浅论转基因技术及其利弊所引发的思考.docx

中图分类号：Q812 文献标志码：A 浅论转基因技术及其利弊所引发的思考自动化113-23-龚俐摘要：转基因技术作为生命科学的前沿技术之一，已经逐渐走入了人们的生活。转基因技术可以认为是在一定程度上通过科学技术手段让其他生物、植物朝着对人类有利方向发展的技术。从20世纪80年代末转基因植物在美国问世至今，该项技术正以日新月异的速度迅猛发展，但由于转基因生物及其产品是否存在潜在风险尚无定论，故转基因生物及其产品的安全性成为全球的热点问题，并引起世界各国政府和许多国际组织的高度重视。科学家发明转基因技术的初衷是想利用该技术造福人类，既可加快农作物和家畜品种的改良速度，提高人类食物的品质，又可以生产珍贵的药用蛋白，为患病者带来福音。人类对自然界的干预是否会造成潜在的尚不可能预知的危险?大量转基因生物会不会破坏生物多样性?转基因产品会不会对人类健康造成危害?一些科学家们开始担心对生物、植物生命进行的“任意修改”，创造出的新型遗传基因和生物可能会危害到人类。它们可能会对生态环境造成新的污染，即所谓的遗传基因污染，而这种新的污染源很难被消除。通过对转基因技术的研究，了解该技术的利弊关系，通过正确的引导和规范管理，才能很好地利用该技术，使它为人类服务。关键词：转基因技术，利弊关系，转基因食品Shallow theory of genetically modified technology and something about its advantages and disadvantagesAbstract：Genetically modified technology as one of the cutting-edge technology of life science, has been gradually into peoples life. Genetically modified technology can be thought of as a fixed extent by means of science and technology let other creatures and plants in the development of technology in the direction of good for people. From the late 1980 s Published in the United States for plant, more than a decade, the technology is rapid development with rapid speed, but as a result of genetically modified organisms and their products Whether there is the potential risk is uncertain, so the safety of genetically modified organisms and their products become a global hot topic, and governments around the world. And many international organizations. Scientists invented the intent of the genetically modified technology is to use the technology for the benefit of humanity, and can speed up the crops Livestock breeds improved speed, improve the quality of human food, and can produce valuable medicinal proteins, bring the Gospel to the sick. For the human But the community intervention can cause potential is still impossible to foresee danger? A large number of genetically modified organisms will destroy biodiversity? Gm products will cause a harm to human health? Some scientists are beginning to worry about the biological, any modification plant life, create the new genetic and biological may harm the human. They are likely to cause the new pollution to the ecological environment, the so-called genetic pollution, and this new pollution sources are difficult to eliminate. Through the study of genetically modified technology, understand the pros and cons of the technology, with the right guidance and specifications , can very good use of the technology, make it serve human beings.Keywords:genetically modified technology, advantages and disadvantages, genetically modified food.转基因技术简介转基因技术是指用人工分离和修饰过的外源基因导入生物体的基因组中，从而使生物体的遗传性状发生改变的技术，可分为转基因动物与转基因植物两大分支。人们常说的“遗传工程”、“基因工程”、“遗传”、转化”均为转基因的同义词。1999 年，联合国粮农组织（FAO）制定了植物保护公约（PPC），提出优先考虑建立基因生物的风险分析测试和释放标准。联合国环境署于1998年组织起草了生物多样性公约，已有175个国家签署并批准了这一国际协议，现已正式生效。去年9月，联合国环境署经过努力，促成通过了卡塔赫纳生物安全议定书，该议定书是第一部管理活性转基因生物体（LMO）的国际法规，是由134个国家的代表经谈判达成的一个法律性文件。该议定书的核心是预防原则，目标是保证转基因生物及其产品的安全性，即确保不危害人体健康和生态环境， 强调在缺乏足够的科学依据情况下， 宁可对LMO采取严格的管理措施。为严格实施标签制度，议定书明确要求转基因货物要有清楚的标识。卡塔赫纳生物安全议定书将对转基因产品在国际贸易和生物技术方面的发展产生深远的影响。目前国际上对转基因农产品主要有3种管理模式：一是宽松型。以美国为代表，只要经过FDA 的有关分析，达到要求即允许上市。二是严格型。以欧盟为代表的，对转基因潜在风险、产品实验、商品化与环境释放等均做了严格的规定。三是实行标识制度，即由消费者自行选择。1.1. 转基因植物技术转基因植物是指利用重组DNA 技术将克隆的优良目的基因整合到植物的基因组中，并使其得以表达，从而获得的具有新的遗传性状的植物。自1983年世界第一例转基因植物烟草问世以来仅30多年的时间，转基因植物的研究和应用就已经得到了迅猛的发展，已有近1000例。转基因植物被批准进入田间试验涉及的植物物种有50余个，已有48个转基因植物品种被批准进行商业化生产。目前比较常见的转基因植物技术有：1.1.1 农杆菌介导转化法。农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。根癌农杆菌和发根农杆菌的细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA 插入到植物基因组中。因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。人们将目的基因插入到经过改造的T-DNA 区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。农杆菌介导法起初只被用于双子叶植物中，近年来，农杆菌介导转化在一些单子叶植物(尤其是水稻)中也得到了广泛应用。1.1.2 基因枪介导转化法。利用火药爆炸或高压气体加速(这一加速设备被称为基因枪)，将包裹了带目的基因的DNA溶液的高速微弹直接送入完整的植物组织和细胞中，然后通过细胞和组织培养技术，再生出植株，选出其中转基因阳性植株即为转基因植株。与农杆菌转化相比，基因枪法转化的一个主要优点是不受受体植物范围的限制。而且其载体质粒的构建也相对简单，因此也是目前转基因研究中应用较为广泛的一种方法。1.1.3 花粉管通道法。在授粉后向子房注射含目的基因的DNA溶液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源DNA导入受精卵细胞，并进一步地被整合到受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体。该方法于20世纪80年代初期由我国学者周光宇提出，我国目前推广面积最大的转基因抗虫棉就是用花粉管通道法培育出来的。该法的最大优点是不依赖组织培养人工再生植株，技术简单，不需要装备精良的实验室，常规育种工作者易于掌握。2.1 转基因动物技术转基因动物是指用实验导入的方法将外源基因在染色体基因内稳定整合并能稳定表达的一类动物。1974年，Jaenisch 应用显微注射法，在世界上首次成功地获得了SV40DNA转基因小鼠。其后，Costantini将兔-珠蛋白基因注入小鼠的受精卵，使受精卵发育成小鼠，表达出了兔卜珠蛋白;Palmiter 等把大鼠的生长激素基因导人小鼠受精卵内，获得“超级”小鼠;Church 获得了首例转基因牛。到目前为止，人们已经成功地获得了转基因鼠、鸡、山羊、猪、绵羊、牛、蛙以及多种转基因鱼。主要的转基因动物技术包括有：2.1.1 原核显微注射法又称DNA显微注射法，即通过显微操作仪将外源基因直接用注射器注入受精卵，利用外源基因整合到DNA 中，发育成转基因动物。其创始人是Jaenisch 和Mintz 等。此方法目前应用较普遍，现在的转基因动物研究大都是在Palmiter 等方法的基础上有所改进而进行的。这种方法的特点是外源基因的导入整合效率较高，不需要载体，直接转移目的基因，目的基因的长度可达100Kb。它可以直接获得纯系，实验周期短。但需要贵重精密仪器，技术操作较难，并且外源基因的整合位点和整合的拷贝数都无法控制，易造成宿主动物基因组的插入突变，引起相应的性状改变，重则致死。2.1.2 逆转录病毒载体法指将目的基因重组到逆转录病毒载体上，制成高浓度的病毒颗粒，人为感染着床前或着床后的胚胎，也可以直接将胚胎与能释放逆转录病毒的单层培养细胞共孵育以达到感染的目的，通过病毒将外源目的基因插入整合到宿主基因组DNA中去。这种逆转录病毒被用重组DNA技术修饰后作为基因载体在应用中优于微注射法之处为：无需要重排，可在整合点整合转移基因的单个拷贝；将胚胎置于高浓度病毒容器中，或者与被感染的细胞体外共同培养，或微注射鸡胚盘里，整合有逆转录病毒的DNA的胚胎率高。缺点是：需要生产带有转基因的逆转录病毒；插入逆转录病毒的基因有一定的大小限度；所得转基因家畜的嵌合性很高，而且需要广泛的杂交，以建立转基因系；转基因的表达问题尚未解决。2.1.3 胚胎干细胞介导法是将基因导入胚胎于细胞;然后将转基因的胚胎干细胞注射于动物囊胚后可参与宿主的胚胎构成，形成嵌合体，直至达到种系嵌合。其优点是：在将胚胎干细胞植入胚胎前，可以在体外选择一个特殊的基因型，用外源DNA转染以后，胚胎干细胞可以被克隆，继而可以筛选含有整合外源DNA的细胞用于细胞融合，由此可以得到很多遗传上相同的转基因动物。缺点就是许多嵌合体转基因动物生殖细胞内不含有转基因。目前，胚胎干细胞介导法在小鼠上应用比较成熟，在大动物上应用较晚。.转基因技术的利与弊转基因技术给人类带来的福祉2.1转基因技术给农业带来的革命：2.1.1.抗病虫害的农作物目前已经发现了多种杀虫基因，其中应用最广的是Bt毒蛋白基因和蛋白酶抑制剂基因。Bt毒蛋白基因来源于苏云金芽孢杆菌，将该基因转移到植物体后，植物体内能合成Bt毒蛋白，被害虫吞食后可导致害虫死亡；蛋白酶抑制剂基因最早从菜豆中分离，害虫食入它的表达产物后会无法消化某些必需蛋白质从而导致死亡。另外，动物的毒素基因以及植物凝集素基因也被应用于杀虫并且成绩斐然。在抗病害方面，人们将病毒的外壳蛋白基因、病毒的卫星RNA基因、异种植物编码的抗病基因导入植物体内，利用它们的表达产物对付病毒的侵害；将植物抗毒素基因、几丁质酶基因等导入植物体内使植物获得抗真菌的能力等等。2.1.2.利用植物生产疫苗在人生的旅途中，人类时时刻刻在与疾病做着顽强的斗争，而疫苗是人类在斗争中的重要武器之一。传统的生化方法生产疫苗成本高、危险性大，为了解决这个问题，科学家利用转基因技术，使得某些植物具备了产生人类需要的疫苗的能力。细胞生物学家米奇海因正在培育可以防止霍乱产生的苜蓿苗。他将霍乱的抗原基因切下来，把这些基因导入到能够引起植物冠瘿病的土壤杆菌细胞中，让苜蓿感染这种带有外来基因的冠瘿病毒。通过这种方法将霍乱抗原基因带入苜蓿苗中，当人们食用这些苜蓿苗后，就可以获得对霍乱的免疫力。种植这种植物来生产疫苗成本低、产量大、危险系数小，而且食用植物疫苗不需要注射器，可以避免注射器传染疾病的威胁。2.2转基因技术给畜牧业带来的变化：2.2.1.利用转基因技术实现优质高产动物品种的遗传改良，即提高其抗性、品质和产量，为增加肉、蛋、奶及其他畜产品的生产起了很大的作用。例如在美国，奶牛的品种改良在过去30年中使奶牛的平均产奶量提高了一倍。目前在一年305天的泌乳期内，许多大量养殖牛群的平均产奶量已经达到5450公斤-6300公斤，个别高产奶牛可达到13620公斤。而生物技术专家将生长激素基因和来自北大西洋鱼类的耐寒性基因转入耐寒性较差的鲶鱼体内，有望得到既耐寒又生长快的鲶鱼新品种。2.2.2.利用动物生产药物利用转基因技术，人类把人的基因嵌入到哺乳类动物的受精卵中，使动物乳腺有目的的生产某些蛋白质。例如荷兰科学家利用奶牛生产抗菌素乳铁蛋白、美国科学家实现了利用猪生产以用蛋白质人类蛋白C、法国科学家让转基因兔子生产凝血因子7和红细胞生成素等等。2.3转基因技术给医学带来的新思维2.3.1.用动物器官代替人类器官传统的器官移植主要面临两个难题：供体器官紧缺和异体器官的排斥。而利用转基因技术，可以将人的基因注入猪等与人器官相近且繁殖率高的动物的受精卵中，经过几代的检测筛选后可以得到具备人类基因的猪，其器官可以避免被排斥。这一技术有望实现用动物器官代替人类器官，从而解决上述两个难以解决的问题，并且避免了伦理纷争。2.3.2.基因诊断基因诊断是指通过对受检者基因组进行直接分析来测定某个基因的结构是否正确，从而判断受检者是否携带有致病基因，以达到对遗传病的诊断目的。基因诊断的方法有很多种，总的来说是将受检者的基因与正常人的标准基因序列（图谱）进行比较，找出其差异即可判断有无致病基因。该方法的诊断率相当高。传统的诊断总是根据发病后的临床症状进行，而基因诊断是根据基因型来判断表现型，所以又称为“逆向诊断”。它解决了遗传病发病前的早期诊断，携带者的致病基因的检出，因此基因诊断是医学诊断史的重大革命。2.3.3.基因治疗很多疾病是由基因异常引起的，通过纠正缺陷基因可以达到治疗目的。目前常用的基因治疗方法有两种：一是将受体细胞在体外培养，导入外源基因后再把重组的受体细胞回输患者体内，让外源基因表达以改善患者症状。二是将外源基因直接注射至机体内，可直接注射DNA，也可以包裹在脂质体内注射，使其在体内转录、表达而发挥治疗作用。上文列举了一些转基因技术给人类生产生活带来的正面的影响。但凡事都有两面性，在给人类带来无限福音的同时，转基因技术也给人类带来了许许多多难以解决的问题。转基因技术给人类带来的难题2.4转基因生物可能引起广泛的生态环境安全性问题2.4.1.可能诱发害虫和野草的抗性许多转基因生物的改良品种含有特定基因作为外源基因，这种目标基因会产生一种对昆虫有害的蛋白质。若长期大面积使用这种转基因生物，由于进化也可能使害虫产生抗药性，使转基因植物不再抗虫。另一方面，在自然生态条件下，有些转基因作物可能与周围生长的近缘野生品种通过花粉等媒介发生杂交，从而将自身的外源基因传入野生品种。如果传入的是强抗病虫害能力和抗旱能力的基因，就会出现抗病能力强、蔓生速度快的超级杂草，扰乱生态系统的平衡。而且这种污染不同于化学污染，它在合适的环境条件下可以扩增并永远存在。2.4.2.可能诱发食物链的破坏完整的食物链是维系自然界万物共生、生态平衡极为重要的一环。一旦食物链遭到破坏，生态环境将会遭到致命威胁。转基因农作物作为一种新的人造品种进入原有的食物链，可能会导致食物链的改变甚至破坏。2.4.3.可能引发基因污染转基因植物是人为地用基因工程技术将某种目标基因转入而获得的。如果这些外源基因由于“基因漂流”而非人为地转入其他有机体，就造成了自然界基因库的混杂或污染。植物和微生物可以使基因污染成为一种难以控制的蔓延性持续性灾难。2.5转基因食物对人体健康的威胁2.5.1.毒性问题尽管迄今为止还没有具有说服力的研究报告表明转基因食品的毒性，但是巴西豆过敏事件、转基因马铃薯引起大鼠器官生长异常、抗草甘膦转基因大豆的不明基因片段等等都表明转基因作物及其食品存在潜在的健康风险。2.5.2.过敏性反应问题 人和动物的变应原性风险是非常低的，而转基因作物可能诱发或者加重变应原性风险。这是由于农作物中引入外源基因后，会使转基因生物产生新的蛋白质，人类在自然环境中进化出的免疫系统可能难以适应这些新的蛋白质，所以这些新蛋白可能引起食用者或接触者产生过敏性反应。2.5.3.免疫力问题转基因生物及其产品有可能降低动物乃至人类的免疫能力，从而对动物及人类的健康安全甚至生存能力产生影响。1998年8月英国科学家披露，实验白鼠在食用转基因大豆后，器官生长异常，体重减轻，免疫系统遭受破坏。2.5.4.抗药性问题转基因过程中，为了检测转基因试验是否成功经常将特定抗生素抗性基因作为标记基因。而抗生素都是用来治疗各种非常严重疾病的药物，已有用卡那霉素抗性基因作为标记基因的先例，这种基因制药有单一突变也可以产生氨基丁卡霉素抗性。食用含有这种标记基因的食物后，其抗性基因有一定概率转移到细菌中，使细菌产生抗药性。氨基丁卡霉素是世界医药界尚未启用储备作为急救药物的抗生素，而GMO得滥用抗生素使得其抗性已经广为传布，这是无法接受的风险。这意味着一旦某些致病病菌获得这种抗性后，出现某种疾病人类将无药可用。转基因食品在人类的科技发展史上，除了40年代中期发展起来的核技术外，恐怕没有像基因工程技术一样，在全世界引起如此大的关注和争议了。生物技术是一把双刃剑,在给人类带来巨大利益的同时,也可能产生一列风险.转基因技术-改造自然还是破坏自然？造福人类还是给人类带来灾难性的毁灭？目前,转基因生物的安全性引起了人们的普遍关注.所谓转基因生物就是指为了达到特定的目的而将DNA进行人为改造的生物。在食品工业中，大豆和玉米以及他们的加工品都是必不可少的原料，利用这些转基因原料制成的食品也是转基因食品。目前，国际上通常称转基因食品为“有风险的食品”，对它的利弊争论激烈。一方认为，转基因对人不会有任何危险，而且转基因技术的应用给农业生产带来了革命。经过转基因的农产品比传统的农产品具有更高的生长优势，而且可以添加额外的营养物质或除去某些不良物质，惠及生产商和消费者。而另一方则认为，当一种功能基因被移入另一机体中，这种基因的功能可能发生不可预知的变化，而机体的相应反应更不可预测。另外疾病可能有很长的潜伏期，而毒性物质对人体的危害也需要一个积累的过程才能显现。转基因食品对人体的长期影响还难以有科学确定。世界主要发达国家和部分发展中国家都制定了各自对转基因生物（包括植物）的管理法规，负责对其安全性进行评价和监控。我认为转基因植物是指科学家在实验室中通过基因工程方法，把作物基因构成加以改变，培育出的新品种。实际上，生命现象是十分复杂的，不一定经得起突如其来的“改变”。我们无法确定在转基因技术的“那一头”，会不会潜伏着“异形”怪物。我们所能做的其实只是很粗糙、很原始的一小部分。数十亿年来，大自然已经替我们完成了大部分的“生命奇迹”。由于科技发展水平的限制，人类对基因的活动方式了解还不够透彻，我们没有十足的把握控制基因重组后的结果。因此，有许多人担心，人为地用基因技术改变生物，会打破生态平衡。还有人担心，所使用的DNA会取自一些携带病毒、细菌或抗生素的动植物，可能对食用者引发出许多不知名的疾病。实际上，这些担心已被证实，并非是“空穴来风”和“杞人忧天”。近年来席卷西欧国家、造成了巨大经济损失、危及人类健康、至今官司未了的“疯牛病”事件。起初人们认为将动物骨粉及脏器经过高温消毒后作为畜用饲料是安全无害的，但若干年后突然“冒出来”的不受核酸控制、不怕高温、可以传染的“疯牛病”蛋白质因子，导致了多例消费者染病死亡，震惊了世界。如果转基因植物生产的产品与传统产品具有实质等同性，则可以认为是安全的。反之，则应进行严格的安全性评价。在进行实质等同性评价时，一般要考虑以下主要方面：一方面有毒物质，必须确保转入的外援基因或基因产物对人畜无害。另一方面，过敏源，在自然条件下存在着许多过敏源，在基因工程中如果将控制过敏源形成的基因转入目标植物，则会对过敏源造成不利的影响。据了解，中国大陆目前正在进行研究的基因工程受体生物92种，而申报只有22种，从事此类研究的单位80多个，申报安全性评价的只有19个。但是最令人担忧的是基因工程安全评价没有一个完全合理的办法。北京生物技术和新医药产业促进中心此次举办第七次生命科学前沿讨论会-基因工程和生物安全性问题，邀请了部分在京的转基因专家，畅谈讨论，旨在为我国转基因生物安全管理出谋划策。在转基因技术的研究和开发上，我国同样不能“先发展后治理”，而应探索出有自己特色的研究发展的路子。通过转基因方法培育的新品种，其安全性应该达到自然界中自然突变、化学物理诱变、有性杂交等方法培育的品种水平。目前应该侧重应用基础研究，例如：新基因克隆，新方法发明，新系统创造，模拟传统育种方法重组基因的发生过程等，以确保转基因品种的安全性。总之，转基因植物产品只有达到了与传统方法所育品种的产品一样安全时，才能被广大消费者接受，才能有益于人类健康和社会进步。结论当前条件下，转基因技术还存在许多不足，还处于不断的发展与完善之中，表现在：转基因表达水平低，许多转基因的表达强烈地位受着其宿主染色体上整合位点的影响，往往出现异位表达和个体发育不适宜阶段表达，影响转基因表达能力或基因表达的组织特异性，从而使大部分转基因表达水平极低，极少部分基因表达水平过高;难以控制转基因在宿主基因组中的行为，转基因随机整合于动物的基因组中，可能会引起宿生细胞染色体的插入突变，还会造成插入位点的基因片段丢失，插入位点周围序列的倍增及基因的转移，也可能激活正常状态下处于关闭状态的基因;不了解哪些基因控制多数生理过程，不了解基因表达的发育控制和组织特异性控制的机制;制作转基因动物的效率低，这是目前几乎所有从事转基因动物研究的实验室都面临的问题，也是制约着这项技术广泛应用的关键;对传统伦理是一种挑战，对人类的生存有一定的负面作用等。但笔者相信只要通过科学家的进一步研究和各国对转基因技术的规范管理，保证转基因技术的研究和开发的健康而有序，制定相关的法律、法规，健全转基因生物和转基因食品的管理，如对转基因作物进行监管，对转基因食品进行标识等，应该更深入的了解转基因技术其中的奥秘，只有更了解它才能利用好它，让我们的生活更加美好和谐，使公众对转基因技术有一个较为科学的认识，主动地接受转基因食品，使转基因技术贴近民众，造福于人类。参考文献 1石国进， -新安全观下的转基因技术社会选择中国科技论坛- 2012年21期 2 陆群峰，肖显静，