生物技术的安全性及其影响

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1、13 生物技术的安全性及其影响生物技术的安全性及其影响 学习目的学习目的：了解生物技术，尤其是基因工程技术的安全性及其对社会安全、伦理、道 德可能带来的重大影响。 了解中国加入世界贸易组织以来在生物技术安全性方面面临的问 题及对策。 科学，原本以一种为人类谋幸福的姿态出现，但是它本身却可能潜在着某种危机。人类 社会许多世纪以来一直安全地使用生物技术产品和工艺， 但是， 随着生物技术日新月异地发 展，特别是基因工程技术的发展，人们对其可能产生的后果越来越忧心忡忡。最初，人们还 在对食用一些经辐射处理的作物及食品的后果争论不休， 但是我们突然之间发现， 这种危害 与基因工程技术所带来的后果相比简直

2、是微不足道的， 而更关键的是， 基因工程已经一点一 滴地渗入了我们的生活，影响着我们的饮食起居。基因工程作为科学发展的成果，它为我们 所带来的是幸福还是祸患，不同处境、不同立场的人有不同的说法：科学家和商人大都对其 贡献赞不绝口，认为基因工程实为 20 世纪的一项创举；而环保人士和一般市民则质疑基因 工程的产物对人体的危害和自然生态的灾难性影响， 而且在基因工程发展的背后往往掩藏了 一些不可告人的商业秘密。 其实，生物技术的安全性很早就引起人们的争论。人们的担忧主要来自以下几个方面： (1)基因工程对微生物的改造是否会产生某种有致病性的微生物，这些微生物都带有特 殊的致病基因， 如果它们从实验

3、室逸出并且扩散， 势必造成类似鼠疫那样的可怕疾病的流行。 (2)转基因作物及食品的生产和销售，是否对人类和环境造成长期的影响，擅自改变生 物基因将会引起一些难以预料的危险。 (3)分子克隆技术在人类身上的应用将造成巨大的社会问题，并对人类自身的进化产生 影响； 而应用在其他生物上同样具有危险性， 因为所创造出的新物种可能具有极强的破坏力 而引发一场浩劫。 (4)生物技术的发展将不可避免地推动生物武器的研制与发展，使笼罩在人类头上的生 存阴影越来越大。 (5)动物克隆技术的建立，如果被某些人用来制造克隆人、超人，将可能破坏整个人类 的和平。 应该说，这种种忧虑在理论上都是很有道理，并且都有着其现

4、实基础的。所幸的是，人 们(包括科学家与公众)从生物技术诞生那天起就一直对其加以关注并采取防御措施，因此目 前为止，还没有出现大规模的灾难。 131 微生物技术微生物技术 从远古以来，人们对引起如霍乱、鼠疫、天花等一些流行性疾病的微生物十分恐慌，随 着这些微生物得到控制，人们担心更大的危害可能来自于基因工程技术对微生物的改造。 在 20 世纪 70 年代，当微生物的基因工程实验刚刚开始发展时，关于重组 DNA 潜在危 险性问题的争论就已经开始。1971 年，在美国麻省理工学院，有人提出了将猴肾病毒 SV40 DNA 同噬菌体 DNA 重组，然后导人大肠杆菌细胞的研究设想。这个计划一传出，立即就

5、 遭到了许多科学家的反对。他们认为，这种带有病毒 DNA 的重组 DNA 分子有可能从实验 室逸出，并随着大肠杆菌感染到人类的肠道，其后果将十分严重的。于是这个研究计划便被 搁置下来了。 继 1972 年第一个重组 DNA 分子在美国斯坦福大学问世之后，人们对于重组 DNA 潜 在危险性的关注又重新高涨起来。有趣的是，首先产生这种担心的却是直接从事 DNA 重组 研究的科学工作者。例如，重组 DNA 的创始人之一 Pall Berg 博士就出于安全方面的考虑而 主动地放弃了将 SV40 基因导人大肠杆菌细胞的想法。随着时间的推移，参加争论的范围便逐渐地从科学界波及到群众团体。在这种背景下，美国

6、国家卫生研究院(NIH)考虑到重组 DNA的危险性， 便提请Berg博士组成一个重组DNA咨询委员会(Recombinant DNA Advisory Committee，RAC)，专门进行研究。1974 年 7 月，RAC 委员会联名在科学杂志上发表 了一封对生物危害的关键性建议的公开信，此建议后被称为“伯格信件” 。公开信中要求在 还没有弄清重组 DNA 所涉及的危险性范围和程度，以及在采取必要的防护措施之前，暂停 两种类型的实验， 即涉及组合一种在自然界中尚未发现的、 有产生病毒能力或带有抗菌素抗 性基因的新型有机体；涉及将肿瘤病毒或其他动物病毒的 DNA 引入细菌的实验。因为这两 类重

7、组，DNA 可能更容易在人类及其他的生物体内传播，因而有可能造成扩大癌症及其他 疾病的发生范围。 1975 年 2 月，美国国家卫生研究院在加利福尼亚州的 Asilomar 会议中心举行了一次有 160 名来自美国和其他 16 个国家的有关专家学者参加的国际会议。 会上， 代表们对重组 DNA 的潜在危险性展开了针锋相对的辩论。 最后尽管代表们意见分歧很大， 但仍然在如下三个重 要问题上取得了一致的看法：第一，新发展的基因工程技术，为解决一些重要的生物学和医 学问题，以及令人普遍关注的社会问题 (如环境污染、食品及能源问题)展现了乐观的前景； 第二，新组成的重组 DNA 生物体的意外扩散，可能

8、会出现不同程度的潜在危险，因此必须 采取严格的防范措施；第三，目前进行的某些实验，即便是采取最严格的控制条件，其潜在 的危险性仍然很大。基于这些共识，会议极力主张制定一份统一管理重组 DNA 研究的实验 准则，并要求尽快发展出不会逃逸出实验室的安全寄主菌株和质粒载体。 1976 年 6 月 23 日，美国国家卫生研究院制订并正式公布了“重组 DNA 研究准则”(以 下简称“安全准则”)。为了避免可能造成的危险， “安全准则”除了规定禁止若干类型的重 组 DNA 实验之外，在实验安全防护方面明确规定了物理防护和生物防护两个方面的统一标 准。物理防护分为 P1P4 四个不同等级，P4 级为最高等级

9、；生物防护分为 EKlEK3 三个 不同等级， 都是专门针对大肠杆菌菌株而规定的安全防护标准， 它是依据大肠杆菌在自然环 境中的存活率为前提制定的。EKl 级的大肠杆菌菌株在自然环境中一般都是要死亡的，而符 合 EK23 级标准的大肠杆菌菌株在自然环境中则是无法存活的。 客观地说，由于“安全准则”的公布，以及安全的寄主细菌质粒载体系统的建立，重 组 DNA 研究进入到一个蓬勃发展的新阶段。1977 年，世界上第一家专门制造和生产医疗药 品的基因工程公司(Genentech)在美国诞生，标志着基因工程即将进入实用阶段。 在经过一段时间的实验之后，科学工作者发现，早期人们普遍担心的有关重组 DNA

10、 研 究工作中许多理论上的危险性，从今天的观点来看，并不是当初所想象的那么严重。已经做 出的许多涉及真核基因的研究表明，早期的许多恐惧事实上是没有依据的。实际上，与自然 界中那些原本就具有危害的微生物相比， 基因重组微生物在自然界中扩散并造成危机的可能 性要小得多。 一方面是因为虽然基因重组微生物具有一些特殊的性状， 有可能影响到自然的 微生物， 但是这种性状的改变毕竟是在人类的操纵和掌握之中的。 而自然界中那些原本就具 有危害的微生物在紫外线、 辐射等不可知因素的影响下发生的基因突变却是人类无法控制和 预知的，因此更值得注意。另一方面，基因重组微生物在实验室条件下具有的性状在自然界 的复杂条

11、件中并不一定能够显现出来，在残酷的自然选择面前被自动淘汰的可能性很大。 现在“安全准则”在实际使用中便逐渐地趋于缓和，有许多原来用于应付潜在危险的限 制已经大大地放宽了。 许多重要的医药产品如胰岛素和人类生长激素及一些工业用酶已经用 大型发酵工序来生产， 包括使用特殊的基因重组微生物。 这些工序的终产物中并不存在经过 基因操作的微生物，因而不存在扩散的问题。这些系统工作性能良好，迄今为止没有因为这 些操作造成健康和环境问题。最近，用于制造奶酪的凝乳酶也利用微生物来生产，而公众对 这种最新的奶酪产品并没有抵触的反应。因此可以说，只要加以重视，因微生物的泄漏而引 发灾难的可能性是微乎其微的，而且现

12、在人们正考虑谨慎地将基因重组微生物释放到环境中，例如应用于生物控制、农业上的接种、活疫苗、生物治疗、面包和酿酒酵母等，所有释 放重组生物到环境中的行为都被记录并受到严密监视。 目前， 所有新释放到环境的基因重组 微生物正由专家委员会逐例地进行分析评价， 当基本的信息库建立起来以后， 对新的应用做 出评判将会容易得多。 迄今为止， 尚未发现释放到环境中的基因重组微生物造成了任何不良 的影响。事实上， “安全准则”已经经过了很多次修改，就目前的情况看，只要重组 DNA 的实验规模不大，不向自然界传播，实际上已不再受任何法则的限制了。当然，这在任何意 义上讲都不是说重组 DNA 研究已经不具有潜在的

13、危险性了，相反地，作为负责的科学工作 者，对此仍须保持清醒的认识。 132 转基因技术与食品转基因技术与食品 现代生物技术始源于早期的食品和饮料发酵， 从那时候起， 人类就已经采用各种方法来 促进用于食品生产的微生物、动植物品种的进化朝着有益的方向进行，并形成了传统方法。 而现在，随着遗传学知识的增长，基因工程正越来越多地被运用于许多育种计划中，它们不 仅可以达到传统方法所能达到的目的，而且具有两大优点：第一，可以更精确，更具有可预 测性地控制基因的引入；第二，可以在非近亲的物种中引入基因，而这些是传统方法所无法 做到的。 现在， 一些依靠基因工程手段培育出来的转基因作物已经大量投入生产， 进

14、入市场， 而转基因动物也即将进人市场。 基因工程食品已经在不知不觉中摆上我们的餐桌， 写进我们 的食谱。 尽管大多数基因工程食品看起来与普通食品并没有什么两样， 但它们有的更耐贮藏， 有的在生长过程中可以抵御严寒和病虫的危害，而且有些基因工程食品吃起来味道更鲜美， 营养更丰富，具有更高的经济效益。但转基因生物在食品、工农业、医学等多个领域产生重 大经济效益的同时， 人们亦对其可能和已经带来的危害提出了质疑， 这种担心主要集中在三 个方面：转基因动植物的大规模种植(养殖)对环境造成的污染；食用转基因食品对人类健康 造成的危害；转基因食品对一些社会伦理观念及道德规范造成的危害。 近二十年来的基因工

15、程技术在农业领域得到了最广泛的应用，主要作物如玉米、大豆、 棉花等的转基因产品产量已占到了相当大的份额。据统计，到 2000 年，世界上共有 4400 万公顷的转基因农作物，其中绝大多数是在北美地区，其余的分布在澳大利亚、法国、西班 牙、阿根廷、墨西哥和南非等少数国家。美国、巴西、阿根廷等国是目前世界上的主要转基 因农产品生产大国和出口大国。仅以大豆为例，美国目前转基因大豆的种植面积已超过了 50，而在阿根廷，大豆中有 95是转基因品种。2000 年，在全球转基因大豆播种面积达 58。 据美国农业部的预测， 2002 年世界大豆产量可能会达到 1 83 亿吨， 与 2001 年的 1 74 亿

16、吨相比，增幅可达 52。这其中的大部分，又是来自像美国、巴西、阿根廷这样的转 基因大豆生产大国。但是，随着种植面积的增加，一些与转基因作物种植所带来的后果相关 的事件引起了人们的关注。 加拿大“超级杂草”事件。1995 年，加拿大首次商业化种植了通过基因工程改造的转 基因油菜。 但在种植后的几年里， 在其农田中发现了拥有多种耐抗除草剂特性的野草化油菜 的植株，即“超级杂草” 。如今，能够同时拥有三种以上抗除草剂性质的杂草化油菜在加拿 大的草原农田里已非常普遍。原因只是一些转基因油菜籽在收获时掉落，留在了泥土中，来 年它们又重新萌发。 如果在这片田地上种下去的不是同一个物种， 那么它们萌发就变成了一 种不受欢迎的野草，农民们通常就会把它们除去。然而，可以同时抵抗三种除草剂的野草化 的油菜不但很难铲除， 而且还会通过交叉传粉等方式， 污染同类物种， 使种质资源遭到破坏。 墨西哥玉米基因污染事件。 作为美洲最重要的粮食作物， 玉米是美洲土著人的衣食父母， 被印地安人亲切地称为“玉米妈妈” 。1991 年， 自然杂志上发表了一篇闹