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1、转基因技术及其利弊耿梦圆（陕西师范大学 生命科学学院，陕西 西安 710062）摘 要：本文主要介绍转基因技术的基本原理，转基因产物带来的好处，转基因技术给人类带来的灾害。以及世界，国家，个人应该对转基因持有的态度。关键词：转基因技术；转基因产物；转基因的弊端；辩证思维GM technology and its pros and consGENG Mengyuan(College of Life Sciences, Shaanxi Normal University, Xian 710062, Shaanxi, China)Abstract:This paper describes the b
2、asic principles of transgenic technology, to bring the benefits of genetically modified products, transgenic technology has brought disaster to mankind. And the world, countries, individuals should be held attitudes to GM.Key words: GM technology; genetically modified products; transgenic drawbacks;
3、 dialectical thinking / 随着科学技术的不断进步，人们与未来越不满足于普通生产力带来的价值。在这时，转基因技术（Genetically Modified）应运而生。1974年，波兰遗传学家斯吉巴尔斯基（Waclaw Szybalski）称基因重组技术为合成生物学概念，1978年，诺贝尔医生奖颁给发现DNA限制酶的纳森斯（Daniel Nathans）、亚伯（Werner Arber）与史密斯（Hamilton Smith）时，斯吉巴尔斯基在基因期刊中写道：限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。转基因技术，包括外源基因的克隆、表达载体、受体细胞，以及转基因途径等，外源基因
4、的人工合成技术、基因调控网络的人工设计发展，导致了21世纪的转基因技术将走向转基因系统生物技术 2000年国际上重新提出合成生物学概念，并定义为基于系统生物学原理的基因工程与转基因技术。然而，所有的事物都有两面性。下面让我们来一起探讨转基因给我们带来的利与弊。1 转基因技术的介绍（1），转基因技术就是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中。由于导入基因的表达，引起生物体性状的可遗传的修饰。（2）基本技术过程a.从生物有机体复杂的基因组中,分离出带有目的基因的DNA片段；或者人工合成目的基因。b.在体外, 将带有目的基因的DNA 片段连接到能够自我复制并具有选择标记的载体分子上, 形成重组
5、DNA分子。c.将重组DNA分子引入到受体细胞(亦称宿主细胞或寄主细胞) 。d.带有重组体的细胞扩增,获得大量的细胞繁殖体。e.从大量的细胞繁殖群体中,筛选出具有重组DNA分子的细胞克隆。f.将选出的细胞克隆的目的基因进一步研究分析,并设法使之实现功能蛋白的表达1。例如绿色荧光蛋白转基因克隆猪的产生：图1.绿色荧光蛋白转基因克隆猪的产生过程Fig.1 Green fluorescent protein transgenic cloned pigs produced2 转基因产物及其优良特性（1），转基因在植物a.转基因青椒2005年，中国载人航天飞船顺利升空的同时附带的带去了一些植物种子。例如
6、带去的青椒的种子，强大的宇宙辐射让种子发生了变异，内部的基因发生了翻天覆地的变化。结果，种出来的青椒，形状与原来纯种的青椒有明显不同，我们把这种新型的转基因变异青椒叫做“太空椒”。这种青椒，个头大，颜色浅，营养含量高。备受大多数消费者喜爱。图2.太空椒与普通青椒的对比Fig.2 Comparison of ordinary space and chili green pepperb.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；如：美
7、国孟山都公司把苏云金杆菌基因插入棉花植株获得了转基因棉花植株，经与农业研究局和一些大学科学家连续两年的田间试验，防治虫害效果良好。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。图3.转基因棉花与普通棉花的对比Fig.3 Comparison of transgenic cotton
8、 and common cotton（2），转基因在动物a.携带细菌基因的转基因猪可产生更清洁，污染更少的绿肥。这些基因，可帮助猪除去食物的磷酸盐，从而有助减少猪畜牧业中产生的对农业有害的废物。在加拿大圭尔夫大学的猪研究小组成员Serge Golovan说：“植物含有许多有机磷，而普通猪不能使用它。”没吸收的磷流散在环境中，危害溪流中的生物，产生温室气体。转基因猪经过遗传修饰，在唾液中产生肌醇六磷酸酶，从而可以吸收植物中的磷，而普通猪是不能消化磷的。对转基因猪产生的肥料进行分析发现，他们比普通猪的排磷量减少了75%。圭尔夫大学研究小组使用来自大肠杆菌的肌醇六磷酸酶基因，将该基因插入到猪基因组中
9、，猪的唾液中产生这种酶。这种污染性小的猪所排泄的磷比食用肌醇六磷酸酶的猪要少得多5。图4. 有利于改善环境的基因猪Fig.4 Conducive environment to improve gene in pigb.荧光鱼2003年，美国得克萨斯的一家公司宣布，经过转基因技术他们已经研制出能发荧光的小型热带鱼“荧光鱼”。这种“光芒四射”的红色荧光鱼，是利用转基因技术得到商标注册的第一种商业性荧光宠物鱼。改基因后的斑马鱼散发出粉红色荧光，远看像金鱼一样。目前，公司以GloFish的商标对红色荧光鱼进行了注册，这标志着转基因荧光鱼可以被当作家庭宠物出售。斑马鱼是一种常见的观赏鱼，身上有黑白相间的
10、条纹。荧光斑马鱼被分别转入了水母绿色荧光蛋白或者珊瑚虫红色荧光蛋白的基因，在紫外线的照射下，能够发出绿光或红光。荧光鱼作为观赏鱼在市场上销售，是第一种上市的转基因动物。针对改基因荧光鱼的研发，环保人士提出了担忧，认为“异类鱼”投放大自然后会给生态平衡带来毁灭的影响，也认为转基因鱼可能会给人的身体健康带来影响。图5.荧光鱼Fig.5 Fluorescent Fishc.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
11、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。（3），转基因在医学a.产药的小鸡曾培育出世界上第一只克隆羊“多利”的英国罗斯林研究所又成功培育出世界上第一批能下“神奇鸡蛋”的小鸡。这种经过基因改造的小鸡所下的蛋能用来制造治疗癌症和其他疾病的药物。这一重大科学突破无疑为大规模生产药物提供了非常广阔的前景。科学家用于研究的小鸡名为“依沙褐壳蛋鸡”，这种法国品种鸡每年可下约300颗鸡蛋。经过基因改造后的“依沙褐壳蛋鸡”，其DNA中含有人为
12、加入的人类基因，当母鸡生下蛋后，科学家就能从鸡蛋的蛋白中提取用来制造药物的蛋白质。牛津生物医药公司的研究人员安德鲁-伍德表示：“从理论上来说，这种技术适用于不同种类的基因，因此这些母鸡也可以被用于制造许多不同的蛋白质。未来，这种技术有望用于治疗包括帕金森症、糖尿病和多种癌症在内的各种疾病。”图6.能产药的小鸡Fig.6 Chick can produce drugb.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
13、。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。c.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。3 转基因带来的问题转基因技术的发展，为人们带来了新的福音，但新的问题也随之涌现，对于转基因技术走进生活这一事件，质疑声不绝于耳，许多人对转基因食品的安全性提出了以下疑问，为此，科学界也使
14、争论得沸沸扬扬。（1），转基因生物可能引起广泛的生态环境安全性问题a.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3。b.可能诱发食物链的破坏
15、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。c.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。就如英国的研究显示，转基因作物中的突变基因可能会进入到生物体内，其结果可能会导致新的疾病。如果类似结果发生在人和动物体内，就可能培养出功效最强的、抗菌素也无法杀死的超级细菌。图7.超级杂草Fig7. Super weeds表1.全球“超级杂草”布局Tab.1 Global super weeds Layout（2），转基因食物对人体健康的威胁a.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，但是英国政府资助的研究显示，食用了转基因土豆的老鼠出现了肝脏癌症早期症状、睾丸发育不全、免疫系统和神经系统部分萎缩等异常现象。还有巴西豆过敏事件、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。图8.食过转基因产物的老鼠Fig.8 Rats eat genetically modified products
