【蔣高明按】
北京大學饒毅教授今天在科學網發表文章《支持轉基因和反對轉基因:國際科學和醫學團體的態度》
現實是什么呢?對于轉基因食品,美國醫生建議病人遠離轉基因;在中國搞大型國際活動,對洋人嚴禁轉基因,農業部機關幼兒園禁止轉基因,搞轉基因的自己不吃轉基因(偶爾品嘗例外)......
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引言
轉基因生物,國際上稱基因改造生物(Genetically modified organizations, GMOs),或者基因工程(Genetically engineered, GE)作物。從第一個轉基因生物出現,到現在已經有二十幾年。最早上市的轉基因食品是在上世紀九十年代的美國,然而美國人沒那么愛科學,直至2008年美國一項民意調查仍顯示有近一半的人很少或根本沒有聽說過轉基因食品[1]??墒窃谥袊D基因食品推廣趕上了網絡時代,我沒有數據,但我相信不知道轉基因食品的人口比例會低得多,因為連超市里的油品導購都會給老太太推薦“非轉基因”這個賣點。中國人重視吃的文化恐怕也是原因之一。轉基因這個詞似乎大家都很熟悉,以至于在網絡上引起大大小小的論戰,現實中則有人去質問力主推廣轉基因水稻的張啟發教授的學術會場。其實正如三聚氰胺奶粉一樣,中國老百姓很多都是被迫成了“科學家”。食品安全的紅燈四處閃爍,老百姓對此真的已經很緊張。農業部究竟有沒有做過實際調查,為什么還要在天平“讓人不放心”的那端繼續加碼?
我個人關注轉基因食品大概就是那次“擾亂會場”事件后才開始的。從普通生物研究者的身份來講,當時確實認為一些參會者問了些與會議主題無關的問題,然而從現在看去,若我在場,恐怕也會問一些有關食品安全方面,而不是具體的轉基因操作方面的問題,因為,它實際上已經走出了實驗室,并且希望走得更遠。我也不會大罵什么“漢奸賣國賊”,只想看看張教授們的無害推廣是不是那么確鑿。
“自然之美”
學生物的人多半都挺熱愛自然的,有時看到一棵樹、一只蟲、顯微鏡下一個細胞、一個囊泡、一個折疊得看似扭曲其實有型的蛋白質都可能會出神。稍微深刻一點,會發現每一個生物大分子,無論是它的形狀、結構還是它的運作方式,其有序性簡直無法用言語表達。我相信,大多數決定長期從事生物研究,尤其是基礎研究的人至少在其學生時代一定是體會到了這種“自然之美”的。否則,我猜想他很難十年八年天天對著顯微鏡、離心機、電泳儀、試劑盒、EP管等等這些無聊東西的。對那些看到卻難以表達,卻又想要表達的自然之美,才是人去研究的真實動力。自然之美也是神秘之美,研究者看到一些現象想要解釋它們,此時充滿孩童般的好奇。但若從自然之美這個角度去看待現在的轉基因,就好像達芬奇的蒙娜麗莎肖像畫,被小孩子用帶有顏料的水槍噴去…。
實驗室會用轉基因技術表達一些特定分子,看它被表達或被抑制后對細胞的影響。相對于過去用藥物造成的刺激,這種方法使研究更接近分子水平,而不是細胞或亞細胞水平。然而從微觀角度來看,說過去的技術不精確,是因為藥物分子雖然看起來只產生了某個特定的現象,但卻可能是改變了胞內整個內環境的結果,檢測到的分子變化結果有可能是間接產生的?,F在,利用基因技術(表達或者抑制基因)所產生的結果,它看起來更具針對性、更直接。然而,這可能也只是現在的研究者自認為的。它看似更加精確,但并不一定如此。隨著研究的進一步深入,亞細胞水平到分子水平,還會進一步到亞分子水平、原子水平,并了解到分子間或分子內復雜的相互作用。科學的發展決定了所有現在能夠看到的都并不是人類認識的極限或者邊緣,現在的精確就是未來的粗陋,甚至可能是根本的錯誤。
理論上誰來判斷安全?
雖然外源基因在細胞內的表達已經是生物研究中非常成熟的技術,但是研究者很少有人關心它有什么安全問題,因為它局限在實驗室中,并不向公眾或環境釋放。使用這一技術通常都是用于研究某個具體基因或者產物的功能,生物學真的很難或者說尚沒有從理論上證明這種轉移對于細胞、器官乃至個體是絕對無害的,更缺乏那種間接影響(比如通過食物鏈或者通過影響生態環境而對人產生影響)的研究,因為,實驗室做轉基因的操作并不是探討其安全性這個目的。1983年煙草成為第一個轉基因植物,1994年第一個轉基因植物西紅柿商品化,而2006年才開始,相關轉基因農作物安全性的文獻報道陡然增加。然而直至2011年,有人統計那些認為轉基因食物安全的文獻絕大多數來自與轉基因作物商業推廣直接相關的生物技術公司(“It should be noted that most of these studies have been conducted by biotechnology companies responsible of commercializing these GM plants”)[2]。更為奇特的是,生物技術公司實際上又同時充當著轉基因安全性研究學術仲裁的角色。前美國農業部生物學家羅杰·比奇(轉基因食品開發先驅)2011年在接受《科學美國人》采訪時承認“有些公司指出,關于轉基因作物的使用,過去20年來已經有過許多學術研究,它們不是不夠完善,就是實驗設計存在問題。結果,對這樣的研究進行后續調查的許多其他科學家浪費了大量精力。…公司有理由擔心一些學術研究的質量,覺得在這些情況下他們得不償失。”[3]。若你是生物學研究者,會認為由商業利益獲得者證明安全,并阻止或者仲裁學院派的安全調查這樣的情況還屬于正常的科學研究嗎?
轉基因的安全性在理論上并不成熟
Windows系統相信大家都很熟悉,我不是IT行業的,想問下在座的哪位有能力根據自己的需要改進Win 7系統的某個你希望的表現?令生物研究者頭疼的是,生物的基因并不像計算機的程序或者子程序那樣呈現“模塊化”,在程序間依靠簡單邏輯關系來運行。或者也可以說,生物基因編碼的程序,人類還無法清晰其中的“邏輯”?;虻恼{動依賴環境信號的變化,一個信號往往會涉及多項胞內活動的變化。這樣,一個生物性狀往往由多個基因決定,同時,其中的每一個基因又參與著另外一些性狀的調節。這意味著什么?這意味著如果你想要獲得Win 7的某個表現改進,找到該子程序相應的代碼,用人設定的語言書寫,執行,只要不是死循環的邏輯,系統就不會崩潰。然而要改變生物的某個性狀,則需要讓整個網絡同時對變化做出反應。如果做不到同時反應,則或者這個單獨的改變無法保留,逐漸自行消失,或者網絡的某個重要節點被迫超出調控范圍,細胞癌變或死亡。在多細胞生物中,當發生變化的基本單位——細胞達到某個數量,就會出現癥狀,機體也就表現生病了。
在正常機體內,各基因都是受控表達的,而人工轉入的基因是不受控的。比如,有的轉基因支持者認為轉入的基因僅個位數量,而植物基因成千上萬,不會對植物的基因組產生很大影響。這種說法有理由被懷疑是否做過相關實驗。植物基因數量雖多,但并不會同時表達,而是受控表達,一個細胞里有“沉默的絕大多數”。然而為了表達效率以及易于檢測等目的,人工轉入基因的拷貝數通常比植物基因組高兩三個數量級,而且帶有為提高表達效率的通常來自慢病毒或噬菌體的強啟動子,這就使得無論是基因量還是蛋白表達量,這個人工基因及其產物都是不可能被忽略的。如果真可以被忽略,基因改造所希望達到的目的也就隨之消失了。
轉基因支持者經常提及該技術的“精確”,然而學習多年生物學,體會最深的就是沒有什么生化反應可以用“絕對”來形容。它們往往是不完全的、處于某種平衡的和可逆的。我們假設一個精確的反應每一步99%的反應物可以變成產物,那么當五個步驟以后,終產物的精確性就只有約95%。由于生化反應都必須在溫和的條件下進行,如果沒有高效的酶催化,生化反應甚至無法發生。所以,決定生化反應精確性的就是酶。它們是一些具有催化功能的特殊蛋白質。酶至少由兩個功能結構域構成,它們是帶有識別特殊標記或結構的識別區,及結合后具有催化功能的結構域。由于既識別序列又識別空間結構,所以酶識別底物具有高度專一性。但是酶分子并不是剛性的,它們可以通過一些可變區來調節與底物的契合程度。從而酶識別的通常不是某個分子,而是某類分子。由于蛋白分子有這種即能緊密結合又具有可變性的特點,在細胞中那些需要精密度越高的催化過程,往往會有越多的蛋白分子或功能亞基形成復合體,來完成一項工作。比如負責DNA轉錄的RNA聚合酶II就是由多個亞基組成的大分子,其中僅有一個催化單元,而其它部分大概都是為了保證轉錄的準確性。說這么多只為表達一個觀念,生物反應不是“一加一等于二”這種簡單機械化的形式,這決定了生命體既能生存,又能對新環境做出適當調整。簡單來說,生化反應不存在百分之百的精確。
從理論上分析,基因表達(expression)這個過程本身是一個多點受控的過程,跨物種轉基因其實包含著一個明顯的假設——兩個物種之間共用相同的轉錄、翻譯、密碼、修飾等機制。然而實際的情況要復雜得多,物種差距越大,所使用的這些機制差距就越大,怎么可能保證精確?做過轉基因,應該知道真核生物的基因經常無法在工程細菌中正常表達,比如包涵體的產生,表達的蛋白沒有獲得正確的折疊,不能形成天然的聚合形式等,請問這些是為什么?而在真核生物中,由于可變剪切(alternative splicing)、可變多腺苷酸化(alternative polyadenylation)及RNA編輯(RNA editing)的存在,已經證實一個基因有可能通過不同的剪切方式而表達出多種蛋白[4]。
來自原核生物蘇云金芽孢桿菌的cry基因,由于帶有一個偽裝的“開關”(啟動子,一段容易被聚合酶識別的核苷酸序列),插入真核生物后也會被當作真核生物基因對待,在理論上至少有三個問題產生:一是它本身插入的位置,是否會因為上、下游核苷酸而產生移碼突變,造成啟動子失靈或終止子失靈;二是這樣無數段人造基因插入是否會破壞植物基因組結構,使原有基因產生錯誤表達?從而產生不希望的甚至有毒害的物質?三是更間接的,由前所述細胞組分的網絡關系,這些外源蛋白是否會對細胞的正常代謝造成很大的影響,增加或減少次級代謝產物而不適于人類食用?
這一理論上的可能性,將直接否定在討論轉基因食品安全時被采用的所謂“實質相同”這個原則。事實上這些可能性最近已有代謝物組學、蛋白組學和基因組學的研究(合稱omics)所證實。例如,根據2010年發表在EJEAFChe的數據,轉cry基因后大米與非轉基因對應物種二維電泳有約百分之十幾的蛋白點不能對應[5]。基于蛋白組學變化而認為需要對轉基因食品重新評估安全性的觀點還有這篇文章[6]。除了蛋白組分,轉基因作物的主要營養成分如幾種氨基酸、脂肪酸、維生素、微量元素等也會出現很大差異,反營養物植酸無顯著差異[7]。
正是由于人們有這樣的擔心,新的轉基因品種正在研究將轉入的基因處于“受控”的表達下。比如利用愈傷組織特殊的啟動子代替病毒來源的啟動子,或者利用葉綠體蛋白等的啟動子使得Bt毒蛋白不在作物的可食用部分中表達。以及,減少使用帶有抗生素抗性的篩選標記等。這樣,看起來危險性就小了許多。但是,之所以將受控二字加引號,是由于轉基因應用在理論上未解決的問題,所擔心的除了毒蛋白的表達外,還包括轉基因本身在理論上充滿不確定性。
“轉基因作物與雜交育種安全性相似”——你在安慰自己嗎?
“轉基因食品的危險性不高于傳統育種”,我不知道這個結論是怎么得出的。我看到的第一篇關于轉基因作物安全性的綜述,作者得出的就是這個結論,因而我也就這個問題進行了思考。我認為將轉基因與雜交育種等同或者認為"升級"的,應該先去復習一下關于等位基因(allele)的概念了。
首先,自發突變可以說這是作物進化的重要方式之一。然而是否想過真核生物與原核生物,哪種自發突變的比例要高一些?為什么?
其次,自發突變的機率是根據基因某個可檢測位點突變的最終結果而得出的,而突變的最終結果是指在糾錯機制作用以后的結果。被轉入真核生物的基因沒有相應的糾錯機制,如果算突變機率,則被轉入的這段基因的突變機率將高于基因組的其它部分。所以在相同突變誘導的條件下,則轉基因作物的不確定性將進一步增高;
第三,傳統作物的突變要成為性狀改變,需要等位基因的“雙重決定”,而轉基因作物突變就可以影響性狀,因此轉基因作物的突變不確定性將遠遠高于傳統作物。理解這一點可以參考有性生殖與無性生殖在突變率上的差別。因此,若考慮突變,則轉基因作物的不確定性更應該高于傳統育種。
你確定,能有多確定?
真核細胞和原核細胞幾大基本差別,除了膜系統,其物質、能量及信息代謝都有很大的不同。除了理論上的,實驗中那些工具酶能100%切干凈嗎?轉基因后SB結果找不到兩個相同,甚至相似帶型的樣品(如圖一)[8]。若是“精確控制”,則相同的實驗條件、相同的目標基因、相同的方法,相同的細胞材料,為什么沒有相同的結果?
轉基因后通過抗性標記篩選,只看目標蛋白,可以說“目不斜視”,到最后排除了可能表達的無關或者有害蛋白嗎?2011年才查到幾篇蛋白組學研究的結果,均發現不同程度的差異。差異蛋白的鑒定、測序及毒理學分析等,到現在為止沒有看到。
圖一([8] Figure 2)
Bt毒素的毒理學理論:
在談Bt對哺乳動物有沒有害之前,先了解下Bt毒素對所謂“目標生物”的作用機理是什么。我先直譯一下這段“Bacillusthuringiensis (Bt) bacteria produce insecticidal Cry and Cyt proteins used in the biological control of different insect pests.... The 3d-Cry toxins are pore-forming toxins that induce cell death by forming ionic pores into the membrane of the midgut epithelial cells in their target insect. The initial steps in the mode of action include ingestion of the protoxin, activation by midgut proteases to produce the toxin fragment and the interaction with the primary cadherin receptor. The interaction of the monomeric CrylA toxin with the cadherin receptor promotes an extra proteolytic cleavage, where helix alpha-1 of domain I is eliminated and the toxin oligomerization is induced, forming a structure of 250 kDa. The oligomeric structure binds to a secondary receptor, aminopeptidase N or alkaline phosphatase. The secondary receptor drives the toxin into detergent resistant membrane microdomains formingpores that cause osmotic shock, burst of the midgut cells and insect death. Regarding to Cyt toxins, these proteins have a synergistic effect on the toxicity of some Cry toxins. Cyt proteins are also proteolytic activated in the midgut lumen of their target, they bind to some phospholipids present in the mosquito midgut cells.”[9]
Bt細菌產生殺蟲Cry和Cyt蛋白,用于不同害蟲的生物防治。...3d-Cry毒素是成孔蛋白,可以通過在目標昆蟲的中腸上皮細胞膜上形成離子孔道導致細胞死亡。作用形式的開始步驟包括攝入毒素前體,由中腸蛋白酶激活成毒素,并與初級鈣黏蛋白(cadherin)受體反應。單體的Cry1A毒素與鈣黏蛋白受體作用,促進進一步蛋白水解,蛋白域I的阿爾法螺旋消失,毒素形成寡聚體結構,大約250 kDa。寡聚體結合第二個受體,氨肽酶N(APN)或者堿性磷酸酶。第二受體將毒素導入耐去垢劑膜微區,形成孔道,造成滲透壓shock(這還真難找個合適的中文詞),漲破中腸細胞導致昆蟲死亡。就Cyt毒素而言,這些蛋白對某些Cry毒素有協同效應。Cyt蛋白在目標中腸腔中也有蛋白水解活性,它們可以與蚊子中腸細胞的一些磷脂結合。
補充:1. 需要說明的是在對昆蟲的毒理學研究中,發現Bt蛋白受體Bt-R1、BtR175等,均來自昆蟲,屬于鈣黏蛋白樣受體(Cadherin-like receptor)。而哺乳動物中大量存在不同類型的鈣黏蛋白,未知是否能夠參與Bt蛋白的細胞毒性功能,這方面的研究報告很少。
2. 在Cry蛋白的毒性作用中,最關鍵的并不是Cry蛋白與小腸上皮細胞刷狀緣囊泡(BBMV)的結合,而是結合鈣黏蛋白樣受體后,促進了Mg2+依賴的信號途徑,從而使得細胞死亡。非特異性地,如Cry1Ab蛋白寡聚體與脂筏結合不能產生細胞毒性[10]。
3. 關于Cry蛋白對目標生物腸道細胞的毒理學研究并不完善,發現鈣黏蛋白樣受體及氨基肽酶N(APN1)受體都是近些年的工作。并且不同Cry蛋白,比如Cry1Ab與Cry1Ac,盡管序列相似度很高,但卻可能通過不同機制作用目標昆蟲的中腸細胞[11],不同受體對不同Cry蛋白的親和力不同。
4. 到現在為止我僅僅看到一篇報道涉及Cry蛋白對哺乳動物小腸上皮細胞的實驗,說Bt蛋白不影響小腸上皮細胞的膜完整性[12]。這篇雜志影響因子不到1。但也就在這個實驗中,證實了Cry蛋白可以與牛、豬的BBMV的結合??纯磾祿c昆蟲腸道的BBMV結合量差別很大嗎?(圖二)
圖二([12])
綜上,在已看到的資料中,Cry蛋白一定會與哺乳動物小腸細胞接觸,但是毒理學研究卻呈現不同的理論。一是受體-信號理論,即Cry蛋白結合受體后,由受體導致Mg2+依賴的信號途徑,激活胞內凋亡信號,從而殺傷細胞;二是成孔蛋白理論,即Cry蛋白本身,由受體促進水解,成熟蛋白寡聚,在細胞膜上形成孔道,造成滲透壓shock。也就是說,對于Bt蛋白,即使對于目標昆蟲的作用機理,目前也呈現完全不同的解釋。我真的覺得很悲哀,怎么能這些毒理學內容都沒有研究透,就敢拿給人吃呢?這就好象我們常說食鹽吃多了也有毒性一樣,可是食鹽的毒理學理論清晰,造成電解質平衡的破壞可以通過相應的方法防治,而Bt蛋白呢?完全不同的作用方式,就意味著根本沒有相應的解毒方法。最好的方法只能是遠離,接觸越少越好。
有了以上毒理學研究的認識,現在來看轉基因專家們宣傳的Bt蛋白理論上的“三道防線”:第一,“哺乳動物腸道細胞沒有受體”。請看上面的毒理學研究,鈣黏蛋白(cadherin)、堿性磷酸酶,哺乳動物腸道里沒有?實際上,你得問,哪種細胞沒有鈣黏蛋白?哪個組織沒有堿性磷酸酶?同一蛋白家族的成員,其序列相似度可以很高。再看細胞的耐去垢劑微區,這是近十幾年內的發現,細胞膜并不是平均分布的,上面大量存在耐去垢劑的被稱為“脂筏”(lipid rafts)的膜結構單元。大量功能蛋白都是通過這種細胞膜上的集中、寡聚在脂筏中從而發揮功能的。那么,哺乳動物哪種細胞沒有脂筏結構?;第二,不耐胃蛋白酶、但是耐胰蛋白酶。可是,看看中國農業部農業轉基因生物食用安全監督檢驗測試中心(北京)黃昆侖實驗室怎么證明“Cry蛋白易被降解”的?Cry蛋白量與酶液濃度比是1:19[13]。試問你平時吃飯的時候,胃里的蛋白與消化酶量比是這樣的嗎?實際上,飼喂動物的實驗已經在糞便里發現了Cry蛋白[14],這說明什么呀?第三,煮熟了就沒事?Bt蛋白熱穩定性超強,100℃,60分鐘不會降解(圖三)[15]。變性蛋白當然還存在致敏性可能,更何況,你怎么知道它們沒有可能突變成了高溫下仍然具有活性的蛋白,如RNAase;以上“三道防線”排除了什么不確定性?
圖三([15])
動物實驗的不確定性
大量動物實驗沒有發現Cry蛋白的急性毒性作用,而同時,又統計出了對肝腎等器官的不確定性影響。就在最新發表在《歐洲環境科學》的一篇綜述中,總結了19項給哺乳動物喂食商品化轉基因大豆和玉米的動物實驗研究中,計算出對雄鼠腎43.5%的干擾系數,對雌鼠肝臟30.8%的干擾系數[16]。另外一項歐盟委員會組織的90天動物(大鼠)喂養中國提供的轉基因大米實驗,與非轉基因的對應大米(來源種)做對比,未發現總體健康問題,得出結論是“未發現有害影響”,同時,出現腎上腺15%、(雄鼠)睪丸10%,(雌鼠)子宮19%等器官重量,WBC(白細胞數)下降15%等顯著性差異[17]。在90天大鼠喂食轉雪花蓮植物凝集素大米的實驗中,也發現小腸顯著性增重10%,腎上腺增重10%等顯著性差異[18]。在黃昆侖實驗室驗證Cry1C蛋白毒性的小鼠實驗中,僅僅灌胃15天,未發現急性毒性影響,但是雌鼠顯著性肝臟增重18%,腎臟增重14%[13]。但我其實并不能采納黃昆侖教授實驗室的這個結果,因為它存在明顯的低級錯誤(見下文)。
即使這些實驗中,其它多項指標沒有顯著性差異,大鼠整體生命體征也沒有發現有害影響,但這能得出這幾種大米“安全”的結論嗎?能給人吃嗎?這僅僅是喂食三個月的實驗而已。最終,這些實驗統一的結論是,這種亞長期動物實驗并不足以證明人長期食用的安全性。
研究者不會出錯嗎?
人都是有可能出錯的,研究者也不可能不出錯。甚至,由多人把關的事情也是會出錯的。研究轉基因的人不會由于人為錯誤而給消費者健康帶來危害嗎?這種“意外”若發生在與中國轉基因作物安全監督直接相關的單位,那應該說老百姓想不擔心都難。例如,中國農業大學食品健康與分子生物學實驗室,農業部農業轉基因生物食用安全監督檢驗測試中心(北京)黃昆侖教授實驗室2010年發表的關于Cry融合蛋白安全評估的論文[13],“Table 1”(表一)出現了明顯的計算錯誤,使得與2009年相似內容的論文[15]比較,其對應數值相差十倍。這是已經發表的論文,可以說明所有相關人的疏忽。這當然是只是意外,而且并不一定產生實際的影響,可是,誰能肯定沒有其它意外了?
現實意義
實驗室科學技術的推廣應用實際上會根據推廣的范圍而放大最微小的不確定性。農業生產如果真的要將轉基因作物的風險降低到讓人放心的程度,須嚴格執行case-by-case(逐案地)審查認證,每一批種子從實驗室到種子公司都不但經過了轉基因的安全測試,還經過了不同田間條件以及環境脅迫條件下的測試。要確定是否有基因變異,是否產生任何有毒害的副產品,以及完善的標簽、跟蹤體系。雖然看到書面上的轉基因作物的國家管理規范與此相近,但我相信若真嚴格這樣執行了,該產品的最終成本不會低于有機農作物。
那么,食用轉基因作物又有健康風險,味道又不該比它們的非轉基因對應種有什么改善,實際上又不增產(沒找到“增產基因”),轉基因特性還會退化,還會產生超級雜草或者耐藥害蟲,幾年后不一定能夠減少除草劑或殺蟲劑的用量,使用抗蟲蛋白還可能傷及其它昆蟲而造成生態失衡…這些是看得見的,還有看不見的,比如會不會制造出了超級細菌或者加速了病毒進化,給人造成間接傷害(病毒的起源和進化伴隨著高等生物的進化,但至今仍不清晰具體機制[20])?人與食物之間是否存在“共同進化”等很多問題。我實在看不出現有轉基因技術用于食用農作物生產有多少好的意義。農業是中國的國之根本,決不能有任何短視趨利的決策,中國農業傷不起啊。轉基因的好處真的能不讓人考慮這些嗎?
食品安全是管理出來的
當問及“轉基因生物安全證書發放是否意味著允許商業化生產?”時,我們看到中國農業部的回答是“發放轉基因生物安全證書并不等同于允許商業化生產。按照《農業轉基因生物安全管理條例》、《中華人民共和國種子法》和《主要農作物品種審定辦法》等法律法規規定,轉基因水稻和玉米獲得安全證書后,還要根據國家品種審定法規的規定,首先進行嚴格的區域試驗和生產試驗,達到標準的才可獲得品種審定證書。之后,相關種子企業還要通過嚴格審核才可獲得轉基因作物種子生產許可證和經營許可證,方可進行種子生產經營。需要特別指出的是,轉基因糧油等主要作物的品種審定不同于普通作物品種審定,有關區域試驗和生產試驗必須在嚴格可控的條件下進行。”
然而,2011年11月15日,歐盟貿易信息網披露歐盟加強對來自中國的大米產品的控制,因為檢查到未經批準的轉基因大米。還說從2006年起就已經檢測到了。以前聽說綠色和平組織在國內超市中檢測到了轉基因大米,說實話我曾懷疑這些NGOs的檢測資質。但現在,連歐盟委員會都說多次檢測到了,那就真得問問我們的農業部了,是承認說了謊還是承認監管不力?現在的問題是,出現任何一個回答都無法不讓人擔心另外一個問題,你們貼的“轉基因”或者“非轉基因”的標簽還有用嗎?
面對具有不確定的轉基因食品就好象蹦極,當有人拿給你有關繩子的生產廠家資質、材料說明、生產工藝、測試證明、使用方法等,并且他自身從不說謊,資質沒有污點...現在,你可以試,也可以不試。但是,如果有證據證明他說的話并不那么可信,你是否還愿意一試?
食品安全就是管出來的。
美國是轉基因作物生產大國,但絕不是消費大國
從實際轉基因成分(轉基因作物的蛋白或基因成分)的食用量來說,美國最大宗種植的轉基因玉米、大豆都大量出口,國內用于榨油、生物柴油、糖漿、酒精或飼料,人幾乎不會吃到大豆蛋白,很少玉米蛋白。根據USDA油料作物統計,美國人幾乎不會吃到大豆蛋白(無論直接食用還是來自豆粕,十年食用統計量均為0)[23]。根據世界糧農組織(FAO)2007年統計,按人均計算,玉米只占美國年人均總蛋白提供量的1.50%[24]。占谷物蛋白提供量80.41%的小麥沒有轉基因品種上市,而作為“whole food”的轉基因食品在美國寥寥無幾。而中國人食用油料作物蛋白最多的是大豆,占油料作物蛋白提供量的74.47%,占總蛋白提供量的3.94%[24]。中國進口大豆已經占市場三分之二以上,其中大部分為轉基因大豆。中國人喜歡吃豆制品,若轉基因大豆進入中國豆制品加工環節(農業部宣稱沒有),則國人接觸可能有害蛋白的平均量僅此一項就將高于美國人均,更別說倘若推廣轉基因水稻的種植了。在看過一些主流媒體的宣傳數據后,你是不是想當然地以為美國人吃到的轉基因食品一定比中國人多?這正是美國商人以及代表商人利益的美國政府所希望的。
對轉基因的現行標準能判斷什么?
1. “實質等同”原則回避了所有對可能有害物質的質疑,發給GMOs一張張合法身份證,轉而需要消費者提供“有害”證明。這樣,盡管從基因理論上轉基因工程漏洞頗多,但由于生物體本身具有一定容錯和修復特性,要獲得產生有害物質的直接證明卻并不容易。正如吸煙,不會發生急性系統性毒性,不會馬上就出現什么癥狀,即使在“吸煙有害健康”被普遍認可的今天,人類仍然無法證明吸煙與某種疾病有必然聯系;人類發現其中有致癌物質是在吸食煙草幾百年之后。同理,利用慢病毒或噬菌體等啟動子制造的人造基因,是否會產生新的人工病毒?利用抗性基因篩選的人工基因,是否會造就超級細菌?外源基因隨機插入真核生物基因組,是否會打亂其信息系統,產生已知或未知的有害成分?這些尚未被明確證明。但可以證明轉基因作物無論是基因組還是細胞組分,確實發生了改變。人其實只要沒看見吸完煙就死的人,就不會全面禁止它,更何況煙草業對國家稅收很有利;
2. 未檢測到有害物質,可能是因為沒有適當的檢測方法。中國“特產”地溝油也未建立檢測有害物質的統一標準[19],請問你會擔心嗎?擔心什么呢?若按照與支持轉基因食品相似的邏輯——無法證明地溝油有害,相反它有“降低成本”、“節約能源”等等好處,市場上也更便宜,你有什么理由反對它?;
3. 更“經濟”、更“健康”。反式脂肪酸(氫化植物油)在食品工業中是合法的,也是曾被認為“經濟”、“健康”而推廣使用了三十年。直到十多年前才發現吃它毫無好處,反而增加心血管疾病幾率,不利于健康。但即使如此,食品工業中也并不是完全禁止使用,而只是減量使用,建議消費者少吃;
4. “高科技”的發明。農藥DDT也曾是明星發明,不但使得糧食增產,還能治瘧,直到發現它非常難降解,甚至會在人脂肪細胞中聚集,有明顯致癌作用才被禁止。此時,已經在許多地區對環境和人體造成了無法挽回的損害;
這樣的例子很多,人在開發新產品時總是很自信,比如核電站,然而根據墨菲定律,“事情如果有變壞的可能,不管這種可能性有多小,它總會發生。”而且,轉基因食品,尤其是主糧所涉及面太廣,一旦發生發問題,受害者將難以估量。
國際上對安全不確定性的判斷
根據EPA參考劑量(Reference dose, RfD)的介紹[21]:由于存在一定閾值的概念及在大多數嚴格實驗案例中并不存在相關某個特定化合物的絕對安全,科學上使用不確定系數(Uncertainty factors, UFs)來代替安全系數(Safety factors, SFs)。以十倍因子“10H”表示普通健康人群中不同敏感度的差異;當不能使用人類接觸或人類接觸數據不足時,使用動物得出的長期實驗值需要一個十倍因子“10A”以考慮動物數據擴展到人的不確定性;當使用亞長期的動物實驗擴展到人時,使用十倍因子“10S”代表亞長期NOAELs擴展到長期NOAELs。 “MF”是另外一個附加的0-10的不確定系數,MF需要對科學不確定性的專業判斷,比如對多種不同物種測試全部結果的完整性的判斷。MF的缺省值是1。其中,NOEL(No observed effect level)與NOAEL的差別是,如實驗中未發現統計學上的差異,則為NOEL;若發現統計學上體重的微小變化(比如2%),器官重量的微小變化,與對照組組織病理學上的細微可分辨性,肝中酶水平的微小升高等。雖然可觀察到,但不認為具有生物學意義,既被定為NOAEL;當這些相關差別比較大(比如20%),既被定為LOAEL。各自所使用劑量差異通常至少有5倍。可以看到,雖然UF與SF在數值上可以是相同的,但其中所包含的科學性卻是不同的。
當使用NOAEL時,因為研究是基于動物的亞長期(subchronic duration)實驗,因而:
UF =10H × 10A × 10S = 1000 RfD = NOAEL /(UF × MF)
根據EPA公布的哺乳動物毒理學研究數據[22],喂食兔子31天所得的Cry1Ab蛋白的NOEL為Cry1Ab> 0.06 mg/kg/day,根據以上公式,不確定系數(UF)計算得1000,MF按照1計算,則其參考劑量(RfD)應為0.06ug/kg/day。以人的體重為60 kg計,則參考劑量為3.6 ug/day。轉基因大米KMD1含有15 mg Bt toxin/kg [17]。一人一天估計吃一斤米飯(500 g),按一斤米可以做出兩斤米飯計算,則吃下的米為250 g,即0.25 kg。理論上其中Cry1Ab蛋白含量為15×0.25=3.75 mg,即3750 ug/day。高于上面計算的參考劑量3.6 ug/day三個數量級,與做實驗時喂食兔子所得出的NOEL相當。即,如果浙大的這種轉基因大米獲得推廣,則從動物的短期實驗到人的長期食用,沒有留出任何不確定系數考量。
回歸自然
首先,沒人反對轉基因的實驗室研究,我相信絕大多數人拎得清楚科學和技術,以及工程之間的關系。我總覺得,知道得越多越能理解它們之間的差別,以及研究與推廣的差別,雖然它們總是被放在一起說。尚在實驗室中搞研究的,比如弄個“大頭兔子”,給豬轉人基因之類的事情,只要沒有走出實驗室,這些科研可以是一種樂趣;
其次是科學用于工程應用,比如轉基因用于蛋白類藥物生產,比如胰島素、抗凝血酶等,與此類似的還有生物工程的方法生產抗生素。這里會被人使用的不是被轉基因的整個細菌或者細胞,而是經過分離提純的多肽、蛋白或大分子,其純度可以很高。比如注射胰島素,總沒人會把表達胰島素的工程細菌拿來注射吧?蛋白分子就是一種化合物,并沒有其它化學分子,所以它們應該很安全,所能產生的作用就是這一種化合物可以產生的作用。
可是轉基因用于農作物,人們吃下去的就不會是個別某種蛋白或DNA分子,而是一個非常復雜的混合物。轉基因育種時非常微小的不一致、不精確,在實驗室中或許沒有問題,甚至都難以發現,但是,當它工程化以后,這一點最微小的不一致就會被按照工程規模而放大。
轉基因技術就其本身不是什么高深的技術,生物的基因研究才是充滿未知的科學。不推廣轉基因技術在糧食作物中的應用,根本不會影響轉基因技術在基因或其它生物研究中的應用。反對轉基因技術用于糧食作物的生產,與反對基因研究無關,也并不是反對轉基因技術在所有基因研究中的應用。
現代人在忙碌和高效中生活,經常會希望自己能夠回歸自然。然而我理解回歸自然的境界不是回到茹毛飲血,也不要再提什么手機、電腦,回歸自然是讓所有技術應用符合人體自然的需要,這才是回歸自然的真實涵義。就如人體工程學一樣,人造的產品最大限度地契合人體的需要,是對工業產品較高的要求。我真看不出現在的轉基因食品符合這樣的要求,換句話說,到目前為止,它們都還不是在為消費者考慮。我反對現在的轉基因主糧,其實是因為它們現階段的技術含量太低,這是不是與你看到“高科技”的宣傳不同?或許有一天,當農作物的基因研究足夠成熟,檢測方法更加細致,轉基因操作可以使得安全的外源基因放在可控的位置的時候,我會支持以改造等位基因的方式,或在足夠相近的物種間的基因轉移,使農產品獲得更高的產量或更好的口味等。現在推廣的產品,首先技術含量太低,其次讓人看到更多的是資本和利益的驅動以及賭博的心態。而所有亂象最令人擔心的,就是由于很多研究者、推廣者都有這樣的心態,轉基因農作物早已經四處推廣,我們可以做的僅僅是默默統計從未出現過的奇怪流行病是不是越來越頻繁光顧…
你的關注重點放在哪里?
當科研走出實驗室之后,它就不再是一個純科學問題,而是所有涉及人群都可以說說的事情,并不一定非得屬于某個專業。轉基因食品就目前為止我是反對的,尤其是對轉基因主糧,這會使得中國人接觸可能有害物質的幾率遠遠超過地球人,而給自己留的不確定系數遠遠低于地球人。其次,我并不反對你吃。雖然如果出于私心我應該鼓勵喜歡的人多吃,這樣可以驗證轉基因食品對人體的不確定性。但是出于對同宗同祖的一點善意,還是要提醒轉基因食品尚處于安全性驗證階段,國際組織從來也沒有就轉基因作物的普遍安全性做任何注解,需要各國政府自行逐項研究。已獲準上市的轉基因食品可以說是正式進入人體試驗階段,人吃有害沒害還需要時間來驗證。
Reference:
1. Biotechnology (New Poll Results Since Last Revision of Online Analysis)
3. 《環球科學》2011年第5期. Available from: http://112.125.50.168/html/benqimulu/2011/0429/17311.html.
9. Soberon, M., et al., Pore formation by Cry toxins. Adv Exp Med Biol, 2010. 677: p. 127-42.
12. Shimada, N., et al., BACILLUS THURINGIENSIS INSECTICIDAL CRY1AB TOXIN DOES NOT AFFECT THE MEMBRANE INTEGRITY OF THE MAMMALIAN INTESTINAL EPITHELIAL CELLS: AN IN VITRO STUDY. In Vitro Cellular & Developmental Biology - Animal, 2006. 42(1 & 2): p. 45-49.
19. 衛生部再征地溝油檢測法 此前5方法均不能奏效. Available from: http://news.qq.com/a/20111013/000083.htm.
20. Virus. Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Virus
21. Barnes DG, Dourson M. Reference dose (RfD): description and use in health risk assessments. Regul Toxicol Pharmacol, 1988, 8(4): 471-86.
22. Bt Plant-Incorporated Protectants, October 15, 2001, Biopesticides Registration Action Document.http://www.federalregister.gov/articles/1997/10/10/97-27012/notice-of-filing-of-pesticide-petitions.
23. http://www.fas.usda.gov /psdonline/psdDownload.aspx.
24. http://faostat.fao.org/site/368/DesktopDefault.aspx?PageID=368#ancor.
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