程技術將一種微生物、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。
轉基因技術發展的歷史
美國是轉基因食品的發源地,轉基因技術水平在世界上處于領先地位,也是世界上轉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,第一種市場化的轉基因食物——保鮮延熟型西紅柿在美國上市,高科技產物轉基因食品從此就與普通市民的消費聯系在了一起。上世紀90年代以來,美國全力進行轉基因技術開發并促其商品化,轉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基因食品有大豆、棉花、玉米等,此外還有不少正在研發或等待商業許可的轉基因作物,如大米、馬鈴薯、小麥等。一批以孟山都公司為代表的,從事轉基因作物商業化的公司也應時而起、蓬勃發展,不斷開發出新的轉基因品種。
另一方面,不僅是轉基因作物的品種多樣性在豐富,轉基因作物的種植面積也在全球范圍內高速擴展。在洛克菲勒基金會和西班牙最大銀行Ibercaja銀行的資助下,農業生物技術應用國際服務組織(ISAAA)剛剛完成了題為《2006年商業化生物技術/轉基因作物的全球態勢》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。種植轉基因作物的農戶數量也迅猛增加,首次超過1000萬戶。
然而,凡事有利也有弊。當轉基因技術儼然被描繪成無所不能時,對其質疑的聲音也與日俱增。1998年8月,英國的Pusztai用轉雪花蓮凝集素(GNA)基因的馬鈴薯飼養大鼠時,發現大鼠出現了器官生長異常、體重減輕等癥狀,免疫系統也遭到破壞。對于人類而言,類似結果可能會導致癌癥發病率和死亡率大幅上升,這一實驗結果引起世界范圍對轉基因食品安全性的質疑。1999年,美國康乃爾大學Losey等報道,用拌有轉Bt基因抗蟲玉米花粉的馬利筋草喂養大斑蝶幼蟲,以喂正常花粉或不加花粉的作為對照組,4天后喂Bt花粉的幼蟲死亡率達44%,從而引發了“轉基因植物對生態環境是否安全”的爭議。2000年,美國Aventiscropscience公司生產的“星聯”轉基因玉米因可能導致部分人皮疹、腹瀉或呼吸系統的過敏反應,只準予作動物飼料,但檢測發現該轉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基因玉米的老鼠腎臟變小,血液的構成發生變化。有關轉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注。
雖然,之后英國皇家學會組織了針對Pusztai博士結論的評審,于1999年做出其實驗存在6條缺陷的結論,至于斑蝶事件也有科學的結論推翻了原來的報道;但是受這些事件的影響,消費者對轉基因產品的接受程度也發生了變化,要求對轉基因食品具有知情選擇權。
轉基因技術與傳統雜交技術的區別
至此我們不禁要問:轉基因技術本質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作物的改良(如古人馴化野稻成家稻),奈何唯獨轉基因技術會引起如此廣泛和深刻的質疑呢?例如,由袁隆平博士發明的雜交水稻技術也是一種物種改良,為何這就比轉基因水稻安全(如拜耳作物科學公司的Liberty Link品種及其相關制品已被歐盟明令禁止)?
近百年來,傳統雜交技術是人類生產高產優質糧食、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。與傳統雜交不同,轉基因技術從分子水平上進行基因操作(即通過重組DNA技術做基因的修飾和轉移),用來改變生物的遺傳性狀,可以創造自然界中不存在的新物種。例如,科學家認為北極熊體內某個基因有防凍作用,于是將它抽出,再植入番茄之內,制造新品種的耐寒番茄。而這也正是風險所在。因為傳統的近親種之間的雜交改良雖然緩慢且有限,但不會產生明顯的質變:既不會一下產生前所未有的優勢,也不會產生不可估量的災害。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。
而轉基因技術則不同,當我們將某一基因植入某一物種后,產生新的物種,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。曾經北美一實驗室在進行鮭魚轉基因研究時,不小心溜了幾條轉基因鮭魚。結果科學家僅在兩年內就從野生鮭魚中找到了轉基因成分,這些鮭魚表現出的性狀是:發育早,個頭小,抗天敵和自然災害能力差。更令人不安的是,從連續多年的調查來看,轉基因的污染有進一步擴大的趨勢。
轉基因食品的安全問題
或許有人會說:“鮭魚只是個案,大多數的轉基因產品是無害的。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新,尤其是其作用對象多數與我們人類直接相關。此外,轉基因作物不僅對人體健康有風險,還能對野生物種產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。那么轉基因食品的風險主要在哪幾個方面呢?
轉基因食品可能產生過敏反應
在自然條件下存在許多過敏源。轉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。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清蛋白基因轉入大豆中,而2S清蛋白具有過敏性,導致原本沒有過敏性的大豆對某些人群起過敏反應,最終該轉基因大豆被禁止商品化生產。即便表達蛋白為非已知過敏源,但只要是在轉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生抗藥性
抗生素抗性基因是目前轉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生轉移的可能性,如抗生素標記基因有可能轉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。
轉基因食品可能具有毒性
一些研究學者認為,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功能受到損害,就有對人畜產生類似傷害的可能性。最近在對美國孟山都公司的MON863轉基因玉米的研究中發現,它可以對實驗鼠的代謝系統造成危害,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,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生基因漂流。例如,引起廣泛關注的墨西哥玉米污染事件,即在墨西哥偏遠山區的野生玉米受到了轉基因玉米DNA片斷的污染,且污染比率高達35%。
轉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移,使其獲得轉基因生物體的上述特性,產生對其他作物構成嚴重威脅的“超級雜草”。轉基因抗蟲作物的長期大規模種植可能使目標害蟲或非目標害蟲對毒素蛋白產生適應和群體抗性,有可能產生侵染力、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,會導致“耐藥菌”的產生。研究表明,轉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基因棉產生了抗性。
對生物多樣性的威脅
轉基因作物作為外來品種進入自然生態系統,往往具有較強的“選擇優勢”,可能會影響植物基因庫的遺傳結構,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,造成生物數量劇減,甚至會使原有物種滅絕,導致生物多樣性的喪失。墨西哥玉米事件的發生,已經嚴重威脅到世界玉米起源中心地區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生傷害,進而對生物多樣性產生影響。另外,轉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。不久前發生在澳大利亞的小白鼠肺炎事件,終止了澳大利亞聯邦科學和工業研究組織的一項轉基因豌豆研究計劃,轉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生了嚴重影響,導致喂飼豌豆的小白鼠發生肺炎。
轉基因作物商業化對產業安全的影響
由于轉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戶大規模種植時,會帶來什么社會風險。
在歐美對轉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,還是會發生意料不到的危機。以轉基因稻米LLRICE 601污染事件來看,這是美國米產業史上最大的危機,對美國米農的影響深遠,包括:1、美國米出口下挫41%;2、農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基因水稻的實驗田未采取防護措施,致使轉基因水稻的花粉四散,污染了其他非轉基因水稻。
發達國家尚且如此,那發展中國家又如何呢?由于大多數發展中國家本身缺乏嚴格的管理監控體系,再者分散的小農模式和農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地區種植Bt棉花已經導致當地農民出現“農業技術丟失”現象,因為農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境中生長。農民發現,他們通常使用的轉基因Bt棉花種子在受到致命蟲害襲擊時,找不到適當的解決辦法。由于致命蟲害反復襲擊導致作物減產,因而提高生產成本,導致農民債臺高筑,因此每年都有農民被迫自殺。雜交種子市場的混亂,產品快速進出,讓農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會帶來不安全,那成熟的技術就可靠嗎?當轉基因公司通過技術手段來達到壟斷目的時,作為弱勢群體的農戶往往更顯無助。
1998年5月,美國農業部和臺達松景蘭德公司(被孟山都公司收購)宣布對一種新型農業生物技術進行聯合開發和專利控制,該技術被溫和地表述為“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。這項專利已經在至少70個國家獲得批準,被應用于所有的植物和種子。結果如何呢?即使農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。這樣一個系統就迫使農戶每年都要從種子公司購買新的種子。國際鄉村發展基金以及其他組織稱這種方法是“終止子技術”,宣稱它會危及農戶的獨立性和第三世界國家中十多億貧困農戶的糧食安全。因此,該技術剛一推出便飽受批評,而擁有該技術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,擁有該技術的孟山都公司不得不宣布永遠不使用“終結者”種子技術。
轉基因作物的明天將何去何從?
或許你會問:“轉基因技術究竟會給我們帶來福音,還是把我們引入歧途?”應該說轉基因作物前途是光明的,但道路是曲折的。在傳統雜交技術幾近極限時,要實現糧食產量和質量的飛躍就要靠轉基因技術;但目前我們對轉基因技術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。至少在今天這個轉基因研究的起步階段,我們更應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”的事啊!