目前，联邦当局正在考虑制定有关法规，以期解决因释放基因工程生物导致的一系列公共环境和健康问题。人们对此表示日益关注的原因在于，一些农业生产过程（诸如过去几十年广泛施用DDT）已产生某些过去被人忽视和未曾估计到的严重问题。各种杂草蔓延和害虫滋生已经危及到新的环境，危害之大几乎难以控制。因此，研究释放含有关联基因和非关联基因的生物的潜在影响是非常必要的。本文着重探讨用基因工程培育出的植物和微生物（细菌和真菌）对农业生产的裨益及其安全问题。同样，基因工程生物应用于采矿、废物处理等也涉及到类似的问题。

重组生物技术在农业中的应用无疑会带来巨大的经济效益和环境改良，但对有关的潜在危险切勿掉以轻心。在植物染色体中拼接外源基因不仅能大大提高植物本身的抗病能力，而且能减少施用许多有害于人体的化学杀菌剂和杀虫剂。重组DNA技术可用于开发各种高效利用化肥的植物，从而避免大量化肥流入山溪和湖泊造成环境污染。在许多作物种子中，用于产生变种的碱基（基因）一般都相当狭窄，结果必然导致作物遗传抗病性减弱。但是，基因工程生物中的新基因却能增强未来作物的遗传抗病性。显然，重组DNA技术必将大大加快开发新植物变种的速度。

同样，基因工程生物中的细菌和真菌也具有很大的潜在价值。例如，世界上许多地区几乎绝迹的根瘤菌科菌株目前已广泛用于土壤改良，以致不需施用昂贵的氮肥就能提高豆科作物的产量。基因工程产生的根瘤菌株增加豆科作物产量的方法甚多，其利弊如何有待研究确实。其它微生物，诸如各种菌根、假单细胞菌属和弗兰克氏菌属，也可用于提高农业产量，而且通过运用重组DNA技术以及传统的变异技术，这些生物的价值还可能倍增。按照传统的农业生产观点，某种新植物和新生物的价值只有被各种现场试验证实后才能得以肯定。本文将讨论几种业已接受外源基因的生物及其安全性。

植物

几个世纪以来，植物杂交（传统的‘基因工程’）大多是通过人来实现的。实践证明，这种人工培植的新变种迄今没产生严重的问题，大多数高产作物、茂密的森林以及为公共环境添辉的园林植物也是通过人工培植繁衍滋生的。某些作物的杂交过程迄今仍靠人工授粉得以实现，美国中西部的高产玉米与其野生玉米种杂交就是一个例证。世界上许多科学家已证实，无需采用重组DNA技术，仍能对难于异花授粉的作物施行杂交。例如，人工栽培的小麦同野生燕麦杂交能提高麦粒蛋白质含量和增强小麦的抗病能力。一般来说，不能杂交的植物细胞原型相互融合会产生新的变种，此外，为了观察新表型，遗传变异植物培植通常在试验田里进行，这些试验无疑会产生新植物，而且除突变植物外，其后代必然是成千上万个基因无控重组的结果。不过，要预测如此繁多的杂交后代的精确特性几乎是不可能的。在现场植物试验过程中，育种学家从未对此给予专门的警惕，因为他们凭经验得知，这些早已大面积耕种的植物不会产生严重的问题。如果将传统育种植物与基因工程植物进行比较，后者的结果是显然的，即植物中因添加少量特性基因产生的特性变异相当容易预测。

生态学关注的问题之一是新生杂草可能泛滥成灾。然而，育种学家和植物遗传学家长期积累的经验表明，非杂草植物之间的遗传杂交不会导致严重的问题。通过对杂草竞相繁衍的遗传机制和生物化学机理的深入了解，我们发现许多基因对植物有不同程度的反应，显示杂草的不良特性（诸如在不适于其他植物生长的环境中合理密植，延长生长期和提高产量等等）。—种植物若要变成像葛藤一样的泛滥成灾的杂草可能需要成千上万特殊的关联基因，因此，非杂草之间的杂交产生杂草的可能性微乎其微。在许多商用田里，试种基因工程植物都是一些通过专门育种？且经过大量农业实践证实行之有效的作物。诸如这种对农作物特性的选择育种，也许会导致作物的综合竞争特性削弱。如果任其发展，这些作物的竞争能力会比其他植物有所下降。在这些作物中添加外源特性基因想必不会产生讨厌的杂草。显然，如果某种杂草肆意干扰基因工程植物的生长，则必须考虑到杂草及其重组衍生物对环境的潜在危害。为此，科学家们常用的方法是专门种植有针对性的杂草（或能与这类杂草有效地杂交的作物），使之形成足以同外源基因杂交的杂草。

早在重组DNA技术问世前，人为引起的杂草遗传变异已经产生。近年来，各种化学除草剂的应用导致的无特性遗传变异使杂草的抗药性逐渐增强。除草剂目前仅对无抗药性的杂草才能发挥作用，因此维持特性基因减少环境压力，才是出路。除虫剂的应用也有类似的情况，各种害虫的抗药性可能增强，因为不良生物导致的无特性遗传变异在传统农业实践中早已起到潜移默化的作用，其中某些变异是因单基因修改所致。现在，要想有的放矢地转变某种植物特性而又不引起杂草泛滥是非常困难的。而且，由外源特性基因的产物衍生出某种杂草也就更困难了。

我们估计，在植物基因工程中也会出现传统育种过程中遇到的问题。譬如，某种常见的玉米杂种特别适于长蠕孢属真菌的繁殖，美国1970年玉米减产就是因为大部分玉米叶染上枯萎病所致。现在，育种学家们对这种危害已有所防范，并打算陆续使用具有抗玉米叶枯萎病性能的种子代替原先的变种。因此，无论是传统育种，还是基因工程的产物，都需要进行现场试验，以便确定病原体的危害性和检验新变种的不良特性。

试验证明，基因工程造成的无特性基因植物产生某种继发毒性代谢物或蛋白质毒素的可能性非常小。然而，在一种食用作物投入市场销售之前，最好先进行动物喂养实验。而且，即使是传统育种作物，其中也可能有毒素产生，特别是在育种实验中引用外源植物时应当倍加小心（例如大黄、棉花和蓖麻籽就含有毒素）。另外，土豆的栽培变种现已禁止销售，因为在某些恶劣的条件下，这种变种能潜在地产生腊梅糖酸毒素。无论植物毒素含多肽素或继发性代谢物，都是天然产物，它们在土壤或水中会迅速地降解，不会沉积。

微生物

本世纪初，某些微生物就已投入大量生产，许多有关产业逐渐形成了一些新工业的基础。例如，各种抗菌素、溶剂、维生素、氨基酸、根瘤菌素、固氮菌素、杆菌和酵母菌的生产。变异生物在许多工业领域里已经得到应用，这些生物过去没有将来也不会产生难以控制的危害人类环境和健康的问题。仔细地考察微生物的特性就不足为奇了。任何一点点朽木、污水和淤泥都是成千上万无特性微生物的培养基。一座朽树桩常常含有几亿个腐化木质素菌质细胞，当人、牲畜和昆虫与之接触后，可能会将这种菌质细胞携带去。然而，谁也没有去想这种无特性生物会导致难以控制的问题。本世纪以来，人们在土壤和植物中施用了大量的细菌和真菌（各种免疫苗）的培养物，以期有利于诸如石化废物的清除、工业余渣的分解，植物害虫的防治和促进植物生长。这些实验迄今没产生任何重大的实际危害，也没被认为对人类健康和环境有危险。

现场研究一般采用一些已知特性的病原体。例如，为控制杂草泛滥，实验中使用的是含有除草病原体的微生物。在类似这种实验的过程中必痛小心谨慎，不过，在除草病原体中添加特性基因导致严重的潜在危险的可能性非常小。

—种细菌或真菌获得几种外源特性基因之后，未经验证就认为它有可能危害环境是毫无根据的。另外，土壤中某种危险的生物（譬如，破伤风芽孢梭菌）从外源生物中获得新基因后，其危险性增大的可能性非常小。当然，不管是有意的还是无意的，在一定的环境中各种微生物都会自然地与其它微生物交换基因，或者由人，风和水携带到远处去。若是没有人为的作用，这些微生物在各种易位酶、病毒和质粒等介质的作用下，就会不断地发生基因变异、分解和重组。

随机而来的微生物通常不能支配新的习性，因为原来的生物早已演化到具有相当的生存竞争能力。在大多数情况下，微生物在自然界中的生长速度要比在实验室里慢得多，因此，不管是不是基因工程的产物，新的外源生物都难以存活，继续繁衍生长的可能性更是微乎其微。而且，生物传递新基因造成的这种额外负担会削弱它原有的竞争能力。

基因工程使某种无害的微生物变成有益于农业的病原体是否可能呢t研究病原体的结果表明，某种微生物必需接受若干相互作用的特性基因（并非都有遗传关联）才会产生疾病，或成为某种形式的外在寄主和继发性寄主。这些研究主要涉及动物病原体，但植物病原体的情形似乎也是如此。一般来说，一种微生物因接受外源特性基因突变为另一种具有常规非病原体的微生物似乎是不可能的。因此，某种生物获得含有病原体的基因后，不一定意味着受体会变成难以对付的病原体，即使在实验室中危害寄主的生物也是如此。如上所述，要使问题恶化，必须维持这种基因的存在，使之能够从一个寄主扩散到另一个寄主，且在寄主耗尽时仍然保存这种基因。因此，现场试验时，不必对无特性微生物中基因的自然动态变换表示过分的担心。自然界中，能与大肠杆菌自然交换基因的植物病原体为数甚多，但我们迄今没发现导致植物病变的大扬杆菌菌株。

有人可能认为，在农作物中施用高浓度的重组生物会导致一些特殊的问题。几十年来，在农作物中有的放矢地施用高浓度的微生物的实践表明，这些微生物大多能与各种病原体自然地交换基因。当然，这些孕育剂也受到了各种病原体的影响，但科学家们迄今没发现难以对付的问题。

现场试验的必要性

经验证明，无论是内部使用或大面积施用，对每种新合成的化学品的毒性进行试验是十分重要的。即使某种新化学品是一种安全化学品经过微小修改的衍生物，也不能由此推断它的安全性。实际上，各种正常代谢物的衍生物往往具有很大的危险性。比较而言，经过微小修改安全育种的植物或安全变异的微生物，其后代没有产生难以对付的问题。当然，这种微小修改只有借助于基因工程，但随之而来的农艺学问题却必须通过现场试验。要想保证重组生物的安全性，必须在释放这类生物之前进行试验，即使有关试验劳命伤财也得如此。否则，研究者有什么根据证明温室中的某种伤寒菌株对玉米的影响、以及对其后代是否有害呢？而且，由于不同的土质、耕作方法和气候条件会意想不到地改变微生物的生长速度、繁殖率和寿命，可以说，温室实验几乎与现场实验无甚关系。因此，只有现场试验实践才是基因工程生物的安全性得以保障的良方。

现在，一些微生物和植物未经必要的许可就已被释放到环境中。这些含有重组DNA的生物的释放没有引起人们的关注，以致某些生物或外源基因已造成一些明显的潜在问题，（譬如，肉毒芽孢梭菌和肉毒菌的毒性基因），因此必须特别预防。不过，温室试验可能为现场实践提供有益的暗示。由于一种生物要导致严重疾病或大规模的环境失调，需要若干复杂的关联基因的作用，所以生物之间漫无目的地恶性变异几乎是不可能的。因此，限制释放基因工程生物的法规应当以科学的经验和经过充分论证的事实为基础。

总之，利用先进的基因重组新技术，使传统农业实践正在不断地改良各种作物和微生物的用途。几乎可以断言，这些改良的产物的精确特性迄今不大为人所知，由此产生的新变种也没引起人们应有的关注。比较而言，基因工程可能创造出特性更加优良的改良产物。因此，与传统农业实践相比，认为重组生物技术用于农业会导致更为严重的问题似乎是毫无根据的。

[Science，1985年第227卷］