生物基因工程有三大用途,分别为基因治疗、农作物育种和基因武器。
截至目前,转基因产品作为人类食品和动物饲料商业化销售的历史已有15年。中国是把转基因产品直接用于人类消费的第一大国。中国消纳了全球第一大转基因农作物——抗除草剂转基因大豆全部产量的半数。我国全部食用植物油的80%来自转基因的大豆和油菜籽;饲喂动物的豆粕、棉籽饼全部是转基因产品,甚至相当部分玉米也是非法的转基因产品。除此以外,中国还是全世界唯一计划实行主要粮食品种(水稻玉米)转基因化的国家。2009年12月4日,有一家国际机构(ISAAA)的总裁詹姆士·克莱夫,把中国转基因技术的应用模式比喻为“三驾马车”:植物纤维(棉花)、主粮(水稻小麦)和饲料作物(玉米),全部采用转基因技术。
这“三驾马车”模式的真正含义是:不久以后,中国农业将实现全面转基因化,这是一条单行线、不归路。生物技术在农业方面的应用被大力推动,的确可以说是“来势汹汹”,卷入其中的利益集团的数量和涉及的受众之广,超过了以往任何一种应用技术。
基因工程的理论基础是否已被颠覆?
半个世纪前出现的分子生物学、分子遗传学,概括起来是基于一种假说:一个基因唯一地决定一种性状(或一种蛋白质)。在这个基础上,“基因工程”的设想是:只要找到一个“好的”基因、把它插入一种目标生物,就能创造出一个新的物种、解决一个科学上的难题、满足一种人类需求。
在“生物工程”技术大发展的30年里,生命科学领域中也有日新月异的发现。仅下面谈及的几项重大发现,就已经全面颠覆了30年前的生命科学的前沿理论。
1.可变剪接(AlternativeSplicing)
转基因技术刚开始时,生物学家以为,真核生物(如植物、动物和人)的基因编码规律,与原核生物(如细菌)是一样的,即:一个基因只编码一个特定的蛋白质。但是,“可变剪接”原理表明:在真核生物中,一个基因可以编码多个不同的蛋白质。但是,一直到2000年以后,对于“可变剪接”现象在真核生物中的广泛性和普遍性才被充分确认;而此时转基因农产品如抗除草剂的大豆已经“育成”,其大规模商业化生产和出口的一切准备都已就绪,在随后极短的几年时间内,就形成了史无前例的生产能力和出口规模。
2.内含子(Intron)不一定无功能
一个基因中包含内含子(Intron)和外显子(exon)。需要我们注意的是:基因组序列中90%以上的序列都是不编码基因“内含子”。
转基因专家曾经认为,内含子是基因的无用段,是“垃圾基因”。现在已没有人再这样看,因为部分内含子有重要功能。但是,时至今日大部分“内含子”的功能尚不清楚,即它们在生物的生长和发育中是否有作用、怎样发生作用,现在仍然不知道。在“转基因”的过程中忽略了内含子的作用,或者在不同程度上对内含子造成干扰、破坏,会引起什么后果?谁也不知道。
3.基因“有”次序(GeneOrder)
1985年之前,分子生物学家认为:基因是互为独立的一系列微单元。而更新了的基因学理论认为:基因次序并非随机的。对于“基因次序”内在联系的破坏,将是有后果的。“增加”一个基因,或“减掉”一个基因,或对某一个基因动手术,所引起的改变并不仅仅在于这一个基因本身。而现有的、功能非常有限的检测手段,仅仅是检测被“增加”进去的那一个基因本身,其他问题根本无法触及。
4.横向(水平)转基因(HorizontalGeneTransfer)
在20世纪70年代和80年代,研究者普遍认为,通过“横向转基因”导致外源基因进入哺乳动物的消化道,是不会发生的。这一理解对当初评估转基因食物的“安全性”起了根本性的作用。而后来,当科学家开发了更为精密的检测技术后,才发现一个显著比例的DNA并没有被消化系统摧毁。转基因技术所采用的外源基因材料,甚至可能透过胎盘进入胚胎、转移进入成人的性细胞,由此影响到遗传。于是,“横向转基因”便成了一个全新的问题,它的直接后果,就是无法预知的安全风险。
另外,新近发现的蛋白质错误折叠ProteinMisfolding(疯牛病就与“蛋白质错误折叠”有关。)“第二套遗传密码”(即RNA系统,DNA-基因被称为第一套遗传密码),更揭示了基因间相互联系的高度复杂性。
反思Bt转基因水稻食用安全试验
中国第一张转基因水稻安全证书,发给了华中农业大学的张启发。由于公众强烈地质疑抗虫的转基因水稻给人类食用不安全,对此当事人在全国公众面前,和有关的部门领导做过这样的标准陈述:他所做的七天Bt毒蛋白小鼠灌胃试验,可以保证Bt转基因水稻食用安全。
“【灌胃】剂量达每千克小鼠体重灌注5克纯Bt蛋白,没有发现中毒、过敏、体重异常、脏器病变。每克转基因稻米含Bt蛋白不超过2.5微克,按小鼠灌胃剂量折算推知,一个体重60公斤的人吃掉120吨稻米也不会发生中毒、过敏、体重异常、脏器病变。如果按每天吃500克稻米计算,一个人活上120岁,也只吃掉约10吨稻米,不及小鼠灌胃剂量的十分之一。”
张启发还用化学物质亚硝酸盐做了一个对照——中国的国标饮用水安全标准下所允许的亚硝酸盐含量,比他的转基因大米中Bt蛋白2.5微克/克含量还要高,所以他的转基因Bt大米比国标饮用水更安全。
这就是中国的第一个转基因Bt抗虫水稻“保证安全”的唯一证明。官方机构和主流媒体沿用此“证明”至今。但张启发为转基因大米所做的“无害辩护”,很多地方值得推敲和商榷:
1.老鼠被灌了Bt蛋白没事,因此人食用Bt蛋白保证安全?
2.老鼠被灌了Bt蛋白无不良后果,因此Bt大米安全?
3.老鼠灌胃7天没有发现问题,据此推算人吃120年也不会有问题?
4.Bt大米中的Bt毒蛋白含量,低于饮用水中亚硝酸盐的允许标准量,所以就“更”安全?
若这个“小鼠灌胃”算得上科学实验,也只是一个完整实验设计中的第一部分——“前实验”。在苏格兰科学家普兹泰1996年设计的动物实验中,“灌胃”是正式实验前的准备步骤,小鼠灌胃“未见不良后果”后,才进行下一步实验——有对照的分组喂养。“未见不良后果”也不能充当科学实验的正式结果。
转基因产品:无毒不等于无害
南京大学张辰宇团队2011年9月20日发表的“微小核糖核酸”研究报告,给了我们一个极端重要的启示:转基因技术产品无毒也可以有害。
过去所说的有毒无毒,是针对常规农业产品、常规食品而言的,包括的内容有食料腐烂变质、化学类添加剂超标准添加等,由此而导致的食品有毒有害。但是,常规食品安全范畴中的一切问题因子,和转基因技术的产品都无关。转基因农产品已经被发现的问题是:营养成分改变、外源转基因片段不能降解或无法消除、出现了疑似新的未知蛋白质成分(但毒性未知,也没有定义和归类),以及配套使用的有害农业化学物质超量残留(如除草剂草甘膦、草铵膦)。
南京大学2011年6月20日发表的研究成果,大约可以这样概括:植物性食品(稻米)中独有的一类微小核糖核酸(microRNA),分子量极小、性质很稳定,被实验证明能够通过消化道直接进入哺乳动物和人体、进入血液,迅速结合于目标器官的细胞,并参与调控人体生理过程。例如大米中特有的一种microRNA,编号为MIR168a,在以大米为主食的人体血液中被发现,并以较高的浓度存在,它的功能被发现为调控低密度脂蛋白从血液中被清除的速度。
植物中的微小核糖核酸与动物和人体的这种直接关联、生物体之间跨“界”的直接生物信息交流,可能就是千万年以来,人类和作为食品的生物物种在基因水平上一直都保持着的生物信息交流,也是人类与作为食品的生物体共同进化、相互适应的一个科学证明,只是过去我们无法证明而已;“一方水土养一方人”这个古老的经验判断,可能也会据此得到科学的解释。
在今日转基因技术的推广应用来势凶猛,但由于理论过时、更由于生命科学的极端复杂性,转基因技术应用在本质上极不安全。当资本的利益超越对大众健康和环境安全的关注、当技术专家冒充科学家掩盖安全隐患并成为合法主流时,转基因技术产品(食品和饲料)的安全性是没有任何保证的。
2012年1月20日,德国生物技术巨头巴斯夫公司宣布,停止在欧洲销售由它开发的唯一转基因农作物(一种工业淀粉用土豆);2月1日,全球最大生物技术公司孟山都公司宣布,它在欧洲销售的唯一转基因产品——玉米(MON810)退出法国、撤出欧洲市场;2月8日,孟山都再宣布(见当日英国每日信报)关闭设在英国剑桥的唯一转基因小麦实验场。至此,欧洲对转基因农业技术关死了大门。
但是,全球生物技术巨头分别撤出欧洲的同时,2月8日孟山都公司宣布,其转基因业务将向中国、东南亚和南美洲聚焦,美国转基因生物技术的战略大转移已正式启动。
作者:顾秀林(云南财经大学社会与经济行为研究中心)