信意隨筆
偶爾為之
從1994年轉基因番茄在美國上市以來，轉基因作物已經在美國以及許多發展中國家廣泛種植。這麽多年轉基因作物主要有以下幾種。有使番茄變硬容易保存的轉基因番茄 （後來因為不盈利，從市場上消失了）；1996年開始大麵積種植的抗蟲棉花和玉米；抗除草劑的大豆，玉米和油菜；還有抗病毒病的木瓜等。到目前，全球的82%的大豆，68%的棉花，30%的玉米和油菜都是轉基因。美國超過90%以上的玉米大豆和棉花都是轉基因，95%以上的動物飼料都是轉基因。很多植物都是轉入兩種或兩種以上的基因。比如玉米很多都轉入了抗蟲和抗除草劑基因。中國是最早批準轉基因作物上市的國家。早在1992年就批準抗病毒煙草的種植，但在1997年撤銷。
轉基因作物給農民帶來了利潤增加近70%，產量也曾經了20%多，更是減少了勞作省時省力。因此廣受世界各地農民歡迎，包括尚不能種植的歐盟國家的農民，都願意種植轉基因作物。歐盟是世界上對轉基因最謹慎的地方。對轉基因植物種植，進口和銷售政策最嚴格。隻有西班牙等少數幾個國家從2009年開始種植一些轉基因大豆。羅馬尼亞在2007年加入歐盟之前，農民大麵積種植抗除草劑大豆。加入歐盟後，因為禁止種植，農民幾乎完全失去了利潤。目前大豆幾乎全靠進口。歐盟民眾在早期從美國進口轉基因產品的時候，尤其是在非政府組織(NGO) 等機構的抗議下，政府製定了嚴格的轉基因標示政策。早期的時候，如果從轉基因作物衍生產品中檢測轉基因成分，就必須要標注出來。2003年以後就更嚴格了，隻要從轉基因作物中生產來的，都必須要標注。比如植物油，或許植物油轉基因成分檢測不出來，但歐盟規定必須標注。而美國盡管也有大約30%多的民眾希望標示轉基因，但至今沒有這樣的政策。至於為何美國民眾對轉基因的關注程度低，人們猜測可能和民眾對相關知識的了解缺乏有關。但民眾開始越來越多地意識到相關問題。比方說，很多美國民眾寧願每磅多付2.8-3.2美元來買非轉基因飼料喂養的牛肉。歐洲民眾寧願多付5-10元。其他很多食品，都是寧願多付10%-100%。其植物油可能人們認為危害小，寧願多付的幅度最小。
那麽什麽是轉基因呢？它和傳統育種有什麽不同呢？
傳統育種就是主要利用同物種作物或親緣關係很近的物種（比如小麥和大麥）間通過花粉授粉雜交，利用不同品係（或相近物種）間同一套基因間的差別，通過品係間配種後，後代之間的個體表現差異來選擇所需要的優良性狀。比如耐旱，抗病，抗蟲，抗倒伏（矮壯），高產，高品質等。但這種方式就像中醫看病，全靠經驗。靠長期在田間觀察記錄植株長相和最後結實情況。比如葉片相對直立的植株可能由於葉片間不遮光，光合效率會高。但最後高產取決於這些性狀都集中在一體。這種可能性很低，因為很多性狀是多基因控製。發現一棵植株有兩三項好的性狀，就有可能育成一個好品係了。但實際過程也不容易，因為後代這些組合在一起的性狀還是會分離。所以隻能通過在觀察，猜測，篩選，和大量組合來發現幾個好性狀終於在一個侏係固定下來。這一般都需要近10年的時間。另外，經過上千年的農作物種植，品係間同一套基因之間的差別越來越少。而由於物種間雜交不親合性，無法通過傳統授粉從其它種植物來引進差別大的基因或好基因。 而基因工程就可以突破物種間雜交不親合，通過人為操作轉入任何來源的基因到植物中。
50年代發現脫氧核糖核酸（ＤＮＡ）是遺傳物質。DNA就是由4種小分子（叫核苷酸，分別用A，T，C，G來簡稱）以各種排列組合方式來形成的很長的雙鏈雙螺旋結構。一段DNA控製特定一性狀並稱之為基因。後來發現可以精確切割，修補，拚接DNA的酶，這使得改造基因組的基因工程成為可能。 這樣就可以從一個物種的基因組中切出想要的基因，然後把這個基因整到細菌衛星基因組中通過細菌的快速繁殖並利用細菌有多拷貝的衛星基因組（質粒），來擴增這個基因。 擴增的目的是為了能夠通過實驗手段檢測每一步是否做對了，因為單個基因量很少，不擴增很難通過實驗手段看到。但怎麽把這個基因轉入植物中曾經是個問題。轉到植物細胞中也會因為無法整合(拚接）到植物基因組中而被植物細胞的核酸酶給降解掉。因為植物細胞基因組是被發達的膜裝結構包裹在細胞核裏。人們嚐試用顯微注射到細胞核或細小金或烏金顆粒表麵沾附基因然後象高壓氣槍一樣的方法轟到細胞核裏麵。後來人們從植物長的瘤子中發現了一種細菌含有很容易把基因轉到植物細胞中，並整合（拚接）到植物基因組中去。人們發現隻有一很短的一段DNA順序是必要的，並且這段DNA按相反方向分布在任何一段DNA或基因兩端，就可以把中間的任何DNA順序轉入並整合到植物基因組中去。這段按相反方向排列的DNA片段就叫轉移DNA，簡稱T-DNA。但整入地點是隨機的，並且多是整入好多拷貝。因為這種轉入其實效率還是遠低於100%。轉入的基因很多時候不容易識別。這樣就需要同時轉入一個能篩選的標記基因來篩選哪些是轉了基因的細胞。轉基因一般是通過培養的細胞來完成。因為隻有在細胞分裂的時候，T-DNA才能整入植物基因組中去。並且要整入到能遺傳到後代的“幹細胞”中才行。植物不象動物幹細胞少，植物很多部位的細胞在培養基上可以變成類似“幹細胞”細胞團，叫愈傷組織。這些細胞可以通過添加或去除激素再重新長成植株結實。這種特性叫細胞全能性。如果是轉入抗除草劑的基因，那就不用另外的篩選基因了。因為在培養基上加入除草劑，正常細胞就會死亡。或者將來長出的幼苗用除草劑一噴，就把沒轉的細胞長成的幼苗都殺死了。但轉抗蟲基因等不容易篩選的基因就需要同時轉入容易篩選的基因。很多就用抗除草劑基因或抗抗生素基因，因為正常細胞對抗生素敏感。 培養基中加致死劑量的抗生素就把沒轉基因的細胞殺死了。隻有轉了基因的細胞才能存活並長成植株結籽遺傳給下一代，形成品係。
轉入並整合到植物基因組中去，這段外源的DNA順序（包含基因）就安全了，不會被植物核酸酶消滅了。並能和植物本身遺傳物質一樣遺傳下去。但這轉進去的外源基因要利用植物細胞內的機器造出起作用的蛋白才行。這個過程叫基因表達。基因表達分兩步，一步是先按DNA的順序製造出和DNA順序相對應的單鏈RNA順序（除了是單鏈外，它和DNA在組成上，DNA裏的T的位置，都換成了U）。然後細胞再按RNA的AUGC排列順序合成蛋白質。當然也有的基因不造成蛋白而隻造出一段RNA來。也叫基因表達。基因附近往往有調節基因何時表達，在哪種細胞或組織甚至器官裏表達的調控順序（也是DNA片段）。這種調控順序必須能被植物細胞內的機器所識別。人們發現了多種細胞組織多種情形下不同的調控順序。比方說，抗蟲基因就需要植物全體各部位表達才讓害蟲無處下口。人們就用花椰菜病毒來的一段調控順序（DNA片段），稱之為啟動子，把它放在要表達的基因前頭。植物細胞內的表達機器就能識別這個啟動子，啟動基因表達。 基因一般還有一段順序是告訴表達機器到此為止的，叫終止子。機器走到那兒就知道就停止了。 所以轉基因轉進去的非本植物的DNA順序可能會包括兩端的T-DNA,啟動子，目的基因，和用來篩選的基因，以及終止子順序。
人們最早發現嚐試並成功應用的基因包括抗除草劑基因，抗蟲基因，抗病毒基因，以及讓番茄減慢變軟以利於運輸和保存的轉基因番茄。抗除草劑基因用途最廣，可以用在任何作物上。目前抗除草劑大豆已經在世界各地廣泛種植。最普遍的就是孟山都公司的抗草甘膦的轉基因植物，包括抗除草劑玉米油菜甜菜等。草甘膦就是孟山都的職員在70年代發現的非選擇性殺草劑。僅除草劑銷售就盈利巨大。再配上後來的抗除草劑轉基因作物，即便雜草慢慢提高了點抗性也可以用提高劑量來解決。這樣不但保住除草劑的銷量，也賣了轉基因種子。
草甘膦殺草機理是抑製一些芳香族氨基酸合成途徑的一個關鍵酶造成草缺乏苯丙氨酸色氨酸等缺乏死亡。孟山都轉的基因一種就是從細菌（應該是細菌，需要查實一下）來的那個對草甘膦不敏感的酶的基因。另外一種抗除草劑轉基因作物是抗草胺磷。轉的是從一種鏈黴菌的能把草胺磷變得無毒的酶的基因。
抗除草劑作物批準種植情況：大豆最普遍，遍布各大洲。其次是玉米。棉花；然後油菜和產糖的甜菜，這些在澳，新（西蘭），美，加，日，中，韓，墨，菲等種植。大豆在巴西阿根廷種植廣泛。中國沒有種抗除草劑水稻，小麥和土豆，美澳新菲每樣都種。
抗蟲轉基因主要是轉的蘇雲金杆菌的Bt蛋白。在堿性環境變成對蟲子腸道有毒的蛋白.，造成蟲子腸道穿孔，饑餓而死。 最普遍種植的就是抗蟲棉花和玉米。
另一大類早期批準並廣泛種植的轉基因植物是抗病毒。所轉入的基因主要是抑製病毒在植物體內複製各環節的因子。最早的是轉入病毒外殼蛋白。病毒複製需要脫掉外殼蛋白。但細胞內外殼蛋白含量高，就會抑製病毒脫掉外殼，複製不了。也可以轉入和病毒基因組相反順序的RNA片段，和病毒RNA結合成雙鏈結構。細胞內防禦係統就會清除掉這種雙鰱RNA。還有其他的方法。就不一一敘述了。
還有其它很多種轉基因植物。包括前麵提到的使番茄變硬的轉基因番茄。也是利用轉入相反順順序RNA是番茄本身的一種起軟化作用的酶基因造不出蛋白酶來。最近美國近年批準上市的轉基因蘋果抗變棕色。轉基因植物已經用來生產抗生素，疫苗（比如乙肝疫苗）。用於合成維生素A的前體的beta類胡蘿卜素，比如金色大米等。還有抗旱轉基因植物，淨化土壤的（吸收重金屬，炸藥殘留物）等。
根據美國農業部2014年的資料，允許賣的轉基因種子包括玉米，棉花，大豆，油菜，亞麻，苜蓿，煙草，土豆，番茄，木瓜，李子，甜菜，水稻，意大利綠皮葫蘆瓜（Zucchini）,一種叫苦苣的蔬菜（chicory）等。
轉基因可能的危害包括對人畜，環境和生態的可能的危害。
偶爾留意了一下國人的爭論。很多都討論Bt蛋白對人類健康可能的危害，因為它的性質是對某些昆蟲有毒。但大多數Bt轉基因作物人們不直接食用,隻是食用其衍生產品，那攝入量非常低，直接的毒性應該不是需要太擔心.最近美國市場上可直接食用的包括水果蔬菜和甜玉米等。有個對使用轉基因飼料長達25年的研究表明，對動物沒有明顯的危害。但由於經費來源，有人質疑這個結果的公正性和真實性。此類研究耗時耗費經費，隻能拿小動物比如小鼠實驗。動物越大越昂貴。連兔子這樣的動物比小鼠比，飼養耗資高很多，更別提大動物了。小鼠最長壽命2年左右。不一定能反映出長期潛在的危害。但我個人感覺最大的擔心轉入的非植物基因可能給人體帶來的免疫等方麵的危害。食用抗蟲甜玉米等可能會攝入一定量的毒蛋白。毒蛋白對 腸道細胞的刺激也許沒有造成直觀的結構上的損害，但 我們腸道微生物群是否對Bt蛋白敏感， 是否會造成菌群失衡而造成功能性腸道疾病，而這些怕是不容易單靠解剖動物看器官結構變化能看到的。我們知道很多腸道微生物群對消化吸收和免疫力非常重要。很多功能性疾病都是找不出原因來。再者，人類數千年都是食用植物或動物來源的。而轉基因轉入的微生物蛋白是否會造成免疫係統紊亂。人們對正常食品的過敏，是否和吃轉基因食品有關，就無從考證。
另外，除了這些目的基因產物外，做為篩選標記的抗抗生素基因也是讓人擔心的。那T-DNA之間的抗抗生素基因在腸道裏還是有可能沒被降解完全，而進入腸道細菌內，成了轉基因細菌。和高等動植物不一樣，細菌沒有物種之間的不親合性，反而不同細菌間基因傳遞很普遍。這樣，如果身體裏感染了致病細菌，並獲得了抗抗生素基因，那就是個問題了。
好消息是近年來科研人員已經開始在新的轉基因植物的時候想到了以後把抗抗生素基因去掉。這樣下次轉新的基因是還可以繼續用同一種篩選基因，畢竟這種篩選基因就是那麽幾個。但目前大麵積種植推廣地品種應該都是沒去掉的，因為要能去掉需要在轉之前就設計好能以後去掉的轉基因方法。目前最新推廣種植的植物有沒有或有哪些是去掉的，就不太清楚了。
除了這些目的基因（抗蟲，抗除草劑等）和選擇標記基因外，轉進去的外源基因還有啟動子終止子等DNA順序。抗蟲抗除草劑應該都是用花椰菜病毒的來的35S啟動子。 然而人們後來發現這段啟動子DNA順序 含有部分編碼合成病毒蛋白的基因順序。 這樣的話，就可能產生部分或完整的這個蛋白。這個在具體轉基因時用了多長一段啟動子順序不同實驗室用的或許不一樣。這部分病毒蛋白是和病毒複製等有關的一個多功能蛋白部分。其具體有多少功能還不清楚。這段蛋白和腸道微生物的關係以及與體內感染的病毒能否有相互作用是否有絕對定論也不清楚。但目前的認識是植物病毒對動物或人體沒有感染能力。盡管幾年前有報告發現人腸道裏有很多辣椒花斑病毒（主要是吃辣椒吃的），並且和肚子疼等臨床症狀有顯著關聯。但更可能是辣椒含有的成分刺激腸道引起的。
至於對環境和生態的可能的危害包括抗性基因可能會轉移到其他傳統作物，造成種質資源單一，減少；單一型高劑量除草劑使雜草逐漸產生抗性；除草劑對土壤的危害和地表水及蔬菜汙染等，就不再詳細敘述了。
本篇是應某微信群邀請所作的一個講座，由禹虹整理。
從國家戰略層麵上說，推廣轉基因作物種植食用要謹慎。畢竟隻有抗蟲作物才有增產效果。而抗除草劑隻是為種植者提供了方便並降低成本。所以，從糧食緊缺角度，目前沒必要推廣轉基因。反而，轉基因作物的抗性和廣泛種植，一是會把抗性通過花粉汙染，傳到附近非轉基因作物，造成作物品係（種質資源）單一和減少。所以，建全國家種植資源庫非常重要。
種過一次轉基因植物，就必須種。這個不一定。抗除草劑草柑膦的轉基因作物，種過一次後，噴灑大量除草劑，土壤裏會有殘留。完全降解毒性要一年。應該一年以後可以種植非抗除草劑的植物。其他抗蟲等轉基因植物應該沒有這個問題。草甘膦對土壤吸附性強，所以不會汙染地下水，但地表土壤汙染，如果種蔬菜，就會在菜裏檢測到它。它相對早期美國人用的除草劑毒性小了很多。世界衛生組織列為可能的致癌物。美國加拿大都說如果按照使用說明使用的話，就不會有問題。也就是攝入量少的情況下，沒問題。
現在就有轉基因動物。比如三文魚。隻是還沒被批準上市。
還有，未來有可能出現轉基因動物嗎？謝謝。
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