曹華明
摘 要:轉(zhuǎn)基因是運(yùn)用科學(xué)手段從某種生物體中提取所需要的基因,將其轉(zhuǎn)入另一種生物中,使其與另一種生物的基因進(jìn)行重組,再從結(jié)果中進(jìn)行數(shù)代的人工選育,從而獲得特定的具有變異遺傳性狀的物質(zhì)。人為的轉(zhuǎn)基因技術(shù)包括植物轉(zhuǎn)基因、動(dòng)物轉(zhuǎn)基因和微生物轉(zhuǎn)基因。但是轉(zhuǎn)基因技術(shù)卻存在著諸多危害和安全隱患。本文針對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)所存在的安全性問題進(jìn)行調(diào)查討論與思考。
關(guān)鍵詞:生物技術(shù);轉(zhuǎn)基因技術(shù);安全性;人類;環(huán)境
中圖分類號(hào):Q81 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2014.03.005
自20世紀(jì)以來,生物技術(shù)或基因工程產(chǎn)品早已進(jìn)入了我們的日常生活,如轉(zhuǎn)基因食品、轉(zhuǎn)基因棉花、增稠劑、有機(jī)酸、乳化劑、表面活化劑、食用色素、食用香精及調(diào)味料等?;蚬こ逃兄薮蟮膽?yīng)用前景,目前很多國家對(duì)基因工程的研究及其產(chǎn)品的應(yīng)用已有了高度的重視,實(shí)際上就是涉及世界性的“生物安全性”問題。生物安全性,簡單來說,就是生物體對(duì)人體及生態(tài)系統(tǒng)是否安全,一般特指生物體經(jīng)過基因工程改造后對(duì)人和生態(tài)系統(tǒng)是否安全。我們對(duì)此要進(jìn)行一系列的調(diào)查研究。
1 轉(zhuǎn)基因技術(shù)
將人工分離和修飾過的基因?qū)氲缴矬w基因組中,由于導(dǎo)入基因的表達(dá),引起生物體的性狀的可遺傳的修飾,這一技術(shù)稱之為轉(zhuǎn)基因技術(shù)。常用的方法和工具包括顯微注射、基因槍、花粉管通道法、電破法、脂質(zhì)體等。
1.1 轉(zhuǎn)基因技術(shù)的原理
轉(zhuǎn)基因是運(yùn)用科學(xué)手段從某種生物體中提取所需要的基因,將其轉(zhuǎn)入另一種生物中,使其與另一種生物的基因進(jìn)行重組,再從結(jié)果中進(jìn)行數(shù)代的人工選育,從而獲得特定的具有變異遺傳性狀的物質(zhì)。與雜交不同,該技術(shù)利用轉(zhuǎn)基因可以創(chuàng)造新染色體,改變動(dòng)植物性狀,培育新品種,具有更大的隨機(jī)性和不確定性。也可以利用其他生物體培育出期望的生物制品,用于醫(yī)藥、食品等方面。人們常說的“遺傳工程”、“基因工程”、“遺傳轉(zhuǎn)化”等均為轉(zhuǎn)基因的同義詞。經(jīng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)修飾的生物體在媒體上常被稱為“遺傳修飾過的生物體”[1-3]。
1.2 植物轉(zhuǎn)基因
植物轉(zhuǎn)基因是基因組中含有外源基因的植物。它可通過原生質(zhì)體融合、細(xì)胞重組、遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移、染色體工程技術(shù)等獲得,有可能改變植物的某些遺傳特性,培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病毒、抗蟲、抗寒、抗旱、抗?jié)?、抗鹽堿、抗除草劑等作物新品種[4]。
以植物作為生物技術(shù)的試驗(yàn)材料有其特定的優(yōu)點(diǎn),那就是植物細(xì)胞大部分都有全能性,可以用單個(gè)細(xì)胞分化發(fā)育出整個(gè)植株。這樣,經(jīng)過基因工程改造的單個(gè)植物細(xì)胞有可能再生成一棵完整的轉(zhuǎn)基因植株。
其主要方法包括3方面。
(1)直接轉(zhuǎn)入法:是將裸露的DNA直接導(dǎo)入植物細(xì)胞,然后將這些細(xì)胞在體外培養(yǎng)再生出植株。
(2)基因槍法:用機(jī)械的方法將DNA直接注入植物細(xì)胞而無須去除細(xì)胞壁,這類方法可用顯微操縱儀把DNA直接注入植物細(xì)胞,也可在金屬微粒上蘸涂了外源DNA,把它當(dāng)作子彈,用“基因槍”轟擊植物組織而進(jìn)入植物細(xì)胞;原生質(zhì)體融合是將不同物種的原生質(zhì)體進(jìn)行融合,可實(shí)現(xiàn)兩種基因組的結(jié)合。
(3)花粉管通道法:在授粉后向子房注射含目的基因的DNA溶液,利用植物在開花、受精過程中形成的花粉管通道,將外源DNA導(dǎo)入受精卵細(xì)胞中,并進(jìn)一步整合到受體細(xì)胞的基因中,隨受精卵的發(fā)育而成為轉(zhuǎn)基因新個(gè)體。該方法是由我國學(xué)者在20世紀(jì)80年代提出的。我國目前推廣面積最大的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是采用花粉管通道法培育出來的。而且還可用轉(zhuǎn)基因植物或離體培養(yǎng)的細(xì)胞來生產(chǎn)外源基因的表達(dá)產(chǎn)物,如人的生長素、胰島素、干擾素、白介素。表皮生長因子、乙型肝炎疫苗等基因已在轉(zhuǎn)基因植物中得到表達(dá)[5]。
1.3 動(dòng)物轉(zhuǎn)基因
動(dòng)物轉(zhuǎn)基因就是基因組中含有外源基因的動(dòng)物。根據(jù)外源基因?qū)氲姆椒ê蛯?duì)象的不同,目前制作轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的方法主要有顯微注射法、反轉(zhuǎn)錄病毒法、胚胎干細(xì)胞法、電脈沖法、精子載體導(dǎo)入法等。它是按照預(yù)先的設(shè)計(jì),通過細(xì)胞融合、細(xì)胞重組、遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移、染色體工程和基因工程技術(shù)等將外源基因?qū)刖?、卵?xì)胞或受精卵,再用生殖工程技術(shù)有可能育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。
1.4 微生物轉(zhuǎn)基因
由于其簡單的基因,細(xì)菌是第一個(gè)在實(shí)驗(yàn)室修改生物體的。生物體現(xiàn)已在很多地方應(yīng)用這些生物,特別是在生產(chǎn)中醫(yī)藥時(shí)使用純粹的人類蛋白質(zhì)。轉(zhuǎn)基因細(xì)菌被用來生產(chǎn)蛋白質(zhì)胰島素來治療糖尿病。類似的細(xì)菌還被用來制造凝血因子治療血友病和制造人生長激素治療侏儒癥的各種形式等。
最為成熟的技術(shù)有農(nóng)桿菌介導(dǎo)法,農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒可以作為載體。Ti質(zhì)粒上有兩個(gè)區(qū)域,一個(gè)是T-DNA區(qū),這是能夠轉(zhuǎn)移并整合進(jìn)植物受體的區(qū)段;另一個(gè)是Vir區(qū),它的編碼可實(shí)現(xiàn)質(zhì)粒轉(zhuǎn)移所需的蛋白質(zhì)。將待轉(zhuǎn)化的外源基因先克隆在大腸桿菌質(zhì)粒上,再將此質(zhì)粒轉(zhuǎn)入不會(huì)引起冠癭瘤的農(nóng)桿菌(這種菌的Ti質(zhì)粒已除去了T-DNA),使外源基因通過同源重組整合在Ti質(zhì)粒上,然后用帶有外源基因的這種農(nóng)桿菌去轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞,將外源基因轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞的基因組。
2 轉(zhuǎn)基因技術(shù)存在的危害和安全隱患
基因技術(shù)像外科醫(yī)生動(dòng)心臟手術(shù)一樣,是將一個(gè)異源基因從一個(gè)生物轉(zhuǎn)入另一個(gè)生物中,雖然其DNA可以精確地切割,但不能將新基因準(zhǔn)確地植入另一個(gè)生物中,從而影響這一生物其他基因的基本功能。雖然試驗(yàn)非常成熟,但面對(duì)自然界的強(qiáng)大壓力,不能掌握所有對(duì)人類可能造成影響的資料。與此同時(shí),隨著基因工程的大規(guī)模應(yīng)用,也已經(jīng)表現(xiàn)出一些不足、隱患甚至危害。
2.1 轉(zhuǎn)基因技術(shù)對(duì)生物及生態(tài)環(huán)境的影響
新的轉(zhuǎn)基因生物對(duì)生態(tài)的威脅[6-8]:隨著基因操作技術(shù)的不斷成熟,新的轉(zhuǎn)基因生物及產(chǎn)品不斷問世,更加豐富了人類的生活與環(huán)境,但也必須警惕它們可能會(huì)給生態(tài)和環(huán)境帶來的長期負(fù)面影響。經(jīng)過20多年的研究和開發(fā),我國轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種植的面積已居世界第四位,僅次于美國、阿根廷和加拿大。轉(zhuǎn)基因抗蟲、抗病毒和品質(zhì)改良農(nóng)作物和林木已有22種,轉(zhuǎn)基因棉花、大豆、馬鈴薯、煙草、玉米、菠菜、甜椒、小麥等進(jìn)行了田間試驗(yàn),轉(zhuǎn)基因棉花已大規(guī)模商品化生產(chǎn)[9-10]。
2.1.1 農(nóng)作物廣泛減產(chǎn)的現(xiàn)象 這是基因技術(shù)利用基因工程種子的現(xiàn)象之一,這種現(xiàn)象意味著種植基因化種子時(shí),所有種植的植物基因相同,但當(dāng)真菌、病毒、蟲害侵襲這些特別的植物時(shí),就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的產(chǎn)量減產(chǎn)。目前歐盟只批準(zhǔn)了一種轉(zhuǎn)基因糧食,即一種被命名為“孟山都抗蟲害MON810號(hào)”的玉米,法國農(nóng)場提供了2007年種植于超過1 466.7 hm2田地中的MON810號(hào)玉米的產(chǎn)量數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)顯示,每667 m2 MON810號(hào)玉米因蟲害減產(chǎn)而受的損失減少了0.5 t,約等于每667 m2增收100歐元,這包括農(nóng)民為了購買轉(zhuǎn)基因種子而多支出的平均35~40歐元·667 m-2的費(fèi)用。
2.1.2 嚴(yán)重影響整個(gè)食物供給,影響生態(tài)平衡 昆蟲、鳥類、野生物會(huì)攜帶基因化的種子到附近的田野,當(dāng)轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)生花粉時(shí),它們會(huì)交叉授花基因化的作物和野生物,所有的作物、有機(jī)物或無機(jī)物通過交叉授花易受污染。英國政府牽頭在過去的幾年中,試驗(yàn)了一批轉(zhuǎn)基因冬油菜田。結(jié)果研究者發(fā)現(xiàn),這種轉(zhuǎn)基因作物可能改變田間野草物種的平衡,并傷害到多種動(dòng)物,其中最“受傷”的就是直接接觸這些雜草的蝴蝶和蜜蜂。專家還指出,這種破壞效應(yīng)會(huì)通過食物鏈影響到處于食物鏈更高層次的動(dòng)物,如麻雀、灰雀等,還可能沿食物鏈而上,危及到更多動(dòng)物甚至人類。
2.1.3 產(chǎn)生抗生素耐藥性細(xì)菌 基因技術(shù)采用耐抗生素(如抗卡那霉素、氨芐青霉素、新霉素、鏈霉素等)基因來標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)基因化的農(nóng)作物,這就意味著農(nóng)作物帶有耐抗生素的基因,這些基因通過細(xì)菌而影響我們。英國的研究顯示,轉(zhuǎn)基因作物中的突變基因可能會(huì)進(jìn)入生物有機(jī)體,突變的基因如跨越種群和轉(zhuǎn)移至細(xì)菌,其結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)新的疾病。雖然這種機(jī)會(huì)可能性很小,但如出現(xiàn)無法治療的并廣泛傳播的對(duì)生命造成嚴(yán)重威脅的疾病時(shí),其后果是不堪設(shè)想的。荷蘭科學(xué)家稱,設(shè)計(jì)一個(gè)人造胃對(duì)人消化轉(zhuǎn)基因食物的過程進(jìn)行模擬,發(fā)現(xiàn)DNA滯留在腸內(nèi),同時(shí)一些轉(zhuǎn)基因細(xì)菌能夠把自己的抗生素抗性基因轉(zhuǎn)移給人造胃的細(xì)菌。如果類似結(jié)果發(fā)生在人和動(dòng)物體內(nèi),就可能培養(yǎng)出功效最強(qiáng)的、抗生素也無法殺死的超級(jí)細(xì)菌。英國新食品和工藝顧問委員會(huì)就禁止一種用抗氨芐青霉素基因作標(biāo)識(shí)的轉(zhuǎn)基因改良玉米趨勢(shì)飼喂牛,因其中含有的DNA仍保持原樣,并有可能加速對(duì)抗生素的抗藥性[1]。
2.1.4 基因工程生物對(duì)其他生物存在威脅 研究表明,一些土壤生態(tài)系統(tǒng)中的基因工程細(xì)菌在某些條件下可長期存活,時(shí)間之長足以刺激土壤生物產(chǎn)生變化,影響植物生長和營養(yǎng)循環(huán)進(jìn)程,如克氏桿菌(克氏桿菌是一種能使乳糖發(fā)酵的常見土壤細(xì)菌)?;蚬こ碳?xì)菌被制造用來在發(fā)酵桶中產(chǎn)生使農(nóng)業(yè)廢物轉(zhuǎn)換為乙醇的增強(qiáng)乙醇濃縮物。發(fā)酵殘留物包括基因工程細(xì)菌亦可于土壤改良。雖然目前仍不清楚此類就地觀測的程度,但是基因工程細(xì)菌引起植物死亡的發(fā)現(xiàn)也說明如果使用此種土壤改良有傷害農(nóng)作物的可能。
2.2 對(duì)環(huán)境及環(huán)境保護(hù)的影響
轉(zhuǎn)基因生物釋放到環(huán)境中后,由于其本身存在人為轉(zhuǎn)入的基因,所以在生存方面往往具有一定的優(yōu)勢(shì),而這種非自然的優(yōu)勢(shì)則會(huì)對(duì)自然環(huán)境帶來負(fù)面的影響,同時(shí)加劇本身就嚴(yán)峻的環(huán)境保護(hù)形勢(shì),使一些環(huán)境被破壞、污染加劇或給環(huán)境治理修復(fù)帶來不便。
2.2.1 轉(zhuǎn)基因生物對(duì)林業(yè)生態(tài)環(huán)境的影響[11] 林業(yè)轉(zhuǎn)基因技術(shù)在為人類創(chuàng)造巨大效益的同時(shí),帶來的潛在威脅也是不容忽視的。這些潛在威脅主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
(1)基因污染。林業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的基因向自然生物群落的流動(dòng),例如轉(zhuǎn)抗除草劑的基因逃逸到雜草上,就會(huì)產(chǎn)生對(duì)除草劑具有超抗性的雜草,這不但會(huì)增加清除這種雜草的難度,而且這種生物界基因的相互轉(zhuǎn)移有可能改變物種間的競爭關(guān)系,破壞原有的生態(tài)平衡。
(2)由于導(dǎo)入基因的長期穩(wěn)定性還難以確定,在樹木多年的生命活動(dòng)中,插入到其龐大基因組上的外源基因尚不能保證在各種條件下都不會(huì)失控。
(3)林業(yè)轉(zhuǎn)基因生物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)可能存在著長期而復(fù)雜的影響,如轉(zhuǎn)抗蟲基因樹木可能對(duì)昆蟲、動(dòng)物和微生物產(chǎn)生直接或間接有害作用,轉(zhuǎn)不育性基因樹木可能影響那些以花粉和果實(shí)為生的昆蟲、鳥類甚至哺乳動(dòng)物的生存。這些都可能導(dǎo)致生物鏈的某一環(huán)節(jié)受到損壞,從而破壞整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。
(4)種植大面積單一轉(zhuǎn)基因人工林的穩(wěn)定性比人工純林更令人擔(dān)憂,轉(zhuǎn)基因森林食品的安全問題也日益明顯。
2.2.2 除草劑使用的增加 農(nóng)民對(duì)HT作物的嚴(yán)重依賴性以及雜草管理的單一除草劑(草甘膦)使用導(dǎo)致抗除草劑的性質(zhì)已轉(zhuǎn)移到更加難以控制的雜草上,而某些雜草中還出現(xiàn)了遺傳抗性,迫使許多農(nóng)民在基因工程作物上噴灑更多的除草劑以對(duì)雜草適當(dāng)進(jìn)行控制。HT大豆中的抗草甘膦杉葉藻于2000年在美國首次出現(xiàn),在HT棉花中也已鑒別出此種物質(zhì)。其他研究顯示,基因工程農(nóng)作物本身也會(huì)對(duì)其使用的除草劑產(chǎn)生抗性,引發(fā)嚴(yán)重的自身自長作物問題(同一塊地里早先種植的作物種子發(fā)芽長出的植物后來變成雜草),并迫使進(jìn)一步使用除草劑。加拿大科學(xué)家證實(shí)了抗多種除草劑的基因工程油菜的迅速演化,此種作物因花粉長距離傳播而融合了不同公司研制的單價(jià)抗除草劑特性??茖W(xué)家估計(jì),基因化的農(nóng)作物對(duì)除草劑具有抵抗力,實(shí)際用藥量高于正常的3倍。農(nóng)民知道其作物對(duì)除草劑有抵抗力,會(huì)大量使用除草劑。此外,科學(xué)家還在2002年確認(rèn)了轉(zhuǎn)基因可從Bt向日葵移動(dòng)到附近的野生向日葵,使雜化物更強(qiáng)、對(duì)化學(xué)藥品更具抗性,因?yàn)檩^之無基因控制的情況,雜化物多了50%的種子,且種子健康,甚至在干旱條件下也如此。北卡羅來納州大學(xué)的研究顯示,Bt油菜與相關(guān)雜草、鳥食草之間的交叉物可產(chǎn)生抗蟲性雜合物,使雜草更難控制。
2.2.3 殺蟲劑使用的增加 GE農(nóng)作物常使用自己特有的殺蟲劑,EPA將其分類為殺蟲劑,這就意味著比以前有更多的殺蟲劑進(jìn)入田野和我們的食品。有報(bào)道稱,將優(yōu)良的特定基因(如抗殺蟲劑)植入作物,可能會(huì)使周圍野生植物一并獲得改良,呈現(xiàn)出抗殺蟲劑的特征[1]。
2.3 轉(zhuǎn)基因食品存在的潛在隱患
在轉(zhuǎn)基因技術(shù)存在的所有問題中,轉(zhuǎn)基因食品與人類的健康和生存有著最為直接的關(guān)系,然而,轉(zhuǎn)基因食品卻存在著這樣那樣的安全問題和潛在隱患。轉(zhuǎn)基因食品的潛在危害包括不自然食物所引起其他損害健康的影響、農(nóng)作物上應(yīng)用的化學(xué)藥品增加水和食物的污染、食物內(nèi)所產(chǎn)生的新毒素和過敏原、農(nóng)作物的生物多樣化的損失和對(duì)生態(tài)平衡的干擾等。
對(duì)生態(tài)平衡和環(huán)境的破壞是轉(zhuǎn)基因食品的又一潛在危害。農(nóng)作物的抗農(nóng)藥基因有可能通過花粉傳給其他妨礙農(nóng)作物生長的野草,這可導(dǎo)致除草劑的濫用,引起土壤板結(jié)、土質(zhì)變壞,加重環(huán)境污染。轉(zhuǎn)基因抗蟲作物產(chǎn)生的殺蟲物質(zhì),如果把害蟲都?xì)⑺懒?,必然破壞自然界固有的食物鏈,打破生態(tài)平衡,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響,最終影響到人類自身[12]。
法國基因工程信息與研究獨(dú)立委員會(huì)及綠色和平組織于2007年3月13日發(fā)表一項(xiàng)研究報(bào)告指出,美國某公司的MON863轉(zhuǎn)基因玉米可對(duì)試驗(yàn)鼠的代謝系統(tǒng)造成危害,從而對(duì)這種已經(jīng)獲得歐盟上市許可證的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性提出了新的質(zhì)疑。根據(jù)這項(xiàng)研究,雌性試驗(yàn)鼠食用MON863轉(zhuǎn)基因玉米后開始肥胖,而且肝臟中糖的比例明顯升高,肝功能受損;雄性試驗(yàn)鼠食用這種轉(zhuǎn)基因玉米后開始消瘦,并伴有腎功能受損,尿液中的化學(xué)成分比例明顯改變,特別是鈉和磷的比例明顯升高,其癥狀與殺蟲劑中毒的癥狀一致。
一部分轉(zhuǎn)基因食品甚至突破了民眾生活的范疇,成為影響國家經(jīng)濟(jì)和國際經(jīng)濟(jì)政治競爭的武器。比如進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆極大沖擊了我國國內(nèi)大豆及其他油料作物種植者,造成中國油料作物種植者的“賣難”現(xiàn)象,最終會(huì)惡化大豆生產(chǎn)資源環(huán)境。進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆具有明顯的成本優(yōu)勢(shì),國產(chǎn)大豆的出油率為16%~17%,而進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆的出油率為19%~22%,相差2~3個(gè)百分點(diǎn)。大豆的出油率每差1個(gè)百分點(diǎn),加工10萬t大豆,其效益就相差1 500萬元,在這種懸殊的情況下,中國食用油加工企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)向以進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆為原料。如果繼續(xù)依靠進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆,無疑會(huì)進(jìn)一步惡化中國本土生產(chǎn)的非轉(zhuǎn)基因大豆的生產(chǎn)環(huán)境。
2.4 宗教信仰抵制轉(zhuǎn)基因
很多宗教信仰認(rèn)為,人類和人類所生存的大自然是神所創(chuàng)造的,而通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)根據(jù)人們自己的意愿去改造生物明顯違背了這些宗教信仰,成為了這些教徒眼中的“反宗教反自然反人類”現(xiàn)象,這在一些有著悠久宗教歷史和文化的國家會(huì)引起極大的反響。如果在這些國家中推廣轉(zhuǎn)基因技術(shù)則會(huì)引起強(qiáng)烈的抵制,稍有不慎便可能升級(jí)成為沖突。
3 轉(zhuǎn)基因技術(shù)造成危害的原因思考
轉(zhuǎn)基因技術(shù)的出現(xiàn)本是造福人類的事情,但隨著該技術(shù)的推廣卻出現(xiàn)了諸多問題,究其原因,不難發(fā)現(xiàn)存在技術(shù)本身、應(yīng)用途徑、技術(shù)管理及民眾自身觀念等多方面的問題。
3.1 轉(zhuǎn)基因技術(shù)本身存在缺陷
轉(zhuǎn)基因技術(shù)是將人工分離和修飾過的基因?qū)氲缴矬w基因組中,由于導(dǎo)入基因的表達(dá),引起生物體性狀的可遺傳修飾,科學(xué)家可以精確地將目的基因切割并轉(zhuǎn)入工程細(xì)胞,但是無法預(yù)見目的基因轉(zhuǎn)入后產(chǎn)生新的、未知的蛋白質(zhì),也不能完全準(zhǔn)確地預(yù)見對(duì)受體影響的結(jié)果,表現(xiàn)為不成熟性,不能完全、預(yù)先知道對(duì)生物進(jìn)行DNA手術(shù),有可能導(dǎo)致基因突變而對(duì)環(huán)境和人類造成危害。所以就造成了轉(zhuǎn)基因生物本身的不足及對(duì)其他生物和環(huán)境的危害。而主要導(dǎo)致無法預(yù)見結(jié)果的因素有如下幾個(gè)方面。
3.1.1 可變剪接 轉(zhuǎn)基因技術(shù)剛開始時(shí),生物學(xué)家還以為真核生物(如植物、動(dòng)物和人)的基因編碼規(guī)律與原核生物(如細(xì)菌)是一樣的,即一個(gè)基因只編碼一個(gè)特定的蛋白質(zhì)?!翱勺兗艚印痹淼陌l(fā)現(xiàn)告訴我們,在真核生物中,一個(gè)基因可以編碼多個(gè)不同的蛋白質(zhì)。而一直到2000年以后,對(duì)于“可變剪接”現(xiàn)象在真核生物中的廣泛性和普遍性才被充分確認(rèn)。
3.1.2 內(nèi)含子 關(guān)于“內(nèi)含子”的概念可用一個(gè)最簡單的比例來做說明。假如一個(gè)基因中能夠編碼蛋白質(zhì)的序列為“information”,而這個(gè)基因所攜有的完整信息是:基因中嵌在編碼蛋白質(zhì)信息的基因段之間的、非編碼部分“XXXX”或“XX”或“XXXXX”就叫作“內(nèi)含子”,而那些編碼蛋白質(zhì)部分的基因叫作“外顯子”?;蚪M序列中有90%以上的序列(內(nèi)含子)是不編碼基因的,早期的轉(zhuǎn)基因?qū)<以J(rèn)為內(nèi)含子是基因的無用段、是“垃圾基因”。而今天的事實(shí)證明內(nèi)含子并非“垃圾基因”,而是有重要的作用。但轉(zhuǎn)基因?qū)<?、分子生物學(xué)專家們還沒有人能搞得清楚這些“內(nèi)含子”的目的究竟是什么,在生物的生長和發(fā)育中是否起到作用,是怎樣發(fā)生作用的。正是科學(xué)家對(duì)這些作用的未知與不確定,導(dǎo)致對(duì)轉(zhuǎn)基因生物危害的錯(cuò)誤估計(jì)。
3.1.3 基因次序 今天更新了的基因?qū)W理論認(rèn)為,基因次序并非隨機(jī)的,而且還發(fā)現(xiàn)這種內(nèi)在聯(lián)系的破壞是有后果的。新近還有發(fā)現(xiàn)“第二套遺傳密碼”的報(bào)道,更揭示了基因間相互聯(lián)系的高度復(fù)雜性?!霸觥被颉皽p”一個(gè)基因或是對(duì)某一個(gè)基因動(dòng)手,所引起的改變并不僅僅局限于這一基因本身——而這往往是有限的檢測手段所難以企及的,它更在于與其相關(guān)聯(lián)的基因網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的影響。
3.1.4 橫向轉(zhuǎn)基因 隨著各國科學(xué)家們找到了能夠更為精密的檢測方法去測定轉(zhuǎn)基因片段在動(dòng)物和人體內(nèi)的技術(shù)手段,發(fā)現(xiàn)相當(dāng)大比例的轉(zhuǎn)基因DNA(脫氧核糖核酸)并沒有被消化系統(tǒng)摧毀,即消化掉。加拿大的專家也發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)基因技術(shù)所采用的外源基因材料可以透過母親的胎盤而進(jìn)入未出生嬰兒的胚胎,以及轉(zhuǎn)移進(jìn)入成人的性細(xì)胞,影響后代的遺傳。這是由于現(xiàn)有的轉(zhuǎn)基因作物工程設(shè)計(jì)模式特別有利于“橫向轉(zhuǎn)基因”發(fā)生。它所采用的強(qiáng)悍的啟動(dòng)子,就是力圖要突破物種之間的天然屏障。此外,在正常植物基因中,都會(huì)含有內(nèi)含子,含有內(nèi)含子的基因較長,也就不容易轉(zhuǎn)移入腸道細(xì)菌中。即便偶然進(jìn)入了腸道細(xì)菌,細(xì)菌也沒有功能除去它的內(nèi)含子段,因而這個(gè)偶然進(jìn)入的基因也不會(huì)被表達(dá)。相反,現(xiàn)有的轉(zhuǎn)基因作物在插入基因的編碼段是沒有內(nèi)含子的,這使轉(zhuǎn)入的基因更容易在細(xì)菌中被表達(dá)。
3.1.5 蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊 陳舊的遺傳學(xué)理論認(rèn)為,一旦氨基酸順序確定了,蛋白質(zhì)便總是會(huì)按正確的方式折疊。這也是今天在中國展開的轉(zhuǎn)基因作物研發(fā)理論基礎(chǔ),基于這樣的原理而出現(xiàn)了一批說詞一致的轉(zhuǎn)基因主糧安全論調(diào)。其實(shí),這種生物學(xué)理論已經(jīng)被證明不完全正確。歐美各國最新的遺傳學(xué)理論認(rèn)為,蛋白質(zhì)折疊是需要有蛋白伴侶來協(xié)助進(jìn)行的。千百萬年以來,每一種植物的蛋白伴侶與它所折疊的特定的蛋白質(zhì)一起經(jīng)歷了漫長的進(jìn)化。當(dāng)轉(zhuǎn)基因?qū)<彝蝗婚g將一種外源細(xì)菌基因插入這種植物,該一植物的蛋白伴侶便會(huì)認(rèn)為是遭遇了完全陌生的異類蛋白入侵,它們間將如何互動(dòng)目前的研究還難以預(yù)料。此外,假如這種尷尬的遭遇使蛋白質(zhì)折疊發(fā)生錯(cuò)誤,其后果將是錯(cuò)綜復(fù)雜的。比如科學(xué)家已在分子生物學(xué)水平研究“瘋牛病”的病理時(shí)發(fā)現(xiàn),“瘋牛病”的發(fā)生與“蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊”有關(guān)。
3.1.6 基因微陣列測試 基因微陣列相對(duì)來說是一種比較新的技術(shù),目前還沒能被廣泛地用于轉(zhuǎn)基因作物的檢測中??茖W(xué)家用基因微陣列測試技術(shù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn),僅僅一個(gè)外源基因的插入就可能導(dǎo)致5%受體基因改變它們本身的基因表達(dá)。對(duì)每一種特定的轉(zhuǎn)基因作物來說,僅僅一個(gè)外源基因的插入,就可能導(dǎo)致原作物的上千個(gè)基因的表達(dá)發(fā)生改變,這種基因表達(dá)的改變可引起農(nóng)作物原有營養(yǎng)成分的丟失或意外毒素表達(dá)程度的升高。所以走在分子生物學(xué)技術(shù)前沿的科學(xué)家們認(rèn)為,轉(zhuǎn)基因作物的風(fēng)險(xiǎn)并不僅僅來自于所轉(zhuǎn)的那個(gè)外源基因。
3.2 運(yùn)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)方面有待商榷
筆者認(rèn)為,如果僅僅利用轉(zhuǎn)基因生物獲得人們所需的代謝產(chǎn)物,例如利用大腸桿菌生產(chǎn)激素、疫苗等,由于產(chǎn)品成分的單一性,在產(chǎn)品檢驗(yàn)過程中,就可以實(shí)現(xiàn)較好的監(jiān)控,經(jīng)過純化檢測等一系列加工,所得的產(chǎn)品可能并不會(huì)與天然產(chǎn)物有特別大的差別,同時(shí)由于轉(zhuǎn)基因技術(shù)的優(yōu)勢(shì),可以實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)或降低成本等目的。但是假如令這些轉(zhuǎn)基因生物直接作為產(chǎn)品成為種子、加入食品甚至直接食用,就把所有未知的危害呈現(xiàn)在民眾面前了,產(chǎn)品無法實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控,無法完全預(yù)測產(chǎn)品將可能造成的危害,這將直接導(dǎo)致了環(huán)境的改變和人類健康的問題。
3.3 轉(zhuǎn)基因技術(shù)的管理過程導(dǎo)致危害發(fā)生
在轉(zhuǎn)基因技術(shù)管理的過程中出現(xiàn)的一些漏洞,比如將轉(zhuǎn)基因生物釋放到自然環(huán)境中去,由于自然轉(zhuǎn)基因現(xiàn)象和轉(zhuǎn)基因逃逸現(xiàn)象的存在,非自然基因就可能進(jìn)入環(huán)境中的生物體內(nèi)。
轉(zhuǎn)基因逃逸是指轉(zhuǎn)基因植物中的外源基因通過基因漂移(天然雜交)轉(zhuǎn)移到植物的非轉(zhuǎn)基因品種或其他野生近緣種(包括雜草種類)的現(xiàn)象。雜交(天然雜交)可以理解為植物物種或群體中任何有遺傳差異的個(gè)體之間通過傳粉受精產(chǎn)生后代(雜種)的過程,雜交過程往往導(dǎo)致基因從一個(gè)物種或群體向另一個(gè)物種或群體轉(zhuǎn)移。當(dāng)轉(zhuǎn)基因從轉(zhuǎn)基因作物向其野生近緣種逃逸時(shí),由于雜交-漸滲的遺傳同化過程和淹沒效應(yīng)影響了野生群體的遺傳完整性,甚至導(dǎo)致野生近緣種群體的局部滅絕,從而帶來生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。漸滲(遺傳漸滲)則是基因或遺傳物質(zhì)通過群體中的雜交個(gè)體與親本個(gè)體之間的回交而不斷在群體中轉(zhuǎn)移的過程,往往導(dǎo)致群體內(nèi)基因的不斷擴(kuò)散。轉(zhuǎn)基因逃逸往往通過天然雜交和漸滲完成。
3.4 其他部分的原因
在歐美諸國,為了減少轉(zhuǎn)基因技術(shù)的負(fù)面影響,對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的審查都十分嚴(yán)格,但是我國對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的審查則寬松很多,因此將來國家應(yīng)在轉(zhuǎn)基因技術(shù)管理方面加大力度。另外,我國民眾對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)也有不足。當(dāng)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進(jìn)入市場,由于民眾對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的無知,往往會(huì)不當(dāng)?shù)剡\(yùn)用,更加劇了不必要的危害。
所以為避免轉(zhuǎn)基因技術(shù)危害環(huán)境及人類健康,不僅僅需要在技術(shù)上增加安全性,而且還需要科學(xué)研究機(jī)構(gòu)、政府、民眾多方面的努力。
4 如何合理運(yùn)用轉(zhuǎn)基因[13]
所有這些問題事件也使預(yù)防方法和嚴(yán)格的生物安全管理變得突出。預(yù)防原則在《卡塔赫納生物安全協(xié)議》這一主要管理轉(zhuǎn)基因微生物的國際法律中已得到重申。如果缺乏科學(xué)定論,締約方可限制或禁止轉(zhuǎn)基因生物的進(jìn)口,以避免或使生物多樣性及人類健康的不利影響降到最低。
對(duì)于轉(zhuǎn)基因植物與環(huán)境生態(tài)平衡的相關(guān)性,應(yīng)該對(duì)以下幾個(gè)方面加強(qiáng)研究。
(1)外源基因插入到受體植株前,應(yīng)該對(duì)受體植株的生物學(xué)特性有深入全面的了解,如雜草特性、傳粉機(jī)制、代謝途徑等。
(2)對(duì)外源基因(包括目的基因和標(biāo)記基因)在新的遺傳背景下將會(huì)出現(xiàn)怎樣的相互作用進(jìn)行深入細(xì)致的科學(xué)研究,為外源基因是否能在受體植株中安全表達(dá)提供全面的科學(xué)依據(jù)。
(3)加強(qiáng)對(duì)植物抗性機(jī)理的研究,經(jīng)過合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和嚴(yán)密科學(xué)的試驗(yàn)程序,為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估積累足夠多的數(shù)據(jù)。
(4)轉(zhuǎn)基因植物釋放前,應(yīng)該對(duì)其生存環(huán)境進(jìn)行全面的科學(xué)調(diào)查,包括原有群落的植物種類組成以及它們的生物學(xué)特性,從而為評(píng)估轉(zhuǎn)基因植物對(duì)環(huán)境的影響提供本地資料。
(5)對(duì)商業(yè)化大面積釋放轉(zhuǎn)基因植物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行長期而又全面的監(jiān)測研究,并注重田間試驗(yàn),從而建立對(duì)轉(zhuǎn)基因植物的科學(xué)信任機(jī)制。
對(duì)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)采取不斷完善的態(tài)度,即使是比較成熟的技術(shù)也應(yīng)加強(qiáng)深入探究,最大限度減少轉(zhuǎn)基因技術(shù)及產(chǎn)品的科學(xué)未知性。對(duì)已有轉(zhuǎn)基因技術(shù)及產(chǎn)品應(yīng)大力實(shí)行專利保護(hù)措施,絕不允許因技術(shù)外流、被不法人員濫用造成的不必要的危害。
政府應(yīng)加大對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的審查力度,借鑒美國、歐盟等發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn),在轉(zhuǎn)基因食品、藥品以及工業(yè)制品等各個(gè)方面,對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進(jìn)行嚴(yán)格的審查,在其各方面的性質(zhì)不能全部明確,即不能完全了解其是否會(huì)對(duì)環(huán)境、人體健康產(chǎn)生危害時(shí),禁止其上市,不能一味追求利益而放棄對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品長遠(yuǎn)危害的防范意識(shí)。對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)及其產(chǎn)品應(yīng)采取“預(yù)防原則”,明確轉(zhuǎn)基因技術(shù)的科學(xué)局限性,在雖然未知其危害的情況下,仍把生態(tài)平衡、人民健康放在首位。建立健全法律法規(guī),并不斷根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)的新問題對(duì)法律法規(guī)進(jìn)行完善。加強(qiáng)技術(shù)體系建設(shè),組織開展轉(zhuǎn)基因生物分子特征、環(huán)境安全和食用安全性研究,不斷提高技術(shù)支撐能力??茖W(xué)規(guī)范開展安全評(píng)價(jià),這些安全評(píng)價(jià)應(yīng)一步步實(shí)現(xiàn)透明化,由大眾監(jiān)督,同時(shí)強(qiáng)化行政監(jiān)督管理。另一方面,應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)上市轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的管理,如凡是在配料或原料中使用了轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品或技術(shù)的產(chǎn)品都應(yīng)進(jìn)行明確明顯的標(biāo)示。工業(yè)及醫(yī)療行業(yè)需采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)時(shí)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格審批,同時(shí)審批通過后,在運(yùn)營過程中應(yīng)長時(shí)間持續(xù)地進(jìn)行監(jiān)督管理,保證在合理安全的范圍內(nèi)使用轉(zhuǎn)基因技術(shù)。
同時(shí)在民眾中應(yīng)加大對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)及其產(chǎn)品的全方位宣傳科普,而不是一味地宣傳轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的有利面,讓民眾在對(duì)轉(zhuǎn)基因有一個(gè)全面客觀的認(rèn)識(shí)下,根據(jù)自身的需求考慮是否在日常生活中選購轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品,而不是在接受了轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進(jìn)入自己的日常生活后,還不知道轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品對(duì)自身產(chǎn)生了怎樣的影響。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)及其應(yīng)用既是人類社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)選擇,也是科技發(fā)展的必然趨勢(shì)。歷史經(jīng)驗(yàn)告訴我們,人類要實(shí)現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展,就必須處理好人與環(huán)境之間的關(guān)系。人類要想最終受益于轉(zhuǎn)基因技術(shù),就必須對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品和生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系做深入研究。對(duì)于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品,我們要客觀公正地對(duì)待,合理控制,有效利用。我們應(yīng)當(dāng)從戰(zhàn)略高度重視轉(zhuǎn)基因技術(shù)及其應(yīng)用,不斷開發(fā)環(huán)境友好的轉(zhuǎn)基因技術(shù),積極推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化。同時(shí),通過多渠道、多層次進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的科普宣傳教育,讓轉(zhuǎn)基因技術(shù)知識(shí)的傳播和普及跟上轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的步伐,讓更多的民眾了解轉(zhuǎn)基因技術(shù)的相關(guān)知識(shí),對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品及其安全性問題有更客觀公正的評(píng)價(jià),為轉(zhuǎn)基因技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展?fàn)I造良好的社會(huì)氛圍。
5 結(jié) 語
現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展為人類帶來了巨大的機(jī)遇,在幫助人們解決許多人類面臨的難題時(shí),也給人類帶來了一系列需要解決的問題。生物技術(shù)的發(fā)展勢(shì)不可擋,人類應(yīng)正確面對(duì)生物技術(shù)的安全性問題,既不能忽視它給人類造成的威脅,也不能因噎廢食??茖W(xué)技術(shù)是一把雙刃劍,我們要用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)造福人類,同時(shí)做到最大努力避免一切不良后果,避免其被懷有特殊目的的人用于不道德的領(lǐng)域。
雖然有眾多爭議,基因工程的發(fā)展仍然日新月異,在有些國家,基因工程農(nóng)產(chǎn)品已經(jīng)上市。應(yīng)該說,只要完善基因工程操作和適當(dāng)?shù)姆煞ㄒ?guī),就能把基因工程的危險(xiǎn)降至最小,使它更好地為人類造福。
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