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育种技术:从杂交到转基因人类从刀耕火种走到

网络 2022-10-14 04:10

知识分子为了更好的知识生活 ID:The-Intellectual

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转基因在中国与太多争议有关,各种观点针锋相对,在激烈的辩论中,无论表达什么立场和意见,都会招来口头批评,背后可能还有利益集团。2016年,课题组在全国范围内开展社会调查,共收集有效问卷2063份。受访者居住在中国大陆全部 31 个省、市、自治区的 193 个城市。2018年6月5日,Nature旗下食品刊物《npj-Science of Food》发表文章《转基因食品的公众认知:中国消费者调查》。

(nature.com/articles/s41538-018-0018-4)

接下来,我将围绕调查的主要结论,与大家分享和讨论转基因生物的过去和错误。

育种技术:从杂交到转基因

人类从刀耕火种发展到今天,农作物产量增加了几十倍甚至上百倍。最直接的贡献来自于作物品种的不断选育。几千年来,农业物种不断被人类改造,不再是原生态。我们今天所熟悉的谷物,只是亿万年前自然界中的普通杂草。

调查结果显示,只有11.7%的消费者真正了解转基因技术。

其实杂交和转基因都是对作物的人工选择,让不同的物种可以取长补短,培育出性状更好的品种。人类已经在地球上发现了大约 1000 万种物种。杂交技术是在近亲的两个物种之间融合一套完整的遗传物质,而转基因则是直接添加到一个物种的原始遗传系统中。外源特异性基因。例如:A和B是两个密切相关的物种,A的基因序列是123456789,B的基因序列是123654789,如果我们想得到一个基因序列为123555789的C物种,传统的杂交方法是A和B连续进行N代杂交,经过繁琐的“排列组合”筛选,最终得到基因纯化的C种;而转基因技术是在基因序列中找到一个有555个片段的D种,然后把A基因中间的456剪掉,直接用D种的555代替,就变成了123555789。从结果来看,通过杂交和转基因方法最终培育出的C种是相同的。原则上,转基因是比传统杂交技术更精准、更快速、更安全的新一代生物技术。从4G到5G,大家都为通信技术叫好,而生物技术从杂交到基因改造,已经被“妖魔化”了。然后把A基因中间的456剪掉,直接用D种的555代替,变成123555789。从结果看,最终杂交和转基因方法培育出来的C种是一样的。原则上,转基因是比传统杂交技术更精准、更快速、更安全的新一代生物技术。从4G到5G,大家都为通信技术叫好,而生物技术从杂交到基因改造,已经被“妖魔化”了。然后把A基因中间的456剪掉,直接用D种的555代替,变成123555789。从结果看,最终杂交和转基因方法培育出来的C种是一样的。原则上,转基因是比传统杂交技术更精准、更快速、更安全的新一代生物技术。从4G到5G,大家都为通信技术叫好,而生物技术从杂交到基因改造,已经被“妖魔化”了。

需要注意的是,杂交通常只能在近缘种间进行,性状改良空间有限。进一步培育高产、优质、高效的农作物品种,需要利用跨品种的“特异功能基因”。例如,高山水域的鱼有一种基因,可以合成特殊的抗冻蛋白。如果把这个基因转入番茄,它的耐寒性会大大提高,可以在相对寒冷的环境中生长。然而,在自然条件下,鱼和番茄不可能杂交,通过转基因技术,国外科学家终于成功培育出抗寒番茄。

然而,这种引入外源基因的跨物种繁育方式却引发了一些公众的伦理担忧:杂交是在相对自然的条件下进行的,而转基因则是在非自然条件下的人工产物,违背了“天道”。另外,把鱼的基因转移到西红柿里,我还是觉得有点别扭。这种情绪当然是可以理解的。人与人之间存在情感和价值观的差异,公众对转基因食品有知情权和选择权。

于是很多专家开始关注谷物间的转基因育种。例如:玉米的“高光合效率”基因能否转移到水稻中来提高水稻产量?大豆固氮菌基因能否转入玉米减少施肥?这种做法可能更容易被公众接受。

欧盟开始反思“反对转基因”

1990年代,西方关于核电安全和工业污染的争论落下帷幕,舆论的热点需要新的话题。这时,转基因食品出现在枪口处。历史充满了巧合。1996年,当转基因作物开始商业化时,英国突然爆发疯牛病,随之而来的是“二恶英”污染、禽流感、口蹄疫等一系列食品安全事件。处于食品安全“敏感期”的消费者,对新兴生物制品的信心大为动摇,“质疑”成为转基因食品与生俱来的胎记。

1997年,一批美国转基因大豆抵达荷兰港口。还没来得及卸货,就被一群环保组织“拦截”,倾倒在海里。尽管科学家坚信“真理掌握在少数人手中”,但政治家在决策时必须关注民意,“随波逐流”。由于欧盟国家农业资源丰富,很多人认为不需要转基因技术来帮助增加农业收入和产量。1997年5月14日,欧洲议会通过了第258/97号新食品和食品成分条例,同日生效,开启了对转基因产品的严格控制。如今,三分之二的欧盟国家选择禁止“生长” 的转基因作物。但在全球粮食链中,欧盟无法“自力更生”,每年都需要大量进口转基因玉米和大豆。

► 三分之二的欧盟国家禁止转基因作物

时光荏苒,转眼间,转基因已经商业化20多年,还没有出现任何确认的转基因食品安全事件。欧盟一些人已经开始反思原来的政策。

2015年,英国环境、食品和农村事务大臣欧文·帕特森(Owen Patterson)公开表示:“欧洲正在错失良机,全球不到0.1%的转基因作物在欧洲种植。欧洲正在冒着风险在技​​术方面取得进步时会被甩在后面。”

也有一些逆转改变了他们的态度。最具标志性的事件是欧洲著名的“逆转斗士”马克莱纳斯“转身”。Linus 是一位环境活动家、气候变化专家和自由撰稿人。1996年,他写了被认为是第一篇“揭露转基因食品的邪恶”的文章。他还组织数十人用刀子破坏转基因实验田,入侵。孟山都的办公室。莱纳斯很自豪地看到对转基因生物的恐惧无处不在。然而,2008年之后,他开始意识到自己对转基因技术一无所知,除了排斥和恐惧,于是潜心研究科学文献,逐渐意识到转基因是一种科学环保的技术,不应该成为政治议程。最后,

“黄豆”与“黄金大米”

中国公众对基因的概念并不敏感。2000年左右,在中国甚至出现了一款以基因为概念的健康产品,“珍奥核酸”。然而,西方关于转基因生物的争议波及中国,2002年,中国也开始实施《农业转基因生物标识管理办法》。从那时起,中国公众对转基因食品的态度开始发生显着变化。我整理了2002年至2017年不同学者对转基因食品的公众态度调查,并比较了每个调查结果中支持/反对的比例。如果大于1,则表示支持者高于反对者,如果小于 1,说明反对者多于支持者。总体而言,公众越来越反对转基因生物。

造成这种趋势的原因是复杂的,我个人认为有两件事对公众的态度产生了深远的影响:2004年的“大豆下跌”和2012年的“黄金大米”。

2003年,刚刚加入WTO的中国大豆企业开始试水国际市场,组织团购美国大豆。中国“集体团购”消息传出后,美国大豆价格飙升。喜欢“追赶”的中国大豆企业高位下达800万吨的大单。前掌一出,大豆价格暴跌近50%。中国人迅速违约和“抛售”,最终导致2004年中国大豆产业几乎全军覆没,不得不被几大跨国粮商低价收购。这就是轰动一时的“大豆跌”事件。

今天回首“落豆”事件,更多是因为技术不如人家,交了学费。就像一个初入股市的老实阿姨,在看了几家券商机构看涨的股票评论后,大开仓。不希望情况突然改变,股市暴跌,失去了多年的积蓄。然而,人们似乎不愿自我反省,宁愿相信是美国庄家“拉老千”害了中国大豆企业,“大豆阴谋论”生根发芽。

许多逆转都表示:为什么要进口这么多大豆?为什么要购买转基因大豆?甚至有人提出“爱国应该反对转基因”!这实际上是“没有选择的选择”。随着人民生活水平的提高,我国肉蛋奶消费量迅速增加。大豆作为饲料蛋白的主要来源,越来越需要进口。2017年中国大豆进口量飙升至9550万吨,占全球大豆贸易总量的三分之二。但与此同时,以美国为代表的农业发达国家开始广泛推广转基因大豆。现在种植率已超过95%。因此,中国进口的大豆越来越多是转基因品种。

有朋友可能会问:中国为什么不扩大大豆种植面积?中国进口的近1亿吨大豆相当于8亿亩耕地的产量,占中国20亿亩耕地总面积的40%。在耕地紧缺的情况下,中国必须优先保证水稻、小麦、玉米等主粮的自给率,只能“牺牲”大豆。根据近期中美第二轮贸易谈判的联合声明,中国还将从美国进口更多的转基因大豆。谈道德制高点很容易,但谁来解决14亿人的吃饭问题?

►黄金大米

再说说金稻事件。全世界有 2 亿儿童和 2000 万孕妇患有维生素 A 缺乏症,主要分布在非洲和东南亚。缺乏维生素 A 会导致视力和免疫问题。

2000年,科学家利用转基因技术将维生素A的前体β-胡萝卜素基因引入水稻。因其色泽金黄,富含胡萝卜素而被称为“黄金大米”。2012年,著名民间环保组织“绿色和平”首次曝光湖南衡阳金稻事件。

今天回想起来,这本质上是一个补充维生素A的人体营养实验。“黄金大米”本身就是一个有益的研究项目,但实验过程不规范,没有提前告知孩子和家长他们使用的是转基因黄金大米。当事人因此受到处罚,参与实验的25名儿童每人获得8万元奖金。不过媒体持续关注,不为人知的公众也有不少担忧。方舟子和崔永元这两位公众人物,更是增加了公众的担忧。

在全球变暖和气候变化问题上,绿色和平组织与科学界有共识,但双方在转基因问题上存在严重分歧。2016 年,包括 110 名诺贝尔奖获得者在内的 2000 多名科学家签署了一封公开信,敦促绿色和平组织及其倡导者重新审视世界各地农民和消费者对转基因作物和食品的使用情况,并承认《绿色和平组织》的可靠性。发现科学机构和监管机构,停止反对“转基因生物”,特别是“黄金大米”的运动。继加拿大、澳大利亚和新西兰之后,美国也于 2018 年 5 月批准了黄金大米的食用许可证。

你担心,他们都想到了

13.8%的民众认为转基因可能是美国针对中国的“生物恐怖主义”,爱国主义应该反对转基因。换言之,美国是电影《复仇者联盟》中的暴君,中国是其毁灭的目标。一些转基因辩论已经从理性质疑转向人身攻击、道德审判和阴谋论,主要针对转基因育种者、种子公司和向中国出口转基因大豆的美国。“贸易战”、“海外敌对势力”、“国家安全”、“美帝国主义”、“毁孩子丢粮”……抢眼的头条新闻不断唤起这个国家的后殖民民族情怀,容易吞噬理性精神和科学意识。

全世界有成千上万的研究人员从事作物育种工作,他们都受过良好的生物学教育。如上所述,与传统的杂交育种技术相比,转基因是一种更为精准的新一代生物技术。研究成果将发表在学术期刊上,新品种也将接受政府和相关机构的专业评估。可以商业化种植。饲养员不是恐怖分子。它们转入植物的不是毒素,而是可以优化植物生长性状的基因,最终目的是造福人类。

转移了什么基因?将表达哪种蛋白质?会不会对人体有害?大众能想到的问题,当然育种者和审稿人也会想到。对于有社会常识的人来说,这点根本不需要解释,但一些网络谣言甚至将转基因育种专家描述为“叛国”,正在灭国灭种。

►在转基因科普论文后给读者留言

种子是高科技产业,当然也有商业利益。无论是转基因育种技术还是传统育种技术,在投入巨额研发费用后,所有种子企业都希望卖出更多的种子,获得更大的市场份额。为了实现利润最大化,支付巨额研发费用的种子公司会在转基因技术上设置一些壁垒。比如,为了防止农民私自繁殖,一些转基因种子是不育的。那么就有了公众的担忧:种子不育也会影响人类的生育能力吗?有些版本的谣言离奇耸人听闻,虽然“无作者”、“无出处”、“无事实”,但却畅通无阻,在网上广为流传。

俗话说“好事不出门,坏事千里迢迢”,随时都有卖恐慌和焦虑的市场。媒体和企业是否也有责任?64.3%的消费者认为媒体对转基因的报道是“负面的”,25%的消费者认为一些非转基因企业恶意诽谤转基因食品。

在数十亿年的进化史中,每个生物都形成了一套独特的遗传密码。正所谓“风马牛不相干”,自然条件下物种之间存在生殖隔离。看食物链,猫吃了几亿年的老鼠,是不是被转入老鼠基因了?人类吃了几亿年的猪肉,竟然被转入猪基因?人体肠胃系统有各种强大的消化酶,就像碎纸机一样,无论“纸”(大分子基因)从何而来,形状如何,最终都会被代谢成人体最基本的“纸屑”。身体。(脱氧核糖核酸)。

事实上,辨别谣言的真伪有时不需要专业知识,只需要逻辑常识即可。试想:如果转基因食品被“断子绝孙”,美中等大国会为其颁发许可证吗?

作为转基因作物的第一种植国和消费国,美国拥有90%以上的玉米、大豆和棉花,超市里的转基因食品品种繁多。如果说转基因是美国的“生物武器”,那就意味着美国为了“杀死我们的后代”,首先“从宫中挥刀”,大量食用转基因——这确实似乎不符合常理。进入21世纪,化学武器的使用和核弹的试验将受到国际制裁。如果“生物武器”理论属实,孟山都的管理团队应该站在海牙国际法院的替补席上。不过有趣的是,

►逆转活动家在加州大学戴维斯分校抗议孟山都

考虑一个简单的问题:为什么美国、巴西和阿根廷的转基因大豆仍然比国内的大豆便宜,远洋运输到中国?因为中国传统大豆的单位面积产量只有美国转基因大豆的三分之二,含油量也低了2%。如果中国错失转基因育种的战略高地,中国必将在国际种子竞争中落败。事实上,我们已经落后了。除了杂交水稻,中国种业基本上没有话语权。然而,只有28.8%的公众支持转基因育种技术的发展。

值得一提的是,2018年6月,德国拜耳斥资600亿美元收购美国孟山都。这创下了德国公司有史以来最高的海外收购记录,也是拜耳 150 多年历史上最大的并购交易。为什么一家以阿司匹林闻名的财富 500 强公司会在一家备受争议的转基因公司上花这么多钱?因为行业巨头看得很清楚——生物技术是未来现代农业竞争的关键。全球种业已形成拜耳孟山都和陶氏杜邦的双头垄断模式,在转基因领域基本处于完全垄断状态。

每个人的眼睛都是睁着的,但这并不意味着每个人都在看这个世界。中兴事件提醒我们,中国在半导体领域一直受到国外芯片技术的制约。新一轮农业科技革命和产业变革正在兴起。作为一个拥有14亿人口的大国,如果中国在农业生物技术领域落后,就意味着粮食安全将失去主动权,其后果将比“缺核”更为严重。春秋吴越之战,越国用煮熟的种子向吴国进贡,吴国曾播种,次年造成饥荒。有朋友担心这个:种子是战略物资,不能交给别人。这种担忧并非空穴来风,也正是出于这种担忧,我们必须“取夷之长,以治夷”,发展自己的转基因育种产业,以应对国际种业的竞争压力。2017年,中国化工集团斥资439亿美元收购欧洲种业公司先正达。前面提到的“黄金大米”就是先正达的产品。这是迄今为止中国最大的海外并购项目,对中国在未来国际种业竞争中占有一席之地至关重要。发展自己的转基因育种产业,以应对国际种业的竞争压力。2017年,中国化工集团斥资439亿美元收购欧洲种业公司先正达。前面提到的“黄金大米”就是先正达的产品。这是迄今为止中国最大的海外并购项目,对中国在未来国际种业竞争中占有一席之地至关重要。发展自己的转基因育种产业,以应对国际种业的竞争压力。2017年,中国化工集团斥资439亿美元收购欧洲种业公司先正达。前面提到的“黄金大米”就是先正达的产品。这是迄今为止中国最大的海外并购项目,对中国在未来国际种业竞争中占有一席之地至关重要。

转基因杀虫剂会杀人吗?

害虫对作物生长有重大影响。就玉米而言,对产量影响最大的是一种称为“玉米螟”的害虫。这种蠕虫是夜间活动的,几乎一生都与玉米一起度过。玉米螟吃茎组织,损害植物并影响养分的运输。东北是玉米主产区,“玉米螟”害虫通常会导致玉米减产5%-30%。为了防治害虫,中国农民多年来一直使用一种名为“呋喃丹”的剧毒农药。农药5克即可致死,但田间使用剂量高达10-15公斤/公顷。乡村记忆中,夕阳下蜻蜓飞舞,夏夜蛙鸣,而这些如今已不复存在。

有没有一种种植方式,既抗虫性好,增加农民收入,又减少剧毒农药用量,对生态环境有利?

由于自然选择,一些微生物会分泌出具有杀虫功能的代谢物来保护自己。1956年,科学家发现苏云金芽孢杆菌(BT)中的蛋白质具有杀虫作用。杀虫原理是:昆虫的消化系统是碱性环境。在碱性条件下,BT蛋白会被特殊的酶裂解成毒素,然后与昆虫肠壁上的特异性受体结合,导致昆虫肠道穿孔而死亡。但是,人和动物等哺乳动物的胃液是酸性的,胃内没有与BT毒素结合的受体。BT蛋白进入人体后,会在胃液的作用下分解成氨基酸,和其他蛋白质一样,成为哺乳动物可以利用的营养物质。因此,BT蛋白能杀虫,对人畜无害,不污染环境,无残留毒物。

In fact, as a natural microbial pesticide, BT pesticide has a record of safe use for 70 years, and is especially widely used in organic agriculture, which is favored by many consumers - this is probably unknown to many friends. However, in agricultural production practice, as a natural pesticide, the application of BT is still restricted by various factors such as crop growth period, temperature, and ultraviolet rays. Can grains "bring their own dry food" and plants synthesize BT protein by themselves? Bacteria (Bacillus thuringiensis) and plants (maize, soybeans) are of course impossible to hybridize, so biologists used transgenic technology to transfer this "insecticidal protein gene" of Bacillus thuringiensis into grains. This can not only effectively kill insects, but also replace chemical pesticides, and reduce the heavy manual labor of pesticide application, serving multiple purposes. However, many members of the public do not understand the principle, which makes the promotion and cultivation of insect-resistant genetically modified crops face great social resistance.

When it comes to agriculture, what many people think of is far from the hustle and bustle of the city and smog, rural life, natural oxygen bars, green mountains and green waters, and high sky and flowing clouds. However, these are the mindsets of travelers. The noon day of hoeing and weeding is far from romantic. Have you ever experienced a hot summer day, walking through a hot and humid corn field, bitten by mosquitoes and scratched by leaves? Did you know that more than 65% of farmers in China lack protection measures when spraying pesticides, and more than 30% of farmers have experienced pesticide poisoning to varying degrees? Have you ever wondered what it means for a farmer with an annual income of 20,000 yuan to increase corn income by 2,000 yuan per hectare? Think about the farmers who face the loess and turn their backs to the sky. Before the indignant opposition to GMO, can we take a little time to figure out the ins and outs of GMO crops, and then express our opinions?

►Farmers spray pesticides in their fields

Return to rationality, let GMO benefit mankind

Transgenic technology began in the 1970s and was first used in the field of medicine. Today's familiar insulin, recombinant vaccines and interferon are all genetically modified drugs, which are already indispensable in clinical practice. In the 1980s, transgenic technology began to be applied in the field of agricultural breeding, and transgenic crops began to be popularized in 1996. Genetically modified drugs have saved hundreds of millions of lives so far, and people welcome them, but the "twin brother", genetically modified food, has not had such luck. 46.8% of consumers support GM drugs, which is much higher than the 11.9% support for GM foods. Yet 12.8% of respondents oppose the development of GMOs, and I believe some opponents and their families are actually using these GMOs without knowing it. In China, the debate has become more complicated due to complex historical, cultural and social reasons.

"Although ancient China has made many important contributions to the development of human science and technology, why did modern science not occur in China?" Many friends know this famous "Needham problem". In the late Qing Dynasty when the country was closed to the country, people used to worry that taking pictures with a camera would take away their souls, drinking tap water would "cut off their descendants", building railways would cut off the dragon vein of the Qing Empire, and the Westernization faction, which advocated the introduction of Western technology, was called "traitors" Name, there have been Boxers who think they are "invulnerable". Many claims sound absurd to modern people, but they were the truth at the time. History is like a mirror. Today, many legends about GMOs are alarmist, which seem to have some coincidence with those rumors a hundred years ago.

In fact, since 1996, 28 countries around the world, including the United States, Brazil, Argentina, China, and India, have approved the cultivation of genetically modified crops. In the past 20 years, the global planting area of ​​genetically modified crops has increased from 1.7 million hectares in 1996 to 185.1 million hectares in 2016, an increase of about 110 times, and has reached 12% of the total global arable land area, equivalent to 1.5 times the arable land area of ​​China. . In 2016, the National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine jointly released a 606-page study that concluded: "There is no conclusive evidence that currently commercially grown genetically modified crops are associated with conventionally grown crops in terms of health risks. There are differences between the two countries, and there is no association between any disease and the consumption of genetically modified food, and it will not bring higher risks to human health." This is the conclusion of the world's most authoritative academic institutions jointly on the safety of genetically modified food, but the survey results It shows that 45.5% of consumers believe that scientists' opinions are not credible.

质疑本身是推动社会进步的动力,引发更多公众关注和讨论,让不同的思想和声音碰撞出火花,进而推动科学研究发现问题和解决问题。有些高端国际会议为了避免与会者不必要的争论,选择采购非转基因食品,然而这一举措又引发公众更多的猜疑,认为“这恰恰说明转基因食品是不安全的”。这种逻辑令人想到一种场景:张三和李四存在观点分歧,为了避免陷入持续争论,张三提出“搁置争议、换个话题“,李四却据此推断张三“理屈词穷、心里有鬼”。

当然,不可能苛求公众都能了解转基因的科学原因,但从常识上有些更简便方法:其一,转基因是一项生物技术,要多听听生物学家的观点。其二,很多消费者青睐进口的食品、药品和化妆品,道理大家都懂的,所以可以多关注美国等发达国家对转基因食品的态度。

尽管各方已经陷入逻辑上无休止的辩论,但沟通依然是解决问题的最好方法。

一方面,今天的地球上生活着数百万种不同的生物物种。很多物种都是在经历了亿万年的进化后,建立起一套严谨的基因编码。今天,转基因技术可以跨物种导入外源基因,这对该物种乃至整个生物系统到底意味着什么?虽然转基因作物已经推广了二十多年,但相比于漫长的生物演化史,人类文明与科学研究历程还太过短暂,科学家应该对未来心存敬畏之心。从理论上的基因漂移、脱靶效应,到实践中的规范种植,转基因的产业化要可控、可知、可溯。

另一方面,我们当然可以希望用百年、千年的时间去验证转基因。人类1921年发现胰岛素、1928年发现青霉素、1957年发现干扰素,如果都要经过千百年的验证才能够进行临床应用,此间会导致多少人被病魔夺取生命?地球上的人口正在以每小时1万人的速度增长,2050年地球需要有能力喂饱百亿人口,我们究竟还有多少时间去等待?作为世界第一大人口大国的中国,我们所面对的粮食安全、化学农业污染和种业的国际竞争力问题又如何解决?

转基因在中国,路在何方?借用农业部部长韩长赋的一段话作为结尾:“安全不安全,应该是科学来评价;能种不能种,应该由法规来处理;食用不食用,应该由消费者自己来选择!”

作者简介:崔凯,关注农业30年,食品工程博士、心理学博士,商学院教授,财经图书、科普文章和散文作者。在本文写作过程中,得到了宋慧、王丕武、寇立群、姜福成、张君、夏俊超、洪广玉、张春和吴俊毅等良师益友的启发和建议,在此一并致谢!

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