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工人日报 2013年07月19日 星期一

科学·理性·认识转基因

本报记者 黄哲雯
《工人日报》(2013年07月19日 06版)

在超市卖的大豆油、菜籽油、稻米油中,有一些就含有转基因成分。冀露 摄

编者按:

在世界范围内,转基因技术一直都是一个受到高度关注的话题。尤其是近些年来,面对世界粮食短缺这一严峻现实,各国都加快了对转基因技术的研发。

然而,伴随着转基因技术的研究和发展,争议和争论也总是不断。并且在某些程度上,这种争议似乎已经超出了科学的范畴。

如何科学、理性地认识转基因技术?转基因技术在未来百姓的餐桌上应扮演一个怎样的角色?转基因技术的未来发展将呈现怎样的态势?为答疑释惑,中国科协近日举办第29期“科学家与媒体面对面”活动,特邀国内转基因技术研发方面的专家,与媒体进行了沟通与交流。

蛋白质来自于基因

1953年,整个科学界有了一个重大发现,就是发现了DNA(基因,也就是脱氧核糖核酸)双螺旋结构,由此揭示了生命的本质。

中国科学院院士、中国科学院上海生命科学研究院院长陈晓亚告诉大家,DNA由两股链组成,相互匹配,而且任何生物、任何细胞形态都是这样的,不管是高等的还是低等的。人类所摄取的食物和能量的来源都是生物的,都含有大量的基因。 

陈晓亚说,发现DNA双螺旋技术后,就进入了分子生物学的时代。后来通过一系列的发现,科学家们总结出了生命科学的基本规律:蛋白质是一个非常重要的物质,人体各种各样的反应主要由蛋白质催化而成。同时,蛋白质也是一种主要的成分,比如肌肉甚至头发都是由蛋白质组成的。所有的蛋白质都来自于基因,也就是说,人也是由基因组成的。

之后,由DNA双螺旋技术派生了几个重大的科技进步。陈晓亚介绍,一是基因重组,奠定了现代生物学技术的一个重要基础,催生了很多生物技术的发展。比如重组的干扰素就是通过这个办法产生的,对人类的健康和生活产生了重大影响;二是可以把基因加到植物体的基因组上,这就是转基因技术的发展;三是基因组学的发展,它的中心是转基因组次序。 

基因组技术推动了一些相关领域的发展和相关组学的发展,人们不再是一个一个地来看蛋白质,而是整体地去看。陈晓亚告诉大家,蛋白质组,就是所有蛋白质的修饰,很多代谢物,比如葡萄糖,不能光看一个葡萄糖的含量,还要看其他的代谢化合物。这些组学的发展催生了现代系统学的发展,就是把这些东西整合起来,用系统学的观点、系统论的方法来看生物体。与此同时,还产生了合成生物学,也就是现在比较新兴的领域,可以合成新的生命。

陈晓亚特别提到,对于动植物育种,转基因可以成为育种技术的一部分,就是通过人工方法加一些有用的基因,使动植物的品种产生优良性状。

另外就是对环境的影响。各种各样的因素,不可避免地会对环境产生影响,据陈晓亚介绍,生物修复技术则可以选取合适的生物,通过转基因的方法,生成一些特别有用的生物,把一些污染物清除掉。

还有就是医疗领域。陈晓亚举例说,不久前产生的RNA干扰素,就是刻意地使某些基因沉默,让它们不再表达,这也属于基因治疗的一部分。

提升粮食的量与质

现在全社会都在关注粮食安全的问题,在有关转基因技术的讨论中,往往都会提到粮食安全问题。那么,粮食安全到底是一个什么概念呢?

中国科学院院士、华中农业大学生命科学技术学院院长张启发说,当下达成的共识是:一要满足量的需求;二要关注可持续发展。两者缺一不可。

在过去的几十年中,中国以7%~8%的耕地养活了世界22%的人口。但是,特别是本世纪以来,这个数字背后隐藏着一个严峻的现实,那就是我们消耗掉了大量的资源,比如农药、化肥,用量占到了全世界的约35%。

不仅要生产出足够多的粮食,还要做到资源节约、环境友好。而要达到这一目标,张启发说,农业科学家们经过长期讨论,提出了“第二次绿色革命”的概念,其内涵是:高投入、多产出、保护环境。

在此背景下,我国的水稻科学家提出了培育绿色超级稻。据张启发介绍,从上世纪90年代初开始,中国启动了水稻基因组计划,后来中国科学家和世界很多国家的科学家一起完成了水稻基因组的全部序列。

张启发说,本世纪初我们启动了水稻功能基因组计划,中国科学家和外国科学家一起提出了“水稻2020计划”,就是建立水稻功能基因组研究平台。水稻大约是50000个基因,这是计算机分析出来的,我们的目的是要使得这50000个基因不但是字母,还应该有功能,即弄清楚每个基因是干什么的,以及产量、品质、抗病的性状是怎么决定的。 

再者,就是分离克隆一些有用的基因。

张启发说,在这三个方面,中国科学家在过去的10年当中是很有建树的。截至去年底,全世界水稻一共做了差不多1000个基因的功能,其中40%是中国科学家做出来的,在水稻功能基因组当中发挥了引领作用或者相当的作用。所以,把功能基因组和过去的遗传育种联系在一起,中国在世界水稻领域既是一个大国也是一个强国。

对绿色超级稻,张启发着重进行了介绍。据他讲,所谓绿色超级稻,就是针对既要高产优质,同时也要使得环境能够可持续发展而提出来一个新的品种改良的目标——简言之,就是少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产。绿色超级稻也是中国科学家提出的,最近在农业部、科技部支持下,成为一个重要的项目,并且已经演变成国际合作,美国的盖茨基金会,现在已经将它作为世界国际合作的典范性项目进行推动。 

在功能基因组研究当中,有一款产品叫做育种芯片,就是用芯片技术来做育种,而过去是我们的育种家去田间选。这个芯片是什么东西呢?张启发说,芯片承载了功能基因组研究的成果,就是功能基因在芯片上都有体现,一个植株在芯片上一看就一目了然,它对育种技术的提升会有非常大的帮助。

今后,我们的育种目标还要不断地发展,因为粮食生产不仅满足人类吃饱肚子的需求,还要进一步关注人类的健康。张启发认为,在这个过程中,转基因技术是不可或缺的。基因组技术是一个技术,要把它归类的话,转基因技术以后也可能成为基因组技术当中的一种,与常规技术(过去的田间技术)相结合,使得我们的作物改良更有效率。

再也不能等待了

就转基因育种来说,中国农业科学院生物技术研究所所长黄大昉提出的观点是:

转基因育种经过了17年的发展,巨大的经济、社会效益和显著的生态效益已经进一步显现,它推广应用的速度之快,创造了近代农业科技发展史上的奇迹。转基因技术是科学技术发展的必然,大势所趋,不可逆转。

为什么这么说呢?黄大昉告诉大家,是因为这些年国际上一些权威机构一直在跟踪全球的农作物转基因育种发展,每年都有重要的报告,为世界上多数国家的政府和科研机构所认可。

根据国际农业生物技术组织的报告,2012年全世界有28个国家1730万户农民种植了1.7亿公顷的转基因作物,另外还有59个国家和地区进口了很多转基因的作物产品,有的国家虽然还没有批准大规模种植,但允许进口用于加工原料。把这些数字加起来,就可以看出现在全球转基因生物育种的发展态势。

为了让大家更加直观地了解全球转基因作物的情况,黄大昉列出四大转基因作物的种植面积比例:大豆和棉花是81%,玉米现在已经超过1/3,油菜也接近1/3。

为了更进一步地说明,黄大昉又专门介绍了农作物增产增收这一综合效益情况:从1996年到2011年,农业自从有了转基因作物以后的收益是982亿美元。

这982亿美元的数字是怎么得来的呢?黄大昉说,一半得益于降低成本,比如种了转基因的抗虫作物减少了农药的使用;另外一半得益于增收了3.28亿吨产量。如果这3.28亿吨不去种转基因作物而种普通作物的话,那需要多少土地呢?黄大昉说,需要1.087亿公顷,就是16.3亿亩,接近中国的总耕地面积。也就是说,要拿出我们所有的耕地去种,才能增加这么多的产量。

身为生物育种研究方面的专家,黄大昉觉得,现在转基因育种已经到了十分关键的时刻,我们再也不能等待了。因为中国是世界上率先研究农业生物育种的国家之一,转基因作物种植面积居国际前列,转基因抗虫棉作为生物育种创新的成功事例,曾在国内外产生广泛影响。由于在转基因安全问题上受到了诸多复杂因素的影响和牵制,我国农作物生物育种的产业化进程确实减慢了。他认为,如果再这样犹豫观望、停滞不前,结果不仅会导致我们的发展水平与发达国家的差距重新拉大,而且发展速度也会落到巴西、印度等发展中国家之后。

黄大昉呼吁,我们应该加快实施转基因生物基因组的重大专项,积极推动转基因新品种新技术的推广应用,如果陷入安全之争而止步不前,就将失去发展的难得机遇:我国多年努力形成的研发优势将会得而复失,结果不仅会让生物育种发展与市场受制于人,一旦出现国家粮食安全不测事件,我国经济社会发展必将受到严重影响。

安全与否法律说了算

针对现在社会上对转基因安全的质疑声,专家们给出了自己的看法。

黄大昉说,国内外大规模应用转基因技术已经超过17年,如果从第一款转基因植物诞生算来是30年了。每年亿万公顷土地种植转基因作物,数亿吨转基因产品进入国际市场,数10亿人群食用含有转基因成分的食品,到目前为止,确实还没有发现任何有真正科学证据的安全问题。

黄大昉强调,实践证明,经过科学评估、依法审批的转基因作物是安全的,风险可以预防和控制。

那么,转基因技术的安全性到底谁说了才算呢?黄大昉认为,一是法律说了算,如果按照法律法规来做,最后的结论应该是权威的;还有,就是权威科研机构和科学家共同体说了算。

张启发也认同黄大昉的观点,他进一步阐释,转基因安全性不是研发单位说了算,是国家的法律法规说了算,因为法律作规定的时候参考了许多文献,是根据国际上很多相关的法规来制定的。法规制定有它的科学基础,是最权威的解释,它认为是安全的,那就是安全的。张启发认为,离开了法规来讨论转基因技术的安全性,就没有什么意义了。

黄大昉补充说,对转基因技术安全的质疑,应该说有其合理的一面,由于老百姓为了自己的健康和环境,格外关注这个问题,因而是合理的。但他同时也指出,一些负面的炒作,比如把一些本不属于转基因范畴的案例,硬扣在转基因身上就不合理了。比如,把前不久发生的黄浦江死猪事件和转基因联系起来,说是猪吃了转基因的饲料而造成的,这是错误的,是有人在制造谣言。

现在主要的一些质疑或争议,落脚在转基因食品会不会影响人的免疫系统,会不会引起癌症,会不会使人中毒上。比如一些抗虫的植物,会不会虫子吃了死亡,人吃了会不会中毒或者受害。对此,黄大昉宽慰大家,这个问题很好解释清楚。因为人的消化道和虫子消化道里面的组成成分不一样,没有那个受体。农药则不一样,农药在人和虫子里有同样的受体,而转基因就不存在这个问题。

漫画:赵春青


延伸阅读

中国转基因生物育种情况

黄大昉说,在转基因生物育种上,可以自豪的是我国初步建成了世界上为数不多的独立完整的生物育种研发体系。世界上有这个研发体系的国家是不多的,目前只有少数几个发达国家,虽然在整体实力上,我们和他们还有相当大的差距。

具体而言,我们已经拥有了抗病虫、抗除草剂、抗旱耐盐、营养品质改良等重要功能基因的自主知识产权和科学技术。据黄大昉介绍,我们的棉花、水稻、玉米等转基因作物基础研究和应用研究,已经形成了自己的比较优势和特色。

一是转基因的抗虫棉,这是上世纪90年代研究成果,现在国内已经基本转基因化了,不仅对棉花产业起到巨大推动作用,而且打破了国外技术垄断,带动了其他转基因生物育种的发展。在棉花上最近也有新成果:转基因三系抗虫棉——三系杂交配套的抗虫棉,在我国首次获得成功;优质棉——纤维的细度、韧性和纤维的产量都有非常明显的提高,已经走到了世界的前面。

二是抗虫水稻的研究开发,是我国生物育种领域具有重要国际影响的重大科技成果,如果将来能够推广应用的话,所带来的生产、生态等效益是不可低估的。

三是转植酸酶基因玉米研究,这项技术研究的突破是我国生物育种自主创新的成功事例。这种转植酸酶的玉米,主要是能使磷的吸收率大大提高,使环境中的磷污染降低40%,提高饲料的营养利用30%以上,对减少环境污染特别是对动物饲养粪便引起的水域污染有重大意义。转基因抗虫玉米应该说是蓄势待发,不但杀虫效果显著,而且可以大大减轻粮食与饲料中的真菌毒素的污染,已经达到了和国外同样先进的水平。

黄大昉还特别提到用转基因水稻来生产人血清白蛋白。众所周知,人血清白蛋白是重要的蛋白类药物,是一个免疫的蛋白,我国现在的需求量非常大。

据他介绍,我国研制的可以生产人血清白蛋白转基因是第二代转基因的代表,过去人的血清白蛋白要从血液里来提取,所需量相当于1亿人每个人要献血200毫升,才能满足需要。可是,现在利用转基因水稻,作为一种生物反应器来生产,生产了转基因水稻以后,再把它提纯后来应用的话,纯度已经达到99%,完全达到了目前医药的要求。

黄大昉说,目前正在进行一些人血清白蛋白的临床试验,有一部分产品因为可以作为辅料,作为培养基的一种成分,作为一种免疫的稳定剂已经出口,国际上供不应求,因为它的安全没有问题,是在可控范围内的。而且,它给农民带来的生产附加值也大大提高了。(储棕荷)

转基因提高农作物营养品质

根据功能来分,转基因产品现在可以分成三类:一种是环境适应型产品,比如抗虫、抗病、抗盐、抗霜冻的产品,目前来说绝大多数的转基因产品都是这种类型;第二种是品质改良型的转基因产品,能够改变营养成分,提高产品的营养品质,比如一些高赖氨酸的玉米、高油酸的大豆;还有一种是免疫药用类型的转基因产品,用于生产疫苗和药品。

据中国疾病预防控制中心营养与食品安全所研究员卓勤介绍,现在比较成熟的转基因产品,比如有脂肪酸改良的转基因产品,可以降低血液中胆固醇、低密度脂蛋白、血脂含量,但同时跟多不饱和脂肪酸相比,又可以起到维持高密度脂蛋白的作用,所以是有一定健康作用的。普通大豆油酸含量大概是20%,有的通过转基因技术可以把大豆油中的油酸含量提高到80%,大大地促进了大豆营养品质的提高。 

另外,蛋白质改良的产品,比如像高赖氨酸的玉米和大米,赖氨酸是身体必须的脂肪酸,但是人体不能合成,只能从食物中摄取。赖氨酸存在于谷物产品里,像玉米、稻米中其含量比较低,不能满足人体需要。所以,如果在玉米和稻米中增加高赖氨酸,人体就更加容易利用。卓勤说,现在通过转基因技术,把玉米和稻米中赖氨酸的含量提高,就等于提高了玉米和稻米的营养品质。

卓勤介绍说,另外还有微量营养素的改良,比如现在大家都知道的“黄金大米”,它主要是为了提高大米中的β-胡萝卜素的含量,而β-胡萝卜素可以在体内转化成维生素A。维生素A缺乏,是世界上一个重要的公共卫生问题,每年导致干眼病和儿童失明的大概有20万到50万人,现在通过转基因技术把玉米中的一个基因转到水稻中,使水稻含有很多的β-胡萝卜素。因为大米里有β-胡萝卜素,颜色和普通大米不一样,是金黄色的,所以叫“黄金大米”。现在第二代转基因黄金大米β-胡萝卜素含量大概提高了30倍,儿童一天吃50克,就可以满足正常的维生素A需要量。

再有,像大豆类、玉米类本身存在一些过敏物质,有损人体健康。卓勤说,现在通过转基因技术,可以把其中的过敏物质降低,也就是提高了大豆、玉米的品质。

(储棕荷)

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