大家还记得芹菜事件的教训么?80年代中期,美国的芹菜培植者曾推崇过一种他们认为非常好的新品种,不仅抗虫性强,而且可以使产量显著提高。但是有一个小问题,触弄过此芹菜梗的人不久就开始为发生严重皮疹而抱怨。皮肤病学家发现,这种芹菜会不断分泌出扫若仑(psoralen),一种在阳光下会变成刺激物和诱变物的天然化学物质。
实际上,人们全都搞错了,许多生物技术业内人士和政府食品管理机构官员(尤其是美国)如是说。到“基因食品”上了人们餐桌的时候,它并非只是同传统食物一样没有危险,而且在某些方面其实还更安全,因为有管理部门要求对高技术食用作物所做的严格检查。美国农业部的阿诺德 · 弗丁(Arnold Foudin)说,到年底,许许多多的美国人都将吃上这类食物,“但你绝不会看到有人会因此而横尸街头。”
“危及创造者的食物”
食品安全是个最重要的问题。传统育种中,科学家往往是通过把不确定的基因与具有某种良好性能的相关种系进行杂交的方式将其全部导入植物的。相反,遗传工程则是只把一些优质基因结合到植物体内。所用手段似乎并不过激,但还是能产生预料不到的效果。这两种方法都有可能使新注入的DNA终结在植物基因组的关键部位,改变植物正常基因的活动,减少营养物质的生成或提高天然毒素的含量。有许多植物种类,其生物化学活动并不只是变化复杂和反应敏感,实际上是在加紧生产毒素以防受到侵犯——故出现前面所述的有毒的芹菜。
“那就是它之所以成为这类新型转基因植物检测标准的原因,”密苏里州圣路易斯市蒙桑托公司的罗伊 · 福切斯(Roy Fuchs)说,“我们必须看到,它们实质上等于是商业作物。”正是为达此目的,福切斯及其研究小组通过系列生化检查从各方面对转基因作物的生长进行了预测。他们监察各种营养物、蛋白质和潜在毒物的含量,有几次还拿这种作物饲喂牲口看看动物是否能以正常速率增加体重并普遍保持健康。
但是,更为隐蔽的影响呢?例如,有人担心遗传工程会把病原微生物的不同DNA带入食用作物。这些新DNA难道不会侵入我们人的染色体组或人体肠道细菌的染色体组中去吗?对于这种威胁,几乎没有科学家认真地想过。就是德国科隆大学的研究人员沃尔特 · 多夫勒(Walter Doerfler)也没想过,而他的实验研究却被基因食品的反对者们抓住了口实。
去年,多夫勒研究小组发现,当鼠吃下病毒DNA后,一些病毒基因片断侵入了该动物的血流和细胞——而且,罕见的是还出现这样的基因片断与鼠的DNA连接的现象。“这在遗传工程食品领域引起了一场歇斯底里大发作,”多夫勒回忆说。但他认为,哺乳动物能够抵御这种基因攻击。在他的试验中,绝大多数的病毒染色体都被弄得支离破碎,无法容纳完整的基因。多夫勒对鼠各组织进行了全面清查,但始终未见有摄入的活性基因(甚至是计划作用于人体细胞的基因)的迹象。
破碎的基因
人体肠道细菌也不可能接纳食物中的基因。食物中的大多数DNA在进入细菌之前都会受到破坏,所幸存的残留物还会在细菌内被所谓的限制酶再次辗碎。即使有完好的基因能成功地侵入细菌或人体细胞,它们也不可能突然行动,因为它们的活动将受到预设好只能在植物体内起作用的DNA开关所控制。
生物技术专家为便于操纵细菌DNA并识别其进入植物细胞而常用来作“标记”的抗菌性基因也许是个例外。虽然所有令人恐慌的事情都涉及到这些标记基因,但在遗传学上,那样的标记基因仍在目前获准作为商业生产的作物中被争夺利用,它们复活的机会不大,或者说没有什么临床意义。因此,这些特定基因是不可能会促进人体病原体的抗菌性扩大的。即便如此,反对者们还是担心无法阻止科学家们将来采用其它不同的标记物;尽管科学家们都认为这种标记基因从食用作物跃入陌生细胞的机率很小,但几乎无人敢保证这是不可能的。
然而,生物技术不久就能保证这样的事情不会发生。几年前,加利福尼亚州阿巴尼市植物基因表达研究中心(一家隶属于美国农业部的实验室)的戴维 · 奥(David Ow)和他的同事发现一种可以从遗传工程植物细胞中去除标记基因或其它外来DNA的方法。他们的做法是,用一把叫做CRE(细菌病毒中的一种酶)的分子剪刀把那种抗菌性DNA剪掉。不久,他们又证实,同样的剪切办法在一种重要的农作物小麦中也行之有效。
最近,戴维 ·奥研究小组证明,剪切过程可以反向进行,这将使研究人员能够把外来基因非常准确地插入植物染色体(此前这被认为是不可能的事情)。他们所用的方法是在染色体的非重要部位先安插DNA的“停泊位点”。以后,研究人员就可以利用这样的位点把新基因导入植物而不干扰植物各种正常基因的活动。遗传工程技术最终将成为生物技术产业所期望的精密工具。
并非说这就把每一件麻烦事都解决了。有时候,这种制作精密的DNA所编码的转基因蛋白本身可能就有毒,当然,对此进行检测倒是不成问题的。与传统育种法不同的是,生物技术专家可以用他们感兴趣的基因在细菌内生产转基因蛋白并进行动物试验。
要阐明蛋白质更为微妙的作用还较难。当分子生物学家不断将新基因导入植物时,他们可能没注意到,这样产生的蛋白质会使1-2%的食物过敏症患者发生呼吸道感染或并发炎症的问题。对此,世界上最大的种子公司之一、位于爱荷华州的Pioneer Hibred公司的科学家经过艰苦的探索已有了了解。90年代初,该公司研究人员采用添加巴西坚果基因的方法改造了一种更富营养的大豆品系。这种基因负责编码一种富含蛋氨酸(一种在普通大豆中含量很低的营养物)的蛋白质。应该公司要求,林肯市内布拉斯加大学的过敏症专家史蒂夫 · 泰勒(Steve Taylor)对巴西坚果过敏症患者的抗体和免疫反应进行了研究。泰勒发现,该杂交品种很可能会使对巴西坚果过敏的人受到严重侵害,Pioneer Hibred公司因此放弃了这项大豆计划。
对有的人来说,这似乎是一场侥幸避免的灾难。因为,仅几年前发表的动物实验研究还认为,上述蛋白质不是一种过敏原。“过敏反应科学尚处于初级阶段,”华盛顿特区相关事务科学家联合会的一位植物病理学家简 · 里斯勒(Jane Rissler)说,“此事充分说明,在普遍启动转基因蛋白释放装置之前要收集大量的资料。”泰勒自己倒是吸取了不同的教训。“这虽说明你还没有成为过敏反应科学的骑士,”他说,“但也表明该方法是足以成事的。”
他所说的方法就是科学家们目前用于在将过敏原置入作物之前使其激活的系列检验法。如果这种转基因蛋白来源于已知的过敏原食物,则适用免疫学方法检验。如果这种蛋白来自其它食物,研究人员就要研究其分子结构(氨基酸顺序),然后在数据库中找出过敏反应激活蛋白的类似物。这种蛋白质的化学耐受性也要进行仔细检查。在胃内热、酸、酶的试管模拟试验中,大多数蛋白质会很快一裂为二,过敏原则能幸存几分钟,但随后还是会受到破坏。
神秘成分.
即使真的过敏原确实躲过检测并进人了转基因作物,这能否说对消费者就是一种新危险,斯坦福大学的免疫学家陈月水(Yueh-Shsui Chien)对此表示怀疑。“如果你经常食用番茄,那么你若吃转基因番茄,你知道你是在吃几种新蛋白质,”她说,“要是你第一次吃龙虾,那么你是在吃几千种新蛋白质。”
这是一个荒谬的比喻,纽约市一家倡议组织——环境保护基金会的资深科学家丽贝卡 · 戈尔德伯格(Rebecca Goldburg)争辩说。她指出,有的人知道他们吃龙虾意味着什么。但是,番茄的新成分是不明显的,因为,转基因作物绝大部分未作标记而且与收获的其余作物混在一起。她说,“该产业正在使我们丧失一种人类非常重要的天然防御机制——见解。”在美国,各公司都辩解说,现在新一代技改作物
引发过敏反应的可能性很小,无法保证将其分开和标记。迄今美国食品与药物管理局还支持这一观点,他们规定,只要有足够理由怀疑转基因食物在体内相对较传统食物代谢作用不同,农场主和企业主就得将它们分开并进行标记。欧洲的一些机构在九月份作出了一个类似的规定,不过,在英国和欧盟其它许多国家,一些企业主和零售商则决定自愿对产品进行标记。
对所有转基因食物都进行公开标记不久可能会成为一种主要的方式。在这项产业中,最热门的话题是如何用分子生物学方法来减少食物中的不良化学物质并提高营养成分。例如,在日本名古屋大学,研究人员经过努力,在水稻中导人了一种所谓抗过敏基因以抑制其过敏原蛋白的生成,从而使该作物的这种过敏原蛋白含量降低了70-80%。
只要生物技术能明显提高食品质量与安全,大西洋两岸各公司很快就会争夺市场竞相销售新型的基因改良作物——并为大众提供更多有关吃的信息。
看来,我们所能决定的,是在准备下一餐食物时冒哪一种风险——是愿意吃传统技术生产的食物还是高新技术生产的食物。
[New Scientist,1998年10月31日]
奇异的农作物
发布时间:99年10月29日
期刊目录 contents
物理百年研究启示录
物理学
数学
创新科学
科技论坛
生物工程
今日启明星
医学
生态学
科苑
科技史
探索与假说