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　　提到“轉基因”，很多人都有所耳聞，圍繞著它也存在不少爭議。擁護者認為這是造福人類的福音，應當大力推廣;反對者認為這是害人邪術，視如洪水猛獸，應當全面禁止。那么轉基因對于人類來說，到底是福音，還是邪術呢?本文就來仔細為大家揭開轉基因的神秘面紗。

　　什么是轉基因

　　除一部分病毒外，地球上的生物都是以脫氧核糖核酸(DNA)作為遺傳物質的。DNA就像遠古人類結繩記事的繩子，上面一個一個的結就相當于基因。不同的基因有著各自不同的功能，并可以遺傳給后代。“轉基因”，簡單來說就是將人們希望的基因轉入生物體。人們司空見慣的作物雜交育種本質上就是兩個親本各拿出一半的基因轉給下一代，然后再經過對雜交后代的不斷選育，培育作物新品種的育種方法，因此雜交育種其實就是大規模的“轉基因”。傳統意義上的“轉基因”，則專指將某一特定基因，通過現代分子生物學手段轉入其他物種，使其獲得新性狀的技術。例如，大家耳熟能詳的轉基因抗蟲棉，就是將蘇云金芽孢桿菌的Bt基因轉入棉花中，使棉花可以產生對害蟲有毒的Bt蛋白，從而獲得了具有抗蟲害特性的棉花品種。此外，隨著近年來“基因編輯”技術的進步，通過導入基因編輯載體對生物體原有基因進行定點修飾或敲除，獲得的基因編輯生物也被稱為轉基因生物。例如，通過CRISPR/Cas9基因編輯技術特異敲除水稻中的富鎘基因OsNramp5，使水稻無法富集高濃度的重金屬鎘，從而獲得更加健康無污染的綠色稻米。

　　如何轉基因

　　那么，轉基因具體是怎么操作的呢?這要從一種很常見的、叫做農桿菌的細菌說起。和其他生物一樣，農桿菌也以DNA作為遺傳物質，DNA主要存在于細胞核或者核區。除此之外，有些生物如農桿菌等細菌，在細胞質中還存在一些被稱為“質粒”的環狀小DNA鏈，上面也存在一些基因。農桿菌含有的Ti質粒上有一段被稱為“T-DNA”的特殊序列。科學家研究發現，農桿菌侵染進入植物細胞后，Ti質粒上的T-DNA可以插入到植物基因組的DNA中，它所攜帶的基因就可以在植物細胞中表達，從而誘導植物產生腫瘤(冠癭瘤)。這一發現讓科學家大為興奮，如果將T-DNA上的基因換成其他基因，會不會也可以在植物細胞中表達呢?答案是肯定的，利用農桿菌侵染植物進行轉基因，就是目前植物轉基因最主要的方法。實際操作中，首先要對Ti質粒進行改造，這需要用到兩種特殊的酶：一種叫做“限制性內切酶”，它的作用相當于DNA的“剪刀”，可以識別DNA上特異的序列并在該處將DNA切斷;另一種叫做“DNA連接酶”，它的作用相當于縫合DNA的針線，可以將斷開的DNA連接起來。改造Ti質粒時，先用限制性內切酶切掉T-DNA上誘導腫瘤的基因，再用DNA連接酶將目的基因與Ti質粒連接起來，這樣改造過的Ti質粒稱為“表達載體”。接下來用帶有表達載體的農桿菌去侵染植物，就可以得到轉基因植物了。除了通過農桿菌外，還可以使用基因槍法，花粉管通道法，電擊法，聚乙二醇誘導法等將表達載體送入受體細胞(動物上一般使用顯微注射法)，從而獲得轉基因生物。

　　傳統轉基因相當于對生物體基因做加法，而基因編輯相當于對生物體基因做修改或減法。幾種基因編輯技術中，CRISPR/Cas9是目前最為成熟、應用最為廣泛的技術，它的發現源自于對細菌和古菌的研究。CRISPR/Cas是古菌和細菌的一種免疫系統，一旦它們遭受某些病毒(如噬菌體)的侵襲，CRISPR/Cas系統就會保留下病毒特異的DNA序列，相當于在自身體內建立了一個“恐怖分子黑名單”，當病毒再次來襲時，該系統就可以根據黑名單快速識別入侵者的DNA，對其特異DNA序列進行精確打擊(剪切)，使其失去活性。根據這一現象，科學家設計了一種CRISPR載體(本質上也是一種質粒，類似于表達載體)，包含完整的CRISPR系統，同時將“黑名單”替換為想要編輯的基因的特異序列，再將該載體通過農桿菌轉化等方法導入受體細胞。進入受體細胞后，載體相當于一枚精確制導導彈，會對目標基因的特異序列發起精準打擊。而目標基因也不會甘為魚肉，會在復制過程中對自身進行修復，但在修復的過程中會出錯，造成DNA序列的增添、缺失和替換，換句話說，目標基因發生了定點突變，會造成其功能的改變或缺失。這種突變發生在生物體原有的DNA序列上，因此可以穩定地遺傳給后代，即便后代中已經不存在CRISPR載體，這種突變也可以一直保留下去，這樣就獲得了完全不含外源基因的轉基因生物，從而更加安全、減少爭議。

　　轉基因與作物品種的遺傳改良

　　自古以來人類對動植物的馴化培育過程，本質上就是在不斷地將對人類有益的基因通過雜交等方法轉入馴化的動植物中，從而獲得動植物新品種的過程。例如20世紀60年代以來，由于在小麥育種中通過雜交回交引入了半矮稈基因Rht，小麥產量直線上升，引發了一場“綠色革命”。但是，傳統育種基本只能在同物種或近緣物種中進行基因的轉移，這樣可以利用的基因資源范圍就很窄。而轉基因技術的出現則打破了這一限制，動物、植物、微生物等的基因均可導入到動植物中，使得基因資源的利用范圍大大拓寬。例如除Bt抗蟲棉外，還有一種轉基因番茄，是將魚的抗凍蛋白基因轉入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高，可以在相對寒冷的環境中生長，從而減少寒害帶來的損失，保證產量和品質。此外，轉基因技術是“有的放矢”，對單個基因進行有目的的定向操作，根據基因的功能直接“一步到位”，通俗來說就是“缺什么轉什么”“哪里不好敲哪里”，這就大大提高了培育動植物新品種的效率。另外，通過轉基因技術對動植物基因進行改良，還可以拓寬動植物利用的范疇。例如，將人類抗凝血酶Ⅲ(rhATⅢ)基因轉入山羊中，使其在山羊乳腺中特異表達，所產出的羊奶就含有大量有活性的rhATⅢ，經過加工提純制成藥劑，可以用來治療人類抗凝血酶Ⅲ缺乏癥，這樣原本只用來生產肉和奶的山羊還可以用來生產藥物。基于此，目前農業轉基因生物的目標性狀主要包括“多抗高效(如抗蟲棉)”“高產優質(如去鎘水稻)”和“專用增值(如制藥山羊)”，從而可以減少農藥用量，提高水肥利用率，改善作物的產量和品質，達到生態安全、食品安全和農業增收的效果。

　　總而言之，轉基因技術不但有著傳統育種無法企及的優勢，也是育種技術發展的必然要求和結果，是育種技術又一次革命性的進步。因此，自從1983年世界上第一例轉基因作物(煙草)在美國誕生以來，全世界轉基因作物的種植面積一直在不斷提高，其中美國是種植轉基因作物最多的國家，2017年轉基因作物種植面積達7504萬公頃，占全美種植面積的59.5%，其中99%的甜菜、95%的大豆和93%的玉米都是轉基因作物。同時美國也是生產轉基因食品最多的國家，70%~80%的加工食品含有轉基因成分(2013年數據)，其生產的絕大部分甜菜、80%的玉米以及60%的大豆也都是用于本國消費。

　　轉基因的安全性

　　轉基因在為人類帶來各種益處的同時，也引來了很多的爭論和非議，最主要的就是在食品健康方面，人們擔心轉入了其他物種基因的生物含有對人有害的成分，同時一些設計存在巨大漏洞，方法不科學且結果無法重復的“科學實驗”也起到了推波助瀾的作用。例如1999年國際頂級科學期刊《自然》報道了一項研究，使用沾有轉基因抗蟲玉米花粉的草葉喂養美國大斑蝶(一種蝴蝶)幼蟲，發現其生長緩慢，死亡率高達44%。該研究引起了軒然大波，美國政府對此高度重視，在美國和加拿大組織了專項調查和研究，結果發現，玉米花粉由于體積大重量高，因而擴散能力很差，玉米地附近草葉上的花粉密度遠遠達不到實驗中的密度，實地調查也發現田間大斑蝶的數量并不少。另外，在實驗室使用五倍于田間的花粉量喂養幼蟲，也未造成幼蟲死亡。此外，《食品和化學毒物學》在2012年發文稱轉基因玉米致癌，后經歐洲食品安全局調查，發現該研究結果缺乏數據支持且實驗設計和研究方法均存在嚴重漏洞，最終該期刊撤銷了此項報道。國內報紙2010年也曾報道山西轉基因玉米導致老鼠個頭變小、數量減少、母豬流產等。但之后經農業部、科技部多方調查，發現首先該玉米并非轉基因玉米。其次老鼠并未變小，那是當地另一種本來體型就小的老鼠。而老鼠數量減少則是因為當地禁用劇毒鼠藥多年，導致了老鼠天敵增加;同時當地修建了大量水泥地面的糧倉，使老鼠無法再隨意打洞，大量繁殖。至于母豬流產則與實地調查結果不符，是虛假報道。迄今為止，沒有任何科學的結論能夠證明轉基因食品對人體有害，并且轉基因食品目前也從未發生過任何安全事件。

　　我國對轉基因技術管理嚴格，國務院、農業農村部和質檢總局均有相關的管理政策，對轉基因作物的研究和生產試驗均有嚴格的監管和隔離措施，對轉基因食品安全也有著嚴格的毒理學、營養學和致敏性評價，以確保其中的轉基因成分不會對人體產生不利影響。看待轉基因作物時，應采取客觀、科學和理性的態度，不應因為其轉基因身份而戴上有色眼鏡，即應當認識到“轉基因甘薯也是甘薯”，而不是“白馬非馬”。

　　在此我們可以假想這樣一個場景：數千年前，我們偉大的祖先神農氏正在努力地為我們品嘗著百草，選取農作物，有一天他發現了一些外星人在地球上種植的轉基因甘薯(甘薯原產美洲而非中國，此為假想)，跟旁邊的非轉基因甘薯相比，這些轉基因甘薯不但個大、好吃、產量高，而且還不得病，他不管也不可能知道什么轉基因，于是自然就把它選做了一種糧食作物，直到數千年后的現代，我們依然享用著這些轉基因甘薯。雖然這是我們的假想，但這些轉基因甘薯的身份卻在2015年得到了證實。這一年，國際權威科學期刊《美國科學院院刊》(PNAS)發表了一篇重磅研究論文，該研究發現在291個“非轉基因”栽培甘薯品種中，全都含有一種或多種來自農桿菌的T-DNA，其中一種T-DNA存在于所有栽培甘薯中，但在野生近緣種中則不存在，這說明在甘薯的馴化過程中，自然轉入的外源T-DNA提供了一些對人類有益的基因，因此得以一直保留在栽培甘薯中，換句話說，上面我們假想的選擇甘薯的場景，是在數千年前真實發生的，只不過“美洲神農氏們”選擇的這些轉基因甘薯不是外星人種植的，而是自然產生的，也就是說，人類早就已經吃了數千年的轉基因甘薯了。

　　總而言之，轉基因本就是自然界中存在的一種自然現象，同其他科學技術一樣，轉基因技術也是在認識和了解自然現象的基礎上，對其進行改造和利用，并不是什么人工捏造出來的特殊“邪術”，沒必要對其進行妖魔化與喊打喊殺。科研工作者不但要繼續發展和研究轉基因技術，也有責任向大眾普及轉基因食品安全性的真相，同時轉基因作為一種生物技術，也必將不斷發展，為認識和利用自然、造福人類發揮巨大的作用。從這個意義上說，在當今世界耕地面積減少、人口增長的背景下，轉基因無疑會給人類帶來福音。

　　(作者單位：中國農業大學)