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轉(zhuǎn)基因是“自然”的嗎?

2012-04-29 00:44:03曹明華
百科知識(shí) 2012年5期
關(guān)鍵詞:花椰菜自然外源

曹明華

轉(zhuǎn)基因作物在美國(guó)最初是作為具有無限前景的“高科技”新秀來推廣宣傳的。但以孟山都為代表的生物公司隨即發(fā)現(xiàn),這一項(xiàng)高科技與歷史上以往產(chǎn)品所受到的待遇不同,比如人們對(duì)于一系列新興的電子產(chǎn)品歡迎和推崇,但是人們對(duì)于轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物卻激烈地反對(duì)。于是,生物公司繼而改變其宣傳策略,指出:

①轉(zhuǎn)基因其實(shí)是“自然”的,并不違背自然規(guī)律;

②轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物與“傳統(tǒng)雜交”本質(zhì)是一樣的。

轉(zhuǎn)基因與“自然”

轉(zhuǎn)基因?qū)<蚁矚g引用的一個(gè)例子是:自然界的農(nóng)桿菌可以將細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)入高等植物中,在樹干上形成冠癭瘤(植物冠癭瘤是由細(xì)菌感染引起的腫瘤)。所以轉(zhuǎn)基因是自然界中本身可能發(fā)生的,并不是對(duì)自然規(guī)律的違背。

但轉(zhuǎn)基因?qū)<耶吘共皇轻t(yī)學(xué)專家,他們忽略了一個(gè)事實(shí):冠癭瘤是在植物組織受傷后,因農(nóng)桿菌的侵入而引發(fā),通常被視為“植物的感染”。當(dāng)我們?nèi)说拿庖呦到y(tǒng)衰弱時(shí),細(xì)菌也能感染人類。

首先是因?yàn)檫@些植物有傷在身,才給了細(xì)菌以可乘之機(jī);其次,植物在轉(zhuǎn)入基因后是生了病,才長(zhǎng)出了冠癭瘤,這些植物就不健康了,生長(zhǎng)受限,產(chǎn)量也降低。

美國(guó)哈佛大學(xué)生物學(xué)教授、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者沃爾德(George Wald)說,不僅對(duì)于科學(xué)史,而且對(duì)于這個(gè)地球上的生命來說,我們的社會(huì)正面臨著前所未有的危機(jī)。如今通過人工的操作,可以重新設(shè)計(jì)生物體,而這些生物體是大約三十億年進(jìn)化才得來的產(chǎn)物……到目前為止,這個(gè)地球上的生命所進(jìn)行的進(jìn)化活動(dòng)是極其緩慢的,變異所出現(xiàn)的新的形式有著充裕的時(shí)間納入生命所相關(guān)的體系??墒乾F(xiàn)在,蛋白質(zhì)們會(huì)在一夜間被調(diào)度到前所未有遭遇到過的相互關(guān)聯(lián)的位置中,它所可能導(dǎo)致的后果是沒有任何人能夠預(yù)言的。

當(dāng)轉(zhuǎn)基因?qū)<艺f,轉(zhuǎn)基因其實(shí)在自然界也會(huì)發(fā)生時(shí),他們忘了這樣一個(gè)事實(shí):自然界的轉(zhuǎn)基因是深受制約的。所有的有機(jī)體和細(xì)胞都有著自然的防御機(jī)制。這些形形色色的防御機(jī)制能夠摧毀侵入的異類基因,或使它們處于不活動(dòng)狀態(tài),或?qū)⑺鼈兊幕顒?dòng)區(qū)域限制住(只在局部)。

事實(shí)上,植物只是在受傷狀態(tài)下“被動(dòng)”接受了細(xì)菌的侵襲并形成了腫瘤,但它們并沒有放棄抵抗,相反,它們還對(duì)冠癭瘤采取了多種監(jiān)視手段,如轉(zhuǎn)錄后基因沉默[植物在外源基因侵入時(shí),會(huì)發(fā)展出一種策略,產(chǎn)生小干擾RNA(siRNA)和微RNA(miRNA)來降解外源基因轉(zhuǎn)錄后形成的RNA];超敏反應(yīng)(植物在受到細(xì)菌感染時(shí),會(huì)在受感染的部位產(chǎn)生局部的細(xì)胞死亡,病菌因此無法擴(kuò)散)等。其中,在轉(zhuǎn)基因植物興起之初,轉(zhuǎn)錄后基因沉默的機(jī)制就給外源基因的表達(dá)造成了極大的麻煩,由此可見,這種轉(zhuǎn)基因是多么的不“自然”,也是多么的不受植物待見!

而轉(zhuǎn)基因?qū)<覀儭翱茖W(xué)地”轉(zhuǎn)基因,則是配備了一整套“工具箱”,特別來攻克這種生命體的自然防御和自我保護(hù)的機(jī)制。

包裹目標(biāo)基因的暗盒的“不自然”

一些生物公司在關(guān)于轉(zhuǎn)基因的科普中,給大眾的錯(cuò)覺是:那個(gè)欲“轉(zhuǎn)”的“目標(biāo)基因”,是被單獨(dú)地干凈利落地鑲嵌進(jìn)宿主基因組的DNA中去的。事實(shí)上,這個(gè)被“轉(zhuǎn)”的“基因”,只是轉(zhuǎn)基因?qū)<摇肮ぞ呦洹?或者叫“暗盒”)里的一部分。轉(zhuǎn)基因?qū)<疫€人為地裝配了其他幾樣零件,才一古腦兒地塞進(jìn)那個(gè)原本是“自然生物體”的主體基因中去的。而且在目前的轉(zhuǎn)基因作物中,塞進(jìn)去時(shí)的那個(gè)位置也是沒有辦法控制的。

這個(gè)可能被我們吃到的食物中的、被塞入天然農(nóng)作物基因中的“不自然”的轉(zhuǎn)基因“暗盒”里,到底有哪幾樣令人不安的零件呢?

首先是啟動(dòng)子(Promoter)。在正常的植物中,雖然含有幾萬個(gè)基因,但它們并不都處于活躍的表達(dá)狀態(tài)。一個(gè)基因是否表達(dá)以及它的表達(dá)程度,是由所在細(xì)胞或組織的整體需要來決定的,然后通過一個(gè)啟動(dòng)子(類似開關(guān))來實(shí)現(xiàn)。

而轉(zhuǎn)基因中為那個(gè)插入的外源基因所配置的這一特定“開關(guān)”,卻并不像宿主基因組中的任何其他基因的“開關(guān)”那樣,是按生命體的需要來“開”或“關(guān)”的。轉(zhuǎn)基因中的啟動(dòng)子是按轉(zhuǎn)基因?qū)<胰藶榈囊庵?、?qiáng)制性地配備的,目的是讓這個(gè)開關(guān)來驅(qū)動(dòng)所插入基因的超強(qiáng)度表達(dá)。這種“不自然”的超強(qiáng)度表達(dá),是獨(dú)立于主體細(xì)胞本身所具有的自我調(diào)節(jié)機(jī)制,很可能產(chǎn)生非預(yù)期后果。

為了增強(qiáng)表達(dá)效果,轉(zhuǎn)基因?qū)<疫€往往在轉(zhuǎn)入的基因中外加一小段內(nèi)含子,這段內(nèi)含子常加在啟動(dòng)子和編碼區(qū)域之間,這也更使得這個(gè)啟動(dòng)子并不是插入基因的自然完整的一分子。這種轉(zhuǎn)入的啟動(dòng)子,有可能在無意中打開一個(gè)原本不該活躍的基因,或使得宿主基因組中原本有其特定表達(dá)程度的基因大大地增強(qiáng)表達(dá)程度。在這些情況下,基因不再受制于生命體本身的調(diào)節(jié),而引發(fā)出失控狀態(tài)。

有人想以基因治療來證明轉(zhuǎn)基因的角色。但一個(gè)顯而易見的事實(shí)是,基因治療是試圖用來對(duì)付病態(tài)的,沒有人會(huì)認(rèn)為這屬于“自然”狀態(tài)的范疇吧?其次,對(duì)于生命已經(jīng)受到威脅的病人來說,用轉(zhuǎn)基因這種基因療法來做試驗(yàn),其風(fēng)險(xiǎn)和后遺癥往往是可以接受的。

目前的轉(zhuǎn)基因作物中所采用的啟動(dòng)子是CaMV 35S啟動(dòng)子,它來自花椰菜花葉病毒,但經(jīng)過了轉(zhuǎn)基因?qū)<业募庸ぬ幚?。想讓公眾接受轉(zhuǎn)基因是“自然的”專家,是這樣來安慰大眾的:CaMV 35S啟動(dòng)子本身就被發(fā)現(xiàn)是“自然地”存在于感染了植物的病毒中,所以利用這種病毒的啟動(dòng)子來做轉(zhuǎn)基因作物的啟動(dòng)子也是“自然的”、不可能有害的。

但是請(qǐng)注意,在自然狀態(tài)中,這種啟動(dòng)子是花椰菜花葉病毒中穩(wěn)定的、完整的一分子,而花椰菜病毒只是在花椰菜的細(xì)胞質(zhì)中(并不是在其細(xì)胞核中)復(fù)制,因而,在“自然”狀態(tài)中,根本就不曾出現(xiàn)過主體植物的基因直接與這種病毒的啟動(dòng)子相鄰的狀態(tài)。因此,自然的基因狀態(tài)與經(jīng)過了轉(zhuǎn)基因?qū)<胰斯ぬ幚砗腿藶榕鋫淞薈aMV35S啟動(dòng)子的狀態(tài)是完全不同的。

經(jīng)轉(zhuǎn)基因?qū)<姨幚砗?,這個(gè)啟動(dòng)子被整合到了轉(zhuǎn)基因作物的基因組中,與植物基因直接相鄰。

這種不可預(yù)測(cè)的、被轉(zhuǎn)基因?qū)<胰斯ぬ幚?、過的啟動(dòng)子,可能打開未知的宿主基因而產(chǎn)生毒素、癌癥因子、過敏原、抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)、刺激或抑制激素水平的酶,或開啟可能使某些基因沉默的RNA,或產(chǎn)生可能影響胎兒發(fā)育的某些變化等等。而且,這種目前被轉(zhuǎn)基因作物廣泛采用的啟動(dòng)子CaMV 35S也已被證明是高度不穩(wěn)定的,會(huì)產(chǎn)生多種難以預(yù)測(cè)的變異,主要是“重組熱點(diǎn)”的產(chǎn)生,是起于基因的修復(fù)目的的一種行為。而這更增加了轉(zhuǎn)基因作物的不確定性和難以預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)。

自然界中被感染了花椰菜花葉病毒的蔬菜只占很少的比例,一旦感染了,這種蔬菜就腐壞了,看上去和吃起來味道都很惡劣,人們本能地會(huì)避免吃到它。

另一方面,自然狀態(tài)下的花椰菜花葉病毒即使被人吃到,它的的啟動(dòng)子也是不會(huì)單獨(dú)進(jìn)入腸道細(xì)菌,也不可能整合進(jìn)哺乳動(dòng)物的DNA中。而轉(zhuǎn)基因作物中的這種啟動(dòng)子,是被剝?nèi)チ苏5牡鞍踪|(zhì)外衣,這種裸露的啟動(dòng)子,是

可能感染在自然界的完整的狀態(tài)下不至于感染的生物種類的。在自然狀態(tài)下,花椰菜花葉病毒只存在于植物的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)而非整合進(jìn)入植物基因組,而轉(zhuǎn)基因作物中的啟動(dòng)子,則直接置身于植物DNA中,因而被轉(zhuǎn)移入人或人的腸道細(xì)菌DNA中的可能性要大得多。

終止子和其他因子的“不自然”

除了那個(gè)令人憂心忡忡的“啟動(dòng)子”之外,轉(zhuǎn)基因作物所轉(zhuǎn)入的“暗盒”里,還用到一個(gè)終止子,它被置于所轉(zhuǎn)基因的終止處。在大多數(shù)轉(zhuǎn)基因作物中所用的終止子叫NOS終止子。但在現(xiàn)實(shí)中,這種人工配置的終止子往往是拙劣而容易出故障的??茖W(xué)家曾在轉(zhuǎn)基因大豆DNA中發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)額外的除草劑“農(nóng)達(dá)”轉(zhuǎn)入基因序列的片段。而片段之一的254個(gè)堿基居然剛好位于NOS終止子序列之后。

另有研究也表明,在轉(zhuǎn)基因作物中,這個(gè)人工配備的NOS終止子,往往不像轉(zhuǎn)基因?qū)<移谕哪菢忧‘?dāng)?shù)亟o出終止指令,也就導(dǎo)致了RNA的超長(zhǎng)度轉(zhuǎn)錄。這個(gè)不聽指揮的超長(zhǎng)RNA中既有對(duì)所轉(zhuǎn)基因DNA的轉(zhuǎn)錄,又包含了在這后面鄰接的轉(zhuǎn)基因片段。更有甚者,它還包括了在所插入基因之后的來自植物基因的轉(zhuǎn)錄序列。而這里的被轉(zhuǎn)入外源基因后的大豆本身DNA已嚴(yán)重變異,不再是任何已知的自然的大豆基因的序列。因?yàn)镹OS終止子的不可靠性,轉(zhuǎn)基因作物也許常常會(huì)制造出超過預(yù)期長(zhǎng)度的RNA來,然后剪接成不同長(zhǎng)度,其中可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的有未知調(diào)控作用的RNA或融合蛋白。充滿著未知的融合蛋白可包括其氨基酸翻譯來自:所轉(zhuǎn)基因、轉(zhuǎn)基因碎片和變異了的植物DNA。而NOS終止子所產(chǎn)生的多個(gè)RNA變異體更是充滿了未知,其中可能產(chǎn)生調(diào)控RNA而導(dǎo)致基因沉默。

此外,到目前為止上市的和已獲取“安全證書”的轉(zhuǎn)基因作物中,基本上都含有抗生素篩選標(biāo)識(shí)基因。這是為了讓轉(zhuǎn)基因人工操作時(shí),能夠辨認(rèn)出來哪些植物細(xì)胞中已經(jīng)被轉(zhuǎn)入了這一整套“暗盒”。這是一個(gè)人為的添加物,也是一個(gè)“不自然”的因素。其實(shí)對(duì)于被轉(zhuǎn)基因和所轉(zhuǎn)入基因而言,這是一個(gè)累贅。對(duì)于將要食用它的人來說,更是一個(gè)潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

因此,假如抗生素基因轉(zhuǎn)移進(jìn)入人的內(nèi)臟或口腔的致病菌中,那么它們可能制造出超級(jí)疾病,難以用抗生素治愈。分子生物學(xué)專家候美婉指出:“有確鑿的證據(jù)說明,基因水平轉(zhuǎn)移是造成抗生素抗性迅速傳播和毒性病原菌出現(xiàn)的原因?!鞭D(zhuǎn)基因技術(shù)的設(shè)計(jì)旨在打破物種屏障,不斷地打破物種防御機(jī)制,這種防御機(jī)制在正常情況下可以造成外源基因降解或失活。在自然情況下,由于存在物種屏障,豬的病毒不能侵染人,番茄病毒不能侵染花椰菜等。但轉(zhuǎn)基因經(jīng)過了一定的設(shè)計(jì),卻能打破所有的物種屏障。

轉(zhuǎn)基因與雜交

轉(zhuǎn)基因?qū)<艺J(rèn)為,轉(zhuǎn)基因與雜交育種,本質(zhì)是一樣的。實(shí)際上,這種雜交也存在“不自然”。

生物的分類是:界、門、綱、目、科、屬、種。雜交一般只在“種”內(nèi)發(fā)生,最多不超過“屬”。而轉(zhuǎn)基因,則是一個(gè)跨“界”的、突破了植物界和動(dòng)物界之間的基因轉(zhuǎn)移活動(dòng)。

其次,在雜交育種中,何曾出現(xiàn)過以上描述到的那一些人為配置的、對(duì)生命體粗暴干涉的、不受制于生物體自然調(diào)節(jié)機(jī)制的一整套“工具箱”的侵入?同時(shí),雜交是對(duì)生物進(jìn)化法則的遵從,而轉(zhuǎn)基因則是對(duì)進(jìn)化法則的藐視。千百萬年上億年以來,每一種生物物種內(nèi)的基因,與其特定的調(diào)控機(jī)制一起,經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的進(jìn)化……雜交育種中,人們是在尋求進(jìn)化歷史相近的、父本和母本具有盡量一致的轉(zhuǎn)錄、翻譯、修飾、改錯(cuò)機(jī)制及密碼子等的物種。雜交的過程是聆聽自然和尋求自然認(rèn)可的過程。

因此,雜交育種專家至多扮演了一個(gè)“介紹人”的角色,將雜交雙方的父本和母本介紹到一起,然后讓它們自由戀愛……有時(shí)候成功,有時(shí)候不成功,成功與否并不由育種專家這個(gè)“媒婆”說了算。因?yàn)樽匀凰坪醺兴约旱目剂俊?/p>

而跨界的轉(zhuǎn)基因育種可以使兩種進(jìn)化歷史完全不同的生物發(fā)生基因交流,因?yàn)椤皩<摇庇幸徽住肮ぞ呦洹睆?qiáng)制性地將他想要的那個(gè)基因轉(zhuǎn)進(jìn)去。轉(zhuǎn)基因育種雖然具有高科技的“文明”,但卻攜有踐踏自然法則的蠻橫。

因此,有人開玩笑說:“雜交育種就像物種間的談戀愛;而轉(zhuǎn)基因育種則像物種間的強(qiáng)奸,充滿了對(duì)物種意愿的違背和強(qiáng)加的意志?!?/p>

[責(zé)任編輯]張?zhí)锟?/p>

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