如今网络上转基因争端不断,各种消息也让民众如雾里看花。转基因这项技术,无论你是支持还是反对,最好都建立在足够了解的基础之上,而非道听途说。本文将从基因、基因工程及其医学应用、农业应用等方面介绍一些关于转基因的知识。
基因
基因是控制生物遗传物质的结构和功能的基本单位。生物的一切遗传性状都是受基因控制的。有的基因通过控制酶合成来调控生物的代谢,有的通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。
比如不同的人天生的肤色可能各不相同,其中一个影响因素是酪氨酸酶对应基因的活性。人的肤色是由黑色素细胞产生的黑色素形成的,而产生黑色素需要酪氨酸酶,当此酶活性高时,合成的黑色素就较多,人的皮肤黑;反之肤色白。酪氨酸酶由酪氨酸酶基因控制合成,如果控制酪氨酸酶的基因异常,则酪氨酸不能正常合成,从而使酪氨酸不能正常转化为黑色素,导致黑色素缺乏,表现为白化病。正是基因工程的问世,让治疗白化病之类的疾病成为可能。
基因工程及医疗应用
基因工程又叫DNA重组技术。该技术利用分子生物学手段,通过对生物的基因进行改造和重新组合,然后导入并在受体细胞内表达,从而使生物获得新的性状,产生出满足人类需要的生物产品。运用基因工程设计制造的“DNA探针”检测肝炎病毒,不但准确且迅速;在环境监测方面,“DNA”探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染物。
过去,从猪、牛等动物的胰腺中提取胰岛素,100kg胰腺只能提取到4-5g胰岛素。1978年,人们成功在大肠杆菌中表达胰岛素基因(即将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌),每2000L培养液就能产生100g的胰岛素!
1979年,人生长素基因在大肠杆菌中获得直接表达;1980年,人白细胞干扰素基因获得克隆和表达;1981年,抗口蹄疫的基因工程抗原研制成功;1982年,乙肝抗原在酵母菌中表达成功;同年,转基因植物和转基因动物也分别获得成功。
1986年,著名生物学家、诺贝尔奖获得者Renato Dulbecco在Science上发表短文《肿瘤研究的转折点:人类基因组测序》,率先提出“人类基因组计划”。即通过对人体内全部基因的序列进行测定,从而找到治疗和预防诸如癌症和心脏病等疾病的更有效方法。1990年该计划正式启动,美国、英国、法国、德国、中国以及日本六国科学家共同参与。2000年6月,人类基因组草图宣告完成。
一些恶性疾病过去无药可治,现在有了特异的基因工程药,通过识别肽段、配基或抗体与蛋白质药物融合,构成分子导向药物,能选择性作用于靶部位,从而大大提高了疗效。
基因工程在农业上的应用
1982年,转基因农作物问世,1983年世界上第一例转基因烟草在美国成功培育,1985年人类首次试种能够抵御害虫、病毒和细菌侵害的转基因作物。此后,转基因技术得到了迅速发展。去年,全球共有28个国家的1730万农民种植了转基因作物,占地约1.7亿公顷,为全球耕地总面积的12%。[1]
理论上,植物转基因技术和常规杂交育种方法都是通过优良基因的重组获得新品种,但传统的常规杂交育种是将植物种内或近缘种间的优良性状组合在一起,使植物获得新性状。其基因交流范围有限、育种效率较低、育种周期长、导入大量不明且不可控的基因。植物转基因技术通过导入优良基因使作物获得新的性状,主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质等方面。它克服了植物有性杂交的限制,针对性地进行基因组合,精准有效地改变生物的遗传性能,提高育种效率,这是传统育种不具备的优势,也是农业发展的方向。如转基因抗虫作物的出现,导致杀虫剂使用量减少,降低了生产成本,减轻了对环境的污染;而一些抗盐碱、抗旱、抗高温作物的培育,更能大幅提高作物的产量。
媒体声音
郎咸平曾在书中造谣称:09年广西医科大接受一个世界银行的研究项目,对广西217名男大学生进行精液分析研究,发现56.7%的人精液异常,归咎于“转基因玉米”的推广。这则消息在网上迅速传播,民众纷纷谈“转”色变。后来发现,根本就不存在这个项目,而转基因玉米也根本还没有推广种植,书中提到的玉米只是杂交品种而不是转基因作物。与此同时,转基因作物致癌、致病、绝育等消息铺天盖地。要知道,各国政府批准的转基因作物,都是经过无数安全性试验验证过的,没有哪个国家敢拿民众生命以及自己子孙后代健康开玩笑。
今年2月25日,农业部农村经济体制与经营管理司司长张红宇在南京农业大学做报告时提到:2013年,我国大豆总需量为7000万吨,而进口大豆量竟达6338万吨,可全世界大豆贸易总额才为9000万吨。90%的大豆主要依赖进口这一事实,无疑给那些声称“传统育种方式就可以满足我国粮食自给自足”的人一记响亮的耳光。危机就在眼前,但能使作物优质高产的转基因技术的发展却因反转而举步维艰。
人口迅速增长、耕地面积剧减、环境污染加剧、粮食危机严重,在有限的空间里要满足全球的粮食需求,势必需要科学技术来解决这些问题。而利用转基因技术可以克服土壤因盐碱、沙害、虫害带来的不能生产、减产的问题,提高粮食产量。
南安普顿大学生态学教授Guy Poppy告诫我们:“转基因技术是一件很有用的工具,应该摆在我们手头的工具箱里(而不是把它扔掉)。
作者:马妍;南京农业大学水稻栽培博士生
参考资料
[1]. https://www.gov.uk/government/speeches/rt-hon-owen-paterson-mp-speech-to-rothamsted-research