国内外转基因食品的安全性评价及展望

肖  玫，朱铭亮，赵桂龙，王胜友（南京农业大学工学院，南京  210031）

摘  要：转基因食品与普通食品的重要差异在于前者含有采用DNA重组技术导入的外源基因。近年来随着转基因作物商业化进程的加快，转基因食品的安全性引起了人们越来越多的关注。本文综述了转基因食品的发展现状和类型，扼要介绍了转基因食品的安全性问题以及引起的争论，并讨论了转基因食品的发展前景。关键词：转基因食品；安全性评价：前景

用遗传工程的方法，即用一种叫做限制性内切酶充当“手术刀”，将生物细胞内的螺旋状 DNA（脱氧核糖核酸―动植物的遗传物质）分子切开，选取所需要的一段基因（生物体遗传的基本单位，存在于细胞染色体内DNA分子上），与其它相关的基因重新组合，就像电影编辑把不同的影片片断剪接在一起一样；经过重新组合的基因要借助于另外的一些方法送回生物体内发挥作用。用这种方法把一种植物、动物或微生物的基因植入到另一种植物、动物或微生物的DNA中，接受方由此而获得了一种它所不能自然拥有的由转入基因带来的新特性，所以称之为转基因植物、动物或微生物［1］。用转基因植物、动物或微生物为原料（全部或部分）生产制造的食品叫转基因食品。转基因食品（Genetically modified foods）上市已有几个年头，但最近，对其安全性的辩论愈演愈烈，闹得整个世界沸沸扬扬，各国政府也纷纷采取措施，限制转基因食品上市。而随转基因食品的不断增加，其安全性也引起广泛的关注，成为科学界讨论的热点［2］。1  转基因食品概述1.1  转基因食品的现状世界上第一个商品化的转基因食品是1994年美国政府批准的转基因延熟西红柿。西红柿这种既可当蔬菜又可当水果的作物，受到东西方人民的喜爱，遗憾的是它不易贮藏和运输。美国科学家首先将一种能抑制西红柿体内软化酶的基因移植到西红柿细胞内，培育成了耐贮转基因延熟西红柿，它的生长期比普通西红柿长一周，可一直长到变红至成熟，达到必要的糖分和酸度再采摘。这样的西红柿可被运输到美国各地而不腐烂。现在美国是世界上最大的转基因作物的生产国和出口国，大约有30多种转基因农作物的种子已经获准在美国播种，包括玉米、大豆、油菜和棉花等。目前，美国有800万hm2的农田种植着转基因“Bt”玉米（Bt是杀虫蛋白基因，引入玉米后可抗鳞翅目昆虫的侵害），其产量占美国玉米总产量的1/4，转基因大豆的产景占其大豆总产量的35％，而转基因棉花的产量占其总产量的一半。现在，美国共有3000万hm2的农田种植转基因农作物。据估计，仅转基因玉米一种产品美国每年可获得40亿美元的超额利润。转基因农作物的经济效益由此可见一斑。目前，在美国的零售食品中有60％含有转基因成分，专业人士预计，再过5～10年，转基因食品将充斥美国整个食品供应体系［3］。英国在生物技术科研领域中所取得的进展仅次于美国，位居世界第二。英国现在有500处转基因作物实验田，总面积约为717英亩，但这一技术在英国还没有进入商业化应用。我国正在加紧基因工程的研究，并于1997年上半年批准了转基因延熟西红柿的商品化，同时我国科学家还首次培育出了转基因抗冻西红柿。它是把生活在寒温带的一种名叫“美洲拟鲽”的冷水鱼的抗冻基因移植到西柿细胞内的DNA上而育成的。西红柿所带的鱼基因和它的优良性状可以代代相传。这种西红柿可在-6℃生存几个小时，成功地避开了北方晚秋凌晨低温的伤害。去年河北省抗虫转基因棉花的种植面积达到了整个棉田的20％，由于节约了杀虫剂和劳动力，加上产量增加25%，结果每亩增加收入300元，经济效益非常可观。其它国家也在搞转基因作物的研究和应用，例如加拿大批准了18种转基因作物商品化，日本批准了7种，澳大利亚批准了4种等。1.2  转基因食品的类型近年来，动物来源的、植物来源的和微生物来源的转基因食品发展非常迅速，各种类型转基因食品应运而生。尽管至今尚无人给转基因食品进行分类，但按惯例，按转基因的功能是可以对其分类的。到目前为止，大致可以分成以下几种类型：（1）增产型。农作物增产与其生长分化、肥料、抗逆、抗虫害等因素密切相关，故可转移或修饰相关的基因达到增产效果。（2）控熟型。通过转移或修饰与控制成热期有关的基因可以使转基因生物成熟期延迟或提前，以适应市场需求。最典型的例子是延熟速度慢，不易腐烂，好贮存。（3）高营养型。许多粮食作物缺少人体必需的氨基酸，为了改变这种状况，可以从改造种子贮藏蛋白质基因入手，使其表达的蛋白质具有合理的氨基酸组成。现已培育成功的有转基因玉米、土豆和菜豆等。（4）保健型。通过转移病原体抗原基因或毒素基因至粮食作物或果树中，人们吃了这些粮食和水果，相当于在补充营养的同时服用了疫苗，起到预防疾病的作用。有的转基因食物可防止动脉粥样硬化和骨质疏松。一些防病因子也可由转基因牛羊奶得到。（5）新品种型。通过不同品种间的基因重组可形成新品种，由其获得的转基因食品可能在品质、口味和色香方面具有新的特点。（6）加工型。由转基因产物作原料加工制成，花样最为繁多。2  转基因食品的安全性及安全性评价［4-12］2.1  转基因可能产生的危害目前的转基因技术可以准确地将DNA分子切断和拼接，进行基因重组。但是异源DNA片段被导入一个生物体后，对受体基因的影响程度不能事先完全地、精确地预测到，受体基因的突变过程及对人类的危害同样是无法预料的。因此有关科学界人士认为在转基因的研究、商业性生产和使用中可能会产生危害。2.1.1  直接危害  ①转基因寄宿、受体或带菌生物感染人类、动物及植物。有资料披露英国研究人员发现实验鼠吃了转基因马铃薯后，免疫系统变弱，肾脏、胸线和脾脏等器官也出现缩小或发育不良，多个重要器官也遭破坏，实验鼠的脑部也缩小了。科学家对已获准在西班牙和美国商业化种植的转基因玉米和棉花进行针对性研究后认为，转基因作物可能引发出脑膜炎和其它新病种。重组奶牛生产激素（rbGH）在美国投入实际的商业化使用后，使用者很快就发现这类药物导致了奶牛乳腺炎患病率增加，奶牛的繁殖率降低。②转基因生物、组份或代谢物产生毒性或引起过敏反应。日本的一家公司对微生物进行基因处理，使之产生高含量的色氨酸。结果在使用这种色氨酸的人群中有37人死亡，并造成了1500多人的永久性伤害。科学家把巴西胡桃的特质移植到黄豆上去，但结果却使一些对胡桃敏感的人在摄取黄豆时有过敏可能。③因意外释放转基因生物而对环境产生影响。2.1.2  间接危害  ①产生具有传染性或抗药性的微生物。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的有机体，突变基因如跨越种群和转移至细菌，其结果可能会导致新的疾病。英国政府顾问委员会成员、利兹大学微生物学家约翰?荷瑞泰吉博士表达了自己对转基因作物的担忧，他认为虽然产生新病种的可能性很小，但如出现无法治疗并会广泛传播的对生命造成严重威胁的疾病时，其后果将不堪设想。②将有害的基因（例如致癌物质）传给人类。③产生克隆环境、抑制原生植物或富有攻击性的转基因植物。④转基因植物中有关基因物质转移到杂草类的相关植物中，使之增加抵抗力而变得具生长的竞争性。有报道证实将优良特质的基因（如抗杀虫剂）植入作物，可能会使周围野生植物一并获得改良，呈现出抗杀虫剂的特征。营养物质在环境中的自然循环受到转基因微生物的干扰。2.2  转基因食品在流通领域中的安全性之争［13-14］2.2.1  政府和社会团体方面  欧洲有关政府的态度是，转基因食品不安全，需要让科学证明其安全性。有的社会团体和组织呼吁在科学家确认转基因食品的安全性之前暂停种植转基因作物，有的表示他们反对转基因食品，认为政府在这方面没有采取足够的保护措施。美国某环保组织表示反对转基因食品，他们认为：“美国孟山都和其它公司已经在全国进行了转基因作物种植的实验，而不顾其对环境会带来什么后果。”印度国内对转基因作物的安全性有很大争议，环保组织和其它一些非政府组织提出转基因作物的安全性问题，认为转基因作物将会极大地破坏自然生态系统。在不久前举行的西方八国首脑高级会议上，有关公众食品的安全，特别是转基因食品的安全问题是会议的主要议题。法国总统认为这个议题对人类很关键，而美国对此则不以为然，认为在世贸组织中来解决这个问题就可以了。美国的转基因开发商坚称转基因食品是科技的创新，转基因的本质是运用生物科技来加速的自然选择过程，因此转基因食品是很安全的。美国最大的转基因产品开发和销售商――孟山都的首席生物技术专家在位于英国的实验基地遭到袭击后说，反对转基因食品的人丝毫不了解这种技术的能力，生物技术是一种新的高效益的生产方式。2.2.2  消费者方面  消费者对转基因食品有一种本能的疑虑，因为他们不能确定转基因食品是否会对健康造成伤害。在英国，只有14％的人对转基因食品表示接受，77％的公民反对在英国国内种植转基因作物。查尔斯王子甚至投书报纸表示决不打算让家人和朋友食用转基因食品。2.3  转基因食品安全性的评价2.3.1  必要性  传统育种已有100多年的历史，但只限于种内或近缘种间有性杂交，从来没有人提出生物安全性评价问题。之所以对转基因作物提出生物安全性评价是有其本质原因的。因为转基因作物是通过基因工程的方法，按照人的意图和目的而设计作物的性状，显然不同于传统的有性杂交方法。另外，基因工程方法所用基因可来源于任何生物，生物种（类）之间的界限被完全打破。对出现的新组合和性状在不同遗传背景下的表达、对环境和人类的影响还缺乏认识，有些甚至是一无所知，因此在使用转基因作物以前对其进行生物安全性评价是十分必要的。2.3.2  评价原则  1993年经济发展合作组织（OECD）提出了“现代生物技术食品安全性评价：概念和原则”的报告，提出了“实质等同性”（Substantial equivalence）的概念。1995年WHO（世界卫生组织）将这一原则用于现代生物技术产品的植物食品的安全性评价，将转基因作物的食品分为3类：①与市售传统食品具有“实质等同性”；②除某些特定的差异外，与传统食品具有“实质等同性”；③与传统食品没有“实质等同性”。考虑到基因、转基因作物种类及环境的多样性，应采取个案分析的原则。就是说不能笼统地说转基因作物安全还是不安全，应该逐个分析转基因作物的安全性。2.3.3  评价  ①因为所有生物的DNA都是由相同的4种碱基组成，标记基因在胃肠中与生物食品中含有的DNA一样被降解，所以WHO认为食品中的转基因DNA本身并没有安全性问题。②关于“基因多效性”。目前还无基因随机插入而激活毒性代谢的报道，也无标记基因插入的不同而引起特殊次生效应或多效应的证据。③关于标记基因编码蛋白的安全性。标记基因是帮助对转基因生物工程体进行筛选和鉴定的一类外源基因，包括选样标记基因和报告基因。不含标记基因及其产物的非转化细胞和组织死亡，转化细胞由于有抗性，因而可以继续存活。常用的选择标记基因有抗生素抗性基因和除草剂抗性基因。目前尚无转基因作物中标记基因编码的蛋白有直接毒性的证据，经过序列分析也未得出标记基因编码蛋白的氨基酸与毒性蛋白氨基酸有同源性。但是，如果标记基因来源于含有食品过敏源的生物，则有可能在转基因作物中表达而产生过敏性，但目前还没有这方面的证据。对于标记基因编码的蛋白是否参与其它代谢中的催化等功能有待研究。④标记基因及其产物对人、畜等动物的安全性。突出的问题是关于Bt基因的安全性。Bt杀虫蛋白基因已被广泛地转入植物，使其获得抗鳞翅目昆虫的侵害。因为苏云金杆菌（含Bt基因）作为生物防制剂已在世界各地应用近30年，对人、畜、禽、鱼都是安全的，含该基因的转基因作物也理应是安全的。转基因Bt玉米在美国已被批准种植了5年，目前各有关部门都认为是安全的。但有2点应引起注意：第一，大面积种植的含Bt的转基因作物是否引起选择压力的增大而导致昆虫对Bt产生抗性；第二，应测试不同类型的Bt杀虫蛋白的急性、慢性毒性，抗蛋白酶能力等和蛋白酶抑制剂、歇毒蛋白和凝集素等这类杀虫蛋白基因产物对人、哺乳动物、禽、和有益昆虫的潜在危险。目前抗病和抗除草剂的目标基因及其产物对人畜等动物的安全性还没有详细数据。⑤转基因作物中通常含有标记基因和目标基因，这些基因会随转基因作物的花粉发生基因漂流至临界作物，也可通过DNA的直接转移将基因扩散到某些土壤微生物或人畜肠道微生物。但这种转化机率非常小，而且不可能提供转化子表达的条件，所以转基因不会改变土壤和肠道微生物生态，也不会发生明显的基因扩散。3  转基因食品的展望［15-16］尽管在世界范围内对基因食品有很多争议，但这并不影响基因食品技术的迅速发展，新的基因食品还是在不断问世，而且发展速度越来越快。可以预计，基因食品在新世纪将很快成为人类食品的主要来源。我们既要充分认识转基因食品的优点，又要高度重视其潜在的安全性问题。基因技术是一项投入和产出都十分巨大的高新技术，有着巨大的知识价值和经济价值。据国际有关方面预测，到2010年转基因作物种子的收入将达到1200亿美元。从某种意义上讲，基因技术代表着一个国家的科技水平。目前，绝大部分转基因作物种子在专利的保护下，由少数几家大型生物工程公司所控制。未来全球许多地区农作物的种子很可能被几个“基因巨人”垄断。由于转基因作物种子价格十分昂贵，科技比较落后的发展中国家可能买不起转基因作物种子，而在将来的农业竞争中处于更加不利的地位。我国对转基因技术和基因食品的研究和应用采取了积极扶持的政策，在转基因水稻、小麦、棉花、番茄、甜椒等方面的研究和应用方面已达到国际同类研究领先水平。但在转基因基础研究领域与发达国家仍存在较大差距。◇

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