與質疑BT轉基因人士探討的一篇文章

BT蛋白的安全性經過科學和曆史的雙重檢驗
　　(2010-03-03 15:07:38)
　　
　　 2010年2月24日，北京大學免疫學博士王月丹在搜狐博客上發表了《到了向全國人民公開轉基因大米真相的時刻了——呼籲兩會關注轉基因大米的問題》的署名文章。該文相繼在中華網、新浪博客等網站上轉發，引起了不少人的關注。博文作者傾向於用科學的方式來公開討論問題，不搞人身攻擊也不帶偏激的情緒，作為一名長期從事微生物農藥和芽胞杆菌分子生物學研究科研人員，本人對此十分欣賞。王月丹這篇博文談到了兩個產品的安全問題, 不僅懷疑Bt轉基因大米的安全性, 而且懷疑Bt生物農藥的安全性。從博文的撰寫來看,我明顯感覺到,作者對Bt以及Bt殺蟲基因的了解非常有限。在有限的認知情況下,容易產生不正確或不全麵的認識。這樣的認識一旦公布出來，就有可能誤導讀者。因此，我將盡可能的用科學的語言解釋博文中有誤解的或不全麵的描述。
　　
　　 第一，對於Bt生物殺蟲劑來說，其對人體的安全性經受了曆史的檢驗。
　　
　　
　　
　　 Bt生物殺蟲劑的商業化應用已經有70多年的曆史了（上世紀30年代最早在法國商業化），還沒有發現Bt殺蟲劑在生產和應用過程中出現不安全的事例。這是一個本研究領域同行們的共識性問題。
　　
　　可以說Bt殺蟲劑是所有藥物中最安全之一。試問一下，在目前眾多的農藥（無論是生物農藥還是化學農藥）和醫藥中，有多少比Bt殺蟲劑更安全？能夠找出來的，也就是寥寥無幾。大家有興趣的可以收集數據進行統計。就以青黴素為例，這是一個常用的抗生素藥物，人們已經明明知道它是不安全的（能夠引起過敏反應，嚴重的導致死亡），但仍然在大規模使用，而且是采取最危險的血液注射的方式使用。所以說，安全是相對的，是可以控製的。不能由於存在風險，就禁止使用。
　　
　　博文中說“我國有關的食品管理部門早就知道蘇雲金杆菌對人體是有毒害的”，不知作者是從哪裏獲得這個結論的，是哪個食品管理部門、在哪個文件或文獻中指出了這個問題?博文大量引用了一篇發表在《食品科學》(2007年28卷第3期的357頁)上的論文，這應該是一篇學術期刊，談不上是官方文件。重要的是，博文對這篇論文的認識和理解是不全麵的,甚至是誤解, 用一些討論的東西作為結論。本人曾與該篇論文的作者進行過討論，其實論文作者的用意是告訴讀者，在Bt中存在腸毒素基因，提示可能的風險以及需要注意的地方，並沒有認定安全性的問題。而博文作者懷疑Bt殺蟲劑的安全性的依據無外乎是認定Bt產生腸毒素。下麵來談一下腸毒素。
　　
　　 1. 部分蠟狀芽孢杆菌產生嘔吐毒素和腸毒素，並不意味著Bt都產生這兩種毒素。
　　
　　（1）蠟狀芽孢杆菌是一個非常豐富的物種，遺傳多樣性非常廣泛。其中有一部分可以產生嘔吐毒素和腸毒素，從而引起食物中毒，這一類菌株叫做條件致病菌，隻有在一定的條件下會誘發動物和人類的疾病產生。但是更多的蠟狀芽孢杆菌卻是無毒的，甚至是有益的。最典型的就是動物益生菌，蠟狀芽孢杆菌是益生菌中的主要物種。以往豬牛禽水生動物的飼養中過程中，往往要添加抗生素抵抗動物疾病，但同時也帶來了抗生素的殘留。為了解決這個問題，利用益生菌來替代抗生素添加到動物飼料中，效果顯著。
　　
　　 （2）嘔吐毒素相對來說理化性質比較穩定，但是腸毒素卻很脆弱，在高溫和蛋白酶的作用下很容易分解。
　　
　　 （3）部分Bt產生腸毒素，但未發現產生嘔吐毒素的Bt。我們已經測定了用於生產Bt殺蟲劑的菌株的基因組序列（我們已經測定多個菌株，但未公布），未發現編碼嘔吐毒素的基因。
　　
　　 2. Bt含有腸毒素編碼基因並不意味著Bt不安全，更不能推斷Bt殺蟲劑不安全。
　　
　　 一來腸毒素不穩定易於降解，容易受到蛋白酶（Bt生長到芽孢成熟時，釋放大量的蛋白酶，就連菌體都被降解了，再將芽孢釋放出來）、酸堿、高溫和紫外線等因素的破壞，在生長周期/產品加工/野外應用過程中易於破壞。
　　
　　 二來，在用於生產殺蟲劑的菌株中，腸毒素的合成量是最小的（FEMS Immunology & Medical Microbiology, 12(3-4):245-249, 2006），這也是篩選的結果。
　　
　　 第三，就算有小量的腸毒素經口進入體內，“腸毒素在胃中會被破壞”。
　　
　　 第四，安全性試驗證明Bt殺蟲劑是安全的，更主要的是70多年的實際應用是最好的安全性試驗，證明其是安全的。
　　
　　 3. 不能誇大Bt與有毒蠟狀芽孢杆菌的等同性。
　　
　　（1）博文不應斷章取義地引用“蠟樣芽孢杆菌中70%是蘇雲金杆菌”，其實所引用的文獻隻是指所涉及的那些菌株的情況。實際上蠟狀芽孢杆菌的種群非常大，遺傳多樣性非常豐富。在大量的分離菌株中,會出現鑒定不到位的情況,有些蠟狀芽孢杆菌會被誤認為是Bt，有些Bt會被誤認為是蠟狀芽孢杆菌。這些被誤認的，是極少數的，即使是這極少數也是非典型。
　　
　　（2）基因組測序證明，一些被認為是有毒的Bt其實是蠟狀芽孢杆菌。已經有9株蠟狀芽孢杆菌和2株Bt完成了基因組測序，其中這兩株所謂的Bt菌株具有一定的病理特征。但是基因組序列顯示，這兩個菌株根本沒有Bt特異性的殺蟲基因，不具備鑒定為Bt的基本條件。
　　
　　 （3）能夠引起食物中毒的蠟狀芽孢杆菌分布在一個非常小的集群內，遺傳多樣性也很小，是蠟狀芽孢杆菌中一個特殊的小類群，不是主要類群（Microbiology, 2005, 151(1): 183-197）。
　　
　　（4）Bt本身也是一個多樣性很大的物種，根據其鞭毛抗原的差異，已經鑒定出71個血清型80多個亞種。用於殺蟲劑生產的隻是其中3-4個亞種。就算將來有一天發現了一個特殊的能產生毒素的Bt，也不用奇怪。我們不用它就是了。就像我們人類，不能因為存在犯罪，就否定所有人類的價值。
　　
　　（5）博文作者通過不完整的或誤解的信息推斷“目前我國的很多農產品和畜牧產品都受到了這種農藥菌的汙染，有些人甚至說被汙染的牛奶是特意添加了蘇雲金杆菌益生菌的”是不嚴謹的，或者說是錯誤的。這些說法沒有足夠的數據支持，不能從《食品科學》(2007年28卷第3期的357頁)上的討論和提示作為證據而進行演繹。
　　
　　
　　
　　 第二，對於Bt的殺蟲晶體蛋白(基因)來說，其對環境和非昆蟲生物的安全性也有嚴謹的科學依據。
　　
　　
　　
　　 要認識和接受這個觀點，可以從更多了解這個基因開始。
　　
　　 1. Bt產生種類繁多的殺蟲基因。Bt的殺蟲基因總體上可分為兩類: 蛋白類殺蟲毒素編碼基因和次級代謝物（類似抗生素）編碼基因。蛋白類殺蟲毒素又可以分為兩類（主要為伴胞晶體蛋白，還有少量營養期蛋白），用於轉基因作物的主要是晶體蛋白基因。目前已經發現了60群晶體蛋白基因（彼此間氨基酸序列的相似性小於45%），共有近500個。目前用於轉基因的隻是其中的極少數種類,如Cry1, Cry2 和Cry3等類群中的個別基因。
　　
　　 2. Bt殺蟲晶體蛋白具有顯著的殺蟲專一性。殺蟲範圍一般不會超過“目”的範圍，殺鱗翅目幼蟲（主要是蛾和蝶）的晶體蛋白對其他“目”的昆蟲沒有殺蟲活性。即使在同一個“目”中，對不同“科”，不同“屬”，甚至同一“屬”中的不同“種”的昆蟲都會有不同（或有無）殺蟲活性。更不用說，超出“昆蟲綱”這個範圍了，擴大到人類身上目前是不可能的。對於一個具體的殺蟲基因或Bt菌株來說，其殺蟲範圍是非常窄的，以至於不能同時將同一塊農田的昆蟲都控製住。這個“窄譜”，既是Bt殺蟲劑安全的理由，同時也是限製其廣泛應用的缺點。
　　
　　 3. Bt殺蟲晶體蛋白“殺蟲譜窄”有其內在的分子機製。晶體蛋白經昆蟲口服進入腸道後，要與中場上皮細胞上的受體結合，然後再在細胞上打孔，最後導致一係列的病理過程以至昆蟲死亡。關鍵一點是，晶體蛋白與受體的結合是非常專一性的，這種受體隻在昆蟲中出現，這種專一性就像抗原抗體反應一樣非常專一。這些殺蟲晶體蛋白與高等動物的細胞發生受體結合反應還從沒有發現過(幾乎是不可能發生的)。
　　
　　 4. Bt殺蟲晶體蛋白是非常脆弱的，非常容易分解。(1) Bt的殺蟲蛋白一般隻對昆蟲的幼蟲有殺蟲活性，對高齡幼蟲特別是對成蟲是沒有殺蟲活性的。這主要是由於，高齡及以後的昆蟲會產生複雜的腸道蛋白酶，可以分解晶體蛋白。如果高等動物包括人類攝食了晶體蛋白後，到達胃部以後，很快就會被當作營養物質被分解掉了。（2）殺蟲晶體蛋白很容易受到環境因素的影響而被分解，殘留非常低。在Bt殺蟲劑應用過程中，晶體蛋白非常容易受到紫外線的破壞，容易受到葉麵微生物的降解，高溫也容易使之失活。盡管我沒有做過試驗，但我懷疑晶體蛋白與大米一起經過蒸煮以後是否還會有活性（有興趣的可以去做一做這樣的試驗）。因此，晶體蛋白的殘留非常低，同樣，這既是Bt殺蟲劑安全的理由，同時也是限製其廣泛應用的缺點。
　　
　　 我認為，關注生物材料和製品的安全性是必要的，但重要的是作出的結論要立足於數據和實驗結果，這樣才有說服力。
　　
　　
　　
　　 【本文作者簡介：孫明，華中農業大學教授、博士生導師，農業微生物學國家重點實驗室副主任，湖北省和武漢市微生物學會農業微生物專業委員會主任，國際無脊椎動物病理學會學術委員，從事微生物農藥和芽胞杆菌分子生物學研究20餘年，有很深的學術造詣】