信意随笔
偶尔为之
从1994年转基因番茄在美国上市以来，转基因作物已经在美国以及许多发展中国家广泛种植。这么多年转基因作物主要有以下几种。有使番茄变硬容易保存的转基因番茄 （后来因为不盈利，从市场上消失了）；1996年开始大面积种植的抗虫棉花和玉米；抗除草剂的大豆，玉米和油菜；还有抗病毒病的木瓜等。到目前，全球的82%的大豆，68%的棉花，30%的玉米和油菜都是转基因。美国超过90%以上的玉米大豆和棉花都是转基因，95%以上的动物饲料都是转基因。很多植物都是转入两种或两种以上的基因。比如玉米很多都转入了抗虫和抗除草剂基因。中国是最早批准转基因作物上市的国家。早在1992年就批准抗病毒烟草的种植，但在1997年撤销。
转基因作物给农民带来了利润增加近70%，产量也曾经了20%多，更是减少了劳作省时省力。因此广受世界各地农民欢迎，包括尚不能种植的欧盟国家的农民，都愿意种植转基因作物。欧盟是世界上对转基因最谨慎的地方。对转基因植物种植，进口和销售政策最严格。只有西班牙等少数几个国家从2009年开始种植一些转基因大豆。罗马尼亚在2007年加入欧盟之前，农民大面积种植抗除草剂大豆。加入欧盟后，因为禁止种植，农民几乎完全失去了利润。目前大豆几乎全靠进口。欧盟民众在早期从美国进口转基因产品的时候，尤其是在非政府组织(NGO) 等机构的抗议下，政府制定了严格的转基因标示政策。早期的时候，如果从转基因作物衍生产品中检测转基因成分，就必须要标注出来。2003年以后就更严格了，只要从转基因作物中生产来的，都必须要标注。比如植物油，或许植物油转基因成分检测不出来，但欧盟规定必须标注。而美国尽管也有大约30%多的民众希望标示转基因，但至今没有这样的政策。至于为何美国民众对转基因的关注程度低，人们猜测可能和民众对相关知识的了解缺乏有关。但民众开始越来越多地意识到相关问题。比方说，很多美国民众宁愿每磅多付2.8-3.2美元来买非转基因饲料喂养的牛肉。欧洲民众宁愿多付5-10元。其他很多食品，都是宁愿多付10%-100%。其植物油可能人们认为危害小，宁愿多付的幅度最小。
那么什么是转基因呢？它和传统育种有什么不同呢？
传统育种就是主要利用同物种作物或亲缘关系很近的物种（比如小麦和大麦）间通过花粉授粉杂交，利用不同品系（或相近物种）间同一套基因间的差别，通过品系间配种后，后代之间的个体表现差异来选择所需要的优良性状。比如耐旱，抗病，抗虫，抗倒伏（矮壮），高产，高品质等。但这种方式就像中医看病，全靠经验。靠长期在田间观察记录植株长相和最后结实情况。比如叶片相对直立的植株可能由于叶片间不遮光，光合效率会高。但最后高产取决于这些性状都集中在一体。这种可能性很低，因为很多性状是多基因控制。发现一棵植株有两三项好的性状，就有可能育成一个好品系了。但实际过程也不容易，因为后代这些组合在一起的性状还是会分离。所以只能通过在观察，猜测，筛选，和大量组合来发现几个好性状终于在一个侏系固定下来。这一般都需要近10年的时间。另外，经过上千年的农作物种植，品系间同一套基因之间的差别越来越少。而由于物种间杂交不亲合性，无法通过传统授粉从其它种植物来引进差别大的基因或好基因。 而基因工程就可以突破物种间杂交不亲合，通过人为操作转入任何来源的基因到植物中。
50年代发现脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）是遗传物质。DNA就是由4种小分子（叫核苷酸，分别用A，T，C，G来简称）以各种排列组合方式来形成的很长的双链双螺旋结构。一段DNA控制特定一性状并称之为基因。后来发现可以精确切割，修补，拼接DNA的酶，这使得改造基因组的基因工程成为可能。 这样就可以从一个物种的基因组中切出想要的基因，然后把这个基因整到细菌卫星基因组中通过细菌的快速繁殖并利用细菌有多拷贝的卫星基因组（质粒），来扩增这个基因。 扩增的目的是为了能够通过实验手段检测每一步是否做对了，因为单个基因量很少，不扩增很难通过实验手段看到。但怎么把这个基因转入植物中曾经是个问题。转到植物细胞中也会因为无法整合(拼接）到植物基因组中而被植物细胞的核酸酶给降解掉。因为植物细胞基因组是被发达的膜装结构包裹在细胞核里。人们尝试用显微注射到细胞核或细小金或乌金颗粒表面沾附基因然后象高压气枪一样的方法轰到细胞核里面。后来人们从植物长的瘤子中发现了一种细菌含有很容易把基因转到植物细胞中，并整合（拼接）到植物基因组中去。人们发现只有一很短的一段DNA顺序是必要的，并且这段DNA按相反方向分布在任何一段DNA或基因两端，就可以把中间的任何DNA顺序转入并整合到植物基因组中去。这段按相反方向排列的DNA片段就叫转移DNA，简称T-DNA。但整入地点是随机的，并且多是整入好多拷贝。因为这种转入其实效率还是远低于100%。转入的基因很多时候不容易识别。这样就需要同时转入一个能筛选的标记基因来筛选哪些是转了基因的细胞。转基因一般是通过培养的细胞来完成。因为只有在细胞分裂的时候，T-DNA才能整入植物基因组中去。并且要整入到能遗传到后代的“干细胞”中才行。植物不象动物干细胞少，植物很多部位的细胞在培养基上可以变成类似“干细胞”细胞团，叫愈伤组织。这些细胞可以通过添加或去除激素再重新长成植株结实。这种特性叫细胞全能性。如果是转入抗除草剂的基因，那就不用另外的筛选基因了。因为在培养基上加入除草剂，正常细胞就会死亡。或者将来长出的幼苗用除草剂一喷，就把没转的细胞长成的幼苗都杀死了。但转抗虫基因等不容易筛选的基因就需要同时转入容易筛选的基因。很多就用抗除草剂基因或抗抗生素基因，因为正常细胞对抗生素敏感。 培养基中加致死剂量的抗生素就把没转基因的细胞杀死了。只有转了基因的细胞才能存活并长成植株结籽遗传给下一代，形成品系。
转入并整合到植物基因组中去，这段外源的DNA顺序（包含基因）就安全了，不会被植物核酸酶消灭了。并能和植物本身遗传物质一样遗传下去。但这转进去的外源基因要利用植物细胞内的机器造出起作用的蛋白才行。这个过程叫基因表达。基因表达分两步，一步是先按DNA的顺序制造出和DNA顺序相对应的单链RNA顺序（除了是单链外，它和DNA在组成上，DNA里的T的位置，都换成了U）。然后细胞再按RNA的AUGC排列顺序合成蛋白质。当然也有的基因不造成蛋白而只造出一段RNA来。也叫基因表达。基因附近往往有调节基因何时表达，在哪种细胞或组织甚至器官里表达的调控顺序（也是DNA片段）。这种调控顺序必须能被植物细胞内的机器所识别。人们发现了多种细胞组织多种情形下不同的调控顺序。比方说，抗虫基因就需要植物全体各部位表达才让害虫无处下口。人们就用花椰菜病毒来的一段调控顺序（DNA片段），称之为启动子，把它放在要表达的基因前头。植物细胞内的表达机器就能识别这个启动子，启动基因表达。 基因一般还有一段顺序是告诉表达机器到此为止的，叫终止子。机器走到那儿就知道就停止了。 所以转基因转进去的非本植物的DNA顺序可能会包括两端的T-DNA,启动子，目的基因，和用来筛选的基因，以及终止子顺序。
人们最早发现尝试并成功应用的基因包括抗除草剂基因，抗虫基因，抗病毒基因，以及让番茄减慢变软以利于运输和保存的转基因番茄。抗除草剂基因用途最广，可以用在任何作物上。目前抗除草剂大豆已经在世界各地广泛种植。最普遍的就是孟山都公司的抗草甘膦的转基因植物，包括抗除草剂玉米油菜甜菜等。草甘膦就是孟山都的职员在70年代发现的非选择性杀草剂。仅除草剂销售就盈利巨大。再配上后来的抗除草剂转基因作物，即便杂草慢慢提高了点抗性也可以用提高剂量来解决。这样不但保住除草剂的销量，也卖了转基因种子。
草甘膦杀草机理是抑制一些芳香族氨基酸合成途径的一个关键酶造成草缺乏苯丙氨酸色氨酸等缺乏死亡。孟山都转的基因一种就是从细菌（应该是细菌，需要查实一下）来的那个对草甘膦不敏感的酶的基因。另外一种抗除草剂转基因作物是抗草胺磷。转的是从一种链霉菌的能把草胺磷变得无毒的酶的基因。
抗除草剂作物批准种植情况：大豆最普遍，遍布各大洲。其次是玉米。棉花；然后油菜和产糖的甜菜，这些在澳，新（西兰），美，加，日，中，韩，墨，菲等种植。大豆在巴西阿根廷种植广泛。中国没有种抗除草剂水稻，小麦和土豆，美澳新菲每样都种。
抗虫转基因主要是转的苏云金杆菌的Bt蛋白。在碱性环境变成对虫子肠道有毒的蛋白.，造成虫子肠道穿孔，饥饿而死。 最普遍种植的就是抗虫棉花和玉米。
另一大类早期批准并广泛种植的转基因植物是抗病毒。所转入的基因主要是抑制病毒在植物体内复制各环节的因子。最早的是转入病毒外壳蛋白。病毒复制需要脱掉外壳蛋白。但细胞内外壳蛋白含量高，就会抑制病毒脱掉外壳，复制不了。也可以转入和病毒基因组相反顺序的RNA片段，和病毒RNA结合成双链结构。细胞内防御系统就会清除掉这种双鲢RNA。还有其他的方法。就不一一叙述了。
还有其它很多种转基因植物。包括前面提到的使番茄变硬的转基因番茄。也是利用转入相反顺顺序RNA是番茄本身的一种起软化作用的酶基因造不出蛋白酶来。最近美国近年批准上市的转基因苹果抗变棕色。转基因植物已经用来生产抗生素，疫苗（比如乙肝疫苗）。用于合成维生素A的前体的beta类胡萝卜素，比如金色大米等。还有抗旱转基因植物，净化土壤的（吸收重金属，炸药残留物）等。
根据美国农业部2014年的资料，允许卖的转基因种子包括玉米，棉花，大豆，油菜，亚麻，苜蓿，烟草，土豆，番茄，木瓜，李子，甜菜，水稻，意大利绿皮葫芦瓜（Zucchini）,一种叫苦苣的蔬菜（chicory）等。
转基因可能的危害包括对人畜，环境和生态的可能的危害。
偶尔留意了一下国人的争论。很多都讨论Bt蛋白对人类健康可能的危害，因为它的性质是对某些昆虫有毒。但大多数Bt转基因作物人们不直接食用,只是食用其衍生产品，那摄入量非常低，直接的毒性应该不是需要太担心.最近美国市场上可直接食用的包括水果蔬菜和甜玉米等。有个对使用转基因饲料长达25年的研究表明，对动物没有明显的危害。但由于经费来源，有人质疑这个结果的公正性和真实性。此类研究耗时耗费经费，只能拿小动物比如小鼠实验。动物越大越昂贵。连兔子这样的动物比小鼠比，饲养耗资高很多，更别提大动物了。小鼠最长寿命2年左右。不一定能反映出长期潜在的危害。但我个人感觉最大的担心转入的非植物基因可能给人体带来的免疫等方面的危害。食用抗虫甜玉米等可能会摄入一定量的毒蛋白。毒蛋白对 肠道细胞的刺激也许没有造成直观的结构上的损害，但 我们肠道微生物群是否对Bt蛋白敏感， 是否会造成菌群失衡而造成功能性肠道疾病，而这些怕是不容易单靠解剖动物看器官结构变化能看到的。我们知道很多肠道微生物群对消化吸收和免疫力非常重要。很多功能性疾病都是找不出原因来。再者，人类数千年都是食用植物或动物来源的。而转基因转入的微生物蛋白是否会造成免疫系统紊乱。人们对正常食品的过敏，是否和吃转基因食品有关，就无从考证。
另外，除了这些目的基因产物外，做为筛选标记的抗抗生素基因也是让人担心的。那T-DNA之间的抗抗生素基因在肠道里还是有可能没被降解完全，而进入肠道细菌内，成了转基因细菌。和高等动植物不一样，细菌没有物种之间的不亲合性，反而不同细菌间基因传递很普遍。这样，如果身体里感染了致病细菌，并获得了抗抗生素基因，那就是个问题了。
好消息是近年来科研人员已经开始在新的转基因植物的时候想到了以后把抗抗生素基因去掉。这样下次转新的基因是还可以继续用同一种筛选基因，毕竟这种筛选基因就是那么几个。但目前大面积种植推广地品种应该都是没去掉的，因为要能去掉需要在转之前就设计好能以后去掉的转基因方法。目前最新推广种植的植物有没有或有哪些是去掉的，就不太清楚了。
除了这些目的基因（抗虫，抗除草剂等）和选择标记基因外，转进去的外源基因还有启动子终止子等DNA顺序。抗虫抗除草剂应该都是用花椰菜病毒的来的35S启动子。 然而人们后来发现这段启动子DNA顺序 含有部分编码合成病毒蛋白的基因顺序。 这样的话，就可能产生部分或完整的这个蛋白。这个在具体转基因时用了多长一段启动子顺序不同实验室用的或许不一样。这部分病毒蛋白是和病毒复制等有关的一个多功能蛋白部分。其具体有多少功能还不清楚。这段蛋白和肠道微生物的关系以及与体内感染的病毒能否有相互作用是否有绝对定论也不清楚。但目前的认识是植物病毒对动物或人体没有感染能力。尽管几年前有报告发现人肠道里有很多辣椒花斑病毒（主要是吃辣椒吃的），并且和肚子疼等临床症状有显著关联。但更可能是辣椒含有的成分刺激肠道引起的。
至于对环境和生态的可能的危害包括抗性基因可能会转移到其他传统作物，造成种质资源单一，减少；单一型高剂量除草剂使杂草逐渐产生抗性；除草剂对土壤的危害和地表水及蔬菜污染等，就不再详细叙述了。
本篇是应某微信群邀请所作的一个讲座，由禹虹整理。
从国家战略层面上说，推广转基因作物种植食用要谨慎。毕竟只有抗虫作物才有增产效果。而抗除草剂只是为种植者提供了方便并降低成本。所以，从粮食紧缺角度，目前没必要推广转基因。反而，转基因作物的抗性和广泛种植，一是会把抗性通过花粉污染，传到附近非转基因作物，造成作物品系（种质资源）单一和减少。所以，建全国家种植资源库非常重要。
种过一次转基因植物，就必须种。这个不一定。抗除草剂草柑膦的转基因作物，种过一次后，喷洒大量除草剂，土壤里会有残留。完全降解毒性要一年。应该一年以后可以种植非抗除草剂的植物。其他抗虫等转基因植物应该没有这个问题。草甘膦对土壤吸附性强，所以不会污染地下水，但地表土壤污染，如果种蔬菜，就会在菜里检测到它。它相对早期美国人用的除草剂毒性小了很多。世界卫生组织列为可能的致癌物。美国加拿大都说如果按照使用说明使用的话，就不会有问题。也就是摄入量少的情况下，没问题。
现在就有转基因动物。比如三文鱼。只是还没被批准上市。
还有，未来有可能出现转基因动物吗？谢谢。
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