隨著20世紀70年代DNA重組技術的問世,通過基因工程操作人為地制造出自然界中并不存在的新型轉基因生物成為可能,關于轉基因生物安全的爭論也由此在全世界范圍內展開。目前,科學家已經成功培育出一批具有抗除草劑、抗蟲和抗病性狀的轉基因作物。由于轉基因作物一般馴化自野生種,因此在自然界中存在著它們的親緣種,這些親緣種能夠在自然狀態下與轉基因作物進行雜交從而產生基因交流。這樣一來,轉基因作物攜帶的那些表達抗性的外源基因就有可能通過基因流擴散到同種的非轉基因作物品種或野生親緣種的基因組中。專家們已達成基本共識,即需要對這種交流可能導致的生態風險進行細致有效的評估,尤其是發生了幾起轉基因作物與非轉基因作物間基因流動的事件之后。例如:1998年,一種能夠抗三種除草劑(草甘膦、固殺草和保幼酮)的油菜自播植物在加拿大被發現:2001年,科學家在墨西哥瓦哈卡州發現本土的非轉基因玉米被轉基因玉米污染。
轉基因生物安全爭論由來已久
對轉基因生物安全的爭論,學術界基本有兩種不同的觀點:一種觀點認為,轉基因作物與傳統育種方法沒什么區別,對轉基因作物的種種限制將阻礙生物技術的發展;另一種觀點則認為,我們對轉基因作物的風險目前還知之甚少,特別是長期生態效應;雖然轉基因植物至今還未在生態等方面造成重大的災難,但這并不意味著它沒有風險,因此對轉基因生物在環境中的釋放必須進行嚴格細致的評估。
這些與轉基因生物安全有關的問題不僅在學術界爭論激烈,而且也是社會各界關注的焦點,特別是對于轉基因食品。其實,早在2002年就有雀巢食品含有轉基因成分的報道。2006年,人們在亨氏嬰兒米粉中發現含有轉Bt基因抗蟲水稻的成分。2007年6月,日本多款格力高休閑食品和德國麥德龍自有品牌餅干在中國市場被檢測出含有轉基因成分,其中,百奇(牛奶味)的轉基因成分除了抗蟲基因,還有抗除草劑基因。雖然人們對這些國際大公司不負責任的行為進行了嚴厲批評和譴責,但由于目前我國轉基因標簽的管理規定中并不包括這些終端產品,所以很難避免類似事件的再次發生。因此,進一步完善相關的法律規定或管理條例迫在眉睫。
由此可見,轉基因安全與每個人息息相關,對轉基因生物安全的關注,不僅僅是研究人員應該關心的科學問題,也是普通老百姓應該關心并了解的。
看不見的基因交流
雖然自然界的物種之間一直存在基因交流,但是轉基因技術克服了種間甚至是類群間的界限,植物、微生物、動物甚至是人類的基因都可以在各自的基因組內相互轉化。這樣做的結果是轉基因作物的基因流所攜帶的可能就不僅僅包括自身的基因,也包括來自其他生物的外源基因。這種不確定性及其可能存在的后果也是目前生物安全論爭的焦點。
基因流,主要指在生物個體或群體之間由于雜交而導致的基因交流;在生物安全領域中,特指轉基因在轉基因生物及與其有一定親緣關系的生物(即親緣種)之間的流動?;蛄鱽碜杂⑽膯卧~“Gene flow”,也有人譯成“基因漂流”或“基因漂移”,但后面兩種譯法容易引起誤解,也不規范。要進一步理解基因流,還必須了解另外兩個概念:基因污染和基因漸滲,以及基因流與它們之間的關系。
基因漸滲,一般是指兩個物種雜交后形成可育的后代,并且可通過不斷與親本回交,實現一個種的基因整合到另外一個種的基因組中。這個概念在進化及生態上應用較多。
基因污染,一般情況下用來指轉基因生物的外源基因通過某種途徑被轉入并整合到其他生物的基因組中,使其他生物尤其是植物的種子或產品中混雜有轉基因成分,從而造成自然界基因庫的混雜和污染。
從基因流與基因漸滲和基因污染的關系來看,基因流是原因,基因漸滲與基因污染是結果。從理論上講,只要從源頭上阻斷基因流就能防止基因漸滲和基因污染的發生。
花粉漂流和種子流
轉基因作物與野生親緣種雜交是轉基因逃逸的主要形式,也是轉基因作物與親緣種發生基因流的主要證據。研究表明,基因流的主要途徑有兩種:一種是花粉漂流,另一個是種子流。第一種途徑一般被認為是轉基因在空間上得以逃逸的主要渠道,也是轉基因作物與親緣物種發生基因流的主要原因。
花粉漂流是指在自然狀態下通過風媒或蟲媒的傳播,攜帶轉基因的花粉在環境中找到受體并形成可育或不可育的雜交后代。 種子流是指轉基因生物尤其是轉基因植物收獲后,其種子有可能散落在環境中形成自播植物,這些自播植物開花后有可能與野生親緣種雜交,并產生后代。
不過,基因流的發生也不是容易的事,因為它要受到一系列因素的影響和制約,必須是“在適當的時間、地點、場合,遇上適當的對象”,即轉基因作物和親緣種必須生長在同一個地方,在同一時間段內開花,還要有適當的花粉傳播媒介(風媒、蟲媒),而且它們之間還必須是有性親和的。此外,氣候環境因素如溫度、水分等也會對其產生影響。
基因流的潛在影響
文章開頭提到的事例表明,物種間的基因流可以將轉基因帶到其親緣種及其他非轉基因生物中。這些基因流的發生可能會對環境、經濟和社會方面產生一定影響。
一是導致遺傳多樣性的喪失。這也是生物學家關注基因流的最重要原因之一。轉基因在野生種群中的固定,不僅使轉基因進入野生種群的遺傳背景,造成對野生遺傳資源的污染和破壞,而且還可能導致遺傳多樣性的喪失。另外,轉基因向野生親緣種的轉移也會對其他物種產生重要的影響。例如,抗蟲性的轉基因混入野生植物中,可能會使環境中的害蟲長期接觸轉基因表達的抗性殺蟲蛋白而進化出耐受性,并且對環境中的其他生物產生影響。
二是環境成本的增加。當轉基因通過基因流逐漸在野生種群中定居后就有可能使得作物野生親緣種的競爭力更強,獲得的生存機會更多,那么它們就有可能成為雜草。如果親緣種本身就是雜草,那么雜草的控制將變得更加困難,因為這意味著不僅控制雜草的選擇余地減少了,而且需要投入更多的除草劑、殺蟲劑等等,從而大大增加了管理成本。不僅如此,更多的除草劑、殺蟲劑也會進一步污染、破壞生態環境。
三是食品安全的擔憂。如果用于食物或飼料的種子被生產生化藥品的轉基因植物污染,將會導致食品安全問題。近幾年,我國在轉基因科研方面進展較快,已成為全球轉基因農作物田間實驗和商品化生產面積較大的國家之一。在我國,獲準進行商品化生產的轉基因生物包括番茄、甜椒、矮牽牛和棉花以及楊樹。其中,轉基因棉花已進入實際上的大規模商業化生產,2006年轉基因棉花面積已達350萬公頃,其他轉基因作物的面積都不大,轉基因楊樹的面積估計也不到400公頃。雖然有關媒體一直宣傳,國內市場上售賣的轉基因食品是安全的,都經過國家質檢部門的檢測,甚至比一般傳統食品更安全。客觀地講,這種說法有一定道理,因為對于那些通過合法途徑進入市場上的食品,其安全性是有保證的。但是,這種一概而論的說法也有其局限性,至少轉基因食品比傳統食品更安全的說法需要進一步的科學檢驗。另外,要特別指出的是,目前國家質檢部門在作食品安全的常規檢測時,是不檢測轉基因成分含量的。而人們目前擔憂的恰恰是混入轉基因成分的食品的安全性。
除上述影響外,基因流還有可能帶來其他方面的影響,比如知識產權的爭議:據報道,油菜抗除草劑基因向非轉基因油菜的基因流已經導致了有關知識產權的訴訟案件。因此,研究基因流的發生及傳播機制等,以期消除或者盡可能降低基因流帶來的不利影響勢在必行。
責任編輯 趙 菲