喬衛華+陳沛麒



中國的糧食安全要靠自己。如何靠自己,當然要依靠先進的育種技術。但轉基因爭論中很難跨過的就是謠言這一關。
任何一項新技術發展起來時,都不免遭受一些質疑與非議。但從來還沒有一個高新技術領域,像轉基因這樣,如此敏感復雜,幾乎讓全民都參與了討論。
轉基因的前世今生
在談論轉基因育種之前,有必要先了解一下農業的起源。對野生植物的馴化,是從我們的最早的農師——后稷開始的。他通過一種至今不為人知的、粗獷的轉基因手段,成功地將狗尾巴草變成了谷子,為黃河流域的中國人確定了四千年的主糧。“稷”的原意,就是指這種黃色的小米,山西人至今還在吃,占了我們說的“社稷”的一半。同時代,在中國長江流域,未經王化的蠻族在收集野生稻,美洲的印第安人在馴化玉米,西亞“新月沃地”兩河流域的人在創造小麥。從后稷的年代開始,人們就開始了對植物基因組DNA(脫氧核糖核酸)的修補——人工選擇性狀。數千年的育種過程中,我們的祖輩們幾乎徹底改變了這些植物的基因組,或者說,將它們改造成了另一個物種;薏苡(一種雜草)變成了谷粒飽滿的玉米,山羊茅在內的幾種野草組合成了小麥,基本沒有產量的野生稻也轉變成了畝產千斤的栽培稻。
這種改變的原動力,就是經典遺傳學中的遺傳交換所產生的DNA重組。1953年,沃森與克里克的DNA雙螺旋模型建立,標志著生物學進入了分子生物學時代。人們期待著通過對基因的了解以及人工操作,改變生物的性狀。直到1971年,美國的史密斯(Smith,H.O.)等人從細菌中分離出了一種限制性內切酶,能夠識別DNA雙鏈中的核苷酸序列,在這一段序列內將DNA分子切斷。有了限制性內切酶這把“分子刀”,人工的DNA重組或者基因工程從而成為了可能。切下來的DNA片段在DNA連接酶作用下,連接到一個“載體”上,“載體”本身也是一段DNA。1973年斯坦福大學的科學家柯恩將一個重組后的DNA載體轉入大腸桿菌,這是世界上第一個人工轉基因的生物。這個事件也成為了生物學發展史上重要的里程碑。從那時起,基因工程技術幾乎波及了所有的生物學領域,極大地加速了生物學的發展與變革。1982年美國批準了利用基因工程在細菌中生產人的胰島素。1985年轉基因植物獲得成功,1996年克隆羊“多莉”誕生。直到現在,利用轉基因技術所生產的糧食、藥品、疫苗、食物,已經成為了人類日常生活中不可或缺的一部分。
一般將育種分為四個階段:選擇育種、雜交育種、誘變育種與轉基因育種。在原始的選擇育種階段,幾千年作物的產量幾乎就沒有大的變化。雜交育種階段,人們通過雜交的方式,使優良的性狀集中在一體,并使之穩定遺傳下來,這是一個緩慢而又繁瑣的過程。隨后的誘變育種階段,通過化學或物理誘變的方式,使植物的基因發生突變,產生新的性狀,大多數突變是有害的,極少數有利的突變被選擇出來用于育種。與這些傳統的育種方式不同的是,現在,我們可以直接找到某個性狀所對應的DNA,把它剪出來,然后移植到我們想改變的植物或者動物中。這就是轉基因育種。
轉基因的目的,與常規育種一樣,是得到“優良性狀”。形形色色的基因與形形色色的性狀相關聯。生物體內有極其復雜的調控網絡。改變了基因,就改變了性狀。“高產”就是一個性狀,只是這個性狀十分復雜,海量的基因與作物的產量有關。“株高”是一個性狀,“抗蟲”也是一個性狀,“紫色花藥”也是一個性狀。性狀分得越細微,決定這種性狀的基因數目就可能越少。轉一個“高產基因”很難明顯地提高產量,而轉一個“抗蟲基因”卻能明顯地抗蟲。所轉的基因,既可以是來自同一物種的同源基因,又可以是來自不同物種的異源基因,例如將水稻的“抗旱基因”轉入水稻,過表達以后可以提高水稻的抗旱能力;例如將來自蘇云農桿菌的抗蟲基因BT蛋白轉入玉米或者水稻,使之抗蟲。轉基因技術擴大了基因的“源”,這一點是雜交育種做不到的,雜交只能在同一物種或者近緣物種間進行。當然也沒有必要為此擔心轉基因改變物種,轉一個或幾個基因是不可能改變物種的。而實際上,數千年的人工選擇過程中,我們已經改變了物種,現在的小麥、水稻、玉米與它們的祖先早就不是同一個物種(species)了。轉基因技術對植物基因組DNA的改變,與數千年育種過程中的改變并沒有本質的區別,只不過是對這一改變過程極大的加速。
近二十年來, 科學家們使用現代的生物技術手段,植入或調整基因,生產出一系列具有耐干旱、抗除草劑、抗蟲等性狀的作物。2012年全球28個國家種植轉基因作物1.7億多公頃,其中美國就達6950萬公頃,居世界第一。另外還有50多個國家和地區進口轉基因產品,轉基因技術在全球的應用已經獲得了極大的經濟效益與生態效益。
安全性:事實與傳言
轉基因食物GMO(Genetic modified Organism)直譯過來是遺傳改良,如果當初這么翻譯而不是“轉基因”,估計大家就放心多了。證明轉基因這一產品對環境安全、食品安全有什么樣的影響,顯然是要通過科學的評估,而不是大眾的辯論。對于轉基因食品的安全性,科學共同體早就有“實質性等同”的概念,即轉基因食品與同類的非轉基因食品在成分上沒有區別,便認為是沒有額外的安全風險。實際上,由于社會上對轉基因敏感,在食品加工過程中往往受到更嚴格的安全監控,反而比同類非轉基因食品具有更高的安全性。
人們最擔心的,可能就是吃轉基因食品的長期效應。有一種“雖然現在不能證明轉基因有什么危害,從邏輯意義上講不等同于一定沒有長遠危害”的說法,要求用人試吃,而且要吃50年,100年,甚至三代以上。這不是科學的實驗方法,也根本無法設計完成。因為從這個邏輯出發,任何東西都不能保證沒有長遠的危害,因為無法自證。也不能保證非轉基因食品沒有長遠的危害。有人會說,我們吃了幾千年的普通糧食,都沒有安全問題,而轉基因卻沒有經過長期的實驗,所以不能保證長期安全。實際上,非轉基因的普通食品也不是沒有長期問題——人類吃烤肉吃了一萬年,最近才發現里面含有高度致癌的化學物質;肥肉、雞蛋、以及一些膽固醇含量高的食品,在尚未解決溫飽的年代當成美食,現在認為是不健康的食物。科學只認一個“實質等同”的概念,即轉基因食品與同類的非轉基因食品沒有本質的區別。理論上安全性與非轉基因食品等同。endprint
網上一度流傳著美國人不吃轉基因食品的所謂“真相”。事實上,轉基因食品在美國食品市場上已經存在了約20年。轉基因作物已經在世界上規模化生產十多年了。全世界每年有上億公頃的土地種植轉基因作物,每年數億人食用轉基因食品,迄今尚未有科學實證表明轉基因作物有食用和環境安全問題,也未發現任何一例經科學實驗證明對人體有害的案例。
在2012年,有兩個與轉基因相關的事件不容忽視。一個是國內的“黃金大米”事件。一個是法國科學家的轉基因飼料致癌的研究報告。
黃金大米是富含β-胡蘿卜素的轉基因大米(因顏色金黃,俗稱金大米),來自美國和中國的研究者用湖南衡南縣一山區學校的25名兒童進行試驗,用來研究黃金大米中的類胡蘿卜素在兒童體內的吸收和轉化成維生素A的效率,探索預防兒童維生素A缺乏癥的途徑。黃金大米本來就是用于對付貧困地區兒童維生素A缺乏癥的,有關黃金大米的安全性試驗在美國已經做過,針對于中國兒童的試驗也并非“安全性試驗”。只是檢測黃金大米補充維生素A的效果。問題在于,這一研究的審批程序存在瑕疵,課題組也沒有告知學生家長食用的是轉基因大米。于是這一事件被“反轉”人士冠以“兒童人體試驗”炒作,迅速發酵。實驗人員被指責為“別有用心”。
2012年,法國凱恩大學的研究人員塞拉利尼等人在愛思唯爾出版社的《食品和化學毒物學》雜志上發表論文,稱喂食轉基因玉米的大鼠更容易生腫瘤并出現多種器官損傷。該論文發表以后,立即被“反轉”人士快速傳播。生長腫瘤的大鼠配圖在社會上引起了極大的震撼。然而該論文甫一發表,即遭到了全球上百位領域內的科學家的質疑。科學家們要求作者公布所有的原始數據,塞拉利尼與他的同事所采用的研究方法也受到同行們的普遍抨擊。歐洲食品安全局于2012年11月聲明稱,塞拉利尼等人的研究,存在設計和方法上的重大缺陷,無法達到基本的科學標準。今年11月28日,愛思唯爾出版社決定撤回這篇論文,理由是該研究未能符合科學標準,論文數據不足以支持其結論,從而結束了一年來這篇研究報告所引起的沸沸揚揚的爭論。然而,這篇論文在社會上造成的影響已經不可挽回,撤稿也顯然無法獲得當初發表所形成的轟動效應。有關“轉基因致癌”的駭人言論仍然在社會上傳播。
這兩個事件使得轉基因雪上加霜,加重了轉基因的妖魔化。一些激進反對轉基因的人士,被戲稱為“反轉控”,“控”的意思說得很明白,就是心理上的抵制,類似于一種宗教信仰——是無法用事實與邏輯來說服的。絕大多數都是人文社會學科背景。世界各地都有。歐美發達國家由于其民主信仰自由的程度高,可能更為激進。轉基因爭論中很難跨過的就是謠言這一關。別有用心的人制造謠言,不明真相的人懷著嘩眾取寵的心理不負責地傳播謠言,才使得有關轉基因的謠言滿天飛,一時陷入爭議的漩渦。最著名的便是吃轉基因“三代絕育”的傳言;在非洲,有傳言是吃了轉基因食品“會變成同性戀”。這些滑稽的傳言雖然被權威部門嚴肅認真地辟了謠,但在街頭巷尾,人們更樂于傳遞這種謠言,這才是妖魔化轉基因的真正危害所在。然而在面對轉基因的謠言時,政府卻把科學家們推到了第一線。“轉基因是美國針對中國人的生物武器”“蟲子吃了會死的東西,人吃了也會有問題”,以及“某某央視名人調查說美國人從不吃轉基因”“某副部長是美國生物公司的轉基因推手”等等。處理謠言是政府的責任,對于明顯出于私利而制造損害國家利益的謠言者,可以用法律手段來制止。讓科學家出面辟謠,反而要遭受反轉人士的辱罵,這也是為什么在轉基因大討論中,直接從事轉基因研究的科研人員成了“沉默的大多數”。科學家有作科普的義務,卻沒有時間精力面對這些無休止的低級的謠言。
轉基因在中國
自上個世紀末,中國的生物技術的研究開始迅猛發展,十幾年前,克隆一個新基因,轉化植物成功,就有可能博士畢業。而現在,這是一個生物學專業的本科生都可以完成的實驗。轉基因作物在中國成功例子是BT抗蟲棉的推廣,上世紀末,美國的轉BT抗蟲基因棉花占了市場絕大多數的份額,國產轉基因抗蟲棉研制成功后,逐步產業化,幾年之后已經維持在95%以上的份額。累計推廣了4億多畝,產生了數百億元的經濟效益,而且,由于大量減少了農藥的施用,農業生態環境逐步得以改善。這一典型的產研結合的成功案例應用到主要的糧食作物上時,卻遇到了前所未有的阻力。2010年,農業部批準了兩個轉基因水稻品種的安全證書,然而由于眾所周知的原因,兩個轉基因水稻品種一直沒有大規模種植。
在中國,除了轉基因棉花,其它糧食作物,玉米、大豆、水稻,是禁止大規模種植轉基因品種的。中國工程院院士吳孔明研究員發表在國際著名期刊《Nature》上的一系列論文重點闡述了轉BT基因抗蟲棉所引起的生態環境影響,大規模種植的棉花已經證明了環境安全性,政府也承認了這一點。至少中國的政策認為轉基因生態是安全的,否則也不會批準大規模種植轉基因的棉花。而中國大量進口的大豆,80%以上都是轉基因的,這些轉基因糧食顯然已在其生產國得到了安全性認證,因此政府認為轉基因食品是安全的。在環境安全與食品安全都認可的情況下卻遲遲不能推廣轉基因,這個矛盾就在于中國特殊的文化和社會環境。政府誠信的缺失,也使得老百姓對權威研究機構不信任,這實際上已經與轉基因本身無關,——推廣不推廣轉基因也已經不是科學的問題,很大程度上要照顧大眾的情緒。
現實問題是國際上的轉基因作物正在進攻中國的種子市場,現在每年進口5800萬噸的轉基因大豆,玉米也已經由零進口增加到了每年500-600萬噸。一旦糧食的種業市場被國外的轉基因品種所攻克,政府應該知道問題的嚴重性。總書記說“中國的糧食安全要靠自己”。如何靠自己,當然要依靠先進的育種技術。值得農業科研人員欣慰的是,雖然社會上飽受爭議,國家對轉基因研究的資助卻沒有削減。在轉基因問題上也更樂于傾聽科學家而不是那些社會學者的聲音。
轉基因只是一門技術,當然也是最先進的育種技術。從現在看來,下一次農業革命也必然是以它為主導。轉基因作物育種及推廣產生了巨大的經濟效益和社會效益,被稱為繼綠色革命之后又一次農業科技發展的飛升。而同時還伴隨著人們對轉基因安全問題的極大爭議,這更顯示出轉基因技術強大的生命力。農業科技發展的潮流已經不可逆轉,跟上世界農業技術的發展,讓“我們自己的飯碗主要裝自己生產的糧食”,也只有依靠不斷發展的生物技術,推動產業化,才能讓未來的生活更美好。
(作者單位為中國農業科學院,美國俄亥俄州凱斯西楚大學)endprint