蔣高明

本文應《科學對社會的影響》而作，近期發表

一、什么是轉基因作物

        基因是決定物種生命現象的最基本因子，是最基本的遺傳物質。轉基因，也稱遺傳修飾，就是將某生物物種基因分離的基因片段，植入另外一個生物物種的基因組，從而部分改變該生物物種的性狀，實現人類某種目的的現代高新科學技術。轉基因作物，就是將轉基因技術用于人類傳統作物如水稻、玉米、小麥、蔬菜、果樹等，從而人工加快遺傳育種進度，其突出特點是子一代有優勢，子二代以后表現不如常規種子，因此不能留種。轉基因技術用于農業，其出發點是減少農藥使用，減少環境污染，或提高作物水分、養分利用效率。如將蘇云桿菌中的Bt基因植入水稻的遺傳物質DNA中，使水稻自己產生Bt抗蟲毒素，殺死以水稻為食的二化螟、三化螟和稻縱卷葉螟等害蟲。轉基因食品是用轉基因生物品種制作的食品。

        已經知道的轉基因農作物、蔬菜和果實就有：玉米、大豆、小麥、水稻、棉花、煙草、木瓜、土豆、西紅柿、油菜、茄子、亞麻、菊苣、甜菜、櫻桃番茄、苜蓿、甘藍、豇豆、胡蘿卜、辣椒、生菜、蘋果、獼猴桃、葡萄、柑橘、草莓、海棠、梨，等等。動物品種中，已知的有轉基因牛、豬、羊、鯉魚、鯽魚、泥鰍(這三種魚類轉的是老鼠重金屬結合蛋白基因、人生長激素基因等)、團頭魴、大馬哈魚、虹鱒等。據了解，中國科學家已經對100多個生物物種進行了轉基因“手術”，涉及基因200多個，其中很大一部分是人類的食品。

        然而，作為一種新興的生物技術手段，還存在不成熟和不確定性，國際上對于轉基因農作物及其食品的安全性成為人們關注的焦點。2009年11月，中國有關部門批準轉基因水稻、玉米的商業化種植安全證書，更引起了媒體和公眾的廣泛關注。

二、轉基因與雜交有什么區別？

        轉基因與雜交有本質上的不同。雜交是在多發生同種、同屬或同科物種之間，親緣關系很近，如袁隆平的雜交稻是野生稻與水稻雜交，但都是稻屬這個植物。雜交最遠發生在屬間，科間就需要人幫助了。而轉基因是不同的類群（生物類群中的界有三大類，動物界、植物界與微生物界，界以下分別是門，綱，目，科，屬，種）之間，如將深海里的魚的基因轉到西紅柿，微生物的基因轉移到水稻里去。雜交在自然界可自然發生，不同界之間的雜交是零概率事件。當然，按照進化論觀點，生命起源于一個細胞，但是，生命進化到今天，絕對不可能發生今天這樣人與水稻的基因交流，但轉基因技術可以辦到。

        雜交指基因型不同的個體之間進行的交配。遺傳學中經典的也是常用的實驗方法。通過不同的基因型的個體之間的交配而取得某些雙親基因重新組合的個體的方法。一般情況下，把通過生殖細胞相互融合而達到這一目的過程稱為雜交；而把由體細胞相互融合達到這一結果的過程稱為體細胞雜交。雜交產生的后代稱為雜種。

        轉基因作物是將人工分離和修飾過的基因導入到作物體基因組中，由于導入基因的表達，引起作物的性狀的可遺傳的修飾。遺傳轉化的方法按其是否需要通過組織培養、再生植株可分成兩大類，第一類需要通過組織培養再生植株，常用的方法有農桿菌介導轉化法、基因槍法；另一類方法不需要通過組織培養，目前比較成熟的主要有花粉管通道法。其中基因槍法的原理，是利用火藥爆炸或高壓氣體加速，將包裹了帶目的基因的DNA溶液的高速微彈直接送入完整的植物組織和細胞中，然后通過細胞和組織培養技術，再生出植株，選出其中轉基因陽性植株即為轉基因植株。這里已經出現了明顯的人為操作痕跡，且轉基因已經擴大到不同的物種，不同界門綱目科之間的物種。

        因此，轉基因是“武器化”的生物雜交，是將自然界發生的零概率事件變成大概率事件；而雜交還是基本尊重了自然界的生物遺傳規律，是比較保守的育種手段，不會發生跨界(動物、植物、微生物、病毒等生物界)之間。

三、轉基因作物的工作原理

        那么，轉基因作物是怎么實現抗蟲、抗旱、抗除草劑、抗鹽堿、抗寒等生理功能呢？除了轉入的基因發揮作用外，一些必要的外界條件也要具備，甚至，為了呵護轉基因作物，要使用專門的除草劑、肥料就是這個道理。

        第一，關于抗蟲原理。前面已經說過，就是蟲子吃了轉基因作物的抗蟲Bt蛋白會引起消化系統損傷而死亡。但是，轉基因作物的抗蟲性并不是廣譜的，往往對目標害蟲有作用，如轉基因抗蟲棉中的棉鈴蟲，抗蟲稻針對稻化冥等等。當主要害蟲被控制后，次要害蟲也可能成為主要害蟲而爆發。2010年5月14日，美國著名刊物《科學》發表文章稱，在中國北方一項長達十年的研究中發現，種植轉基因棉花來殺死它的主要害蟲棉鈴蟲，但卻導致其它昆蟲的大量爆發。盲蝽是盲蝽科一些昆蟲的統稱，以前在中國北方只是一種數量較少、危害并不嚴重的害蟲。但是，研究人員發現自從1997年以來它們的數量增加了12倍。它們的數量大量增加與大規模種植Bt轉基因棉花有很大的關系。盲蝽對Bt毒素并不敏感，因此農民還需要借助農藥控制害蟲，用藥量不減反增了。

        第二，轉基因作物耐旱原理。據介紹，轉基因作物能夠能節水60%，這個節水抗旱機理是通過生理和生態學途徑實現的。從內部機理看，轉基因作物抗蟲無雜草，營養豐富無干擾，所以根系發達超長，吸水能力強；從外表環境看，種植轉基因作物，還需要專用除草劑，除草劑殺光雜草后，無雜草與轉基因作物爭水分。如果不噴除草劑，轉基因作物就不節水了，也會不耐旱了。實際上，種植轉基因作物消滅雜草后，土壤失去涵水功能，再被轉基因作物無限吸水，最后會導致耕地退化。

        第三，轉基因作物抗除草劑原理。農達(Round-up)是除草劑的英文譯名，成分為草甘膦、二惡英，國內別名之一飛達紅。農達特征之一，是對動植物生殖系統有立竿見影的破壞效果，但對無性植物毒害呈慢性反應，表現相對遲鈍。作物抗農達基因后，造成轉基因作物種子可以發育但無法生育，使轉基因作物表現為無性植物特征，從而對于除草劑反應遲鈍。幾乎所有的轉基因生物都無法繁殖，其原因就是轉基因技術離不開輻射手段。因此，抗除草劑轉基因作物實際上人工“絕育”手術的結果。

        第四，.轉基因作物耐寒原理。農作物耐寒的關鍵，是根系要長，要長到突破凍土層，到非凍土層吸收水分。轉基因作物抗蟲無雜草，營養豐富無干擾，根系發達超長，突破了凍土層，可以到非凍土層吸收水分，這樣，轉基因作物就耐寒了，但耐寒的直接原因，不是轉基因而是除草劑。如果不噴除草劑，轉基因作物就不耐寒了。這是因為，不噴除草劑，就有雜草與轉基因作物爭營養水分，無充足營養水分，轉基因作物的根，無法長到突破凍土層，到非凍土層吸收水分，這樣，轉基因作物就不耐寒了。

        從以上的介紹看，轉基因技術是將以前農耕的活讓作物自己干，既要抗蟲(讓植物自己制造農藥)、又要抗草，還要抗旱，自己找水喝。這些出發點是好的，但長期下去，會使得農民越來越懶，地力越來越下降的。轉基因作物適合人少地廣的大面積種植，而對于精耕細作的農業，其破壞力就大于帶來的直接好處，尤其長期種植轉基因作物后，中國北方轉基因棉花暴露的問題，美國超級雜草、超級害蟲的出現，都證明了轉基因作物的嚴重缺陷。

四、轉基因作物對生物多樣性的影響

        第一，轉基因作物將破壞自然生態系統。生態系統是一個有機整體，任何環節遭到破壞都會危及到整個系統。例如，一些鹽堿地、沼澤地、熱帶雨林以及某寄生蟲分布的區域，以前原本不適合農業種植，但由于轉基因作物出現，科學家向作物中轉入了耐鹽堿、耐高溫、耐高濕、抗病蟲害的基因，在這些地區種植轉基因作物，就使原本生活在這里的生物棲息地喪失，從而造成物種減少、退化乃至滅絕，使原有的生態系統結構與功能遭受破壞。

        第二，轉基因生物對非目標生物尤其有益生物產生危害。釋放到環境中的抗蟲和抗病類轉基因植物，除對害蟲和病菌致毒外，對環境中的許多有益生物也將產生直接或間接的不利影響，甚至會導致一些有益生物死亡。另外，轉基因生物將增加目標害蟲的的抵抗性，刺激害蟲進化，這就加大了害蟲控制的難度。轉基因抗蟲棉在第一、第二代時，對棉鈴蟲有很好的抵抗作用，但在第三代、第四代后，棉鈴蟲就對轉基因棉產生了抗性。專家警告說，如果這種具有轉基因抗性的害蟲變成具有抵抗性的“超級害蟲”，就需要噴灑更多的農藥，將對農田和自然生態環境造成更危害。這是因為，在轉基因作物推廣中，那些有益生物被消滅了。

        第三，降低生物多樣性和食物多樣性。保持食物多樣性是減少疫病侵襲的重要措施。1864年，愛爾蘭土豆枯死病，造成了100多萬人死亡，幾百萬人流離失所，原因就是當地人只種植兩個土豆品種，而這兩個品種又特別脆弱，發生意外后無法挽救。與此相反，1970年在斯里蘭卡、巴西和中美洲地區，咖啡作物爆發了咖啡銹，而在咖啡故鄉埃塞俄比亞卻發現了一種具有抵抗性的品種，從而挽救了全球咖啡農業全軍覆沒的命運。遺憾的是，由于轉基因作物的入侵性和污染性，大面積推廣轉基因作物將導致生物多樣性尤其是食物多樣性降低，從而加大食物安全隱患。

        第四，轉基因導致“超級雜草”。農業是從自然生態系統演變來的，長期以來，作物與雜草就形成了既相互競爭、又相互依存的狀態?！颁z禾日當午”就說明，傳統農耕控制雜草是“斬草”而不“除根”的，即雜草也發揮了控制水土流失、保持土壤水分的生態作用。但抗除草劑作物出現后，其目的是要消滅雜草，這樣雜草就與人類發明的這一技術強烈的抗爭，因為生存是一切物質最基本的本能，消滅一個物種不付出殘酷的代價是做不到的。事實上，雜草并不會按照人類的意愿自愿消失，而是采取更強有力的對策產生進化。更有意思的，雜草會將人類轉入作物中的抗草甘膦基因“俘獲”武裝自己，成為人類難以去除的“超級雜草”。 據報道，美國農民過度使用草甘膦除草劑——尤其是由孟山都最先制造的“農達”除草劑，導致近幾年抗除草劑雜草迅速滋生。為對付這些超級雜草，農民被迫噴灑毒性更強的除草劑，或者干脆用手拔除雜草，回到了以前的勞動密集型耕種方式。在田納西州西部，“超級雜草”長芒莧每天可以長七八厘米，能長到兩米多甚至更高，把農作物全都蓋在底下。它非常結實，收獲的時候還會損壞收割工具。為了在長芒莧還沒有長大的時候殺死它們，農民們被迫翻耕土地，往土壤里施加除草劑。

        由于轉基因作物物種植導致生物多樣性下降，耕地土壤涵水性質變了，土壤中沒有了“雜草”植物的根系，涵水功能嚴重降低；土壤水分早被吸干了，造成耕地質量的嚴重下降。因此，轉基因技術是在除草劑、大農藥、大化肥基礎上，按照人的主管愿望采取的農業“偷懶”技術，將簡單問題復雜化，對于農業生態系統的影響是“雪上加霜”。

四、轉基因作物對生態環境和健康的影響

        迄今為止，已有英國、法國、美國、俄羅斯、澳大利亞、挪威、奧地利、瑞典、比利時、芬蘭、德國等國科學家，證明轉基因食品對實驗動物、人體和生態環境具有多種潛在不利影響。轉基因作物大面積推廣對生態環境和健康產生不利影響。

        第一，轉基因作物作為“新物種”侵占新環境，表現不折不扣的入侵性。自然界里從來沒有過轉基因生物，這是按照人的意志合成的“怪物”。它們因其體內有特殊基因，具更強的競爭性和入侵性。植入抗蟲基因的作物，比一般的作物更能抵抗病蟲害襲擊。長此下去，轉基因作物將取代原來的作物，造成品種(系)喪失。除此之外，轉基因公司為了強化轉基因作物的“入侵”能力，還發明了專用除草劑、化肥，將別的作物視為雜草“除之而后快”，更加劇了轉基因作物入侵危害。這就是為什么阿根廷農業，一旦發現了轉基因大豆的危害后，想恢復原來的傳統種植體系“已基本不可能”的根本原因。

        第二，轉基因作物產生基因環境污染。轉基因植物通過花粉進行基因轉移，導致非轉基因植物受到污染。東南亞是大米基因多樣性的故鄉和中心，加利弗尼亞大學專家指出，世界上最重要的13種糧食作物中有12種與其野生的近緣物種進行了雜交。在加拿大，被用作實驗的油菜，開始只具抗草甘磷、谷氨酸磷或咪唑啉酮其中一種功能，后來發現了同時具備這三種功能的油菜，這說明這三種油菜之間產生了“基因交流”。既然人類輕而易舉地將基因轉入了目標作物，那么，這些基因會不會輕而易舉地逃逸出來嗎？答案是肯定的。
 
        第三，轉基因生物對人類健康造成不利影響。這是普通消費者最擔心的，也是最為敏感的話題。轉基因生物及其產品作為食品進入市場，對人體將會產生某些毒理作用和過敏反應。2002年，英國科學家進行了轉基因食品DNA的人體殘留試驗，有7名做過切除大腸組織手術的志愿者，吃了用轉基因大豆做的漢堡包之后，在他們小腸腸道的細菌里面檢測到了轉基因DNA的殘留物。然而，盡管如此，轉基因食品對人體健康的影響，可能還需要經過較長時間才能逐漸表現和檢測出來?！?/p>

五、轉基因作物并不能從根本上提高產量

        轉基因作物能夠提高產量是支持轉基因技術人士手中的一張王牌。據華中農業大學介紹，他們研發的“華恢1號”和“Bt汕優63”品系主要優點是控制導致水稻減產的主要害蟲。實驗證明可減少80%化學農藥用量，提高約8%的產量。這是他們與全國水稻專家共同實現“綠色超級稻”構想的第一步。“綠色超級稻”構想的基本目標是：不打農藥、少施化肥、節水抗旱、優質高產，使水稻生產實現資源節約、環境友好。

        然而，事情并不會朝著科學家預料的那樣發展。2008年，國際農業知識與科技促進發展評估報告顯示，業界觀點一致認為轉基因(GM)作物的主要目的就是擺脫貧困和饑餓，但遺憾的是，這一點在評估報告中沒有得到充分體現。相反，根據同行審查中對經驗論據進行嚴格的分析之后，國際評估報告并沒有特別對轉基因作物進行支持。取而代之的是，轉基因作物所帶來的疑慮和不確定因素越來越顯示出來。對于貧窮的農民，該報告的結論是，轉基因作物無法真正地解決他們的需要。轉基因作物的另一個關鍵性問題是，生物技術產業在當前的農業研發領域占據了絕對優勢的地位，而犧牲了其它農業科學。此外，農民還面臨著由轉基因作物帶來的新債務，尤其是對傳統農作物和有機作物進行轉基因作物篩查時引發的專利侵權訴訟，還會被取消認證。目前的知識產權制度存在缺欠和不平等現象，比如在遺傳資源領域，對遺傳資源知識產權的有力保護嚴重地影響了公共研究，并剝奪了農民獲得種子的權利。

        也就是說，國際權威的評估報告并不支持轉基因作物能夠提高產量，幫助農民擺脫貧困，相反，會增加影響糧食產量的各種不確定因素。

        上述評估由政府間多個相關部門共同發起，贊助方包括FAO(糧農組織)、GEF(全球環境基金)、UNDP(開發計劃署)、UNEP(環境規劃署)、UNESCO(教科文組織)、世界銀行(WBG)和世界衛生組織(WHO)。400多名作者參與了報告的起草工作，世界各地的數以千計的專家以最全面和嚴格的程序進行采證評估。評估草案經過了兩個相互獨立的同行評審，參與評審的專家分別來自研究機構、國際機構、非政府組織和行業。因此，他們的意見還是很權威的。

        轉基因技術能否提高產量，看美國的例子就能知道。美國是掌握轉基因技術最早、最多的國家，其技術遠比中國先進，但該國糧食總產量僅3.63億噸，遠低于中國5.01億噸；而美國的耕地還比中國多11億畝；中國糧食單產為278公斤/畝，美國只有125公斤/畝。之所以出現如此大的差異，其核心秘密就在于中國打贏糧食戰爭是靠9億勤勞的農民。“賴其力者生，不賴其力者死”、“治田勤謹”(墨翟)。美國就不具備這個優勢，才發明了化肥農業、除草劑農業、無機能農業、轉基因農業等，來解決吃飯問題。中國耕地能夠連續應用5000年還不退化，所仰仗的就是“人勤地產”的生態循環農業技術，這樣的技術在全球都是最先進的。
　　
        到目前為止，幾乎還沒有轉基因作物能夠直接提高產量，一般只是通過抗蟲抗病而間接增產。轉基因技術應該有直接增產的潛力，將來直接能夠提高產量和品質的轉基因作物品種，隨著科技的進步也可能會出現，但是現在還不具備條件，還離不開大化肥、大農藥、除草劑的呵護。因此，拋開轉基因增產的客觀條件，單強調轉基因能夠增產是不科學的。
 　　
        目前大部分轉基因作物其目的是為了減少蟲害或者草害，而轉入提高產量的基因是比較困難的。決定糧食產量的是“農業八字憲法”的8個方面，種子是其中一個方面。即使在種子方面，控制產量的基因并不是單基因決定的，而是由非常復雜的基因組或者基因群決定的。轉入某種控制蟲害或者除草劑的基因可以，但轉入提高產量的基因很難。目前制約中國糧食的是生態和人的因素。中國農業的基礎正在受到破壞，這是很令人揪心的?！?/p>

        其實，通過轉基因技術提高糧食產量并非治本的措施。除了人的因素外，耕地質量才是關鍵的。據國土資源部不久前完成的《中國耕地質量等級調查與評定》結果，我國耕地優等地和高等地僅占32.6%、中等地占50.6%、低產地占16.7%，其中西部地區和東北地區耕地平均質量較低。上述結果是綜合自然條件、耕作制度、基礎設施、農業生產技術及投入等因素得出來的，是比較科學的。這就是說，我國18億畝耕地中，高產穩產田僅占三分之一，中低產田占近三分之二。如果中產田改造為高產田，將低產田提高到中產田，我國糧食提升還有很大的空間。我們現在的糧食產量是以大化肥、大農藥、大量消耗地下水為代價的，農業環境污染嚴重?；謴筒⑻岣叩亓?、減少環境污染需要生態學的解決之道，而不是生物技術所能夠解決的。
　　
        從以上分析可以看出，盡管關于轉基因作物安全性是個長期話題，如果貿然將轉基因作物大面積投放到環境，尤其是一個國家的主糧生產環境中去，將會損害自然生態系統，長期下去將影響人類的身體健康和糧食安全。我們建議，能夠用生態學辦法解決的糧食增產問題，盡量不要轉基因，畢竟轉基因是破壞生態平衡的，是有潛在風險的，無論是對食物本身，還是對生態環境的影響。