吃與活

科學地吃,健康地活
個人資料
正文

轉基因作物:有害還是有益?(by 我愛雨果)

(2016-02-19 10:08:17) 下一個

轉基因作物:有害還是有益?

作者:我愛雨果

摘要

轉基因作物是指使用最新的分子生物學技術,培養和種植供人類(或是牲畜,但最終還是為人類服務)消費的植物。用轉基因作物的產品直接間接製成的食物就是轉基因食品。轉基因技術就是科學家從生物體內提取DNA,修改或複製後,植入相同(或者不同)物種的基因組中。這種植入工作可以通過攜帶修改後基因的細菌來傳遞,也可通過基因槍(Gene gun)直接把吸附了DNA遺傳物質的金屬微粒射入到植物細胞中。即使科學家不能一次就準確控製外來DNA的著陸點,也可以重複試驗,直到在基因組裏正確位置插入正確信息。新一代的基因工程技術更是可以直接在基因組上進行修改。因此,這種處理過程已經能保證取得非常好的精確度。

 
什麽是轉基因作物

轉基因作物是指使用最新的分子生物學技術,培養和種植供人類(或是牲畜,但最終還是為人類服務)消費的植物。用轉基因作物的產品直接間接製成的食物就是轉基因食品。轉基因技術就是科學家從生物體內提取DNA,修改或複製後,植入相同(或者不同)物種的基因組中。這種植入工作可以通過攜帶修改後基因的細菌來傳遞,也可通過基因槍(Gene gun)直接把吸附了DNA遺傳物質的金屬微粒射入到植物細胞中。即使科學家不能一次就準確控製外來DNA的著陸點,也可以重複試驗,直到在基因組裏正確位置插入正確信息。新一代的基因工程技術更是可以直接在基因組上進行修改。因此,這種處理過程已經能保證取得非常好的精確度。

修改某些植物的基因,是為了獲得人們所期望的性狀,比如讓植物具有更強的抗雜草能力、產生更多營養成分等。以往,人們的這些旨在改變植物性狀的努力隻能通過雜交等方式進行。從本質上來說,雜交是通過人工幹預、改變基因來獲得理想的植物品種,因此也是一種基因改造形式。但雜交育種不僅非常耗時,而且具有很大的盲目性——即使偶然培育出具有優良品質的子一代,這些性狀也不穩定,容易在第二代或者第三代消失;同時還轉入了不明、不需要的基因。而轉基因技術是建立在基因工程基礎上的,可以迅速培養出滿足人們要求、性狀也非常穩定的植物。這是因為轉基因植物的種子天然具有父本的基因特征,並且能穩定地遺傳下去。例如,植物遺傳學家可從那些耐旱植物中精準地分離出耐旱的基因,將其插入到農作物中,新的轉基因農作物就具有更好的耐旱性。美國已經批準耐旱轉基因玉米種植,這將是農業史上的一場革命,尤其是自然環境惡劣的不發達國家,可以養活更多的人口。

轉基因技術不僅僅在植物之間施展,也可以用於植物和非植物體之間,最著名的例子就是Bt基因的應用。Bt(Bacillus thuringiensis蘇雲金芽孢杆菌的英文縮寫)是種自然界常見的細菌,它產生的伴孢晶體蛋白對鱗翅目(如蛾子與蝴蝶)、雙翅目(如蒼蠅、蚊子)和鞘翅目(甲蟲)幼蟲是致命的毒素。細菌的這種殺蟲能力通過轉基因技術轉入玉米,使得玉米天然具備抵抗某些害蟲——比如歐洲玉米螟——的武器。在中國,Bt轉基因技術主要用於培養抗棉鈴蟲的棉花。

轉基因食品具有哪些優點?

世界人口總數已經突破六十億,預計在不久的未來還會增加到九十億。如何確保糧食的充足供應來滿足蓬勃發展的人口數量,將是人類麵臨的非常嚴峻的挑戰。采用用轉基因技術發展農業,將是唯一的必由之路,具體理由如下。

1. 防止蟲害

害蟲造成的農作物損失非常驚人。在發展中國家,蟲害是造成農民毀滅性經濟損失和饑餓的主要原因。為了控製蟲害,農民不得不使用大量的殺蟲劑,而過度使用農藥和化肥還有可能汙染水源,造成環境危害;而消費者也因潛在的健康危險而不願食用這些可能含有大量農藥殘留物的農產品。如果種植類似含有Bt基因的作物就可以極大地減少對化學農藥的需求,進而提高產量,為市場供應更多農產品。除了有助於環境保護、減少農民的生產成本,還因減少農民接觸農藥的機會,而對他們身體健康更有益。僅就這一點來說,那些標稱自己有愛心、崇尚環保和自然的反轉控是無知和殘忍的。

2. 抵抗雜草

和作物一起生長的雜草是農業中的另一害,因為這些雜草和作物爭奪生存資源,導致農產品收成減產。對很多農作物來說,用傳統物理方式——比如手工拔草或者翻地——來剪除雜草,不僅耗時費力,效果欠佳,還會使得土壤中的生物碳被釋放到大氣中加劇溫室效應,因而是非常不經濟的。噴灑多種大量的高毒性除草劑(例如草脫淨等)來消滅雜草,是一個非常耗時和昂貴的過程,流失的除草劑也會破壞環境。如果種植了轉基因抗除草劑技術的作物,就能用毒性更低、破壞更小的草甘膦取代其他高毒性除草劑,在實現高產的同時保護了環境,也幫助農民減少了成本。

3. 抗擊病害

有很多種病毒、真菌和細菌可以引發植物病害。植物生物學家們研究和分離那些可以耐受病害的基因,並將其插入到農作物中。例如將菜豆幾丁質酶重組,導入煙草和番茄,可顯著提高對立枯絲核菌的抗性。上世紀末在美國夏威夷,麵對災難性的番木瓜環斑病毒疫情,科學家利用轉基因技術培育了抗病毒的彩虹木瓜,並借此成功拯救了當地木瓜種植業。

4. 抵禦凍害

突然的大幅度降溫會對很多農作物造成凍傷。目前,科學家們已經從某些耐寒的冷水魚中分離出抗凍基因,把它們插入到植物中去(比如煙草和土豆),這些轉基因作物就比傳統作物更能耐受惡劣天氣。

5. 耐旱、耐鹽性

隨著世界人口的增長,必然需要更多的土地資源用於蓋房子而不是生產糧食。農民不得不開墾新的、原先並不適合植物栽培的土地用於種植農作物;同時,全球氣候變暖也使得低緯度地區的幹旱愈發嚴重。這就給科學家們帶來一個挑戰,那就是要培養能在幹旱的土地、高鹽分的地下水環境中生長的農作物,有助於人們在荒涼的地方發展農業。

6. 增加營養

營養不良的問題常見於第三世界國家,貧困人群多以單一水稻作為主食,而大米並不包含所有必須和足量的營養素。如果大米被基因工程改造成包含更多維生素和礦物質,營養不良的問題就能得到緩解。例如,夜盲症是由於維生素A缺乏所致,這種情形在第三世界國家極其常見。瑞士聯邦理工大學植物科學技術學院的科學家們,利用轉基因技術培育出一種叫做黃金大米的新品種,它富含β-胡蘿卜素(維生素A前體)。因為該項研究是由著名的非營利組織洛克菲勒基金會聯合各大科學基金會和政府機構資助的,所以該研究團隊願意將黃金大米的種子免費提供給任何有需要的第三世界國家;同時各大公司也向這一人道主義項目提供了專利授權,掃清了黃金大米計劃中的專利障礙。黃金大米的研製,純屬解決貧困地區人群營養不良的問題,因為發達國家的人群不存在營養缺乏的問題。除了添加豐富的維生素A外,科學家們還設法讓黃金大米含有更多的鐵質。洛克菲勒基金會放棄專利免費提供種子,這是一項造福貧困人們的大好事,但是被反轉勢力攻擊為“毒害”他人,使得這項可造福更多人類的科學技術推廣步履艱難。誰善誰惡,一目了然。更遺憾的是,由於歐洲轟轟烈烈的反基因改造抗議四處蔓延,以及擔心這種營養強化的大米沒法子進入市場,目前洛克菲勒基金會的資助已經結束,但是蓋茨基金會以及美國國際開發署等機構仍在繼續資助這一項目。

7. 藥用

藥品和疫苗生產花費巨大,而且一旦生產出來,為保持藥性和活性又需要非常苛刻的儲存條件,很多貧困國家很難滿足這些要求。研究人員正利用轉基因技術開發含有可食疫苗的西紅柿,比傳統疫苗更容易運輸、儲存和管理。轉基因技術在醫藥健康方麵替代了費用昂貴且非常危險的傳統工藝,生產出更有效、更安全、可防止人畜共患傳染病的疫苗。主要應用有,利用轉基因技術將乙型肝炎病毒(hepatitis B virus)所含有的乙肝表麵抗原的基因片段,插入到酵母菌中來生產乙肝疫苗。我國已經大規模使用這項技術,不僅製造成本低廉,而且品質更好;其免疫效果超過血糖疫苗酵母菌生產的疫苗,並已經廣泛應用。轉基因技術還將胰島素基因插入大腸杆菌中,通過培養這些大腸杆菌,方便、快捷、大量地生產人用胰島素。傳統方式需要從1噸豬胰髒(幾千頭豬)提取的100克胰島素,現在培養2000升細菌就能獲得,這極大降低了胰島素的售價。轉基因技術在醫學上的應用已經為全世界上億人口,特別是幾千萬糖尿病患者帶來了福音。

8. 環境恢複

轉基因技術並非隻用於農作物。土地和地下水汙染是全球性問題,利用轉基因技術提高一些植物樹種(比如楊樹)的根係吸收土壤重金屬的能力,可以降低土地汙染的程度。

由此可見,轉基因農業會因為充足的改良作物為農民帶來更多收益、促進環境好轉等眾多優勢,而引發第二次綠色革命(第一次綠色革命是指上世紀五十年代發軔的新的高產品種、灌溉、機械化和大批量施用的化肥,極大的提高了農產品產量)。轉基因作物首次商業化以來,迄今已20多年了,目前大部分轉基因作物在5個農業大國(美國、巴西、阿根廷、加拿大和印度)種植,這些農業大國最看重轉基因作物的兩個特性就是耐除草劑和抗蟲性。具體數據如下(截止2012年):全球可耕種土地麵積為15億公頃,種植轉基因作物的土地麵積有1.7億公頃,其中1.52億公頃被這五個國家瓜分。美國是世界上最大的轉基因作物生產國,全國可用耕地麵積的69.5%種植著轉基因作物;巴西為36.6%、阿根廷為23.9%、加拿大為11.6%。某些作物的轉基因品種產量已經逼近甚至超越了傳統作物。全球大豆產量的81%為轉基因大豆,主要用於榨油。由於出油率更高、更抗除草劑和抗蟲,因而成本低,所以深受農民伯伯喜愛,這也是傳統大豆根本無可能和轉基因大豆競爭的直接原因。轉基因棉花也占據了80%以上的份額,棉花主要是Bt轉基因品種,能抗棉鈴蟲,可在減少殺蟲劑施放的前提下提高棉花的產量。你要是棉農,會做什麽樣的選擇呢?轉基因玉米占據35%的全球產量,轉基因玉米產量主要集中在美國。玉米是重要的飼料和食品添加劑原料,因為飼料和食品添加劑的用途太廣泛了,所以在美國幾乎很難找到哪種食品是絕對沒有轉基因作物成分的。轉基因油菜占據了30%的總產量,主要也是用來榨油,轉基因油菜籽出油率高於傳統菜籽,而且對人更健康。

反對轉基因食品的批評有哪些?

任何一項新科學技術的誕生都會招致批評和懷疑,這本不是件奇怪的事情。因為新技術本身就意味著對原有觀念和理論的變革和進步,很多尚未具備相應認知能力的人自然持狐疑態度。這種狐疑態度在轉基因食品上會表現得更加突出,因為懷疑者,往往是環保主義者、宗教組織、公益組織等,他們占有更多的決策和輿論的引導權。這使得轉基因食品技術的推廣遇到更大阻力和障礙。對轉基因食品的批評主要有三個方麵:環境危害、人體健康危害和經濟問題。這些批評都成立麽?不妨分析一下。

gmos

1. 環境危害

以Bt轉基因作物為例。Bt轉基因的主要特征是抵禦害蟲對作物的侵損取食,這樣就可以在減少施用殺蟲劑前提下提高產量。Bt轉基因作物的葉子被害蟲幼蟲食用後,葉子裏的Bt蛋白與幼蟲腸道壁上的特定受體結合,讓腸壁細胞破裂,最終導致幼蟲死亡。懷疑者提出,如果Bt轉基因在植物中泛濫,會傷害更多的無辜昆蟲,甚至是對人類有益的昆蟲物種(比如家蠶)。這種擔心是不必要的。首先,Bt毒蛋白的抗蟲性是窄譜的,它隻能殺死鱗翅目(蝴蝶、蛾子)、雙翅目(如蒼蠅、蚊子)和鞘翅目(甲蟲)昆蟲的幼蟲。眾所周知,農業害蟲主要是鱗翅目、鞘翅目、同翅目(蚜蟲,粉虱)、半翅目(蝽象)和直翅目(蝗蟲)。因為生理機製不同,Bt毒蛋白甚至都無法殺死蚜蟲、椿象和蝗蟲,所以它的影響力是有限的。當然,Bt毒蛋白是能殺死屬於鱗翅目的家蠶的,但隻要在耕作的時候注意隔離,不讓桑樹具有Bt毒蛋白,就能保護家蠶。懷疑者提出,如果Bt轉基因作物普及後,可能會培養出能耐受Bt毒蛋白的“超級害蟲”。對於這點,科學家也想到了對策。一方麵可以研發出新的植物毒蛋白來對付害蟲,另一方麵要求維持90%的Bt轉基因作物和10%非Bt轉基因作物間種,讓害蟲有個“避難所”。總之,對於各種可能造成的環境危害都有相應的應對措施。Bt轉基因作物耕種曆史已有20多年了,目前來看,帶來的經濟利益是非常巨大,也沒有出現濫殺昆蟲的現象,“超級害蟲”的出現時間比科學家的預期晚得多,而且程度也更輕。

2. 人類健康風險

懷疑者提出轉基因作物既然能殺蟲,也可能會傷害人;轉基因食品可能會變成新的過敏源。Bt毒蛋白和所有蛋白質一樣,加熱就會變性失去活性,即使人類生吃Bt毒蛋白也毫無危險;並且人類的胃環境是酸性的,人的腸道細胞也不含有Bt毒蛋白的受體,所以,Bt毒蛋白和吃下去的其他蛋白質一樣,最終被消化分解掉。理論上,施加外源基因製造的轉基因作物有可能構成新的過敏原,但科學家們已經了解和獲知了造成人類過敏的全部大約500種過敏原,那麽在確立新的轉基因品種上,會有意識地避開這些過敏原。所以,轉基因產品不會演變成新的過敏原,其安全性反而比雜交育種食品的安全性更高,因為後者並不能有控製地避開過敏源。目前上市的轉基因食品沒有一種發現有新的過敏原。

3. 經濟問題

轉基因作物的育種和培育是技術門檻和科技含量很高的技術,那些研發轉基因作物新品種的農業生物技術公司為此投入了大量人力物力,這些公司當然希望確保他們的投資得到回報。許多新的植物基因工程技術和轉基因作物已獲得專利,這些公司售賣轉基因作物種子並牟取利益,和世界上任何一種商業模式別無二致。批評者擔心諸如孟山都這樣的大公司會控製和壟斷轉基因作物種子的價格,讓普通農戶或第三世界國家負擔不起。他們不知道的是,很多轉基因作物同時采用了雜交育種技術,隻有一小部分能夠維持最早的高產性狀(這在生物學上叫做性狀分離);即使是非雜交的種子,由於播種規模巨大,單獨留種要分離種子以外的雜質、控製種子質量,這需要耗費大量人工。如此,農戶還不如直接從農業生物公司購買種子。固然,在購買種子時候會提高成本,但是可以通過減少農藥釋放、減少用水量、最終獲得更高產量等方麵得到彌補;而種子利潤高,就會有更多的公司研發和生產,供應量充足、競爭充分也能降低種子的售價。更何況已經有些組織(如洛克菲勒基金會)通過資助或購買專利的方式,將重要的轉基因作物種子以很低的代價甚至免費提供給貧窮國家農民使用。孟山都雖然在實驗室開發過“自殺基因”的技術,但從未在產品中應用過,也早已承諾放棄使用這種技術。總之,市場行為可以交付市場來應對,種植轉基因作物最終的經濟意義就是達成雙贏的局麵。

將基因生物技術用於農業是科學服務於人類文明和現代化的重要手段,毫不誇張的說,也是在目前的地球資源條件下,用日趨減少的耕地麵積養活更多人口的唯一可行之路。基因工程技術是個受到嚴格監督和管理的新技術,因此,轉基因食品的整個生產鏈也完全處於可管理和可控製的範圍中。無論從理論還是幾十年的實踐來看,轉基因食品的安全性是可以信任的。作為一個普通民眾,無需輕易否定或拒絕自己不熟悉的事物。要麽潛下心來學習基本的生物學常識,要麽采信科學界主流的學術觀點,這才算是個合格的現代人。

(注:以上內容參考多篇講述轉基因文章的觀點,主要框架來自Genetically Modified Foods: Harmful or Helpful?http://www.csa.com/discoveryguides/gmfood/overview.php )

轉自《科學公園

[ 打印 ]
閱讀 ()評論 (2)
評論
吃與活 回複 悄悄話 回複 '彩煙遊士' 的評論 :

這是遵照遊士兄指示找的:)祝周末愉快!
彩煙遊士 回複 悄悄話 很科學客觀的好文!謝謝吃兄分享。周末快樂!
登錄後才可評論.