转基因事实:10个常见的转基因说法被揭穿

了解转基因的事实
摄影:Travis Rathbone;造型师:Sarah Guido(Halley Resources)

今年晚些时候,美国农业部可能会批准“北极富士”(Arctic Granny)和“北极金”(Arctic Golden)这两种转基因苹果上市。尽管这些不易褐变的苹果要两年后才能出现在商店里,但至少有一家生产商已经开始忙于在自家苹果上标注“非转基因”了。

这场迫在眉睫的苹果营销战,只是关于转基因生物(GMO)旷日持久的战争中的最新一轮交锋——这场战争已变得越来越具争议性。在过去十年里,围绕转基因事实的争议已引发了世界范围的骚乱,以及在俄勒冈州、英国、澳大利亚和菲律宾等地发生的农作物破坏事件。五月份,佛蒙特州州长签署了一项法律,很可能使该州成为美国第一个要求对转基因成分进行标签标注的州;已有 50 多个国家强制要求这样做。佛蒙特州参议员 David Zuckerman 告诉 Democracy Now!:“作为消费者,我们是小白鼠,因为我们真的不了解其后果。”

但事实是,转基因技术已经过深入研究,其结果远不如炒作所说的那样耸人听闻。为了制作北极苹果,生物学家从富士(Granny Smith)和金冠(Golden Delicious)品种中提取了基因,对其进行修饰以抑制引起褐变的酶,然后将其重新插入到叶组织中。这比传统的育种方法精确得多,后者涉及育种者手工异花授粉,以期培育出具有所需性状的水果。生物学家还引入基因使作物能够抵抗病虫害和除草剂;这些性状已在全球种植的超过 4.3 亿英亩的转基因作物中占据主导地位。科学家们正在致力于培育能够抵抗疾病、干旱和洪水的品种。

那么,消费者究竟有什么可担心的呢?为了找出答案,《大众科学》选取了 10 个关于转基因最常见的说法,并采访了近十位科学家。他们集体的答案是:没什么好担心的。

1) 说法:基因工程是一项激进的技术。

人类通过选择性地培育具有所需性状的植物,已经对作物基因进行了数千年的操纵。(一个完美的例子:数千个苹果品种。)事实上,我们所有的食物作物在某种程度上都经过了基因改造。从这个意义上说,转基因作物一点也不激进。但这项技术与传统的植物育种确实有很大区别。

它的工作原理是这样的:科学家从一个生物体中提取一小段 DNA,对其进行修饰或复制,然后将其整合到同一种或另一种生物的基因组中。他们通过使用细菌来递送新的遗传物质,或者用基因枪将包裹着 DNA 的微小金属颗粒射入植物细胞。虽然科学家无法精确控制外源 DNA 会落在哪里,但他们可以重复实验,直到获得包含正确信息且位于正确位置的基因组。

这个过程允许更高的精度。“对于转基因作物,我们知道我们使用的遗传信息,我们知道它在基因组中的位置,我们可以看到它是否靠近过敏原或毒素,或者它是否会关闭[另一个基因],”加州大学伯克利分校的植物生物学家 Peggy G. Lemaux 说道。“在传统的育种中,当我们广泛地交叉不同品种时,情况并非如此。”

2) 说法:转基因作物太新了,我们不知道它们是否危险。

这取决于你如何定义“新”。基因工程植物最早出现在实验室大约是 30 年前,并在 1994 年成为商业产品。自那时以来,已发表了 1700 多项同行评审的安全研究,其中包括美国国家研究委员会的五份关于人类健康和环境的详细报告。科学界的共识是,现有的转基因作物与常规作物相比,风险不相上下。

3) 说法:农民无法重新种植转基因种子。

所谓的“终结者基因”,可以使种子不育,但从未在 20 世纪 90 年代离开过专利局。种子公司的确会要求农民签署禁止重新种植的协议,以确保年度销售额,但加州大学戴维斯分校的植物科学家 Kent Bradford 表示,大规模商业种植者通常 anyway 不会保存种子。玉米是同一物种的两个品系的杂交体,因此其种子无法将正确的性状传递给下一代。棉花和大豆种子可以保存,但大多数农民不 bother。“质量会下降——它们会带来杂草等等——而且这样做并不赚钱,”Bradford 说道。

4) 说法:我们不需要转基因作物——有其他方法可以养活世界。

仅靠转基因作物可能无法解决全球的粮食问题。但随着气候变化和人口增长威胁着粮食供应,基因工程作物可以显著提高作物产量。“转基因作物只是确保世界在 2050 年新增 20 亿人口时能够实现粮食安全的一种工具,”哥伦比亚大学地球研究所农业与粮食安全中心主任 Pedro Sanchez 说道。“它不是唯一的答案,也不是必不可少的,但它无疑是我们武器库中的一个有利工具。”

5) 说法:转基因作物会导致过敏、癌症和其他健康问题。

许多人担心基因工程会将有害蛋白质,尤其是过敏原和毒素,引入食物链。这是一种合理的担忧:理论上,新基因有可能表达出引起免疫反应的蛋白质。这就是为什么生物技术公司会就潜在的转基因食品咨询美国食品药品监督管理局(FDA),并进行广泛的过敏和毒性测试。这些测试是自愿性的,但很普遍;如果未进行,FDA 可以阻止这些产品。

一项经常被引用的研究,由法国卡昂大学的研究人员于 2012 年发表,声称孟山都公司的一种转基因玉米在实验大鼠身上引起了肿瘤。但由于测试方法存在缺陷,该研究广受诟病,并于 2013 年被该期刊撤回。最近,意大利佩鲁贾大学的研究人员发表了一篇对 1783 项转基因安全测试的综述;其中 770 项检查了对人类或动物的健康影响。他们发现没有证据表明这些食物是危险的。

6) 说法:所有关于转基因的研究都由大型农业公司资助。

这根本不是真的。在过去十年里,数百名独立研究人员发表了同行评审的安全研究。全球至少有十几个医学和科学团体,包括世界卫生组织和美国科学促进会,都表示目前批准上市的转基因作物是安全的。

7) 说法:基因工程作物导致农民滥用农药和除草剂。

这个说法需要稍作分析。市场上占主导地位的有两种相关的转基因作物。第一种使作物能够表达来自细菌苏云金杆菌(Bt)的蛋白质,这种蛋白质对某些昆虫有毒。它也是有机农民使用的杀虫剂的活性成分。亚利桑那大学昆虫学家 Bruce Tabashnik 表示,Bt 作物在某些地区已大大减少了对化学杀虫剂的依赖。

第二种使作物能够耐受除草剂草甘膦,因此农民可以更广泛地喷洒整个田地,但只能杀死杂草。自 1996 年这些转基因作物问世以来,美国草甘膦的使用量呈爆炸式增长。但草甘膦是最温和的除草剂之一,其毒性是咖啡因的 25 倍。它的使用减少了对更毒性替代品(如阿特拉津)的依赖。

8) 说法:转基因作物会产生超级害虫和超级杂草。

Tabashnik 表示,如果农民过度依赖 Bt 或草甘膦,那么抗药性是不可避免的。这是进化在起作用,类似于抗生素产生更强的细菌。这是一个日益严重的问题,可能导致更剧烈的化学品回归。他说,解决办法是采取综合虫害管理,包括轮作。这适用于任何类型的农业。

9) 说法:转基因作物伤害有益昆虫。

这一点已部分被驳斥。Bt 杀虫剂附着在某些昆虫肠道中的蛋白质上,杀死特定物种。对于大多数昆虫来说,一片 Bt 作物田比喷洒了非选择性杀虫剂的田地更安全。但帝王蝶会产生与 Bt 的一种目标害虫相同的蛋白质,1999 年康奈尔大学的一项实验室实验表明,给幼虫喂食涂有 Bt 玉米花粉的马利筋可能会杀死它们。然而,2001 年发表的五项研究发现,帝王蝶在野外接触不到有毒水平的 Bt 花粉。

2012 年爱荷华州立大学和明尼苏达大学的一篇论文认为,耐草甘膦的转基因作物是帝王蝶近期数量下降的原因。该除草剂会杀死作物田内及附近的马利筋(幼虫唯一的食物来源)。

10) 说法:转基因基因会传播到其他作物和野生植物,扰乱生态系统。

第一种情况确实可能发生:植物通过花粉不断交换遗传物质,花粉携带植物 DNA——包括任何转基因片段。

佐治亚大学的作物遗传学家 Wayne Parrott 表示,邻近农场的风险相对较低。首先,可以通过错开种植时间来降低异花授粉的几率,使田地在不同的时间窗口授粉。(种植转基因和有机田地的农民已经这样做了。)即使一些转基因花粉飘入有机田地,也不一定会使有机身份失效。即使带有“非转基因项目”标签的食品,其干重中也可能含有 0.5% 的转基因成分。

至于转基因作物侵入野生植物,后代的存活部分取决于该性状是否提供适应性优势。有助于野生植物生存的基因可能会传播,而那些例如提高维生素 A 含量的基因可能会保持低水平或完全消失。

转基因作物崛起

自 1996 年种子商业化以来,美国农民种植的转基因作物数量不断增加。玉米、棉花和大豆——这三类作物共同占据了美国约 40% 的耕地——是种植面积中转基因比例最高的作物,2013 年均超过 90%。

主要种植这些作物的州,玉米、棉花和大豆的种植面积转基因比例。数据来自美国农业部。图表:Rebecca Lantner。

餐桌上的分解

很少有基因工程作物最终摆上餐桌,但那些有的食物,大约占美国销售的加工食品的三分之二。转基因细菌和酵母在生产某些食品(包括许多葡萄酒和奶酪)方面也至关重要。

奶酪

凝乳酶在制作硬质奶酪方面至关重要——具体来说,凝乳酶中的一种名为“凝乳酶原”的酶有助于奶酪凝固。传统上,奶酪制造商使用牛胃内壁提取的凝乳酶来获取凝乳酶原——但据估计,美国 80% 至 90% 的硬质奶酪是用经过改造、能够产生凝乳酶原的牛基因的细菌制作的。

玉米

性状:耐除草剂;抗虫
美国作物总产量(按英亩计算):85% 耐除草剂;76% 抗虫
出现在:加工食品,如饼干和谷物;玉米棒;牲畜饲料

棉花

性状:耐除草剂;抗虫
美国作物总产量(按英亩计算):82% 耐除草剂;75% 抗虫
出现在:加工食品,包括沙拉酱;牲畜饲料

木瓜

性状:抗环斑病毒
美国作物总产量(按英亩计算):超过 50%
出现在:整个水果和其他产品

油菜

性状:耐除草剂
美国作物总产量(按英亩计算):超过 50%
出现在:菜籽油;加工食品

大豆

性状:耐除草剂
美国作物总产量(按英亩计算):93%
出现在:加工食品,如谷物和面包;食品添加剂,如卵磷脂;牲畜饲料

南瓜

性状:抗多种病毒
美国作物总产量(按英亩计算):12%
出现在:整个蔬菜和其他产品

甜菜*

性状:耐除草剂
美国作物总产量(按英亩计算):95%
出现在:精制糖

葡萄酒

某些葡萄酒酵母经过改造,以便于葡萄酒生产,并防止产生有害的发酵副产物。一个例子是美国酵母菌株 ML01,它能防止产生可能引发头痛的组胺。它还可以改善风味和颜色。

*最终产品中不含改性蛋白质。

转基因作物未来:基因编辑

如今最常见的转基因技术——重组 DNA,通过细菌或专用递送工具将基因插入植物细胞,但涉及到一些试错。一种名为基因编辑的新方法使用酶剪切特定的 DNA 片段,以删除或替换它。这使得对植物基因组的修改更加精确。加州大学伯克利分校的科学家们已经利用它来培育抗病毒木薯。

基因编辑也可能引发新的争议。当前的转基因方法会留下痕迹——例如,用于插入新基因的细菌 DNA 的一小部分。基因编辑中使用的酶不会留下这种指纹,因此未来的基因工程植物将更难通过检测来识别。

本文最初发表于 2014 年 7 月的《大众科学》杂志。

注意(2014 年 7 月 17 日,下午 6:30 EDT):由于编辑失误,本报道的先前版本错误地陈述了关于转基因葡萄酒和奶酪的若干细节。我们对此错误表示歉意。

 

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布鲁克·博雷尔(Brooke Borel)是《大众科学》的特约编辑,她也为 Slate、Aeon 和 NOVA Next 等杂志撰稿。她的第一本书《受感染:臭虫如何侵入我们的卧室并占领世界》(Infested: How the Bed Bug Infiltrated Our Bedrooms and Took Over the World)于 2015 年由芝加哥大学出版社出版。

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