许智宏:转基因生物技术在争议中前行

  本文根据2016年4月14日许智宏在浙大“求是大讲堂”的演讲录音整理,未经本人审阅。 整理人:沈梁燕 王心怡

  讲座人:许智宏,教授,博士生导师,中国科学院院士、第三世界科学院院士;曾任中国科学院副院长、北京大学校长;曾获中国科学院自然科学一等奖、国家自然科学三等奖等奖项。

  粮食现状及挑战

  中国老话讲“民以食为天”。根据最新遥感数据显示,中国的农田仅占全球9%,淡水资源占全球6%,却要为约占世界人口18%的近14亿人提供足够的食品。而经过多年的努力,我国主要农作物生产基本保障了我国粮食与食品的安全。据统计,我国在过去50多年中粮食总产量和单位面积产量均增加了5倍,粮食总产量已连增12年,2014年达到6.07亿吨,这是很不容易的。

  随着生活水平的提高,居民的食品结构已经发生很大的变化,人们对水果、禽类、奶类、鱼、食用油的需求快速增长。1995年这种需求的图像出现“拐点”。我们每天消费的粮食在明显下降,但是消耗的鱼、肉、蛋、奶、水果飞快上涨。并且,在过去30多年中大多数年份我国是食物进口国,进口食品已经成为我国消费者的重要食品来源。其中,进口最多的油料种子,尤其是大豆。此外,玉米、高粱、大麦、木薯、棉花等的进口增长也很快。

  为了解决粮食问题,农业部提出了新的思路。其中一个路径就是马铃薯主粮化。马铃薯块茎是一种营养价值很高的食物,是一种相当节水的作物,在中国发展马铃薯生产有相当大的潜力。但是由于传统习惯,大多数中国人没有把马铃薯当作主食。事实上,中国是全世界最大的马铃薯生产国。农业部的出发点是马铃薯的种植对土地要求不高,可以以此减轻粮食作物的生产压力。然而,传统习惯让这种想法行不通,除非把马铃薯的加工技术提高。马铃薯粉可以像小麦面粉那样做成馒头和面条。据说,北京现在已经有约200家供应马铃薯馒头的销售点,其中馒头内的马铃薯成分达30%。

  当前,中国人口继续缓慢增长,预计2020年达到14亿。随着生活水平不断提高,对食品的需求将继续增长,我国已经由原来的粮食出口国变为进口国,粮食自足率已经突破了原定95%的黄线。油料、棉花生产的现状更不容乐观。随着食品结构的变化,对动物性食物需求持续快速增长,对饲料粮的需求估计将达到2亿吨,约占现有粮食产量的45%。随着城镇化的迅速发展,优质可耕地面积会进一步减少,农村年轻农民大批移居城镇地区,使农村的土地和人力成本不断提高。而为了提高农作物的产量,我们过度使用化肥和农药,严重污染了水体和土壤环境,也提高了农业生产的成本。

  其他对农业生产影响较大的因素是全球变暖。许多农业经济学家通过大量模型得出全球变暖将造成粮食大幅减产。有研究表明,水稻生长季节夜温每升高1度,将导致水稻减产10%。这都引起了科学界很大的关注。

  总之,未来10到15年中,中国的粮食与生态环境安全形势将更趋严峻。所以,中共十八届五中全会公报提出:“大力推进农业现代化,加快转变农业发展方式,走产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的农业现代化道路。”农业发展是中国发展永恒的主题。因此,建议可以利用国际市场,适当进口,但不能依赖进口,正如习近平总书记所指出的“中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上”。

  转基因和转基因食品

  邓小平同志非常有远见,在1988年就提出:“将来农业问题的出路,最终要由生物工程来解决,要靠尖端技术。”生物技术从那时起就开始作为国家技术革命的重要组成部分。中国是比较早的重视农业生物工程的国家。农业生物工程是以转基因技术为核心,融入了分子标记、细胞工程、杂交选育等技术手段,是现代农业科技创新与产业化的重要领域。

  上个世纪八十年代中期,中国的棉铃虫灾害严重,导致河北一些棉花产区绝收。棉铃虫对农药已经产生了很强的抗药性。所以,必须在种子上想办法。这样,转基因技术进入了农业。中国农业种植作物每年由于病虫害损失达百分之十。使用转基因的种子,例如水稻、玉米和烟叶,可以有效地抗虫、抗病。这样做既保证了农业生产,又可以减少环境污染。

  实际上,转基因在大自然中一直存在,是可以自然发生的,今天我们见到的物种也是经过亿万年“物竞天择”演化而来的。我们吃的大部分农作物都是人类长期进行人工育种、转基因的结果。野生的玉米根本不像我们现在吃的玉米,它是经过长期的选育成为了全世界三大谷物中最重要的谷种。西红柿、大米从野生到栽培都经历了这样的过程。

  许多媒体都在问我们吃的圣女果是转基因的吗?其实不是,野生的醋栗番茄比我们吃的圣女果还要小。在野生醋栗番茄被人类驯化为栽培番茄过程中,果实大了100倍,也只不过是几个基因的改变。土豆原产于南美洲,野生土豆不规则,像生姜,在驯化过程中,块茎增加了几十倍,形状更加规则,便于食用。在西双版纳、印度有野生黄瓜,果实为椭圆形,特别苦,经过人类长期的选育、栽培,黄瓜失去苦味,果实变为长条形。人类通过无意的基因操作选择了人类所需要的基因。

  生物进化的重要原因之一,就是在种属内外,甚至不同物种间基因的水平转移,不断打破原有的种群隔离。甘薯是比较典型的天然转基因作物。科学家们在研究的291个样品中,都发现了农杆菌T-DNA的序列,表明这是在甘薯进化过程中 曾被农杆菌侵染而转入的,并在随后的自然选择中保留了下来。现在科学家在进行的转基因研究,比起自然转基因,具有更强的针对性、精准性和科学性,实验室的长期研究实际上就起到了人工的“物竞天择”的作用。

  近几年,我国基因组编辑有了长足的进步,大大促进了农作物生物育种的发展。由于这些年的努力,我国已经初步建成独立完整的生物育种研发体系,包括基因克隆、遗传转化、品种选育、安全评价、产品开发、应用推广等各个环节在 内的转基因育种科技创新和产业发展体系,中国的转基因作物研究开发的整体水平已经领先发展中国家,但是与发达国家还有较大差距。但是重要基因的自主知识产权和核心技术如棉花、水稻、玉米等转基因作物的基础研究和应用有着自己的优势和特色。

  现在,网上被误传为转基因的作物品种有很多,比如圣女果、胡萝卜、玉米、小黄瓜、小南瓜、彩椒、紫红薯等,实际上这些都不是,这是自然界早就存在的。实际上,我国市场上可能含有转基因作物成分的食物只有番木瓜、大豆油、油菜籽油。但是美国就更多了。有人看到美国超市很少见到转基因食品的标识,因此就认为美国人不吃转基因食品。实际上,美国有相关规定,凡经过科学论证,并经政府审批通过的转基因食品等同于非转基因食品,无须进行强制性标记。这样,企业就基本不标注了。实际上,美国市场上可能含有转基因作物成分的食品远远多于中国,包括了面包、巧克力、薯片、酸奶、奶酪、番茄酱、蛋糕等等。就在2015年11月,美国食品药品监管局确认了转基因三文鱼的食品安全性及有效性,正式批准其上市了。

  转基因管理

  如同许多新兴技术一样,转基因技术滥用与误用的预防、转基因技术发展过程中的潜在风险问题,特别是生物物种间基因转移是否具有风险问题也为各方面高度关注。国际食品法典委员会、国际经济合作与发展组织、联合国粮农组织、世界卫生组织等国际组织都制定了转基因生物安全风险评价指南。对转基因生物实施安全管理是各国普遍的做法。因国情不同,农业、环境与生物多样性亦有不同,许多国家均根据国际组织指南要求,结合本国利益需求制定了相关法规。

  转基因生物技术的风险分析主要关注三点:一个是风险评估,第二是风险交流,还有一个是风险管理。特别要强调的是,“风险”并非现实的、已经存在的危害或危险,而是指某一特定环境下,某一特定时间段内,某种事故或损失发生的可能性。我国已建成与国际接轨的评价与管理法规体系。我们参照了经济与社 会发展组织、国际食品法典等国际组织指南相关要求。在管理模式上综合借鉴了欧盟和美国的做法:既针对技术又针对产品,力求在严格管理、确保转基因生物安全与积极鼓励研究、稳步推进应用之间达成平衡;在制度设计上则强调符合国际惯例、适用我国国情、维护国家利益。现已基本建成规范的转基因生物安全法律法规、技术规程和管理体系。多年来坚持科学评估、依法管理,积累了大量经验,为转基因生物育种发展和转基因生物安全提供了切实保障。

  我们的管理对象是很严格的。利用基因工程技术改变基因组构成,用于农业生产或者农产品加工的动物、植物、微生物检测产品都在管理范围内。转基因作物管理流程也非常严格,在实验室评估许可的基础上,要通过安全评价得到安全证书,经过品种鉴定得到品种证书,通过种子生产许可得到种子生产证书,通过种子经营许可获得种子经营证书,通过生产加工许可得到生产加工证书。其中,安全评价主要是三个方面:分子特征、食品安全、环境安全,其中很关键的是食品安全性评价。以水稻为例,包括营养学、毒理学、致敏性等方面的评价。对环境安全性评价,要考虑基因漂移、杂草化、对非靶标生物的影响、对生态系统的影响、靶标生物的抗性等。

  我们的安全证书发放比较有限。截至目前,共批准发放7种作物安全证书,包括耐储存番茄、抗虫棉花、改变花色矮牵牛、抗病辣椒、抗病番木瓜、抗虫水稻、转植酸酶玉米。进口的转基因食品同样要经过进口申报程序。

  科学家的社会责任是转基因生物安全的重要保障。科学家从事科学研究的过程中,必须遵循共同的道德和伦理准则,包括保护研究对象、保护环境、安全性研究等,以确保科学的良性发展。科学家必须以负责任的态度,参与决策、提供咨询、科学传播,亦有责任向公众普及科学知识,提升公众对科学的认知,弘扬科学精神,以及理性对待科学技术发展中的不确定性。

  生物进化的重要原因之一在于种属内外、甚至不同物种间基因的水平转移,不断打破原有的种群隔离。典型事例:原始光合细菌叶绿体基因向高等植物的水平转移;根癌农杆菌侵染植物。所以,转基因育种不仅能实现种内基因转移,而且能进行物种间的基因转移,不过是通过与传统育种不同的方法对作物进行更有预见性和准确性的定向改造,顺应并加快了生物进化的进程。

  国内外大规模应用已20年,每年亿万公顷土地种植转基因作物,数亿吨转基因产品进入国际市场,数十亿人群使用转基因食品,尚未发现任何有真正科学证据的安全问题。经过严格科学评价和管理,人们当初担心的某些风险问题已经澄清并得到有效控制。实践证明:经过科学评估、依法审批的转基因作物是安全的,它的风险是可以预防和控制的。国际权威组织,包括国际卫生组织、联合国粮农组织、经济合作与发展组织、欧洲食品安全局等,都有明确的表态,经过批准上市的转基因作物都是安全的。

  我国是世界上率先研究农作物生物育种的国家之一,转基因作物种植面积一度居国际前列,转基因抗虫棉作为生物育种创新的成功事例曾在国内外产生了广泛影响。但是,由于在“转基因安全”问题上受到诸多复杂因素的影响和牵制,近年我国农作物生物育种的产业化进程减慢了。2012年以来,除棉花以外我国没有一个重要转基因农作物研究成果被批准产业化。近年我国在重要转基因作物产业化推进上停滞不前,结果不仅在发展水平上与美国的差距重新拉大,而且发展速度已落后到巴西、印度等发展中国家之后。

  习近平总书记指出,“要大胆创新研究,占领转基因技术制高点,不能把转基因农产品市场都让外国大公司占领了”。我国转基因生物育种发展正处在关键时刻。如果我们陷入“安全”之争而止步不前,就将失去发展的难得机遇,我国积多年努力形成的研发优势将会得而复失,结果不仅会让生物育种发展与市场受制于人,我国经济社会发展也将受到严重影响。只要坚定不移推进实施《转基因生物新品种培育》重大科技专项,大力推动产业发展,一定能如当年开发抗虫棉 一样,不仅能够与国外公司抗衡,抢占市场发展先机,而且能够抢占技术制高点,引领我国种业创新和科研水平的提升,加快农业发展方式的转变。

  几个认识误区

  1.美国人不吃转基因食品吗?

  美国转基因玉米除大量出口以争夺国际市场外,也广泛用于能源、医药、饲料和食品加工。据美国农业部统计,2010-2011年度美国国内玉米用量为2.85亿吨,其中3514万吨(占总量的12.3%)用作食品加工原料(食用淀粉、糖浆、快餐、软饮料、玉米油等),其中大都来自转基因抗虫和抗除草剂玉米。大家熟知、更为普遍生产和使用的转基因大豆,美国的人均消费量约是中国的两倍。可见生物育种产品被美国公众广泛接受并对经济发展产生了重大影响。

  2.BT杀虫蛋白对人体有毒吗?

  虫子吃了抗虫转基因水稻会死,人吃了为什么没事?这其中的秘密在于抗虫转基因水稻中的Bt蛋白是高度专一的杀虫蛋白,只能与鳞翅目害虫肠道上皮细胞的特异性受体结合,引起害虫肠麻痹而死,而人类肠道细胞没有该蛋白的结合位点,所以人吃了是安全的、无害的。

  3.欧洲人对转基因食品“零容忍”吗?

  相对来说,欧洲对转基因还是比较保守的。但即使这样,2015年,5个欧盟国家允许种植转基因玉米,28个国家批准转基因产品进口加工饲料和食品。欧洲的标识阈值是0.9%,即转基因含量低于0.9%就不用标记,而我们国家是零容忍,只要有,法律规定就必须标记。日本是5%,中国台湾是10%,不同的国家和地区标准是不同的。

  4.转基因作物会“破坏免疫系统”吗?

  以前有一种说法,耗子吃了转基因的马铃薯,免疫力下降。后来证明,那个实验是不可靠的。英国在1999年就否定了这个结果。中国社科院查询了国际上8000多篇转基因论文,只有几篇是持反对意见的,而这些论文的实验设计大多是有问题的。还有人说,广西大学生进行体检,发现男同学的精子数目下降。原因是他们吃了转基因的玉米。广西壮族自治区副主席陈章良宣布,广西从未进口过转基因玉米,没有向大学供应这类粮食的可能。体检结果与转基因无关。其实,一个基本的事实是,二战以后全球男性精子数目出现了下降的情况。有人分析,可能与环境污染,尤其是塑化剂污染有关。

  5.转基因育种违背了生物进化的自然规律吗?

  生物进化“物竞天择,适者生存”。生物通过遗传、变异、在生存斗争和自然选择中,由简单到复杂,由低等到高等,不断发展变化。自然界打破生殖隔离、进行物种间基因转移的现象古往今来普遍存在,现在仍悄悄发生,只不过我们平时没有觉察,多数人不了解而已。今天我们种植的绝大部分作物已经不是自然进化而生的野生种,而是经过千百年人工选育改造,即不断打破生物间生殖隔离、转移基因创造的新品种和新物种。如袁隆平培育的杂交水稻、李振声培育的高产抗病小麦,分别将亲缘关系较远的野生种或远缘种的优良基因转移到作物,即打破了作物种间生殖隔离。

  来源:浙大新闻办

(XYS20160422)

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