转基因时代真的开始了吗?

农业上转基因作物(GMOs)的历史在有记录之前就已经开始了。一万年前史前农民就已经从他们驯化的农作物中选择更高产的庄稼和种子。

20世纪最后25年所发生的改变是科学家们开始在单独基因水平上选择高产性状并且控制农作物中的基因定位。

对基因的科学研究始于1860年代,当时奥地利僧侣Gregor Mendel系统地进行了豌豆的杂交。他引入了“基因”这一概念来作为遗传的单位。1868年,德国化学家Friedrich Meischer发现了现在被我们成为DNA(脱氧核糖核酸)的物质。不过当时人们认为从化学上讲DNA太简单,不可能携带大量的遗传信息来产生自然界中如此众多的参差多态。当时的科学家们认为蛋白质才是遗传的基础。

△能够抵抗破坏作物根部的霉菌的转基因小麦种子。图片背景是能制造自然抗体的细菌酶的遗传密码。图片来自于USDA

1944年,OswaldAvery意识到DNA或许是分子信息的真正携带者,他的这一发现在1952年得到证实。不到一年,在1953年JamesWatson和FrancisCrick发现了DNA的双螺旋结构。这一发现打开了遗传工程的大门。

理解四种碱基的不同序列如何制造出可以表达遗传差异的蛋白质是一个方面,但精确“制造”出新的碱基序列以产生人们期望的性状则是完全不同的另一回事了。这就是研究基因修饰生物(转基因,GMOs)的科学。

基因剪接技术可追溯到1972年。Stanley Cohen和Herbert Boyer在那一年研究出一种可以在特定位置化学切割和拼接DNA的技术。Boyer利用一种酶将表达某种特定蛋白质的遗传密码切割下来并黏附到另一段DNA上,Cohen则将这些DNA序列引入到细菌和酵母细胞中。两位科学家利用这些微生物来生产激素。1976年他们创立一家名为Genentech的新公司,他们将人类制造胰岛素的基因引入到细菌中,这些细菌开始制造出胰岛素。接着他们又开始制造人类生长激素,HGH被用来使侏儒儿童长到正常人的身高。在基因修饰技术发明之前,这种激素只能从人类死尸上提取。

2009年,瑞士制药公司Roche以470亿美元的价格收购了Genentech公司。

基因剪接技术自1990年开始应用到食品行业,那一年FDA批准了一种新的转基因凝乳酶的安全性。凝乳酶可以使牛奶凝固形成凝乳和乳清,这是制造奶酪和其它乳制品的原料。制药巨头Pfizer从牛犊胃中分离出制造凝乳酶的基因并将其引入到细菌中。

到1995年,美国本土生产的67%的奶酪制品所使用的凝乳酶是来自于转基因细菌制造的。

1994年Monsanto(孟山都)利用转基因细菌制造出一种牛生长激素(BGH),奶农可以将这种激素注射到奶牛身上以提高产奶量。批评者们担心这种激素会进入牛奶中并且可能对奶牛有危害。不过绝大多数的公众以及奶农已经接受了BGH。

Bt农作物。下一步利用转基因技术来增加食品产量的目标转到了植物,和细菌薄薄的细胞壁不同,植物的细胞壁既厚又硬。1976年华盛顿大学的农业科学家们发现一种细小环状的被称为质体的DNA分子可以将其自身插入植物细胞的细胞核并导致肿瘤。

人们还发现可以利用酶来使植物细胞变得多孔而容易进入。到1983年,两所大学以及种子巨头Monsanto的科学家们已经找到办法来去除质体中的有害基因、将人们希望的基因插入质体中并将其引入到植物细胞中,接下来质体可以自己进入植物细胞核中。

这些技术打开了遗传工程的闸门,使得Bt作物、抗草甘膦作物以及其它转基因作物获得了极大发展。

在美国,大多数主要农业州里转基因作物已经取代了传统农作物。根据美国农业部(USDA)的资料,到2008年,美国国内种植的大豆有92%是转基因品种,其中内布拉斯加州(Nebraska)和南达科他州(South Dakota)是种植比例最高的两个州,都达到97%。

2008年转基因玉米的种植比例也有80%。再一次地中西部经验丰富的农民是先行者。内布拉斯加州转基因玉米种植比例达到86%而南达科他州则以95%的比例高居首位。

但并不是所有人都对转基因作物感到兴奋。特别明显的是一些欧盟国家禁止进口转基因作物。

Troy Otte(下图左)是那些毫不担心转基因作物可能有潜在危害的农民之一。他相信转基因技术可以极大提高玉米产量,目前玉米的平均产量是每英亩150蒲式耳。“我们可以期望玉米产量可以达到300蒲式耳,”他说,“这一产量是如此令人难以置信以至于大家都在说生物技术时代将会是一场新的工业革命时代。”

Don Lee教授(下图右)说基因工程师们所做的事情仅仅是传统植物育种的另一种形式而已。“育种者一直是被资本利益所驱动,现在也不例外。如果育种者想要解决某些问题,比如提高疾病抵抗力,他们需要遗传多样性,”他说,“利用基因工程,你可以从任何品种中提取出一个基因并将其整合到植物已有的遗传信息分子中去。这样,你就在增加遗传多样性。”

△Troy Otte &Don Lee

尽管对于转基因作物有各种忧虑,但是很明显的是未来的问题不是是否需要转基因作物,而是如何管理转基因作物。

作者:Bill Ganzel

翻译:无穷的探索

来源:Living History Farm