为什么要转基因

  作者: 旷乐 章旺根

  古时男耕女织,人们知晓种瓜得瓜、种豆得豆,可是古人并不知道这是基因的功劳。古往今来,宏观世界越来越小,微观世界越来越大,人们在探索浩瀚宇宙的同时,也发现了肉眼看不到的细胞、染色体、DNA,以及本文的主角――基因。不仅如此,人们在微观世界里的动手能力也慢慢增强,可以轻松自如的操控基因,让瓜越来越甜,豆越来越大。

  基因的本质和功能

  遗传物质,就是生物体内可以进行自我复制并能稳定传给后代的东西,科学前辈给它取了个很好听的名字GENE。语言果然是相通的,咱们的汉字“基因”几乎完美适配了GENE的音和义。基因,就是基本遗传因子。究其化学本质,基因是 DNA片段,由腺嘌吟(A)、鸟嘌吟(G)与胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)两两配 对排列组合而成。简单说,基因就是长长的ATCG双链条分子。

  基因是怎么自我复制稳定遗传呢?细胞复制时,ATCG双链条会打开变为单链,细胞中游离的A、T、C、G会在装配酶的作用下按照A-T、C-G的配对规则以两条单链为模板组装上去,单链重新变成双链,整个过程仿佛我们穿衣服时拉拉链般。基因稳定的复制是亲子代间性状稳定遗传的基本保障。

  基因如何决定新陈代谢乃至生物性状呢?生物细胞的新陈代谢都由基因所控制。简单而有趣的是生物细胞内所有的蛋白质几乎都由20种氨基酸所组成,不同的排列组合构成不同的蛋白质。而不同的蛋白质(主要分功能蛋白和储存蛋白)就决定着生物性状。奇妙的是组成蛋白质的氨基酸序列却就是由基因的核苷酸序 列所决定的。 我们知道4个汉字构成一个成语,这个成语能表达固定的含义;基因亦然,每3个字母(ATCG任选仨)组成一个密码子,这个密码子也能表达固定的意义――一种特定的氨基酸。不同的基因就能表达成不同的氨基酸链分子,即不同的蛋白质,从而表达出不一样的生物性状。

  遗传基因仿佛一篇文章,里面的字只有4个,A、T、C、G,这4个字不断的重复,形成不同的队列;字数不同和字的排序不同,文章的意思则不同。基因又像 一首乐谱,仅用4个音符就谱写出千奇百怪的生命之歌。

  生食基因的“后果”

  基因到底能不能吃?在这个吃货横行的时代,解决这个问题迫在眉睫。

  基因存在于生命体的每一个细胞中。大家都吃过青椒炒肉吧,里面的猪肉和青椒都是含有基因的;若再来一份醋溜黄瓜,就一口米饭,满口皆是水稻、黄瓜的基因,那真个酸爽啊。大家每天都在食用基因,不会因为吃了猪蹄而长猪脚,也不会因为吃了黄瓜而变绿。

  那吃下肚的基因跑哪去了呢?基因的本质是长长的ATCG双链条分子,它们通过口腔进入胃肠道后,被人体的各种酶类物质(功能性蛋白质)消化,分解成小分子物质(嘌吟、嘧啶),基因也就消失了。人体会对这些小分子物质分类处理,有用的就吸收了,没用的就排出体外。这样看来,吃进口的这些基因是无法履行其遗传物质的功能了。

  转基因古已有之

  转基因,顾名思义,就是基因的转移。基因是遗传物质,那转基因就是遗传物质的转移。遗传物质发生转移,接受了新基因的生物能够获得新的性状。这新的性状,若是有利于生物生存的,生命则完成一次升级;若是不利于生物生存的,生命则会为自然所淘汰。千百年来,依靠遗传物质的不断转移,获得好性状的生命形态在自然筛选压力下存续,长此以往,优胜劣汰,生命才得以进化。因此,遗传物质的转移是自然界生命进化的原动力之一,它是伴随生命起源至今再自然不过的现象了。转基因现象古已有之。

  杂交也是一种宽泛意义上的转基因

  在自然界中,花粉随风飘散、蜜蜂采花授粉,都是遗传物质转移的途径。农业生产中,杂交技术是对杂种优势的利用,它是人类较早掌握并得以推广的实现遗传物质转移的有效技术之一。亲本A、B杂交,可以让A、B的遗传物质重新组合,后代可能获得A和B的优势性状而更趋完美。水稻杂交将该技术的利用推向高峰。

  杂交技术的操作对象是整个基因组,杂交过程会产生大量遗传物质的不定向转移,形成多种难以预见的后代性状表现。人们再在这些性状表现中进行选择,选出农业生产所需要的有利性状。所以杂交技术中遗传物质转移量大,目标性状命中率低,后代表现预见性差。

  玉米A品种穗子大、籽粒饱满,抗性也很好,但是植株太高,容易倒伏;而B 品种的产量性状不突出,但植株很矮。将A、B杂交,后代中会出现各种性状表现的个体,有的穗子大、植株矮,但抗性差;有的抗性好、植株矮,但籽粒瘪……总会不尽如人意。而只有穗子大、籽粒饱满,抗性好且植株矮的个体C才是优势 杂交后代,但这种个体在后代中的出现几率是相当低的。

  人工转基因技术

  随着基因工程、细胞工程和功能基因组的发展,人们在了解基因功能的基础上对基因进行操作,实现基因在生物个体间的转移,完成目标品种的性状改良。这个过程就是转基因。转基因技术所操作和转移的是经过明确定义的基因,功能清楚,后代表现可准确预期。

  利用转基因技术获得上文提到的后代C比杂交技术简单明了得多。我们只需要在B品种中找到控制矮杆性状的基因,将该基因接上启动载体后,通过转基因的方法直接让A品种获得矮杆性状。

  安全性

  杂交技术的安全性几乎没有成为过话题,杂交水稻面世以来也未进行过系统的安全评价,因为杂交技术被默认是安全的。转基因技术则走向另一个极端,严格的安全评价伴随始终,转基因舆情从未降温,其安全性备受争议。原因是多方面的。(1)不愿改变现状。做出改变需要勇气,不管是消费者还是既得利益者,总认为改变意味着风险。(2)有得选。今时不比往日,食品琳琅满目,消费者错误地以为“有机代表着健康、传统意味着安全”,而“便宜高效的转基因”并不能吸引消费者做出选择”。(3)安全疑虑。这恐怕是转基因引领的第二次绿色革命始终徘徊在云端的最大障碍。

  几十年来,在以作物矮杆技术为先驱的第一次绿色革命的推动下,粮食产量快速上涨,吃饭问题得以缓和;上世纪末开始,粮食产量增长放缓,而化肥、农药用量开始猛增,土壤、水质等农业生态环境不堪重负,第一次绿色革命不再绿色,名存实亡。这些老百姓暂时看不到的粮食危机才是真正的不安全,亟待解决。以此为契机,我国农业科学家倡导的以“少投入、多产出、保护环境”为目标的“第二次绿色革命”呼之欲出,作为革命先驱之一的转基因技术本是顶着前沿科学的光环走进人们的生活,正准备大展身手造福于民时,却遭到非议和责难。

  上世纪90年代,棉铃虫蚕食棉花,虫害蔓延,转Bt基因抗虫棉的研发和推广力挽狂澜,拯救了中国棉产业。抗虫棉作为第一代深受农民朋友喜欢的抗虫、抗除草剂转基因作物之一,能降低80%的农药用量,其保护环境、改良生态的综合效应已得到验证。另一种与消费者息息相关的第一代转基因产品是转基因大豆。因国内未批准种植转基因大豆,而传统大豆因成本高,产量低,远远无法满足需求。现在超市上架的大豆油、调和油以及日常食用的豆腐,其原料九成都是进口转基因大豆。大豆之殇与棉花之幸形成强烈反差,而水稻、玉米作为人畜的口粮,究竟该何去何从?

  随着技术推进,第二代旨在改善作物品质的转基因产品也会进入市场,届时终端消费者将直接受益。比如富含胡萝卜素的黄金大米,能大大改善维生素A缺乏地区人们的胡萝卜素摄入难题。

  安全不是想当然。国家食品安全风险评估中心研究员、中国工程院院士陈君石对食品安全做过如下表述:“不管是纯天然食品、传统食品,还是现代食品工业生产的食品,安全不安全不能靠想象,都应由科学评估说了算。”要用一两句话把科学评估说清楚不容易。转基因的过程就好比把馒头变成花卷。馒头默认是安全的,要确定花卷是否安全,那只需要验证花卷里面的葱是否安全即可。这就是转基因安全评价所做的主要工作。如果新成员“葱”本身的基因组成以及表达的蛋白质在营养学、毒理学、致敏性等各个方面是安全的,那就可以认为花卷和馒头实质等同,是一样安全的。

  技术是中性的,并无褒贬之分。这就好比金庸先生笔下的绝世武功六脉神剑,在段誉手中可以救人危难,而若被鸠摩智学会则会危及武林。也就是说,转基因是否安全,需要控制,善人善用。这就是科学评价、安全评估的用武之地。凡是上市销售的转基因食品,都经过科学界和权威部门的安全评估,所以,其安全性比许多传统食品更经得起考验。

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