[科普中国]-转基因，毒药还是良药？

2015年11月19日，在生物科技发展史上是一个值得铭记的日子。
就在这一天，美国食品药品管理局（FDA）批准了将“转基因三文鱼”作为人类食用用途的方案，转基因三文鱼成为世界上第一例供食用转基因动物。
而与国外转基因食品已经被端上餐桌的进展相比，我国转基因食品在走上餐桌的道路上却格外显得困难重重。
下面就以命途多舛的转Bt基因抗虫水稻为例，管窥中国转基因食品的困局。

转基因三文鱼（上）与非转基因三文鱼（下）对比

“虫都不吃的东西，人能吃吗？”
简单的一句话，不仅把转基因抗虫水稻推上了舆论风口浪尖，同时也大大迟滞了我国在发展转基因作物方面所做出的努力。但这更反映了大众对转基因食品的担忧。
而通常情况下,担忧源于不了解。
转Bt基因抗虫水稻到底是什么样的水稻？为什么科学家说转Bt基因抗虫水稻是可安全食用的？怎样保证它是安全的？

转基因的基本知识和技术优势

一、Bt蛋白作为农药防治害虫安全使用已有近100年的历史
Bt蛋白是苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis，简称Bt）产生的一类蛋白质。其以安全高效等优点成为目前产量最大、应用最广的一类微生物杀虫剂，是当前转基因抗虫水稻主要的外源基因产物。
1901年，日本学者石渡繁胤最先从得猝倒病的家蚕中分离出一种细菌，这种细菌可以让健康的家蚕生病并死亡。1911年，德国人柏林纳（Ernst Berliner）在今德国图林根州（旧译苏云金省）的染病地中海粉螟中也分离出类似的病原细菌。该菌在1915年被命名为苏云金芽孢杆菌，也称苏云金杆菌。
从上世纪20年代开始，人们就开始尝试用苏云金杆菌防治田间害虫。1938年，法国首先尝试通过发酵的手段生产这种可高效杀灭部分害虫却对人类健康和环境无害的细菌产物，开创了“以菌治虫”的先河。我国在1959年引进了Bt杀虫剂，1965年在武汉建立了第一家生产企业。时至今日，我国有260多家生物农药生产企业，约占全国农药生产企业的10%；生物农药制剂年产量近13万吨；年产值约30亿元人民币。
值得一提的是，在《中华人民共和国国家标准：有机产品》（GB/T 19630—2011）的《第一部分：生产》的附录B中明确指出，有机作物种植允许使用的植物保护产品和措施中包含了“苏云金杆菌及其制剂，即Bt”。所以说受到部分人推崇的有机食品在生产的过程中，很大一部分都施用过Bt生物农药。

未打农药条件下转基因抗虫水稻与非转基因抗虫水稻对螟虫抗性对比。在人工诱发条件下，非转基因抗虫水稻绝收

二、Bt蛋白的毒理学研究已经比较透彻
已经进行的毒理学实验认为，Bt蛋白对于哺乳动物没有毒性。在中国农业大学出具的《转基因水稻华恢1号食用安全检测技术报告》中，依据国家标准《急性毒性试验》（GB15193.3-2003）对Bt蛋白Cry1Ab/Ac做了小鼠经口急性毒性检测，试验认为，同试验开始时相比，对照组及试验组的体重及脏器重量均无显著差异，解剖未发现明显脏器变化。
在中国疾病预防控制中心营养与安全所出具的检验报告中，试验结果指出，在转Bt基因水稻华恢1号稻米掺入饲料喂养大鼠90天，“动物活动、生长未见异常，被毛浓密有光泽”。同对照相比，“未发现华恢1号对试验大鼠体重、食物利用率、血液学指标、血生化指标、脏器重量、脏体比以及组织学病理学观察有生物学意义的改变。”上述两份报告均具有法律效力。
Bt蛋白没有毒性，那么它是怎样杀灭靶标昆虫的呢？
其实杀灭靶标昆虫的不是Bt蛋白本身，而是以Bt蛋白作为“原料”，经过加工得到的多肽。
从Bt蛋白到毒性蛋白再到产生杀虫效果须经过两个过程：
1.Bt蛋白在碱性环境中被蛋白酶水解，产生有活性的毒素蛋白；
2.昆虫中肠上皮细胞中存在的特异性受体（只存在于特定昆虫体内）同毒素蛋白结合，从而使昆虫肠道细胞膜穿孔，破坏细胞渗透平衡，细胞膨胀并溶解，最终导致昆虫死亡。
那么在人的消化道中，这一过程会是怎样的呢？
在第一步就会遇到困难。昆虫中肠pH在8-11之间，属于碱性环境。人类胃部的pH值在1.5-6之间，是酸性环境。水解Bt蛋白的蛋白酶在碱性环境中能够正常作用，但在酸性环境下生物活性被严重抑制，几乎无法正常行使功能。
最为关键的一点是，人类消化道上皮细胞没有可以同毒素蛋白结合的受体（该受体只存在于特定昆虫体内），即使Bt蛋白顺利水解，产生的毒素蛋白，没有可以结合的受体，也无法发挥作用。

Bt蛋白作用机理示意图

三、我国对转基因的研究和应用管理非常严格
我国对转基因的研究和应用的管理之严格，完全可以说，即使不是世界上最严格的国家，也一定是最严格的国家之一。在法律法规建设上，早先在1996年，农业部就发布了《农业生物基因工程安全管理实施办法》。后来在2001年，国务院颁布了《农业转基因生物安全管理条例》，对在中国境内从事的农业转基因生物研究、试验、生产、加工、经营和进出口等活动进行全过程安全管理。依据该条例，农业部和国家质量监督检验检疫总局先后制定了5个配套办法来规范农业转基因生物安全评价、进口安全管理、标识管理、加工审批、产品进出境检验检疫工作。
在管理体系建设上，建立了各个相关部门间协作的四个层面的管理体系。按照要求，在中国境内从事转基因生物研究，从实验室内的转化事件（即在实验室中构建载体将外源基因转入受体生物）开始就要向转基因安全管理机构报备，此后还需要继续进行中间试验、环境释放与生产试验，以及环境安全和食用安全评价。以“华恢1号”和“Bt汕优63”为例，这两种转基因水稻从1999年进行中间试验开始，至2009年拿到安全证书，经历了整整11年的时间（不包括实验室做转化，以及在田间选育到遗传稳定、农艺性状优良品系的时间）。
现在，农业部每年还会组织各地方相关部门对科研单位和种子公司种植的试验及繁殖材料取样进行转基因检测，以杜绝转基因材料的滥种和非法扩散。由此可见，我国对转基因的审批和监管是非常谨慎和严格的。

我国转基因作物管理大致流程

四、科学的安全评价体系保证转基因食品安全
就像无法证明某个人永远“绝对”不会犯错一样，转基因水稻也无法被证明是“绝对”安全的。所谓“绝对”，在逻辑上就是错误的。因此，世界各国尝试通过一套科学的评价体系来确保转基因食品的安全性。
目前世界上有三种方法来评价转基因食品的安全性：结果评价法、过程评价法和结果与过程评价法。
结果评价法的基础是“实质等同性”（substantial equivalence）。联合国经济合作与发展组织（OECD）在1993年提出，如果某个新食品或食品成分与现有的食品或食品成分大体等同，那么他们是同等安全的。这也是美国和加拿大在转基因安全性评价中采用的评价原则。最早制订生物技术研究和开发管理制度的美国政府认为，科学证据是安全管理的核心和基石，管制不能建立在“无端的猜测”和消费者“担忧”的基础之上。
欧盟各国奉行的是过程评价法，即对转基因食品的研究、发展、商业化和销售以及消费的全过程进行动态的全面检测和安全评估。这是基于预防原则的一种方法。
我国对转基因食品的安全评价法是结果和过程评价法相结合，但更侧重于使用过程评价法来评价转基因食品的安全性。转基因食品在上市前，需要由第三方机构对转基因食品的营养学、毒理学和致敏性进行评价。结果与常规食品相一致，那么就认为转基因食品与常规食品是一样安全的。
美国食品和药品管理局（FDA，负责确保转基因食品对人的安全性）在1992年做出结论：转基因作物和非转基因作物之间“没有概念上的区别”。因此，没有理由要求对含有转基因作物成分的食品特别进行标签，除非它们的营养成分不同于非转基因作物，或者会引起过敏。

转基因水稻的安全性评价

转基因并不是什么让人亡国绝种的绝世毒药，相反我们生活中经常用到许多转基因产品，尤其是在医药领域。
如糖尿病病人使用的胰岛素，抗病毒治疗使用的干扰素等等，都是通过转基因菌株发酵生产得到的。正是由于转基因技术的使用，使得这些药品的产量得到极大的提高，而价格却大幅下降（如胰岛素。最初胰岛素需要从动物的胰脏提取，每克胰岛素约需要450个猪的胰腺。将胰岛素基因转入大肠杆菌后，只需要20升转基因大肠杆菌的发酵液就可以得到1克胰岛素）。
当前我国农业生产面临着化学农药和肥料日益滥用的问题。农药需求量更小的转基因棉花，化肥需求量更少的转基因玉米，甚至灌溉需求量更少的转基因水稻……科学家们正是希望通过推广这些转基因农作物，为我国的食品安全、环境保护、以及对资源更加有效的利用，提供一剂良药。
也许读到这里，您的心里还是存在一些疑惑，所以笔者选取了一些转基因食品相关的问题进行了回答，写在最后。
Q1.转Bt基因水稻会导致人过敏吗？
科学家对Bt蛋白和已知过敏源蛋白的氨基酸序列进行了比对，Bt蛋白与已知致敏原蛋白无序列相似性，不会增加过敏风险。当然，正如有的人对鸡蛋过敏，有的人对牛奶过敏一样，科学家只能保证Bt蛋白对大多数人而言不存在过敏风险，而不能保证每一个人都不会过敏。
Q2.转基因的专利是在国内还是在国外？国外会不会用专利卡我们脖子？
据笔者所知，目前唯一拿到拿到转基因安全证书的转Bt基因水稻华恢1号和Bt汕优63的核心知识产权是我们中国人的，在中国的生产和销售是不受国外专利限制的。
Q3.传闻转基因是外国的阴谋，吃了转基因食品会让我们中国人亡国绝种，是这样的吗？
所有转基因涉及到的基因序列及调控序列都是已知的，不存在所谓的“基因陷阱”。另外，请不要低估我们中国科学家的智商。
Q4.吃了转基因食品，转的基因会进入我的基因组吗？
研究干细胞的科学家也许会很希望发生这种事情，这样他们的工作难度会降低不止一个数量级。但我想他们只能注定失望。所有转基因所涉及到的基因都是自然存在，而不是人工创造的。我们吃了这么多年的青菜也没看见谁变绿。
Q5.在超市里我应该买转基因大豆油还是非转基因大豆油？
社会上对转基因的争议也就是最近几年兴起的，在此之前我们差不多吃了10年转基因大豆油，目前为止没看见谁出什么问题。
Q6.转基因现在是没出问题，你怎么保证以后也没有问题？
说能保证的是伪科学……具体请详见正文。