第九章 生物安全

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20世纪53年，Watson和Crick对DNA双螺旋结构的阐明带来了70年代的重组DNA技术、细胞融合技术和转基因生物等基因工程技术。人们利用重组DNA技术鉴定和分离特有的基因，把它们增强并插入到其他生物体的遗传物质中去，从而改变这些生物体的遗传组成(转基因技术)。

50年来，基因工程发展迅速。二十一世纪将是生物技术产品销售的黄金时期。按保守的计算，2001年美国生物技术产品的销售额超过60亿美元，2006年将可达到200多亿美元。早在20世纪的70年代生物技术发展的早期，一些科学家就已对于重组DNA技术研究有关的生物学和生态学危机和对环境所带来的潜在影响表示担心。

他们认为生物技术产品，尤其是基因工程产品将可能给环境及人类健康甚至伦理道德各方面带来危机。

20世纪80年代后期以来，“生物安全”这个专门名词出现了，并列入到1992年联合国《生物多样性公约》的条款中。《公约》生效后，在两次缔约国大会上生物安全的问题都是大会的主要议题。由此可见，生物安全已成为世界各国关注的焦点问题之一。9.1基因工程的诱人前景

首先介绍目前国际上常用的个名词：GEO(Geneticengineeringorganism)是指经过遗传工程处理的生物体；GMO(Geneticallymodifiedorganism)是指经过遗传修饰的生物体，其含义比GEO更广泛，但目前多数还是理解为经过遗传工程处理的生物体；LMO(Livingmodifiedorganism)是指经过遗传修饰的活生物体。虽然个名词不一样，但可广义理解为我国常称谓的转基因生物或工程生物。

Rissler等在1993年报道，当时美国尚无一个转基因作物的产品被批准进入市场，虽然正在开发的已为数不少，其中包括水稻、玉米、棉花、大豆、花生、油菜以及南瓜、黄瓜和马铃薯等等。在美国，基因工程的农产品要商业化得经过3个部门的审批，即美国农业部（USDA）、药物和食物管理署（FDA）和环境保护署（EPA）。经过USDA和FDA批准的第一个投放市场的产品是1994年由美国加州的生物技术公司Calgene用8年时间、耗费2000万美元、商品名为FlavrSavr的转基因番茄。☻到1995年，经过上述3个部门批准或无异议的能步入商业化的转基因生物或疫苗迅速增加，还有1种抗除草剂的转基因油菜、2种抗除草剂的转基因玉米、1种雄性不育转基因玉米，2种抗玉米钻心虫（Bt毒素）的转基因玉米、2种抗不同除草剂的转基因棉花、1种改变成熟期的转基因番茄以及1种能提高固氮能力的转基因Rhizobiummeliloti已投入市场。

1991~1994年间，欧共体国家有311种GMO经法律批准向环境中释放，包括油菜、玉米、马铃薯、小麦等作物种类和桉树、杨树等共17个物种共291个GMO。释放作物最多的是油菜，计95次，其次为玉米58次，马铃薯41次，甜菜36次等等。释放的微生物共7种20个GMO，数量最多的是Pseudomonas7次，其次有5次等等，还包括转基因噬菌体M131次。

欧共体15个国家中，释放量最大的是法国93个GMO，其次为比利时59、英国50、荷兰44等等。根据欧共体下设的欧洲专门事务委员会签发的“GMO审慎地向环境释放”的命令，要商业化必须经大多数成员国的同意。到1995年底只有部分申请报告被批准，其中３个是疫苗，１个是抗除草剂烟草。

我国的抗除草剂、抗病毒、抗虫、耐盐等转基因作物有烟草、番茄、马铃薯、甜椒和大豆等等，并都已陆续向环境释放。突出的例子是1987年培育成功抗病毒烟草—PK-873转基因烟草，8年来在国内11个点作大田试验，生长面积已超过3000ha(zhu等1996）。抗烟草花叶病毒和黄瓜花叶病毒的双抗转基因烟草在1992年已达到8000ha大田面积（Zhou等1995）。☻根据Krattiger（1994）的报道，当时世界上只有美国和中国两个国家已批准为商业目的而大规模释放转基因植物。中国释放烟草面积已占整个烟草种植面积的5%，达100万ha。这是转基因作物在生产上大面积获得应用并且其抗病性状表现良好的第一个例子。☻作为医疗目的或作物生物反应器目的的转基因动物研究也有很大进步（钱迎倩等1995）。最近美国佛罗里达大学的科学家向美国农业部申请要求释放第一个转基因的节肢动物—螨。这种螨是草莓及花卉害虫—蜘蛛螨的饲料。转基因螨内含有可杀死害虫的一种细菌的基因。☻总之，基因工程的应用前景广阔，它在疾病诊断、药物生产、环境保护及解决人口不断增长对粮食的需求方面将发挥较大的作用，并将产生巨大的经济效益。9.2GMO潜在的风险☻从重组DNA技术研究一开始就有人提出潜在的风险问题。尽管政府有关管理部门批准GMO产品上市，但争论及反对之声始终不断。1995年12月，GeneExchange上登载着当美国环境保护署批准抗虫转基因玉米和棉花商业化后，就受到环境保护团体及有组织农民的强烈反对。原因是抗虫基因均来自细菌Bacillusthuringiensis(Bt)，（bt基因是指苏云金杆菌(Bacillusthuringiensis,简称Bt)的伴胞晶体蛋白基因。

）在1995年春天时批准的抗虫转基因马铃薯的抗虫基因也来自Bt，这样势必加速对Bt抗性的发展。又如前面提到的第一个遗传工程节肢动物—转基因螨的释放申请就遭到有关科学家联盟（UnionConcernedScientist,简称UCS）的抵制。指出：目前已有相当数量的转基因节肢动物正在研究或者将提出释放申请，包括地中海果蝇、蚊子、蜜蜂以及棉铃虫等昆虫，这些转基因节肢动物存在着巨大的潜在环境风险，因为它们繁殖快，数量大，起到一系列的作为害虫和传粉等的重要的生态学作用。☻1994年11月在巴拿马举行的《生物多样性公约》缔约国第一次会议上决定，要设立一个由各国政府提名的15个专家组成的“生物安全”专家组。专家小组1995年5月在开罗开会，要提出一个背景文件供“生物安全问题不限成员名额特设专家组”审议。背景材料需包括审议生物安全领域内现有知识、经验和立法的信息。缔约国1995年11月在雅加达举行第二次会议时，秘书处提供一份《实施（生物多样性公约）第６条和第８条的有关做法和经验》的文本。

其中第54点指出：“从《生物多样性公约》的角度来看，生物技术产生的LMO引起的有关问题涉及的范围很广。它们包括：①植物基因的稳定性、对非针对对象产生的影响、对生态系统过程的不利影响、基因改变植物潜在脆弱性等问题；②基因改变、控制基因表现、预定和非预定的改变等问题；③供体生物体的表现特征，例如竞争性、致病性和毒性等问题；④对人类健康产生有害影响等问题。”一、对环境可能带来的风险

到目前为止,已有很大数量的GMO正进入中试或大田试验,也已有一批产物达到商业化水平。GMO一旦大量地释放，将来在环境中消灭它们不仅要花费大量的资金,对某些GMO来说甚至是不可能的。大量释放GMO作物可能产生下列结果:⑴基因作物本身可能变为杂草:杂草具有旺盛而顽固的生命力,从营养生长到开花这段时间可以非常短,如是多年生植物，往往有旺盛的营养繁殖或能在从断片中再生的能力，或可在靠近土表折断,以防止整个植株从土壤中拔出来;杂草花是自交的,但往往不是专性的自花授粉,而异花授粉的花粉是通过虫媒或风媒来传播;杂草种子具很长的保持存活的时期,只要生长条件许可，植物可连续不断地产生种子,并在很大的环境范围内传播种子等等。

不少作物已被人类驯化到离开人的耕作就无法生存的程度,例如玉米、小麦等。Colwell（1994a）认为这类作物不管怎样通过生物技术来改良，在生态学范畴内不会变成具有杂草特征的植物。而另一些栽培植物，例如一些高粱属的品种，在某些环境下本身就是杂草，而在另外的场合下它是作物。当在这类作物中插入一个抗病、抗虫基因，或转基因作物中基因逃逸时，可能会使本来在某些地区很安全的作物由于改变了其平衡而趋向于杂草化。又如甘蔗、水稻、马铃薯、油菜和燕麦等作物，它们本身就有其很近的杂草性近缘种，因此某些遗传上的改变就可能使作物成为杂草。⑵转基因作物使野生近缘种变为杂草：自然界不少作物的野生近缘种，由于受自然的制约在一定环境条件下并不以杂草的形式存在。可是一旦某一个GMO通过花粉的传播或GMO中基因的逃逸，把花粉引入野生近缘种，这种近缘种就会大量繁殖而变成杂草。在美国，野葫芦一类的南瓜近缘植物普遍存在，这些野葫芦并未成为杂草，原因是自然界中病毒的存在很可能是对野葫芦发展的一种制约。1995年美国USDA和FDA已批准Asgrow公司的转基因南瓜上市。这是一种抗多种病毒的转基因南瓜，人们担心转基因南瓜的基因流入野葫芦，就会使原来对黄瓜斑纹病毒和西瓜斑纹病毒敏感的绿皮密生西葫芦（一种美洲野生南瓜）变成抗两种病毒的品种，从而大量繁殖起来而成为严重的杂草（钱迎倩等1995）。

按Mullner(1996)介绍，在1996年3月份Nature上发表Mikkelsen的文章，论及用抗除草剂glufosinate的转基因芸薹（Brassicanapus）与（B.campestris）作杂交的结果。将雄性不育的转基因芸薹作为母本与在丹麦是杂草在加拿大是作物的野油菜杂交，得到杂种后再与野油菜回交，结果是植株类似野油菜并有一部分是不育株。GMO的基因已经传播到杂草中去；抗除草剂性能自发地转移到近缘种杂草中去而产生“超级杂草”；抗除草剂基因跳到野生种去后，这种“超级杂草”不再能被任何一种除草剂所控制。⑶基因的转移或改变：美国亚利桑那大学教授1993年就指出，整合到植物基因组内的病毒外壳蛋白基因可以转移，并有和其它病毒发生重组而产生“超病毒”的潜在风险。美国密西根大学的科学家也得出类似的推论，他们把花椰菜花叶病毒外壳蛋白的基因插入豇豆时，发现125株豇豆中有4株又染上了花叶病。由此，他们认为插入转基因作物中的病毒基因可能与再接种病毒的遗传物质结合而形成新的病毒。这种新的病原体如再侵入其他重要作物的话，可能造成更大的危害（钱迎倩等1995）。☻闻大中（1992）的文章中也列举了改变某些动物病原体的基因，可使该病原体的毒性增强或增加其对农药和抗菌素的抵抗力，或者因基因改变可使与动、植物共生的微生物具有致病力的例子。

释放转基因微生物是一个更复杂的问题，目前绝大多数微生物尚未得到鉴定、定名或研究。人们知道微生物不同种、属之间的自然基因转移比较频繁，新插入的带有明显选择优势的基因有可能在大范围的微生物界传播，这会给对某一些转基因微生物的长期影响做评估带来困难（钱迎倩等1994）。二、对人类健康的影响☻转基因生物食品对人体健康可能带来的风险一直是人们所关心的问题。转基因油菜、玉米、马铃薯、大豆、南瓜和番茄的上市都是经过FDA批准的。但即使这样，也不可能完全消除人们的担心。美国第一个释放上市转基因番茄是在1994年6月，至今时间还非常短。吃下GMO食品后，对人体会有什么影响，风险又有多大，目前人们全然不知。但值得指出的是在作转基因作物实验中往往需要用标记基因，多数实验用的是卡那霉素一类的抗生素类物质。人们担心的是：这些抗生素类物质是否可能由转基因食品而转嫁到人体内？长期积累的后果又会是怎样？三、伦理道德的争论☻据不完全统计，至少有24种人体基因任意地转移并插入到各种生物体内。国际社会为此提出一系列问题：1、人类是否有权任意把任何数量的人体基因转移到其他生物中去？2、消费者是否愿意食用带有人体基因的食品？3、用人类基因做转基因工作有没有一个法定限度？等等。

突出的一个例子是，美国马哈里希国际大学（MaharrishiInternationalUniversity）的一位国际公认的DNA研究者、由康奈尔大学培养出来的分子生物学家JohnFagan博士在1994年11月举行新闻发布会，他站在伦理道德的立场，基于基因工程巨大的风险而反对基因工程，公开宣布放弃已争取到的185万美元科研资助费，呼吁国际社会对种系（germ-line）的遗传操作（既把新的基因引入到精子、卵或非常早期胚胎的DNA中去）暂停50年。

另一个例子是1993年成立了包括4位诺贝尔医学奖获得者在内的由科学家、律师、哲学家共50人组成的国际生物伦理学委员会，要起草一个有关保护人类基因组的国际公约，以广泛宣传遗传学进展可能给公众带来的问题。四、生物技术与生物多样性☻Colwell（1994）称生物多样性和生物技术为一对新的伙伴关系。实施生物技术特别是其中的转基因技术需从自然界的生物多样性中得到目的基因，经操作而获得转基因生物。这说明了生物技术对生物多样性密切的依赖关系，也可以说生物多样性是生物技术的先决条件之一。但反过来看，生物技术也为生物多样性的迁地保护、特别是遗传资源的保存提供了可靠的保证。各种优良种质的器官