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用化學(xué)常識(shí)解釋轉(zhuǎn)基因
2022-05-25
注:本文根據(jù)作者在2018年1月14日河南省圖書(shū)館主辦的“豫圖講壇”所做轉(zhuǎn)基因科普講座整理。
楊青平
河南日?qǐng)?bào)退休高級(jí)編輯,大河健康報(bào)退休總編,河南農(nóng)大兼職教授,中國(guó)新聞獎(jiǎng)獲得者。
各位女士、各位先生:
大家好。大家都是經(jīng)常來(lái)圖書(shū)館借書(shū)、看書(shū)的讀者,如今喜歡看書(shū)的人真是難能可貴??茨挲g,大家多數(shù)是60后、50后,少數(shù)是70后、40后。大家可能都不是生物專業(yè)的大學(xué)生,但是大家在中學(xué)階段都學(xué)過(guò)化學(xué),所以我今天就用化學(xué)常識(shí)解讀轉(zhuǎn)基因。
關(guān)于轉(zhuǎn)基因,大家可能有許多疑惑。我今天把時(shí)間一分為二,我講一半時(shí)間,剩下一半時(shí)間請(qǐng)大家提問(wèn),我保證有問(wèn)必答。
關(guān)于轉(zhuǎn)基因,我先要做個(gè)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查:
在座的誰(shuí)家里買(mǎi)過(guò)轉(zhuǎn)基因大豆油?請(qǐng)舉手。(大多數(shù)人舉手)南方有一種水果叫木瓜,有些飯店用木瓜做涼菜,在座的誰(shuí)吃過(guò)木瓜?請(qǐng)舉手。(1/3人舉手)
木瓜的學(xué)名叫番木瓜,都是轉(zhuǎn)基因的。
轉(zhuǎn)基因是人人關(guān)注的話題,既然關(guān)注,就要弄懂,可是轉(zhuǎn)基因?qū)儆谶z傳學(xué),很多人沒(méi)學(xué)過(guò)遺傳學(xué),所以,我如果用遺傳學(xué)解讀轉(zhuǎn)基因,大家可能很難弄懂。不過(guò),遺傳學(xué)的本質(zhì)是化學(xué),用初中、高中化學(xué)的基本常識(shí)去解讀轉(zhuǎn)基因,大家就可以基本弄懂。用哪些化學(xué)常識(shí)呢?1.無(wú)機(jī)分子與有機(jī)分子;2.小分子與大分子;3.有機(jī)大分子復(fù)雜的結(jié)構(gòu);4.化學(xué)催化劑的催化反應(yīng);5.生物化學(xué)中酶的催化作用。
我今天做的是科普講座,不是學(xué)術(shù)講座。學(xué)術(shù)講座用學(xué)術(shù)語(yǔ)言、專業(yè)名詞,那樣講得最準(zhǔn)確,但是大家肯定聽(tīng)不懂。我說(shuō)幾個(gè)遺傳學(xué)名詞給大家聽(tīng):模板,轉(zhuǎn)錄,編碼,翻譯,內(nèi)含子,外顯子,啟動(dòng)子。這幾個(gè)名詞,大家都認(rèn)識(shí),但是都不懂。所以,我不用專業(yè)名詞,我用大白話,保證讓大家聽(tīng)懂。我用通俗語(yǔ)言講解轉(zhuǎn)基因,雖然不敢保證絕對(duì)準(zhǔn)確,但是保證絕對(duì)靠譜,目的是讓沒(méi)學(xué)過(guò)遺傳學(xué)的人都能聽(tīng)懂。我也希望學(xué)過(guò)遺傳學(xué)的人認(rèn)同我用這種方式科普轉(zhuǎn)基因。
化學(xué)常識(shí)介紹
第一個(gè)化學(xué)常識(shí):無(wú)機(jī)分子與有機(jī)分子
一切物質(zhì)都是分子組成的,分子是由原子組成的。分子分為無(wú)機(jī)分子和有機(jī)分子,無(wú)機(jī)分子有幾十萬(wàn)種,有機(jī)分子有幾千萬(wàn)種。我們今天說(shuō)的是轉(zhuǎn)基因是食品,那就只說(shuō)食品中的分子吧。食品中的礦物質(zhì)是無(wú)機(jī)分子,水也是無(wú)機(jī)分子。食品中的蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪、脂肪酸、淀粉、葡萄糖、纖維、膳食纖維、維生素、核酸、核苷酸等都是有機(jī)分子。核酸、核苷酸可能許多人不熟悉,待會(huì)兒詳細(xì)講。
第二個(gè)化學(xué)常識(shí):小分子與大分子
分子的大小根據(jù)分子量來(lái)定。組成分子的原子質(zhì)量的總和就是分子量。食品中的無(wú)機(jī)分子是水和礦物質(zhì),分子量從十幾到幾十,都是是小分子。食品中的有機(jī)分子比無(wú)機(jī)分子大得多。食品中比較小的有機(jī)分子如葡萄糖、氨基酸、脂肪酸、維生素、核苷酸,分子量有好幾百,比較大的有機(jī)分子如脂肪的分子量從幾百到幾千,淀粉分子量從幾萬(wàn)到幾十萬(wàn),蛋白質(zhì)分子量從幾萬(wàn)到幾十萬(wàn),核酸分子量從幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)。
第三個(gè)化學(xué)常識(shí):有機(jī)大分子的復(fù)雜結(jié)構(gòu)
食品中的有機(jī)大分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。一個(gè)一個(gè)說(shuō)吧。
淀粉由很多葡萄糖組成,很多葡萄糖連接成棍子狀的直鏈,或者樹(shù)枝狀的分叉的鏈。
脂肪由很多脂肪酸組成,很多脂肪酸連接成弧形的鏈。蛋白質(zhì)由氨基酸組成,很多氨基酸連接成的鏈,盤(pán)繞得像一團(tuán)亂麻。
重點(diǎn)說(shuō)核酸。核酸最早是在細(xì)胞核里發(fā)現(xiàn)的,所以叫核酸。后來(lái)又發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核外面也有核酸。核酸分為兩種:一種是核糖核酸,英語(yǔ)縮寫(xiě)為RNA;另一種是脫氧核糖核酸,英語(yǔ)縮寫(xiě)為DNA。都是由核苷酸組成的。
氨基酸組成蛋白質(zhì),脂肪酸組成脂肪,核苷酸組成核酸,這樣一對(duì)比就容易理解核酸了。組成核酸的核苷酸結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜,比氨基酸復(fù)雜,比脂肪酸復(fù)雜,更比葡萄糖復(fù)雜。核苷酸是由核糖、磷酸、嘧啶、嘌呤組成的。核糖是5個(gè)碳的糖,葡萄糖是6個(gè)碳的糖,二者差不多。磷酸這個(gè)名詞都熟悉,不解釋了。嘧啶這個(gè)詞生疏,但是大家所熟悉的維生素B12就屬于嘧啶化合物。嘌呤這個(gè)詞不生疏,現(xiàn)在“三高”之外又增加一個(gè)“嘌呤高”,醫(yī)生會(huì)告誡痛風(fēng)患者不要吃嘌呤高的食物,嘌呤轉(zhuǎn)化為尿酸,尿酸多了,痛風(fēng)就會(huì)發(fā)作。核苷酸就介紹到這兒,下面繼續(xù)介紹核酸。
既然食品中含有核酸,為什么許多人對(duì)核酸不熟悉呢?因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)學(xué)基本不關(guān)注核酸,我們平時(shí)講的營(yíng)養(yǎng)平衡也不包括核酸,這又是為什么呢?因?yàn)槭称分兴怂崽?,大概只占食品的千分之一,而人體可以合成核酸,那么就不會(huì)缺乏核酸,所以營(yíng)養(yǎng)平衡不包括核酸。
接著說(shuō)核酸的分子結(jié)構(gòu)。核糖核酸,也就是RNA,是由很多核苷酸連接而成的單鏈,這條單鏈呈盤(pán)繞折疊狀態(tài);脫氧核糖核酸,也就是DNA,是由很多核苷酸連接而成的雙鏈,這條雙鏈呈螺旋狀態(tài)。
如果把雙鏈螺旋狀態(tài)的DNA拉展,DNA就像一條鐵路,鐵路上有許多火車站,兩個(gè)相鄰的火車站之間的這段鐵路,就是一個(gè)基因,相鄰的火車站之間的距離都是不相等的,那么基因的長(zhǎng)度也都是不相等的,基因的長(zhǎng)度不相等,也就是核苷酸的數(shù)量不相等。
從開(kāi)講到現(xiàn)在,我都是在鋪墊,到此,終于引出了基因。
基因?yàn)槭裁唇谢颍?/span>
這需要介紹幾位科學(xué)家。
第一個(gè)是孟德?tīng)枺?/span>他是奧地利人,是個(gè)修道院的修道士,生活在130多年以前。歐洲的修道院猶如中國(guó)的寺廟,修道士猶如中國(guó)的僧侶。1853年,孟德?tīng)?1歲。這年,他在修道院里開(kāi)墾出三分地,開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)12年的植物雜交試驗(yàn),其中豌豆雜交試驗(yàn)做了8年。期間,他加入了當(dāng)?shù)氐目茖W(xué)學(xué)會(huì)。
1865年,孟德?tīng)栐诋?dāng)?shù)乜茖W(xué)學(xué)會(huì)的會(huì)刊上發(fā)表了《植物雜交試驗(yàn)》論文,認(rèn)為細(xì)胞里的“遺傳因子”控制豌豆植株高矮、種子圓皺、花朵顏色等具體性狀的遺傳,并且是有規(guī)律的顯性遺傳和隱性遺傳,而顯性“遺傳因子”掩蓋隱性“遺傳因子”的表達(dá),只有來(lái)自父本、母本的兩個(gè)隱性“遺傳因子”重合,才能表現(xiàn)出隱性性狀?!斑z傳因子”就是“遺傳因素”。
植物雜交試驗(yàn)在孟德?tīng)栔?00多年就開(kāi)始了。孟德?tīng)柵c前人的不同之處在于:前人觀察植物雜交后代的整體性狀,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律;孟德?tīng)栍^察植物雜交后代的單個(gè)性狀,從中發(fā)現(xiàn)了規(guī)律。
發(fā)表孟德?tīng)栒撐牡臅?huì)刊按慣例印刷幾百份,寄給歐洲各國(guó)的科學(xué)學(xué)會(huì)和大學(xué)圖書(shū)館,孟德?tīng)栍旨佑资菁慕o當(dāng)時(shí)的著名科學(xué)家。
寄出去的會(huì)刊,沒(méi)有引起任何反響。為什么沒(méi)有反響呢?原來(lái),在孟德?tīng)柊l(fā)表《植物雜交試驗(yàn)》論文之前7年,達(dá)爾文出版了輝煌巨著《物種起源》,整個(gè)歐洲都在討論進(jìn)化論,沒(méi)人去關(guān)注微不足道的豌豆植株高矮、種子圓皺、花朵顏色。
1884年,孟德?tīng)柸ナ?,享?2歲。他終生未婚,因?yàn)樘熘鹘滩辉试S神職人員結(jié)婚。從天主教分離出去的基督教則允許神職人員結(jié)婚。孟德?tīng)柸ナ?6年后,也就是1900年,歐洲三位生物學(xué)家不約而同發(fā)現(xiàn)孟德?tīng)柕恼撐牟⑶易隽酥貜?fù)試驗(yàn),證明了孟德?tīng)柕睦碚摚瑥拇?,遺傳學(xué)誕生。如今,孟德?tīng)柈?dāng)年所在的修道院是著名旅游景點(diǎn),那三分地的豌豆試驗(yàn)田仍然保留著,被譽(yù)為遺傳學(xué)圣地。
第二個(gè)介紹丹麥遺傳學(xué)家約翰森。他1909年創(chuàng)造了gene這個(gè)單詞,用來(lái)表示孟德?tīng)柕摹斑z傳因子”。gene這個(gè)詞是從拉丁語(yǔ)“血統(tǒng)”一詞改造而來(lái),這正符合“基因遺傳性狀”的本義。拉丁語(yǔ)起源于意大利拉丁姆地區(qū),拉丁姆地區(qū)的氏族建立了羅馬帝國(guó),拉丁語(yǔ)遂成為羅馬帝國(guó)官方語(yǔ)言,也是歐洲古代的學(xué)術(shù)語(yǔ)言。拉丁語(yǔ)與歐洲多種地方語(yǔ)言雜交,形成后來(lái)的各國(guó)語(yǔ)言。
第三個(gè)介紹美國(guó)遺傳學(xué)家摩爾根。他通過(guò)果蠅雜交實(shí)驗(yàn),在1928年確認(rèn)控制性狀的基因存在于細(xì)胞核里的染色體上。染色體是細(xì)胞染色之后呈現(xiàn)的深顏色的棒狀物體,而對(duì)細(xì)胞染色是為了便于在顯微鏡下觀察。摩爾根1933年獲得諾貝爾生物學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。摩爾根使用的果蠅,就是“水果的蠅”,以腐爛水果產(chǎn)生的酵母菌為食,容易飼養(yǎng)。果蠅只有2毫米大,比蒼蠅小得多。果蠅生命周期只有半個(gè)月,而植物生命周期至少半年,所以果蠅實(shí)驗(yàn)出結(jié)果很快。
第四個(gè)介紹談家楨。他是中國(guó)人,是摩爾根的博士研究生。他在1936年將gene這個(gè)單詞音譯為漢語(yǔ)“基因”兩個(gè)字?!盎颉眱蓚€(gè)字也表達(dá)出了生命的“基本因子”的意思,這便于中國(guó)人從字面上理解,不過(guò)現(xiàn)在“基因”這個(gè)詞人人皆知,反而沒(méi)人用“基本因子”去解釋“基因”。談家楨回國(guó)后長(zhǎng)期在復(fù)旦大學(xué)任教,桃李滿天下,被譽(yù)為中國(guó)遺傳學(xué)之父, 2008年去世,享年99歲。
第五個(gè)介紹沃森與克里克。沃森是美國(guó)人,克里克是英國(guó)人。他二人1953年在英國(guó)劍橋大學(xué)研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞核里的染色體的主要成分是“脫氧核糖核酸”,這是一個(gè)有機(jī)大分子,英語(yǔ)縮寫(xiě)為DNA,其分子結(jié)構(gòu)為雙鏈螺旋狀。DNA這條雙鏈螺旋狀分子的一個(gè)個(gè)片段就是一個(gè)個(gè)基因。一條DNA一般都有幾十、幾百個(gè)基因,而每個(gè)基因的長(zhǎng)度是不相等的。沃森與克里克1962年共同獲得諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。2004年,克里克去世,享年88歲。2016年,世界上123名諾貝爾獎(jiǎng)獲得者聯(lián)名支持轉(zhuǎn)基因,其中就有88歲的沃森。
作為分子來(lái)講,基因是大分子,但是分子再大,肉眼也看不見(jiàn),不過(guò)在顯微鏡下可以看見(jiàn)。
第一代顯微鏡是光學(xué)顯微鏡,300年前發(fā)明,如今可以放大到一千多倍,可以看見(jiàn)細(xì)胞、細(xì)胞核、染色體,但是看不見(jiàn)DNA、基因。
第二代顯微鏡是電子顯微鏡,80多年前發(fā)明,如今可以放大到幾萬(wàn)倍、幾十萬(wàn)倍,這就可以看見(jiàn)細(xì)胞里的DNA和基因,以及其他有機(jī)大分子,但是不夠清晰,因?yàn)榧?xì)胞里的有機(jī)大分子不是靜態(tài),而是動(dòng)態(tài)。
第三代顯微鏡是冷凍電子顯微鏡,20多年前發(fā)明,有兩間屋子那么大,兩層樓那么高,可以在千分之一秒內(nèi)把細(xì)胞冷凍,冷凍以后,動(dòng)態(tài)的有機(jī)大分子就成了靜態(tài),觀察的清晰度就高了。大家都知道清華大學(xué)施一公吧?他和他的團(tuán)隊(duì)就是用冷凍電子顯微鏡研究蛋白質(zhì)、DNA、RNA的分子結(jié)構(gòu)的。
下面繼續(xù)講化學(xué)常識(shí)。
第4個(gè)化學(xué)常識(shí):化學(xué)催化劑的催化反應(yīng)
化學(xué)反應(yīng)可以分為兩類,一類是不需要催化劑的化學(xué)反應(yīng),一類是需要催化劑的化學(xué)反應(yīng)。回憶一下初中化學(xué)、高中化學(xué),化學(xué)老師經(jīng)常演示用催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)。催化劑催促化學(xué)反應(yīng),催化劑本身并不發(fā)生變化,但是如果沒(méi)有催化劑,這個(gè)化學(xué)反應(yīng)就不會(huì)發(fā)生,或者反應(yīng)得很慢。
生物體內(nèi)時(shí)時(shí)刻刻都在發(fā)生著化學(xué)反應(yīng),生物體內(nèi)幾乎所有化學(xué)反應(yīng)都是催化反應(yīng)。由什么催化呢?由酶催化。
第5個(gè)化學(xué)常識(shí):生物化學(xué)中酶的催化反應(yīng)
生物體內(nèi)的化學(xué),叫生物化學(xué)。生物體內(nèi)幾乎所有化學(xué)反應(yīng)都是酶的催化反應(yīng)。一種酶催化一種生化反應(yīng),生物體內(nèi)有很多種酶,催化很多種生化反應(yīng)。生化反應(yīng)主要是分解與合成,都要靠酶來(lái)催化。我們?nèi)梭w內(nèi)有幾千種酶,只說(shuō)消化酶吧。消化酶主要是胰腺產(chǎn)生的,有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、核酸酶。這些酶被輸送到十二指腸,分別把蛋白質(zhì)分解為氨基酸,把脂肪分解為脂肪酸,把淀粉分解為葡萄糖,把核酸分解為核苷酸,核苷酸還可以進(jìn)一步被分解為核糖、磷酸、嘧啶、嘌呤。小腸絨毛像植物的根系一樣具有吸收功能,把消化酶的分解產(chǎn)物吸收,吸收以后,進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng),輸送到每個(gè)細(xì)胞,再進(jìn)行分解或者合成。食物中的維生素、礦物質(zhì)和水,分子比較小,可以被直接吸收,不需要酶來(lái)催化分解。
酶是什么?酶是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)有很多種,其中相當(dāng)多的種類是酶。酶最早是在酵母菌里發(fā)現(xiàn)的,所以也叫酵素。如今一些保健品打著酵素的旗號(hào)忽悠人。其實(shí)蔬菜、水果、糧食、蛋奶肉魚(yú),都含有酵素,我們正常飲食,不需要補(bǔ)充酵素,因?yàn)榻退鼐褪敲浮?/span>
酶與DNA、RNA有著密切的關(guān)系。
基因是DNA的片段。細(xì)胞核里的酶,依賴基因的一條單鏈,催化核苷酸合成RNA;RNA是一條單鏈,它從細(xì)胞核里出來(lái),催化氨基酸合成蛋白質(zhì);合成的蛋白質(zhì),有些就是酶,這些酶去催化其他生化反應(yīng)。這個(gè)過(guò)程可以概括為這樣三句話:①DNA決定RNA;②RNA決定蛋白質(zhì);③歸根結(jié)底是DNA決定蛋白質(zhì)。
人人都知道基因決定性狀,那么基因是怎樣決定性狀的呢?
基因(DNA)決定蛋白質(zhì),細(xì)胞主要是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的,不同的蛋白質(zhì)構(gòu)成不同的細(xì)胞,不同的細(xì)胞構(gòu)成不同的細(xì)胞組織,不同的細(xì)胞組織構(gòu)成不同的器官,不同的器官表現(xiàn)不同的功能,不同的功能就是不同的性狀,歸根結(jié)底是基因決定性狀。
同樣,基因決定酶,不同的酶催化不同的生物化學(xué)反應(yīng),不同的生物化學(xué)反應(yīng)其實(shí)就是不同的生命活動(dòng),不同的生命活動(dòng)就是不同的性狀,歸根結(jié)底是基因決定性狀。
總結(jié)一下:基因決定蛋白質(zhì)和酶,進(jìn)而決定生物性狀。酶不僅催化生化反應(yīng),酶還可以修復(fù)基因突變。修復(fù)其實(shí)也是催化,催化突變的基因恢復(fù)原狀。
開(kāi)始說(shuō)轉(zhuǎn)基因
請(qǐng)注意,下面介紹基因突變、基因修復(fù)和轉(zhuǎn)基因。
基因突變·基因修復(fù)·轉(zhuǎn)基因
基因突變,就是基因的結(jié)構(gòu)突然發(fā)生變化。
DNA分子很大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不一定哪個(gè)地方就會(huì)發(fā)生變化。變化有3種:①DNA是由核苷酸組成的,核苷酸的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化,也就是組成核苷酸的嘧啶、嘌呤會(huì)互相取代,如此變化以后還可以在酶的催化作用下被修復(fù)。②DNA雙鏈可能斷裂,斷裂以后也可以在酶的催化作用下被修復(fù)。③一段DNA可能會(huì)從DNA雙鏈上脫落下來(lái),轉(zhuǎn)移到別的地方,在酶的催化作用下,再插入DNA雙鏈之中。這第3種變化,是我今天講的重點(diǎn)。這可能是轉(zhuǎn)基因的理論基礎(chǔ)。脫落下來(lái),轉(zhuǎn)移并插入別的地方的一段DNA,可能就是一個(gè)基因,也就是說(shuō),基因可以在DNA雙鏈上轉(zhuǎn)移并插入。這是同一個(gè)細(xì)胞里基因的轉(zhuǎn)移并插入,這也叫內(nèi)源基因的轉(zhuǎn)移并插入。既然內(nèi)源基因的可以轉(zhuǎn)移并插入,那么外源的基因也可以轉(zhuǎn)移并插入。外源的基因就是這個(gè)生物體以外的別的物種的基因。也就是說(shuō),A物種的基因可以轉(zhuǎn)移并插入B物種的DNA雙鏈之中。為什么呢?因?yàn)锳物種的DNA和B物種的DNA,都是核苷酸組成的。這就好比排隊(duì)加塞,A隊(duì)列的幾個(gè)人可能插入B隊(duì)列之中。好了,我們就記住“排隊(duì)加塞”四個(gè)字就行了,轉(zhuǎn)基因就是“排隊(duì)加塞”。
自然界有沒(méi)有轉(zhuǎn)基因呢?有。
自然界的轉(zhuǎn)基因
自然界的轉(zhuǎn)基因很普遍。
自然界的細(xì)菌也可以給植物轉(zhuǎn)基因。這以紅薯為例來(lái)說(shuō)明。土壤中有一種細(xì)菌叫農(nóng)桿菌,它可以侵入140多種植物的根,當(dāng)然也侵入紅薯的根。紅薯起源于南美洲,已有8000年的人工栽培歷史,1492年哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲新大陸以后,紅薯被引種到全世界。2015年美國(guó)科學(xué)院院刊發(fā)表一篇論文,說(shuō)的是農(nóng)桿菌給紅薯轉(zhuǎn)基因的證據(jù)。論文的作者檢測(cè)了全世界現(xiàn)有的291個(gè)紅薯品種的基因組,發(fā)現(xiàn)每個(gè)品種的基因組都含有若干個(gè)農(nóng)桿菌基因,這說(shuō)明農(nóng)桿菌的基因轉(zhuǎn)移并插入紅薯的基因組中了。
說(shuō)說(shuō)農(nóng)桿菌
土壤中有很多種細(xì)菌,農(nóng)桿菌是其中的一種,其形態(tài)是桿狀的。
植物的根系會(huì)因耕作而損傷,也會(huì)因昆蟲(chóng)為害而損傷,損傷后會(huì)分泌酚類化合物,而農(nóng)桿菌喜歡酚類化合物,于是農(nóng)桿菌就會(huì)感染根系的傷口,進(jìn)入根系細(xì)胞組織中。根系細(xì)胞里的酶會(huì)發(fā)生催化作用,將農(nóng)桿菌的一段DNA剪切下來(lái),并使這段DNA插入根系細(xì)胞的DNA之中,這就是自然轉(zhuǎn)基因。農(nóng)桿菌可以感染多種植物的根系,也就可以給多種植物的根系轉(zhuǎn)基因,其中包括給紅薯轉(zhuǎn)基因。
農(nóng)桿菌的基因插入植物根系細(xì)胞的DNA之中,根系就會(huì)長(zhǎng)出根瘤,根瘤越長(zhǎng)越大,消耗營(yíng)養(yǎng),那么就影響植物生長(zhǎng)。
科學(xué)家研究農(nóng)桿菌,本來(lái)是為了防止根瘤的,然而思路一轉(zhuǎn)換,發(fā)現(xiàn)可以利用農(nóng)桿菌進(jìn)行人工轉(zhuǎn)基因。
(顯微鏡下的農(nóng)桿菌)
人工轉(zhuǎn)基因
人工轉(zhuǎn)基因,就是把A物種的基因轉(zhuǎn)入B物種的基因組中。人工給植物轉(zhuǎn)基因的方法有多種,但常用的方法就是利用農(nóng)桿菌給植物細(xì)胞轉(zhuǎn)基因。
方法是,在實(shí)驗(yàn)室里,將目的基因插入到經(jīng)過(guò)改造的T-DNA區(qū),借助農(nóng)桿菌的感染實(shí)現(xiàn)外源基因向植物細(xì)胞的轉(zhuǎn)移與整合,轉(zhuǎn)基因手術(shù)就完成了。手術(shù)后,A物種的基因就與B物種的基因組有機(jī)結(jié)合在一起了,就成了B物種的基因了。
農(nóng)作物的轉(zhuǎn)基因,一般是給雜交品種轉(zhuǎn)基因。許多人會(huì)問(wèn):雜交品種不是很好嗎?為什么要給雜交品種轉(zhuǎn)基因呢?其實(shí),所有雜交品種都有局限性,而轉(zhuǎn)基因可以彌補(bǔ)雜交品種的局限性。比如,雜交品種不抗蟲(chóng),不抗病,不抗除草劑,轉(zhuǎn)基因以后就可以抗蟲(chóng),抗病,抗除草劑。
雜交育種的局限性
雜交育種是在同一物種內(nèi)雜交,玉米與玉米雜交,小麥與小麥雜交,水稻與水稻雜交?;驔Q定性狀,DNA上的基因有好的,有壞的,既然是DNA的組合,那就不可能都是好基因的組合,一定帶著壞基因,這就是雜交品種的局限性。所謂優(yōu)良品種,只是好基因盡可能多,壞基因盡可能少。雜交育種的歷史有100年了,最早是從美國(guó)的雜交玉米開(kāi)始的。據(jù)統(tǒng)計(jì),100年來(lái),全世界的育種家,所有農(nóng)作物,每100萬(wàn)個(gè)雜交組合,才選出一個(gè)優(yōu)良品種,而優(yōu)良品種并非盡善盡美。100年來(lái),比較好的父本、母本已經(jīng)組合很多遍了,很難再得到優(yōu)良性狀了。要打破雜交育種的局限性,就要給雜交種增加新的優(yōu)良基因。新的優(yōu)良基因在哪里?在別的物種里,別的物種可能是植物,可能是細(xì)菌。自然界的細(xì)菌不是可以給植物轉(zhuǎn)基因嗎?人工模仿自然,把細(xì)菌的優(yōu)良基因轉(zhuǎn)到雜交種的DNA上,就可獲得新的優(yōu)良性狀。
以抗蟲(chóng)性狀為例,植物大多都是不抗蟲(chóng)的,因?yàn)橹参锸抢ハx(chóng)的食物,這是自然法則。如果植物抗蟲(chóng),昆蟲(chóng)就不會(huì)繁衍3.5億年而不衰。但是一物降一物,細(xì)菌可以讓昆蟲(chóng)得病而死。細(xì)菌怎樣讓昆蟲(chóng)得病而死呢?那是因?yàn)槔ハx(chóng)吃了細(xì)菌,細(xì)菌的抗蟲(chóng)蛋白毒死了昆蟲(chóng),而細(xì)菌的抗蟲(chóng)蛋白是細(xì)菌的抗蟲(chóng)基因產(chǎn)生的。那么把細(xì)菌的這個(gè)基因轉(zhuǎn)入植物,插入到植物的基因組中,細(xì)菌的基因就成了植物的基因,那么植物就可以抗蟲(chóng)。
轉(zhuǎn)基因植物、動(dòng)物、微生物介紹
01轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉花、抗蟲(chóng)玉米、抗蟲(chóng)水稻
昆蟲(chóng)屬于動(dòng)物。動(dòng)物按界、門(mén)、綱、目、科、屬、種分類。昆蟲(chóng)是動(dòng)物界,節(jié)肢動(dòng)物門(mén),昆蟲(chóng)綱,下面分為幾十個(gè)目,其中鱗翅目是農(nóng)業(yè)的主要害蟲(chóng)。鱗翅目的成蟲(chóng),就是我們常見(jiàn)的蛾與蝶。蛾丑陋,我們?cè)鲪?;蝶美麗,我們喜?ài)。可是蛾與蝶都是害蟲(chóng),一只蛾或者蝶,要產(chǎn)幾百顆卵,卵孵化為幼蟲(chóng),幼蟲(chóng)蛀食我們的農(nóng)作物。棉鈴蟲(chóng)、玉米螟、水稻螟,都是鱗翅目害蟲(chóng)。
有一種細(xì)菌,叫蘇云金桿菌。蘇云金是德國(guó)的一個(gè)地名,100年前在那里發(fā)現(xiàn)了這種桿狀的細(xì)菌,就用地名命名細(xì)菌的名。蘇云金桿菌英語(yǔ)縮寫(xiě)為Bt。它產(chǎn)生一種蛋白質(zhì),叫Bt蛋白,可以毒死鱗翅目害蟲(chóng),因此被制成生物農(nóng)藥,但是藥效期只有3天,需要一遍遍噴灑,這就增加了勞動(dòng)成本和投資成本,反而不如噴灑化學(xué)農(nóng)藥成本低。
Bt蛋白是由Bt基因產(chǎn)生的,那么把Bt基因轉(zhuǎn)入棉花、玉米、水稻,這些轉(zhuǎn)基因作物就會(huì)產(chǎn)生Bt蛋白。在鱗翅目昆蟲(chóng)腸道里,Bt蛋白與腸道壁上的糖蛋白結(jié)合,發(fā)生一系列變化,導(dǎo)致昆蟲(chóng)腸穿孔而死,這便可以大大節(jié)省農(nóng)藥費(fèi)用,同時(shí)減少農(nóng)藥污染。
Bt蛋白對(duì)人和動(dòng)物無(wú)毒,因?yàn)槿撕蛣?dòng)物的腸道壁上沒(méi)有那種糖蛋白,而且人和動(dòng)物的十二指腸內(nèi)的蛋白酶可以把Bt蛋白分解為氨基酸而被十二指腸吸收。
化學(xué)農(nóng)藥污染環(huán)境,并且害蟲(chóng)還會(huì)產(chǎn)生抗藥性,于是農(nóng)藥的劑量就越用越大,那么害蟲(chóng)的抗藥性就會(huì)越來(lái)越強(qiáng),這就形成惡性循環(huán)。1992年,河南省棉鈴蟲(chóng)大爆發(fā),農(nóng)藥根本壓制不住害蟲(chóng)。蟲(chóng)口密度是往年的30倍,2000萬(wàn)畝棉花平均減產(chǎn)35%,其中50萬(wàn)畝絕收,棉花收入減少14億元,而農(nóng)藥投資16億元,農(nóng)民打藥中毒20萬(wàn)人次,棉鈴蟲(chóng)還為害玉米、大豆、花生、蔬菜1.8億畝。對(duì)此,我采寫(xiě)了5000字的長(zhǎng)篇通訊,標(biāo)題叫《蟲(chóng)禍》,刊登在1993年2月24日《河南日?qǐng)?bào)》上。
1998年,我國(guó)開(kāi)始推廣轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉,抗的是棉鈴蟲(chóng),那個(gè)時(shí)候沒(méi)有人反對(duì)轉(zhuǎn)基因,所以推廣很快。我國(guó)常年種植5000多萬(wàn)畝棉花,其中90%以上是轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉,因?yàn)榭瓜x(chóng),所以避免減產(chǎn),避免減產(chǎn)就是增產(chǎn),每畝比非轉(zhuǎn)基因棉增產(chǎn)25%以上。
轉(zhuǎn)基因棉花之后,我國(guó)也育成了轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)玉米、轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻,但是由于反對(duì)聲浪洶洶,一直未能推廣。我國(guó)常年種植5億畝玉米, 4.5億畝水稻,如果推廣轉(zhuǎn)基因,每年至少可以增加1萬(wàn)億元效益。
轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物于1996年在美國(guó)開(kāi)始種植。據(jù)2016年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),全球28個(gè)國(guó)家種植了28億畝轉(zhuǎn)基因作物,占世界耕地面積12%。
02轉(zhuǎn)基因抗病毒番木瓜
番木瓜生長(zhǎng)在南方,也長(zhǎng)在樹(shù)上,很好吃,明朝末年從東南亞傳入我國(guó)的。番木瓜之“番”,指的是番邦,明朝把東南亞稱為番邦。
番木瓜很容易也很經(jīng)常感染病毒病,感染以后,幾乎絕收。農(nóng)藥只能防治真菌、細(xì)菌疾病,防治不了病毒病,而轉(zhuǎn)基因可以讓番木瓜不感染病毒病。
病毒比細(xì)菌還小,只有細(xì)菌的1%大小。在自然環(huán)境下,病毒能存活,但不能復(fù)制,它必須侵入細(xì)菌、真菌、植物、動(dòng)物的細(xì)胞里才能復(fù)制,復(fù)制得多了就導(dǎo)致疾病。人類防治病毒病,最好的辦法是接種疫苗。病毒疫苗就是死病毒的蛋白,那么疫苗本身是不會(huì)致病的。接種疫苗以后,人的免疫系統(tǒng)就識(shí)別了這種病毒蛋白,當(dāng)外界的這種病毒侵入人體,人體的免疫細(xì)胞就將其消滅。
植物沒(méi)有免疫系統(tǒng),但具有免疫機(jī)制,防止植物的病毒病也可以模仿人類接種疫苗,但是一棵一棵接種疫苗太費(fèi)人工,接種疫苗的速度趕不上病毒侵入的速度,等把一塊地的農(nóng)作物接種完疫苗,病毒病早已蔓延開(kāi)了,所以給植物接種疫苗是不現(xiàn)實(shí)的。
防止植物病毒病必須用轉(zhuǎn)基因的方法。先看看病毒在植物細(xì)胞內(nèi)是怎樣復(fù)制的。病毒的結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)外殼包裹著基因組,基因組就是所有的基因。病毒復(fù)制之前,基因組與蛋白質(zhì)外殼分離,然后基因組的一個(gè)基因產(chǎn)生復(fù)制酶,那么這個(gè)基因就叫復(fù)制酶基因。復(fù)制酶基因產(chǎn)生的復(fù)制酶,催化病毒基因組和蛋白質(zhì)外殼分別不停地復(fù)制,復(fù)制后又不停地組合,組合成更多新的病毒,再侵入更多的細(xì)胞,從而造成病害。轉(zhuǎn)基因番木瓜抗病毒的原理是:把病毒基因組的復(fù)制酶基因轉(zhuǎn)入番木瓜細(xì)胞的基因組,因?yàn)檗D(zhuǎn)入的只是復(fù)制酶基因而不是病毒的基因組,所以番木瓜并不染??;病毒的復(fù)制酶基因轉(zhuǎn)入番木瓜細(xì)胞,就成了番木瓜的基因,不再是病毒的基因,猶如“藍(lán)軍”戰(zhàn)士加入“紅軍”隊(duì)伍;當(dāng)病毒侵入番木瓜細(xì)胞后,這個(gè)復(fù)制酶基因就阻止病毒基因組的復(fù)制酶基因發(fā)揮作用,那么病毒就不能復(fù)制,不能復(fù)制就不能致病;轉(zhuǎn)入番木瓜的復(fù)制酶基因(內(nèi)源基因)阻止侵入番木瓜的病毒基因組的復(fù)制酶基因(外源基因)發(fā)揮作用,這叫“基因沉默”,沉默是因?yàn)閮?nèi)源、外源兩個(gè)基因結(jié)構(gòu)相同。沉默的機(jī)制很復(fù)雜,細(xì)說(shuō)艱深,簡(jiǎn)單而通俗地說(shuō)就是“相克”,是“內(nèi)源基因外源基因結(jié)構(gòu)相同而相克”。
美國(guó)夏威夷1998年以前,中國(guó)南方2006年以前,病毒病常常導(dǎo)致番木瓜大面積絕收。推廣轉(zhuǎn)基因以后,番木瓜年年豐產(chǎn)豐收。
轉(zhuǎn)基因抗病毒的作物還有辣椒、煙草,不再細(xì)說(shuō)。
03轉(zhuǎn)基因抗草甘膦大豆
轉(zhuǎn)基因抗草甘膦大豆是美國(guó)最先培育的。
草甘膦是美國(guó)孟山都公司研發(fā)的一種除草劑。在除草劑家族中,草甘膦用量最大、效果最好、毒性最低、價(jià)格最低,深受各國(guó)農(nóng)民歡迎。中國(guó)是草甘膦生產(chǎn)大國(guó),生產(chǎn)量大約是孟山都的兩倍。據(jù)2014年的數(shù)據(jù),我國(guó)生產(chǎn)草甘膦大約45萬(wàn)噸,自用大約1/5,出口大約4/5。全球60%的草甘膦用于非轉(zhuǎn)基因作物,40%用于轉(zhuǎn)基因作物。
草甘膦除草的原理,是抑制植物合成某些氨基酸的酶的活性,從而阻止這些氨基酸合成。氨基酸組成蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)是細(xì)胞的主要成分,氨基酸合成阻斷了,蛋白質(zhì)也不能合成了,那么新的細(xì)胞就不能產(chǎn)生,于是植物就死亡了。土壤農(nóng)桿菌也有這種酶,卻能抵抗草甘膦,把控制這種酶的農(nóng)桿菌基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物,農(nóng)作物就可以抗草甘膦,那么草甘膦就只能除草,而不影響轉(zhuǎn)基因作物生長(zhǎng)。這樣,在轉(zhuǎn)基因作物農(nóng)田噴灑草甘膦就不必投鼠忌器,可以機(jī)械噴灑甚至飛機(jī)噴灑,從而大大節(jié)省勞動(dòng)力。
草甘膦毒性很低,據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn),其毒性僅相當(dāng)于食鹽。草甘膦在自然環(huán)境中分解很快,幾天就幾乎分解完了,微乎其微的沒(méi)有被分解的分子才是殘留,殘留是很低的。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織下屬的“國(guó)際食品法典委員會(huì)”制定的標(biāo)準(zhǔn),是每公斤大豆允許殘留草甘膦20毫克,但是實(shí)際上經(jīng)過(guò)入庫(kù)、運(yùn)輸、加工,到食用時(shí)殘留只有0.2毫克,這是因?yàn)榇蠖箽埩舻牟莞熟⒃趦?chǔ)運(yùn)過(guò)程中每10天1個(gè)半衰期,也就是每10天減少一半,比如,從8減到4,從4減到2,從2減到1。正因?yàn)闅埩艉艿?,而且其毒性也很低,以至沒(méi)必要檢測(cè)。
草甘膦毒性如此低,卻被“國(guó)際癌癥研究組織機(jī)構(gòu)”在2015年評(píng)估為“很可能致癌”,但是更多國(guó)際機(jī)構(gòu)和各國(guó)的機(jī)構(gòu)認(rèn)為草甘膦不致癌。
“國(guó)際癌癥研究組織機(jī)構(gòu)”對(duì)致癌物的評(píng)估過(guò)程不透明、不公開(kāi),因而長(zhǎng)期以來(lái)備受科學(xué)界質(zhì)疑。終于,新聞界對(duì)其評(píng)估過(guò)程進(jìn)行了調(diào)查。2017年10月19日,路透社發(fā)表調(diào)查報(bào)告,從6個(gè)方面指出“國(guó)際癌癥研究組織機(jī)構(gòu)”對(duì)草甘膦原始評(píng)估報(bào)告做了篡改。
“國(guó)際癌癥研究組織機(jī)構(gòu)”2015年還把豬肉、牛肉、羊肉等紅肉評(píng)估為“很可能致癌”,這與草甘膦同級(jí)。世界人民不會(huì)因此不吃肉,各國(guó)政府也不會(huì)因此禁用草甘膦。如果不用草甘膦,就得用別的除草劑,而目前別的除草劑安全性均不如草甘膦,如果什么除草劑都不用,就得回到“鋤禾日當(dāng)午,汗滴禾下土”的時(shí)代。
抗草甘膦轉(zhuǎn)基因作物,還有玉米、油菜等等。
04黃金大米
第二代黃金大米轉(zhuǎn)的是玉米的八氫番茄紅素合成酶基因,可以提高胡蘿卜素含量,胡蘿卜素是黃色的,大米就是黃色的,所以叫黃金大米。胡蘿卜素在人體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為維生素A,轉(zhuǎn)化率為12︰1。維生素A是視網(wǎng)膜細(xì)胞所必需,缺乏維生素A就會(huì)患夜盲癥,長(zhǎng)期嚴(yán)重缺乏就會(huì)失明。維生素A存在于肉類食品和深色蔬菜中,可是世界上許多以大米為主食的貧困地區(qū)缺乏蔬菜和肉類,如果進(jìn)食黃金大米,就可補(bǔ)充維生素A。
05轉(zhuǎn)基因植酸酶玉米
轉(zhuǎn)基因植酸酶玉米是中國(guó)培育的。植酸酶這個(gè)詞需要解釋,先要解釋植酸。植酸就是“植物的酸”,存在于玉米的籽粒之中。植酸之中含有磷酸,磷酸的磷是人和動(dòng)物不可或缺的,但是人和動(dòng)物吃了玉米卻不能分解植酸,也就不能利用植酸里的磷。
轉(zhuǎn)基因植酸酶玉米,就是把曲霉菌的產(chǎn)生植酸酶的基因轉(zhuǎn)入玉米,那么玉米就具有了植酸酶,就可以把植酸分解,釋放出磷,滿足人和畜禽需要。
06其他轉(zhuǎn)基因作物
轉(zhuǎn)基因土豆主要有三種:抗病的;抗褐變的;低天冬酰胺的。天冬酰胺是一種氨基酸,薯?xiàng)l油炸后天冬酰胺轉(zhuǎn)變?yōu)橹掳┪锉0?,轉(zhuǎn)基因降低天冬酰胺含量,致癌物丙烯酰胺也就降低了。
轉(zhuǎn)基因油菜兩種:抗蟲(chóng)的,抗除草劑的。
轉(zhuǎn)基因甘蔗兩種:抗蟲(chóng)的,抗除草劑的。
轉(zhuǎn)基因甜菜兩種:抗蟲(chóng)的,抗除草劑的。
這些轉(zhuǎn)基因作物中國(guó)都沒(méi)有種植。
07轉(zhuǎn)基因魚(yú)
中國(guó)有轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú),但是沒(méi)有商業(yè)化養(yǎng)殖。轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)是把草魚(yú)的生長(zhǎng)激素基因轉(zhuǎn)入鯉魚(yú)的DNA之中,讓鯉魚(yú)的生長(zhǎng)速度快一倍。動(dòng)物都有生長(zhǎng)激素,人也有。沒(méi)有生長(zhǎng)激素就不長(zhǎng)個(gè),孩子如果不長(zhǎng)個(gè),需要去醫(yī)院定期注射生長(zhǎng)激素,一年需要幾萬(wàn)元。生長(zhǎng)激素是一種蛋白質(zhì),凡是蛋白質(zhì)都是基因產(chǎn)生的,所以轉(zhuǎn)基因可以增加生長(zhǎng)激素。草魚(yú)比鯉魚(yú)長(zhǎng)得快,所以可以把草魚(yú)的生長(zhǎng)激素基因轉(zhuǎn)入鯉魚(yú)。
美國(guó)的轉(zhuǎn)基因三文魚(yú),2017年開(kāi)始商業(yè)化養(yǎng)殖。轉(zhuǎn)基因三文魚(yú)是轉(zhuǎn)入了另一種魚(yú)的生長(zhǎng)激素基因,又轉(zhuǎn)入了第三種魚(yú)的抗凍蛋白基因,這樣,轉(zhuǎn)基因三文魚(yú)不僅在春夏秋長(zhǎng)得快,在冬天也能較快生長(zhǎng)。原來(lái)需要生長(zhǎng)三年,現(xiàn)在只需要生長(zhǎng)一年半。
若要防止轉(zhuǎn)基因魚(yú)與非轉(zhuǎn)基因魚(yú)雜交,可以進(jìn)一步把轉(zhuǎn)基因魚(yú)培育成三倍體魚(yú),三倍體魚(yú)就像三倍體無(wú)籽西瓜一樣不能繁殖。魚(yú)是二倍體,二倍體就是具有兩套染色體,產(chǎn)生的精子、卵子各有一套染色體。可以讓二倍體魚(yú)的染色體加倍,加倍以后就是四倍體,四倍體的精子、卵子各有兩套染色體。四倍體與二倍體雜交,后代就是三倍體。三倍體無(wú)法產(chǎn)生精子、卵子,所以不育。父本、母本的染色體必須是偶數(shù)倍數(shù),才能產(chǎn)生精子、卵子。
08轉(zhuǎn)基因微生物生產(chǎn)的藥品
轉(zhuǎn)基因微生物生產(chǎn)的藥品很多,只介紹產(chǎn)量最大的兩種:乙肝疫苗和胰島素。現(xiàn)在全世界用的乙肝疫苗、胰島素,都是轉(zhuǎn)基因的。
乙肝疫苗就是滅活的乙肝病毒,滅活的就是死的。先要生產(chǎn)活的,然后滅活。以前是用血液培養(yǎng)活的病毒,成本很高。后來(lái)把病毒基因轉(zhuǎn)入酵母菌,大量繁殖酵母菌,然后提取病毒,成本很低。
胰島素是一種蛋白質(zhì)。原來(lái)從牛、豬的胰臟提取胰島素,成本很高,而且副作用大,因?yàn)榕?、豬的胰島素和人的胰島素差了一個(gè)氨基酸。后來(lái)把人的胰島素基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌,大量繁殖大腸桿菌,從中提取的胰島素,和人的胰島素一模一樣,沒(méi)有任何副作用。把人的胰島素基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌,不是從人身上提取基因,而是人工合成這個(gè)基因。因?yàn)樗鼈兪腔瘜W(xué)分子,所以可以化學(xué)合成。
09基因編輯技術(shù)培育的農(nóng)作物
轉(zhuǎn)基因技術(shù)方興未艾,基因編輯技術(shù)又嶄露頭角?;蚓庉嫷墓ぞ呤且环N酶,這種酶去掉DNA的一個(gè)基因就像一支筆抹掉文章中的一句話一樣,所以叫基因編輯。
美國(guó)利用基因編輯技術(shù),去掉普通玉米的直鏈淀粉基因,保留支鏈淀粉基因,從而培育出新型糯玉米。糯即黏,黏糯就是因?yàn)橹ф湹矸鄣木壒?。支鏈淀粉的分子結(jié)構(gòu)如分叉的樹(shù)枝,一堆樹(shù)枝糾纏在一起扯拽不開(kāi),所以黏糯。
基因編輯可以和轉(zhuǎn)基因相結(jié)合,去掉不好的基因,增加好的基因,培育更好的農(nóng)作物品種和動(dòng)物品種。
現(xiàn)場(chǎng)聽(tīng)眾關(guān)于轉(zhuǎn)基因的提問(wèn)
提問(wèn)1:西瓜有三倍體,轉(zhuǎn)基因魚(yú)有三倍體,騾子是不是三倍體?
答:不是。不育的三倍體,與可育的二倍體、四倍體都是同一個(gè)物種。騾子、馬、驢是三個(gè)物種。馬的染色體64條,其精子、卵子是32條染色體;驢的染色體62條,其精子、卵子是31條染色體;那么騾子就是63條染色體。植物、動(dòng)物的染色體必須是偶數(shù),才能產(chǎn)生正常的精子、卵子。騾子的染色體不是偶數(shù),所以不能產(chǎn)生正常的精子、卵子,也就不能生育。
提問(wèn)2:美國(guó)的轉(zhuǎn)基因三文魚(yú)賣(mài)到中國(guó)了沒(méi)有?
答:沒(méi)有。若要賣(mài)給中國(guó),需要中國(guó)政府批準(zhǔn),我國(guó)還沒(méi)有批準(zhǔn)。再說(shuō)了,商業(yè)化養(yǎng)殖剛開(kāi)始,產(chǎn)量不大,據(jù)報(bào)道,在美國(guó)、加拿大才賣(mài)了幾千公斤。
提問(wèn)3:我來(lái)晚了,前面沒(méi)聽(tīng)。我想問(wèn)的是轉(zhuǎn)基因食品吃多了,轉(zhuǎn)基因在體內(nèi)會(huì)不會(huì)積累?累積多了會(huì)不會(huì)有害?
答:我前面講過(guò),基因、轉(zhuǎn)基因都是有機(jī)大分子,腸道不能直接吸收,被酶分解為核苷酸才能被吸收,而且核苷酸又被酶進(jìn)一步分解。分解了,就不是基因、轉(zhuǎn)基因了。如果不被分解,就排出體外了。食品中的有機(jī)大分子,如蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、核酸(基因、轉(zhuǎn)基因?qū)儆诤怂幔┎豢赡芏急幻阜纸?,殘余的沒(méi)被分解的都被排出體外了,那么就不可能在體內(nèi)積累。你把食品中的有機(jī)大分子與可被腸道吸收的某些藥品、某些農(nóng)藥的分子混淆了,比如已經(jīng)停止生產(chǎn)的農(nóng)藥DDT,就可以被腸道吸收,在體內(nèi)積累?;颉⑥D(zhuǎn)基因不會(huì)的。
提問(wèn)4:轉(zhuǎn)基因大豆油價(jià)格便宜,是不是品質(zhì)不好?
答:轉(zhuǎn)基因大豆油價(jià)格便宜,是因?yàn)檗D(zhuǎn)基因大豆生產(chǎn)成本低,銷售價(jià)格低,出油率高。為什么呢?①美國(guó)、巴西、阿根廷種植轉(zhuǎn)基因大豆的農(nóng)場(chǎng)機(jī)械化程度高,用人少,所以成本低;②我國(guó)的非轉(zhuǎn)基因大豆需要寬行種植以便機(jī)械除草,而抗除草劑的轉(zhuǎn)基因大豆無(wú)需機(jī)械除草那就可以窄行密植而提高產(chǎn)量;③美國(guó)財(cái)政對(duì)大豆補(bǔ)貼高;④我國(guó)的非轉(zhuǎn)基因大豆出油率只有17%,而轉(zhuǎn)基因大豆出油率高達(dá)21%。轉(zhuǎn)基因大豆油與非轉(zhuǎn)基因大豆油在品質(zhì)上沒(méi)什么差別,所含飽和脂肪酸、油酸、亞油酸、亞麻酸基本一致。轉(zhuǎn)基因大豆只是比非轉(zhuǎn)基因大豆多了1個(gè)基因分子,1個(gè)蛋白質(zhì)分子,這個(gè)基因、這個(gè)蛋白所占比例微不足道,而且不在油里,是在豆粕里,可以被動(dòng)物的消化酶分解,被腸道吸收。所有轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品與非轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品實(shí)質(zhì)上都是一樣的,這就是“實(shí)質(zhì)等同”原則。
提問(wèn)5:中國(guó)有非轉(zhuǎn)基因大豆,為什么要進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆?
答:因?yàn)槲覈?guó)的非轉(zhuǎn)基因大豆不夠用,不得不進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆。我國(guó)食用油的44%是大豆油;所有飼料都需要添加15%的豆粕,豆粕蛋白質(zhì)含量高,沒(méi)有豆粕,畜禽的營(yíng)養(yǎng)就不夠。2016年我國(guó)需要大豆9700萬(wàn)噸,國(guó)產(chǎn)非轉(zhuǎn)基因大豆只有1300萬(wàn)噸,那就必須進(jìn)口8400萬(wàn)噸轉(zhuǎn)基因大豆。全世界非轉(zhuǎn)基因大豆產(chǎn)量5400萬(wàn)噸,刨掉我國(guó)的1300萬(wàn)噸,剩下4100萬(wàn)噸,把非轉(zhuǎn)基因大豆都買(mǎi)進(jìn)來(lái)也不夠我國(guó)消費(fèi),何況其生產(chǎn)國(guó)也要消費(fèi)的。所以我國(guó)只能進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆。全世界轉(zhuǎn)基因大豆產(chǎn)量2.8億噸,是非轉(zhuǎn)基因大豆的5倍,而且價(jià)格便宜。許多國(guó)家都進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆,歐盟也要每年進(jìn)口1100多萬(wàn)噸轉(zhuǎn)基因大豆,還要進(jìn)口1500多萬(wàn)噸轉(zhuǎn)基因豆粕。有人會(huì)說(shuō):我國(guó)可以擴(kuò)大非轉(zhuǎn)基因大豆、花生、油菜面積。可是,我國(guó)沒(méi)有閑置的耕地,若擴(kuò)大油料作物面積,就得減少糧食作物面積,減不得的,我國(guó)也是糧食凈進(jìn)口國(guó),每年凈進(jìn)口谷類1000多萬(wàn)噸,其中小麥、玉米、大米各有幾百萬(wàn)噸。農(nóng)業(yè)連年增產(chǎn),仍不能完全滿足糧食需求。雖然人均吃糧沒(méi)增加,但是人均吃肉、蛋、奶、魚(yú)卻年年增長(zhǎng),這些都是糧食轉(zhuǎn)化的。1斤豬肉需要3斤飼料,1斤雞肉需要2斤飼料, 1斤雞蛋需要2.5斤飼料。人口多,耕地少,生活好,咋能不進(jìn)口糧食呢?這等于讓人家給我們種地,有什么不好呢?
提問(wèn)6:農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向是什么?是有機(jī)農(nóng)業(yè)還是轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)?
答:關(guān)于農(nóng)業(yè)發(fā)展方向,要從1840年說(shuō)起。那一年德國(guó)化學(xué)家李比希推翻了土壤腐殖質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō),提出土壤無(wú)機(jī)質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)。腐殖質(zhì)主要是植物腐爛以后形成的,其實(shí)就是土壤有機(jī)質(zhì)。在李比希之前,許多科學(xué)家都認(rèn)為農(nóng)作物吸收有機(jī)質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)。李比希通過(guò)試驗(yàn)證明,農(nóng)作物不能吸收土壤有機(jī)質(zhì),有機(jī)質(zhì)只能使土壤疏松,農(nóng)作物只能吸收土壤無(wú)機(jī)元素,吸收最多的是氮、磷、鉀,給土壤增加氮、磷、鉀就能增產(chǎn)。李比希的理論逐漸被科學(xué)界接受。第一次世界大戰(zhàn)前后,氮、磷、鉀化肥工業(yè)發(fā)展起來(lái)。第二次世界大戰(zhàn)前后,農(nóng)藥工業(yè)發(fā)展起來(lái)?;屎娃r(nóng)藥增加了農(nóng)業(yè)產(chǎn)量,滿足了人口增長(zhǎng)對(duì)食品的需求。但是,濫施化肥導(dǎo)致土壤板結(jié),濫施農(nóng)藥破壞了環(huán)境。不過(guò)這不是化肥、農(nóng)藥的錯(cuò),這是人的錯(cuò),不應(yīng)濫施,而應(yīng)合理施用。1962年,揭露化學(xué)農(nóng)藥污染的暢銷書(shū)《寂靜的春天》出版,隨即掀起環(huán)保運(yùn)動(dòng)。為了環(huán)保,為了生態(tài),一些人崇尚原生態(tài)的不施化肥、不施農(nóng)藥的有機(jī)食品,有機(jī)農(nóng)業(yè)因此發(fā)展起來(lái)。當(dāng)轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)興起以后,許多有機(jī)農(nóng)業(yè)的經(jīng)營(yíng)者、消費(fèi)者認(rèn)為轉(zhuǎn)基因不是原生態(tài),不是純天然,因而拒絕轉(zhuǎn)基因,反對(duì)轉(zhuǎn)基因,甚至妖魔化轉(zhuǎn)基因。妖魔化轉(zhuǎn)基因就是造謠轉(zhuǎn)基因,說(shuō)轉(zhuǎn)基因有害。這既是理念之爭(zhēng),也是市場(chǎng)之爭(zhēng),以求增加有機(jī)食品的市場(chǎng)份額。
關(guān)于有機(jī)食品,應(yīng)該有如下正確認(rèn)識(shí):
有機(jī)食品并非純有機(jī)。美國(guó)和歐盟都規(guī)定,有機(jī)食品可以含有5%的常規(guī)食品成分,也可以含有0.9%的轉(zhuǎn)基因成分,轉(zhuǎn)基因成分就是外源基因及其產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。為什么這樣規(guī)定呢?因?yàn)橛袡C(jī)種植面積小于轉(zhuǎn)基因面積,更小于非有機(jī)種植面積,在種植、收獲、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、貿(mào)易、加工的每一個(gè)環(huán)節(jié),有機(jī)產(chǎn)品、非有機(jī)產(chǎn)品、轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品都可能發(fā)生混雜。事實(shí)上,必然存在混雜現(xiàn)象。那么吃有機(jī)食品的人其實(shí)也吃進(jìn)了一點(diǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)基因。
有機(jī)農(nóng)業(yè)并非不打農(nóng)藥。2012年9月美國(guó)斯坦福大學(xué)發(fā)表的一篇研究報(bào)告說(shuō):在3000多種有機(jī)食品中有7%的樣本檢測(cè)出化學(xué)農(nóng)藥殘留,而在10萬(wàn)多種常規(guī)食品中有62%的樣本未檢測(cè)出化學(xué)農(nóng)藥殘留。這說(shuō)明少數(shù)有機(jī)生產(chǎn)者偷偷打了化學(xué)農(nóng)藥,也說(shuō)明許多化學(xué)農(nóng)藥是安全的,其分子在自然界都分解了,所以無(wú)殘留。有機(jī)農(nóng)業(yè)即使不打化學(xué)農(nóng)藥,也要打有機(jī)農(nóng)藥,比如硫黃噴劑、石硫合劑(石灰加硫黃)、除蟲(chóng)菊酯(從有毒植物除蟲(chóng)菊中提取)、魚(yú)藤酮(從有毒植物毒魚(yú)藤中提取)等等,這些有機(jī)農(nóng)藥對(duì)人也是有毒的,也會(huì)有殘留。
有機(jī)食品并非更安全。發(fā)展有機(jī)農(nóng)業(yè)是為了滿足一部分人的需求,可是有機(jī)食品生產(chǎn)者為了擴(kuò)大這種需求就宣揚(yáng)“有機(jī)食品更安全”,然而聯(lián)合國(guó)和各國(guó)政府從來(lái)不認(rèn)為“有機(jī)食品更安全”,倒是從來(lái)都認(rèn)為只要農(nóng)藥殘留不超標(biāo)都是安全的。“毒物即劑量”,毒物劑量微乎其微則無(wú)毒。有機(jī)食品農(nóng)藥殘留或不足慮,但是有機(jī)食品攜帶病菌所致公共安全事件卻時(shí)有發(fā)生。如2006年美國(guó)有機(jī)菠菜攜帶致病性大腸桿菌所致疫情席卷美國(guó),致數(shù)百人感染、數(shù)人死亡;2011年德國(guó)有機(jī)豆芽攜帶致病性大腸桿菌所致疫情席卷歐洲,致數(shù)千人感染、數(shù)十人死亡。
農(nóng)業(yè)發(fā)展方向是由人口總量決定的。1840年世界人口12億,1930年世界人口20億,1960年30億,1975年40億,1987年50億,1999年60億,2011年70億,2017年75億,據(jù)聯(lián)合國(guó)報(bào)告,2050年世界人口將達(dá)到98億。人口增長(zhǎng),農(nóng)業(yè)產(chǎn)量必須增長(zhǎng)。未來(lái)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向必然是這樣:有機(jī)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量低,但也要發(fā)展,以滿足一部分人的需求;合理施用化肥、農(nóng)藥的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)永遠(yuǎn)是農(nóng)業(yè)的主體;轉(zhuǎn)基因其實(shí)是育種手段,隨著越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)基因、理解轉(zhuǎn)基因,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)基因品種將越來(lái)越多,種植面積也將越來(lái)越大。
提問(wèn)7:吃轉(zhuǎn)基因食品會(huì)不會(huì)給人轉(zhuǎn)入基因,或者轉(zhuǎn)走人的基因,總之,會(huì)不會(huì)改變?nèi)说幕颍?/span>
答:不會(huì),絕對(duì)不會(huì)。轉(zhuǎn)基因的“轉(zhuǎn)”,是科學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的一項(xiàng)復(fù)雜的人工技術(shù),這種技術(shù)絕對(duì)不會(huì)在人體內(nèi)自然發(fā)生。人體內(nèi)也不會(huì)發(fā)生自然界的轉(zhuǎn)基因。自然界的轉(zhuǎn)基因,是細(xì)菌給細(xì)菌轉(zhuǎn)基因,細(xì)菌給植物轉(zhuǎn)基因,而植物不會(huì)給細(xì)菌、給動(dòng)物、給人轉(zhuǎn)基因,如果會(huì)的話,人吃野生植物幾百萬(wàn)年了,吃栽培的植物也有1萬(wàn)年了,那么人早就不是人了。所以,盡管放心。其實(shí)轉(zhuǎn)基因食品中的轉(zhuǎn)基因,非轉(zhuǎn)基因食品中的基因,都是由核苷酸組成的,都被核酸酶分解成核苷酸了,核苷酸又進(jìn)一步被分解為核糖、磷酸、嘧啶、嘌呤,被分解了,就不是基因和轉(zhuǎn)基因了。
提問(wèn)8:基因只能在同一物種內(nèi)由上一代傳給下一代,這是自然規(guī)律,而轉(zhuǎn)基因卻是不同物種之間的基因轉(zhuǎn)移,這是不是違背自然規(guī)律?
答:不違背?;蛟谕晃锓N內(nèi)由上一代傳給下一代,是過(guò)去發(fā)現(xiàn)的自然規(guī)律,隨著遺傳學(xué)的發(fā)展,科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)新的自然規(guī)律,這就是不同物種之間的基因轉(zhuǎn)移,比如,細(xì)菌之間轉(zhuǎn)基因很普遍,細(xì)菌給植物轉(zhuǎn)基因也不罕見(jiàn)。人工轉(zhuǎn)基因其實(shí)是對(duì)自然的模仿,并不違背自然規(guī)律。
提問(wèn)9:一個(gè)物種的基因轉(zhuǎn)入另一個(gè)物種,這是不是人工制造新物種而違背生物進(jìn)化論呢?
答:轉(zhuǎn)基因不是制造新物種。什么是物種?物種就是可以互相交配繁殖后代的生物群體。比如棉花與棉花互相交配而繁殖,玉米與玉米互相交配而繁殖,等等。轉(zhuǎn)基因棉花與非轉(zhuǎn)基因棉花,轉(zhuǎn)基因玉米與非轉(zhuǎn)基因玉米,完全可以互相交配而繁殖,所以轉(zhuǎn)基因不是新物種,不違背生物進(jìn)化論。
提問(wèn)10:轉(zhuǎn)基因作物蟲(chóng)吃了要死,人吃了會(huì)沒(méi)有毒嗎?
答:以為蟲(chóng)吃了要死,那么人吃了也會(huì)有毒,是不了解動(dòng)物生理。人與昆蟲(chóng)的生理差別太大,轉(zhuǎn)基因?qū)θ耸菦](méi)有毒性的。棉鈴蟲(chóng)、玉米螟、水稻螟等害蟲(chóng)的腸道壁上有一種糖蛋白,可以跟轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)蛋白相結(jié)合,這便導(dǎo)致腸穿孔而死亡。人的腸道壁上沒(méi)有那種糖蛋白,而且人的消化道內(nèi)的蛋白酶可以把抗蟲(chóng)蛋白分解為氨基酸而被腸道吸收。順便告知,轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)蛋白對(duì)畜禽也沒(méi)有毒性。轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)蛋白也不是對(duì)所有昆蟲(chóng)都有毒,對(duì)直翅目的蝗蟲(chóng)、螞蚱就沒(méi)毒。同為昆蟲(chóng),生理接近,尚且沒(méi)毒,何況人呢?
提問(wèn)11:轉(zhuǎn)基因食品為什么不進(jìn)行人體試驗(yàn)?為什么要用小白鼠試驗(yàn)代替人體試驗(yàn)?為什么不像藥品那樣進(jìn)行人體臨床試驗(yàn)?
答:轉(zhuǎn)基因食品比傳統(tǒng)食品只是多了1個(gè)基因,1個(gè)蛋白質(zhì),分別被酶分解為核苷酸和氨基酸了,核苷酸又進(jìn)一步被分解為核糖、磷酸、嘧啶、嘌呤了,這些都是人體需要的營(yíng)養(yǎng)成分,都是對(duì)人體無(wú)害的,所以不需要做人體試驗(yàn)。其實(shí)轉(zhuǎn)基因糧食作物已經(jīng)種植20多年了,人類也吃了20多年了,安然無(wú)恙。轉(zhuǎn)基因與藥品完全不是一回事。大多數(shù)藥品分子不是人體營(yíng)養(yǎng)成分,不知道它在人體內(nèi)會(huì)發(fā)生怎樣的變化,所以藥品需要進(jìn)行人體試驗(yàn)。
為什么要用小白鼠試驗(yàn)代替人體試驗(yàn)?zāi)??因?yàn)槿耸遣溉閯?dòng)物,所有哺乳動(dòng)物的生理機(jī)能都是近似的,做哺乳動(dòng)物試驗(yàn)完全可以代替人體試驗(yàn)。用作試驗(yàn)的哺乳動(dòng)物包括猩猩、猴子、狗、豬、羊、兔子等等,但是最常用的是小白鼠,用小白鼠作為試驗(yàn)動(dòng)物已有100年歷史了。小白鼠壽命只有兩三年,出試驗(yàn)結(jié)果快,其結(jié)果相當(dāng)于七八十年人體試驗(yàn)的結(jié)果。更重要的是可以讓小白鼠連續(xù)20代近親繁殖,產(chǎn)生基因型趨同的群體,那么免疫力、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等等各種生理機(jī)能都趨同,做試驗(yàn),個(gè)體之間就沒(méi)有差異,這樣的試驗(yàn)才準(zhǔn)確。人與人之間,基因型都不一致,生理機(jī)能都有差異,那么就會(huì)一個(gè)人一個(gè)試驗(yàn)結(jié)果,這樣的試驗(yàn)就不準(zhǔn)確。為了確保試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確,還要把小白鼠殺死,解剖分析每一個(gè)器官。當(dāng)你知道小白鼠試驗(yàn)是這樣做的,你還反對(duì)小白鼠試驗(yàn)而堅(jiān)持做人體試驗(yàn)嗎?
提問(wèn)12:轉(zhuǎn)基因食品具有潛在風(fēng)險(xiǎn)嗎?
答:這需要說(shuō)文解字。“潛在”這個(gè)詞的含義是“存在于事物內(nèi)部,尚未發(fā)現(xiàn),將來(lái)可能表現(xiàn),也可能一直不表現(xiàn)”,所以哲學(xué)上把“潛在”當(dāng)做“可能性”?!帮L(fēng)險(xiǎn)”的含義是“正常發(fā)展的事物也有可能出現(xiàn)災(zāi)難”?!帮L(fēng)險(xiǎn)”不是“危險(xiǎn)”,“危險(xiǎn)”的含義是“非正常發(fā)展的事物很可能出現(xiàn)災(zāi)難”。比如開(kāi)車:尊章駕駛也可能發(fā)生車禍,這是“風(fēng)險(xiǎn)”;違章駕駛很可能發(fā)生車禍,這是“危險(xiǎn)”?!拔kU(xiǎn)”是較大的可能性;“風(fēng)險(xiǎn)”是較小的可能性。
“潛在”是可能性,“風(fēng)險(xiǎn)”是可能性,“潛在風(fēng)險(xiǎn)”就是可能性的可能性,這是很小很小的概率,幾乎不可能發(fā)生,只是一種擔(dān)心。
擔(dān)心的潛在風(fēng)險(xiǎn)是什么呢?
一是轉(zhuǎn)基因作物的花粉漂移到同物種作物的花朵上,讓同物種作物的后代也成了轉(zhuǎn)基因植物。事實(shí)上,轉(zhuǎn)基因作物是大面積連片種植的,不是小面積插花種植的,因此在轉(zhuǎn)基因作物區(qū)域內(nèi)不存在花粉漂移現(xiàn)象。在轉(zhuǎn)基因區(qū)域與非轉(zhuǎn)基因區(qū)域之間,都有相當(dāng)寬的隔離帶,隔離帶的寬度一定超過(guò)轉(zhuǎn)基因花粉所能漂移的距離,如果隔離帶內(nèi)種植農(nóng)作物,那一定是別的作物,不會(huì)接受轉(zhuǎn)基因作物的花粉。
二是昆蟲(chóng)產(chǎn)生抗性。這種擔(dān)心是必要的,因?yàn)槔ハx(chóng)遲早會(huì)產(chǎn)生抗性的。既然昆蟲(chóng)對(duì)殺蟲(chóng)劑會(huì)產(chǎn)生抗性,那么也會(huì)對(duì)殺蟲(chóng)的轉(zhuǎn)基因蛋白產(chǎn)生抗性,但是一般在幾十代以后才會(huì)產(chǎn)生抗性。昆蟲(chóng)的抗性源于昆蟲(chóng)的基因突變,但是這類突變基因,多數(shù)情況下是隱性基因,往往被顯性基因掩蓋,而顯性基因不抗轉(zhuǎn)基因蛋白,那么隱性基因就不能表達(dá)抗性;只有當(dāng)隱性基因不被掩蓋,抗性才能表達(dá),而隱性基因不被掩蓋的概率是很低的。概括起來(lái)說(shuō),昆蟲(chóng)的抗性不那么容易產(chǎn)生。即使產(chǎn)生了,也不要緊,再換一種抗蟲(chóng)基因就是了。猶如昆蟲(chóng)對(duì)一種農(nóng)藥產(chǎn)生了抗性,再換另一種農(nóng)藥一樣。
提問(wèn)13:很多人說(shuō)轉(zhuǎn)基因是安全的,怎樣證明是安全的呢?
答:生物體內(nèi)的基因,唯一的功能就是產(chǎn)生蛋白質(zhì)。轉(zhuǎn)入一個(gè)新的基因,產(chǎn)生一個(gè)新的蛋白質(zhì)?;虻姆肿咏Y(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu),都清清楚楚,有害無(wú)害一目了然。盡管無(wú)害,也要檢測(cè)和試驗(yàn)它的“預(yù)期變化”與“非預(yù)期變化”。檢測(cè)和試驗(yàn),由各國(guó)政府職能部門(mén)負(fù)責(zé)。
“預(yù)期變化”就是預(yù)料中的變化,就是那個(gè)新的蛋白質(zhì)產(chǎn)生多少,有害無(wú)害?!邦A(yù)期變化”往往是無(wú)害的。
“非預(yù)期變化”就是預(yù)料之外的變化,除了那個(gè)新的蛋白質(zhì),還有沒(méi)有別的分子產(chǎn)生,原有的各種分子是增加了還是減少了。“非預(yù)期變化”往往是沒(méi)什么變化。
檢測(cè)在短時(shí)間內(nèi)就可做完,試驗(yàn)則需要一段時(shí)間,一般為小白鼠試驗(yàn),有為期3個(gè)月的,6個(gè)月的,9個(gè)月的,1年的,2年的。試驗(yàn)證明是安全的,政府就頒發(fā)安全證書(shū)。凡是頒發(fā)安全證書(shū)的,都是安全的。凡是政府批準(zhǔn)推廣種植的,凡是政府批準(zhǔn)進(jìn)口的,都是安全的。
轉(zhuǎn)基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)絕對(duì)不會(huì)像謠言傳播的那樣致癌、影響生育、影響子孫后代,等等。唯一的可能是讓人過(guò)敏。食品中的過(guò)敏原大多是蛋白質(zhì),有人不能吃面粉,有人不能吃小米,等等,都是因?yàn)閷?duì)面粉中、小米中某種蛋白質(zhì)過(guò)敏。然而,醫(yī)學(xué)已經(jīng)弄清楚了各種致人過(guò)敏的蛋白質(zhì),而轉(zhuǎn)基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)都不是致人過(guò)敏的蛋白質(zhì)。
提問(wèn)14:小番茄、紫薯、彩色玉米都是轉(zhuǎn)基因嗎?
答:都不是。許多人以為凡是反常的都是轉(zhuǎn)基因,于是就把轉(zhuǎn)基因當(dāng)個(gè)框,凡是不明就里的都往這個(gè)框里裝。現(xiàn)逐個(gè)解釋如下:
小番茄。因?yàn)楸日7研。直扔鳛椴葺?、櫻桃番茄,或擬人化地稱為圣女果。番茄是世界上種植面積最大、生產(chǎn)量最大的蔬菜。幾百年來(lái),在人工馴化、選育過(guò)程中,為了追求產(chǎn)量,就一代一代選育體形大的番茄。當(dāng)番茄極大豐富以后,人們又追求多樣化,于是就選育外觀好看、生食方便的小番茄。小番茄更接近野生番茄。今天在南美洲的番茄起源地,仍有野生的小番茄。從野生的小番茄到栽培的小番茄,5個(gè)基因發(fā)生了突變,再到大番茄,13個(gè)基因發(fā)生了突變??梢?jiàn),番茄的大小是多個(gè)基因決定的,不是1個(gè)基因決定的,而轉(zhuǎn)基因一般只轉(zhuǎn)入1個(gè)基因,所以小番茄之“小”不是轉(zhuǎn)基因所致。
黃番茄。番茄一般是紅色的,那是因?yàn)楦缓胺鸭t素”??墒菬o(wú)論大番茄還是小番茄,都有黃色的,那是因?yàn)樗胺鸭t素”少了一些,所含黃色的胡蘿卜素多了一些,都是由相應(yīng)的原有基因決定的,與轉(zhuǎn)基因無(wú)關(guān)。
紫薯。紅薯薯肉的顏色,主要由所含胡蘿卜素、類胡蘿卜素、花青素的量來(lái)決定。含得少就顏色淺,含得多就顏色深。紫薯之所以紫,是因?yàn)榛ㄇ嗨睾扛??;ㄇ嗨厥强寡趸?,有益于健康,其合成過(guò)程分為好幾個(gè)步驟,由多個(gè)酶分別催化完成,而酶是基因產(chǎn)生的,那么花青素就是由多個(gè)基因決定的。通過(guò)雜交育種,讓這些基因優(yōu)化組合,一代一代定向選育,就選育出了花青素含量高的紫薯。這是常規(guī)育種,不是轉(zhuǎn)基因育種,轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)不了這么多基因。
彩色玉米。玉米的顏色也是由所含胡蘿卜素、類胡蘿卜素、花青素決定的,它們各由多個(gè)基因決定、多個(gè)步驟合成。各色玉米都是一代一代通過(guò)雜交讓基因優(yōu)化組合,然后定向選育出來(lái)的,都不是轉(zhuǎn)基因。白玉米所含胡蘿卜素、類胡蘿卜素、花青素微乎其微。黃玉米胡蘿卜素含量高。紅玉米類胡蘿卜素含量高。紫玉米花青素含量高。黑玉米花青素含量最高。玉米是異花授粉,玉米穗子頂端的每一根絲,都可以接受異株的一?;ǚ?,然后結(jié)一粒種子。如果把白玉米、黃玉米、紅玉米、紫玉米、黑玉米混種在一起,它們必然互相授粉,那么穗子上的玉米粒就是各種顏色的,琳瑯滿目,煞是好看。如果想讓哪個(gè)顏色的玉米籽粒多一些,那么就讓哪個(gè)顏色的玉米種植比例大一些。
甜玉米。普通玉米光合作用產(chǎn)生的葡萄糖基本上轉(zhuǎn)化為淀粉了,而定向選育的甜玉米,光合作用產(chǎn)生的葡萄糖有1/4沒(méi)轉(zhuǎn)化為淀粉,所以是甜的。不過(guò)收獲要早一點(diǎn),等長(zhǎng)老了,甜度就下降了。
糯玉米。普通玉米樹(shù)枝狀的支鏈淀粉占70%,棍子狀的直鏈淀粉占30%。通過(guò)定向選育的糯玉米, 98%的淀粉是樹(shù)枝狀的支鏈淀粉。做個(gè)比喻:一堆樹(shù)枝相互糾纏難以分離,這好比糯玉米之糯;樹(shù)枝摻雜一些棍子堆在一起,就不那么糾纏難分,這好比普通玉米之不糯。
其他特色農(nóng)產(chǎn)品還有:黑芝麻、黑花生、黑小麥、黑米;黃色的彩椒;細(xì)長(zhǎng)勻稱的胡蘿卜;小黃瓜、小西瓜、小南瓜。這些都是定向雜交選育的,都不是轉(zhuǎn)基因。
提問(wèn)15:是不是美國(guó)人不吃轉(zhuǎn)基因,生產(chǎn)出來(lái)賣(mài)給中國(guó)人?
答:很多人相信這個(gè)說(shuō)法,因?yàn)檫@些人只知道我國(guó)每年從美國(guó)進(jìn)口幾千萬(wàn)噸轉(zhuǎn)基因大豆,所以就以為“美國(guó)人不吃轉(zhuǎn)基因,生產(chǎn)出來(lái)賣(mài)給中國(guó)人”。這些人不知道其他數(shù)據(jù),那就讓數(shù)據(jù)說(shuō)話吧。
據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù):美國(guó)2015年大豆總產(chǎn)量1億噸出頭,其中轉(zhuǎn)基因大豆種植面積占92 %,非轉(zhuǎn)基因大豆種植面積占8%,即使非轉(zhuǎn)基因與轉(zhuǎn)基因單產(chǎn)相同,非轉(zhuǎn)基因大豆也只有800萬(wàn)噸,而美國(guó)國(guó)內(nèi)年消費(fèi)大豆5500萬(wàn)噸,那么美國(guó)人每年至少吃了4700萬(wàn)噸轉(zhuǎn)基因大豆。
美國(guó)的轉(zhuǎn)基因玉米和非轉(zhuǎn)基因玉米是按9︰1的比例混種的,這樣可以延遲并削弱玉米螟對(duì)轉(zhuǎn)基因的抗性。其科學(xué)原理是:轉(zhuǎn)基因玉米植株上的玉米螟會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)生抗性,抗性基因是隱性的;非轉(zhuǎn)基因玉米植株上的玉米螟不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)生抗性,基因是顯性的;混種,就是為了讓兩類玉米螟交配,讓顯性基因掩蓋隱性基因,讓抗性不那么容易產(chǎn)生。因?yàn)槭腔旆N,所以只能混收,那么美國(guó)就沒(méi)有單純的非轉(zhuǎn)基因玉米。只要美國(guó)人吃玉米,吃的一定是轉(zhuǎn)基因玉米。美國(guó)食品和食品工業(yè)每年需要玉米4600萬(wàn)噸,這些都是轉(zhuǎn)基因的。
提問(wèn)16:轉(zhuǎn)基因那么好,為什么科學(xué)界還存在爭(zhēng)論?
答:社會(huì)上確實(shí)很多人在說(shuō):“轉(zhuǎn)基因是科學(xué)之爭(zhēng),公說(shuō)公有理,婆說(shuō)婆有理,誰(shuí)也說(shuō)服不了誰(shuí)。作為消費(fèi)者,寧可信其有,不可信其無(wú)?!边@種說(shuō)法是不對(duì)的,這需要從三個(gè)方面加以解釋。
第一,轉(zhuǎn)基因之爭(zhēng)不是科學(xué)之爭(zhēng),科學(xué)界對(duì)轉(zhuǎn)基因從來(lái)就沒(méi)有爭(zhēng)論。為什么這樣說(shuō)呢?因?yàn)榭茖W(xué)之爭(zhēng)就是科學(xué)家之爭(zhēng),科學(xué)家之爭(zhēng)就是論文之爭(zhēng)。關(guān)于轉(zhuǎn)基因論文,有學(xué)者統(tǒng)計(jì),在世界著名的“科學(xué)引文索引”中,肯定轉(zhuǎn)基因安全的論文,有9300篇,占99.7%,否定轉(zhuǎn)基因安全的論文只有32篇,占0.3%,而這32篇論文所依據(jù)的實(shí)驗(yàn),都是錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn),都被學(xué)術(shù)界徹底否定了,有些論文的作者也承認(rèn)實(shí)驗(yàn)做錯(cuò)了。這說(shuō)明在轉(zhuǎn)基因科學(xué)研究領(lǐng)域沒(méi)有爭(zhēng)論。
第二,個(gè)別科學(xué)家反對(duì)轉(zhuǎn)基因,那不能代表科學(xué)之爭(zhēng)。比如法國(guó)里昂大學(xué)教授塞拉利尼,他做的轉(zhuǎn)基因玉米飼喂大白鼠導(dǎo)致腫瘤的實(shí)驗(yàn),是被法國(guó)、歐盟以及全世界科學(xué)界一致否定的。一個(gè)具有常識(shí)的公眾,都會(huì)認(rèn)為這不能代表科學(xué)之爭(zhēng),只能代表科學(xué)界一致支持轉(zhuǎn)基因。
第三,轉(zhuǎn)基因之爭(zhēng)是極端環(huán)保主義與科學(xué)之爭(zhēng)。
環(huán)保主義產(chǎn)生于1962年。那一年,美國(guó)科普女作家蕾切爾·卡遜出版了暢銷世界的書(shū)《寂靜的春天》。書(shū)中虛構(gòu)了一個(gè)鳥(niǎo)語(yǔ)花香的小鎮(zhèn),忽然有一年春天,蟲(chóng)不再鳴,鳥(niǎo)不再叫,小鎮(zhèn)一片寂靜。原來(lái),化學(xué)農(nóng)藥的污染,毒死了蟲(chóng),毒死了鳥(niǎo)。這本書(shū)雖然虛構(gòu)了“春天的寂靜”,但是真實(shí)地揭露了化學(xué)農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的破壞。于是,世界性的環(huán)保運(yùn)動(dòng)和環(huán)保主義蓬勃興起。
環(huán)保主義者的一些群體后來(lái)走向了極端,成為極端環(huán)保主義者。
極端環(huán)保主義的一個(gè)特征就是“自然崇拜”,只要原生態(tài),不要經(jīng)濟(jì)發(fā)展。他們反對(duì)建設(shè)核電站,認(rèn)為核電站可能會(huì)泄露;反對(duì)建設(shè)水電站,認(rèn)為水電站改變了自然水系;反對(duì)化肥、農(nóng)藥、雜交品種,認(rèn)為化肥、農(nóng)藥、雜交品種改變了農(nóng)業(yè)的自然生態(tài)。其實(shí)農(nóng)業(yè)自從1萬(wàn)年前誕生以來(lái)就是人工生態(tài),只有農(nóng)業(yè)誕生以前的采集業(yè)才是自然生態(tài)。
極端環(huán)保主義比環(huán)保主義更容易被公眾接受,因?yàn)楣娡詾樵綐O端越環(huán)保。
上個(gè)世紀(jì)八十年代,正當(dāng)極端環(huán)保主義發(fā)展到高潮時(shí),轉(zhuǎn)基因出現(xiàn)了。極端環(huán)保主義者認(rèn)為轉(zhuǎn)基因改變了自然的基因型,從根子上改變了自然,于是作為頭號(hào)目標(biāo)極力反對(duì)。既然反對(duì),那就不擇手段;既然不擇手段,那就不惜造謠;既然不惜造謠,那就把轉(zhuǎn)基因妖魔化。
秉承極端環(huán)保主義的跨國(guó)非政府組織在2002年進(jìn)入中國(guó),把極端環(huán)保主義帶進(jìn)中國(guó),在中國(guó)掀起了一波又一波的反對(duì)轉(zhuǎn)基因的浪潮。而在2002年以前,中國(guó)幾乎沒(méi)有人反對(duì)轉(zhuǎn)基因,所以轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉才得以迅速推廣。
如今,中國(guó)的極端環(huán)保主義思潮仍在蔓延,一些人主動(dòng)接受,一些人受其影響而不自知。讓公眾認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)基因之爭(zhēng)不是科學(xué)之爭(zhēng),而是極端環(huán)保主義與科學(xué)之爭(zhēng),那么支持轉(zhuǎn)基因的人就會(huì)越來(lái)越多。
謝謝大家,提問(wèn)就到這里吧。12點(diǎn)半了,圖書(shū)館工作人員該下班了,大家也該吃午飯了。
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2022 /
05-25
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