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转基因是“自然”的吗?

2012-04-29曹明华

百科知识 2012年5期
关键词:花椰菜自然外源

曹明华

转基因作物在美国最初是作为具有无限前景的“高科技”新秀来推广宣传的。但以孟山都为代表的生物公司随即发现,这一项高科技与历史上以往产品所受到的待遇不同,比如人们对于一系列新兴的电子产品欢迎和推崇,但是人们对于转基因农作物却激烈地反对。于是,生物公司继而改变其宣传策略,指出:

①转基因其实是“自然”的,并不违背自然规律;

②转基因农作物与“传统杂交”本质是一样的。

转基因与“自然”

转基因专家喜欢引用的一个例子是:自然界的农杆菌可以将细菌的基因转入高等植物中,在树干上形成冠瘿瘤(植物冠瘿瘤是由细菌感染引起的肿瘤)。所以转基因是自然界中本身可能发生的,并不是对自然规律的违背。

但转基因专家毕竟不是医学专家,他们忽略了一个事实:冠瘿瘤是在植物组织受伤后,因农杆菌的侵入而引发,通常被视为“植物的感染”。当我们人的免疫系统衰弱时,细菌也能感染人类。

首先是因为这些植物有伤在身,才给了细菌以可乘之机;其次,植物在转入基因后是生了病,才长出了冠瘿瘤,这些植物就不健康了,生长受限,产量也降低。

美国哈佛大学生物学教授、诺贝尔奖获得者沃尔德(George Wald)说,不仅对于科学史,而且对于这个地球上的生命来说,我们的社会正面临着前所未有的危机。如今通过人工的操作,可以重新设计生物体,而这些生物体是大约三十亿年进化才得来的产物……到目前为止,这个地球上的生命所进行的进化活动是极其缓慢的,变异所出现的新的形式有着充裕的时间纳入生命所相关的体系。可是现在,蛋白质们会在一夜间被调度到前所未有遭遇到过的相互关联的位置中,它所可能导致的后果是没有任何人能够预言的。

当转基因专家说,转基因其实在自然界也会发生时,他们忘了这样一个事实:自然界的转基因是深受制约的。所有的有机体和细胞都有着自然的防御机制。这些形形色色的防御机制能够摧毁侵入的异类基因,或使它们处于不活动状态,或将它们的活动区域限制住(只在局部)。

事实上,植物只是在受伤状态下“被动”接受了细菌的侵袭并形成了肿瘤,但它们并没有放弃抵抗,相反,它们还对冠瘿瘤采取了多种监视手段,如转录后基因沉默[植物在外源基因侵入时,会发展出一种策略,产生小干扰RNA(siRNA)和微RNA(miRNA)来降解外源基因转录后形成的RNA];超敏反应(植物在受到细菌感染时,会在受感染的部位产生局部的细胞死亡,病菌因此无法扩散)等。其中,在转基因植物兴起之初,转录后基因沉默的机制就给外源基因的表达造成了极大的麻烦,由此可见,这种转基因是多么的不“自然”,也是多么的不受植物待见!

而转基因专家们“科学地”转基因,则是配备了一整套“工具箱”,特别来攻克这种生命体的自然防御和自我保护的机制。

包裹目标基因的暗盒的“不自然”

一些生物公司在关于转基因的科普中,给大众的错觉是:那个欲“转”的“目标基因”,是被单独地干净利落地镶嵌进宿主基因组的DNA中去的。事实上,这个被“转”的“基因”,只是转基因专家“工具箱”(或者叫“暗盒”)里的一部分。转基因专家还人为地装配了其他几样零件,才一古脑儿地塞进那个原本是“自然生物体”的主体基因中去的。而且在目前的转基因作物中,塞进去时的那个位置也是没有办法控制的。

这个可能被我们吃到的食物中的、被塞入天然农作物基因中的“不自然”的转基因“暗盒”里,到底有哪几样令人不安的零件呢?

首先是启动子(Promoter)。在正常的植物中,虽然含有几万个基因,但它们并不都处于活跃的表达状态。一个基因是否表达以及它的表达程度,是由所在细胞或组织的整体需要来决定的,然后通过一个启动子(类似开关)来实现。

而转基因中为那个插入的外源基因所配置的这一特定“开关”,却并不像宿主基因组中的任何其他基因的“开关”那样,是按生命体的需要来“开”或“关”的。转基因中的启动子是按转基因专家人为的意志、强制性地配备的,目的是让这个开关来驱动所插入基因的超强度表达。这种“不自然”的超强度表达,是独立于主体细胞本身所具有的自我调节机制,很可能产生非预期后果。

为了增强表达效果,转基因专家还往往在转入的基因中外加一小段内含子,这段内含子常加在启动子和编码区域之间,这也更使得这个启动子并不是插入基因的自然完整的一分子。这种转入的启动子,有可能在无意中打开一个原本不该活跃的基因,或使得宿主基因组中原本有其特定表达程度的基因大大地增强表达程度。在这些情况下,基因不再受制于生命体本身的调节,而引发出失控状态。

有人想以基因治疗来证明转基因的角色。但一个显而易见的事实是,基因治疗是试图用来对付病态的,没有人会认为这属于“自然”状态的范畴吧?其次,对于生命已经受到威胁的病人来说,用转基因这种基因疗法来做试验,其风险和后遗症往往是可以接受的。

目前的转基因作物中所采用的启动子是CaMV 35S启动子,它来自花椰菜花叶病毒,但经过了转基因专家的加工处理。想让公众接受转基因是“自然的”专家,是这样来安慰大众的:CaMV 35S启动子本身就被发现是“自然地”存在于感染了植物的病毒中,所以利用这种病毒的启动子来做转基因作物的启动子也是“自然的”、不可能有害的。

但是请注意,在自然状态中,这种启动子是花椰菜花叶病毒中稳定的、完整的一分子,而花椰菜病毒只是在花椰菜的细胞质中(并不是在其细胞核中)复制,因而,在“自然”状态中,根本就不曾出现过主体植物的基因直接与这种病毒的启动子相邻的状态。因此,自然的基因状态与经过了转基因专家人工处理和人为配备了CaMV35S启动子的状态是完全不同的。

经转基因专家处理后,这个启动子被整合到了转基因作物的基因组中,与植物基因直接相邻。

这种不可预测的、被转基因专家人工处理、过的启动子,可能打开未知的宿主基因而产生毒素、癌症因子、过敏原、抗营养物质、刺激或抑制激素水平的酶,或开启可能使某些基因沉默的RNA,或产生可能影响胎儿发育的某些变化等等。而且,这种目前被转基因作物广泛采用的启动子CaMV 35S也已被证明是高度不稳定的,会产生多种难以预测的变异,主要是“重组热点”的产生,是起于基因的修复目的的一种行为。而这更增加了转基因作物的不确定性和难以预测的风险。

自然界中被感染了花椰菜花叶病毒的蔬菜只占很少的比例,一旦感染了,这种蔬菜就腐坏了,看上去和吃起来味道都很恶劣,人们本能地会避免吃到它。

另一方面,自然状态下的花椰菜花叶病毒即使被人吃到,它的的启动子也是不会单独进入肠道细菌,也不可能整合进哺乳动物的DNA中。而转基因作物中的这种启动子,是被剥去了正常的蛋白质外衣,这种裸露的启动子,是

可能感染在自然界的完整的状态下不至于感染的生物种类的。在自然状态下,花椰菜花叶病毒只存在于植物的细胞质内而非整合进入植物基因组,而转基因作物中的启动子,则直接置身于植物DNA中,因而被转移入人或人的肠道细菌DNA中的可能性要大得多。

终止子和其他因子的“不自然”

除了那个令人忧心忡忡的“启动子”之外,转基因作物所转入的“暗盒”里,还用到一个终止子,它被置于所转基因的终止处。在大多数转基因作物中所用的终止子叫NOS终止子。但在现实中,这种人工配置的终止子往往是拙劣而容易出故障的。科学家曾在转基因大豆DNA中发现了两个额外的除草剂“农达”转入基因序列的片段。而片段之一的254个碱基居然刚好位于NOS终止子序列之后。

另有研究也表明,在转基因作物中,这个人工配备的NOS终止子,往往不像转基因专家期望的那样恰当地给出终止指令,也就导致了RNA的超长度转录。这个不听指挥的超长RNA中既有对所转基因DNA的转录,又包含了在这后面邻接的转基因片段。更有甚者,它还包括了在所插入基因之后的来自植物基因的转录序列。而这里的被转入外源基因后的大豆本身DNA已严重变异,不再是任何已知的自然的大豆基因的序列。因为NOS终止子的不可靠性,转基因作物也许常常会制造出超过预期长度的RNA来,然后剪接成不同长度,其中可能产生危险的有未知调控作用的RNA或融合蛋白。充满着未知的融合蛋白可包括其氨基酸翻译来自:所转基因、转基因碎片和变异了的植物DNA。而NOS终止子所产生的多个RNA变异体更是充满了未知,其中可能产生调控RNA而导致基因沉默。

此外,到目前为止上市的和已获取“安全证书”的转基因作物中,基本上都含有抗生素筛选标识基因。这是为了让转基因人工操作时,能够辨认出来哪些植物细胞中已经被转入了这一整套“暗盒”。这是一个人为的添加物,也是一个“不自然”的因素。其实对于被转基因和所转入基因而言,这是一个累赘。对于将要食用它的人来说,更是一个潜在的风险。

因此,假如抗生素基因转移进入人的内脏或口腔的致病菌中,那么它们可能制造出超级疾病,难以用抗生素治愈。分子生物学专家候美婉指出:“有确凿的证据说明,基因水平转移是造成抗生素抗性迅速传播和毒性病原菌出现的原因。”转基因技术的设计旨在打破物种屏障,不断地打破物种防御机制,这种防御机制在正常情况下可以造成外源基因降解或失活。在自然情况下,由于存在物种屏障,猪的病毒不能侵染人,番茄病毒不能侵染花椰菜等。但转基因经过了一定的设计,却能打破所有的物种屏障。

转基因与杂交

转基因专家认为,转基因与杂交育种,本质是一样的。实际上,这种杂交也存在“不自然”。

生物的分类是:界、门、纲、目、科、属、种。杂交一般只在“种”内发生,最多不超过“属”。而转基因,则是一个跨“界”的、突破了植物界和动物界之间的基因转移活动。

其次,在杂交育种中,何曾出现过以上描述到的那一些人为配置的、对生命体粗暴干涉的、不受制于生物体自然调节机制的一整套“工具箱”的侵入?同时,杂交是对生物进化法则的遵从,而转基因则是对进化法则的藐视。千百万年上亿年以来,每一种生物物种内的基因,与其特定的调控机制一起,经历了漫长的进化……杂交育种中,人们是在寻求进化历史相近的、父本和母本具有尽量一致的转录、翻译、修饰、改错机制及密码子等的物种。杂交的过程是聆听自然和寻求自然认可的过程。

因此,杂交育种专家至多扮演了一个“介绍人”的角色,将杂交双方的父本和母本介绍到一起,然后让它们自由恋爱……有时候成功,有时候不成功,成功与否并不由育种专家这个“媒婆”说了算。因为自然似乎更有它自己的考量。

而跨界的转基因育种可以使两种进化历史完全不同的生物发生基因交流,因为“专家”有一整套“工具箱”强制性地将他想要的那个基因转进去。转基因育种虽然具有高科技的“文明”,但却携有践踏自然法则的蛮横。

因此,有人开玩笑说:“杂交育种就像物种间的谈恋爱;而转基因育种则像物种间的强奸,充满了对物种意愿的违背和强加的意志。”

[责任编辑]张田勘

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