不敢吃轉(zhuǎn)基因食品？其實天然“轉(zhuǎn)基因作物”人類已經(jīng)吃了幾千年！

世界上第一棵轉(zhuǎn)基因作物是什么？早在數(shù)千年前，它已在自然條件下誕生。我們常吃的圣女果、血橙，其實都歸功于不安分的“轉(zhuǎn)座子”。

文/記者 李晶 編輯/吉菁菁

新媒體編輯/陳炫之

世界上的第一棵轉(zhuǎn)基因作物是什么？它是出身于實驗室里，由科學家培育出來的嗎？你可能想象不到，早在數(shù)千年前，第一棵轉(zhuǎn)基因作物就已經(jīng)在自然條件下誕生了。

自然界外源“轉(zhuǎn)基因”作物

2015年5月《美國國家科學院刊》上發(fā)表了一項研究，它表明人類作為主要作物之一的紅薯，其實是在自然條件下轉(zhuǎn)了基因的食品，且轉(zhuǎn)入的還是一種叫做“農(nóng)桿菌”的細菌強行植入的外源基因。

▲轉(zhuǎn)基因都是人為操作的嗎？（配圖來自互聯(lián)網(wǎng)）

這項研究的負責人是秘魯利馬的國際馬鈴薯中心（The International Potato Center）病毒學家Jan Kreuze。他認為，轉(zhuǎn)入到紅薯體內(nèi)的農(nóng)桿菌基因幫助植物產(chǎn)生了兩種激素，從而使植物的根部發(fā)生變化并產(chǎn)生了一些可食用的物質(zhì)。遺憾的是，這一推測無法證實或證偽。因為他們在來自美國、印度尼西亞、中國、南美部分地區(qū)及非洲等地的291種紅薯品種中，根本找不到不含農(nóng)桿菌DNA的“非轉(zhuǎn)基因紅薯”品種來做對比試驗。

▲所有品種的紅薯的基因庫都含有農(nóng)桿菌（一種在土壤里很常見的細菌）的基因。換句話說，人類種植的紅薯都是天然轉(zhuǎn)基因的，無一例外。這個研究結果2015年5月發(fā)表于美國國家科學院院刊上

也就是說，紅薯就是自然界中的轉(zhuǎn)基因作物。

植物自體“轉(zhuǎn)基因”模式

紅薯會不會是個例呢？當然不是，因為自然界本來就存在著轉(zhuǎn)基因。

“人們看見不一樣的蔬菜、水果、作物和花卉后，總是忍不住聯(lián)想它們是‘轉(zhuǎn)基因’的。實際上，在自然界數(shù)以億萬年的進化過程中，基因組本身就在發(fā)生變化，世界也因此變得豐富多彩?！痹诒本┛萍加浾呔庉媴f(xié)會主辦的第七屆“全國媒體記者轉(zhuǎn)基因報道研修班”期間，研究表觀遺傳學的中國科學院院士、發(fā)展中國家科學院院士、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員曹曉風就為學員們解開了在自然條件下植物基因變化的面紗。

▲9月17日，中科院院士曹曉風在第七屆全國媒體記者轉(zhuǎn)基因報道研修班上授課

植物會因自身基因的調(diào)控而呈現(xiàn)不同的性狀，如高矮、顏色深淺、有沒有斑紋等，而“轉(zhuǎn)座子”就是這個進化過程的驅(qū)動力。

基因是有序列的，而“轉(zhuǎn)座子”是個不守規(guī)則的“插隊者”，會從原來位置上單獨復制或斷裂下來，把自己的這一段基因，插入到另外的基因位點里。正是因為可以動的遺傳因子——轉(zhuǎn)座子，人們才會看到下面的這些“奇怪”植物。

▲孟德爾遺傳定律（配圖來自互聯(lián)網(wǎng)）

常常被人誤認為是“轉(zhuǎn)基因”的圣女果，其實只是轉(zhuǎn)座子“跳躍”介導（媒介傳導，即把某種物質(zhì)作為媒介轉(zhuǎn)導某種物質(zhì)）基因重排后的產(chǎn)物。2004年，研究者發(fā)現(xiàn)，控制番茄果實形狀加長的SUN位點的關鍵基因從10號染色體跳到了7號染色體，“轉(zhuǎn)座子”趁虛插入了控制果實膨大的下游基因，新整合的位點增強了下游基因的表達量，結果促進番茄果實形狀伸長變成了橢圓形。

血橙中，血色的橙肉來源于花青素基因上游的一個轉(zhuǎn)座子作用。這個轉(zhuǎn)座子促使花青素在橙肉中表達量升高，于是加深了橙肉的顏色。葡萄中的VvmybA1基因能夠控制果皮顏色，當轉(zhuǎn)座子插入到紫葡萄品種卡本內(nèi)的VvmybA1基因上游，因“轉(zhuǎn)座子”抑制該基因的表達致使果皮變成了白色，形成了白葡萄品種霞多麗。隨后轉(zhuǎn)座子再次“插隊”，插入的位點再次導致了DNA序列的重新排列，于是VvmybA1基因部分恢復了突變，繼而又形成了紅葡萄品種奧山紅寶石。

轉(zhuǎn)座子的跳進與跳出，促進或抑制著基因的表達，實際上也是天然轉(zhuǎn)基因的過程。路邊上雙色的小野花、市場里花斑籽粒的玉米……這些看起來“不同尋?！钡闹参?，都要歸“功”于不安分的“轉(zhuǎn)座子”。

而在所有的基因中，轉(zhuǎn)座子有多少呢？人類45%的基因組有轉(zhuǎn)座子來源的重復序列構成，在動植物基因組中“轉(zhuǎn)座子”更是普遍存在。正因為所有生物都有基因，也由此可見，在地球數(shù)以億萬年的演化過程中，僅僅在自然條件下的“轉(zhuǎn)基因”事件就一直不曾停歇過。

如法炮制的人工“轉(zhuǎn)基因”作物

轉(zhuǎn)基因是如何“轉(zhuǎn)的”，很少能有人說明白。其實，1906年當人們發(fā)現(xiàn)了植物交接處經(jīng)常長“瘤”時，“順藤摸瓜”的找到了一種可植入植物細胞的細菌——農(nóng)桿菌。農(nóng)桿菌把自身的一小段DNA轉(zhuǎn)移到了植物細胞里，繼而將這段DNA整合到了植物的基因組里。因為沒有代謝農(nóng)桿菌DNA的途徑，被“轉(zhuǎn)基因”的植物便攜帶者這段DNA繼續(xù)繁衍下去了。前北京師范大學生命科學學院教授、現(xiàn)任濰坊興旺生物種業(yè)有限公司總經(jīng)理、首席科學家王喜萍介紹說，農(nóng)桿菌的簡單又高明的方法，衍生出了人工轉(zhuǎn)基因最常用的方法——農(nóng)桿菌介導法。

▲植物的組織培養(yǎng)與遺傳轉(zhuǎn)化（摘自王喜萍PPT）

無論是農(nóng)桿菌DNA這樣的外源基因，還是轉(zhuǎn)座子這樣的植物自身基因，都可以在自然環(huán)境下產(chǎn)生“轉(zhuǎn)基因”植物（包括作物），那么，人類又通過“轉(zhuǎn)基因”技術對植物做了什么呢？

隨著地球人口的不斷激增，人類對糧食的需求日益增加，傳統(tǒng)育種方式難以解決糧食帶來的問題。1996年以后，轉(zhuǎn)基因技術開始用于糧食作物的生產(chǎn)?？瓜x和抗除草劑是轉(zhuǎn)基因技術的兩個主要研究方向，科學家用來自微生物的DNA分子，通過農(nóng)桿菌介導法為主的轉(zhuǎn)基因手段，將DNA分子轉(zhuǎn)入了植物細胞中并形成新的單位，最終實現(xiàn)抗蟲或抗除草劑的性狀表達。這段DNA分子在植物中“工作”，并不干擾植物的任何代謝途徑。轉(zhuǎn)入的DNA就像給打了一針“疫苗”，讓它對蟲或除草劑，亦或是兩者都具有了防御的能力。

▲抗蟲（摘自王喜萍PPT）

▲抗除草劑（摘自王喜萍PPT）

▲抗?。ㄕ酝跸财糚PT）

目前實現(xiàn)抗蟲特性主要用到的是BT蛋白，它來自蘇云金芽孢桿菌編碼毒蛋白基因。王喜萍介紹說，因為被稱為“毒蛋白”，為作物轉(zhuǎn)入BT蛋白曾引發(fā)“蟲子吃了會死，人吃了能行嗎？”的疑問。

其實，BT蛋白是一種特異性蛋白，獨特到只針對鱗翅目昆蟲的幼蟲起作用，且僅對它們消化系統(tǒng)中的中腸階段的一個特異性受體起作用。當BT蛋白遇到這個受體并結合后，這些鱗翅目昆蟲的幼蟲會因為不能正常消化而最終餓死。

其實，植物天然也存在的“抗蟲性”，主要依賴中間的代謝產(chǎn)物而實現(xiàn)抗蟲。比如高粱會代謝一種又苦又澀的單寧物質(zhì)，柿子皮很澀，茼蒿等蔬菜會有一種怪味道，蟲子不喜歡這些代謝的中間產(chǎn)物，植物在一定程度上就避免了被蟲子吃掉。 “苦”“澀”“怪味”的植物，雖然具有一定抗蟲效果，但把這些源自植物的基因用到作物上，還需要兩件事，第一是認知這個基因，第二知道如何篩選出這個基因。這些還需要科學家們繼續(xù)深入的去研究。

植物轉(zhuǎn)入抗除草劑特性的目的很簡單，當作物有了抗除草劑的特性，施用除草劑后，雜草除去，作物本身還能健康的生長。種植抗除草劑的作物，不僅能解放勞動力，而且能降低施用農(nóng)藥對人體的危害。

轉(zhuǎn)基因走出實驗室路途漫漫

但是，轉(zhuǎn)基因技術從實驗室到餐桌，還要邁過很多門檻。以轉(zhuǎn)基因三文魚為例，在確認其食用安全性五年、環(huán)境安全性三年之后，美國食物藥品管理局（FDA）才于2015年11月批準了水恩公司（AquaBounty）的轉(zhuǎn)基因三文魚品牌“AquAdvantage”上市。其實，這項改變大西洋三文魚的生長激素調(diào)節(jié)方式，讓魚更快地生長到成年體型的技術，早在1989年就已經(jīng)誕生了。

▲國際科學組織對轉(zhuǎn)基因作物安全性的論述（摘自王喜萍PPT）

同樣是轉(zhuǎn)基因魚，中國科學院水生生物研究所研究員朱作言早在1985年就正式發(fā)表了世界首批轉(zhuǎn)基因魚培育成功的論文，后經(jīng)多代選育出中國擁有完全自主知識產(chǎn)權的轉(zhuǎn)基因鯉魚——冠鯉。但迄今為止，冠鯉仍未走上人們的餐桌。

轉(zhuǎn)基因植物與轉(zhuǎn)基因動物在中國的命運，幾乎殊途同歸。1998年由華中農(nóng)業(yè)大學培育成功的“華恢1號”，對二化螟和稻縱卷葉螟等鱗翅目害蟲表現(xiàn)出很強的田間抗性，可降低水稻生產(chǎn)中農(nóng)藥施用量，提高產(chǎn)量，1999年通過農(nóng)業(yè)部組織的成果鑒定，后獲得農(nóng)業(yè)生物安全證書，但至今未能種植；2009年，中國頒發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的一個轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米品種，同樣至今未能種植生產(chǎn)。

在國內(nèi)遲遲等不來的商業(yè)化種植，讓國內(nèi)實驗室里轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品走上曲線產(chǎn)業(yè)化路徑。近期，華中農(nóng)大的轉(zhuǎn)基因水稻“華恢1號”獲美國認可安全可以食用，阿根廷官方就中國大北農(nóng)集團在該國發(fā)布的第一個大豆性狀進行了公眾咨詢，最快到11月中上旬可正式被批準在阿根廷進行商業(yè)化種植。而截至目前，中國批準種植生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因植物仍然只有棉花、木瓜、白楊。

參加第七屆“全國媒體記者轉(zhuǎn)基因報道研修班”期間的院士和專家都提到轉(zhuǎn)基因作物的監(jiān)管和檢測的嚴格。王喜萍也直言，“所有監(jiān)管和檢測如此之嚴格的東西，如果還要懷疑它，在我們食品安全形勢如此嚴峻的今天，好多東西更不能吃了”。

出品：科普中央廚房

監(jiān)制：北京科技報 | 科學加客戶端

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