不可信、不可控制的转基因技术

　　在生物体中存在着一种生命之舞，在这个舞蹈中生物体的所有部件都相互交流并且完美地协调。设想一下，基因组中的基因正在演奏着美丽的音乐，这时来了一些经过遗传修饰的并不知道音乐节律的游荡的DNA，他们使用大功率扩音器歇斯底里地叫着不要停止演奏，并且四处横行。

　　动态基因组告诉我们当我们制定我们的健康和环境政策的时候，我们完全被误导了。基因不像钻石一样是永恒不变的。基因和基因组对环境的反应说明保持基因和基因组健康不变的唯一方式是维持一个平衡的生态。那种认为只要有了“好”的基因我们就可以继续毁坏我们的生态系统并且继续健康的想法是根本无效的。

　　基因转移发生的时间和地点

　　这两只优雅的落在花朵上的蝴蝶正在以最自然的方式进行大量的基因转移。它们要这样待几个小时。相对于它们短暂的生命而言这段时间相当长了。

　　这些蝴蝶知道什么样的时间和地点适合基因转移，并且它们只和心仪的配偶之间发生这种基因转移。

　　生命大约开始于38亿年前。这个地质时代以大量物种的产生、大量转移的发生、瞬间物种的产生和灭绝为特点。每一类物种、每一个物种在进化树上的出现都要有一个合适的时间和地点。物种并不都是同时或者在同一地点进化的，因此基因转移要受到空间和时间的限制；唯一例外的是生命刚刚起源的时候，那时三种主要的生命类型——古细菌、细菌、真核生物——的祖先还没有分化开来。通常，包括细菌在内的生物有许多方式来防止外来DNA的入侵。

　　这是很重要的，尤其是从20世纪70年代以来遗传学家的发现——这些发现完全颠倒了遗传学——的角度来看的时候。

　　弗朗西斯·克里克（Francis Crick）最近去世了，他因为和詹姆斯·沃森（James Watson）、莫里斯·威尔金斯（Maurice Wilkins）利用罗莎琳·弗兰克林（Rosalind Franklin）的X射线衍射数据发现了遗传物质DNA的双螺旋结构而获得诺贝尔奖。克里克对DNA的结构的猜测完全正确，但他和詹姆斯·沃森关于基因和基因组通过一维线性的因果链决定物种性状的想法却不幸是错误的。

　　克里克把下面的思想称为分子生物学的中心法则（Central Dogma）:遗传信息只单向传递，从DNA到RNA再到蛋白质，最后到蛋白质决定的性状。

　　DNA _ RNA _ Protein _

　　分子生物学的中心法则

　　这种遗传决定论已经是生物体的遗传修饰——也就是通过把人工重组的DNA插入生物体的基因组来给它们新的功能——的灵魂。如果事情真地这么简单，遗传修饰的效果应该非常好。

　　使许多公司产生和破产的科学神话

　　遗传修饰是一个使千百个生物技术公司产生的神话。但是甚至当第一个生物技术公司成立的时候，被用作研究手段的遗传工程也产生了足以推翻任何一个中心法则单个假设的重大发现，这些发现最终埋葬了生物技术这个产业。

　　2004年6月底的时候，最后一个生物技术巨人Syngent也从英国撤离了。在它之前，Monsanto，Dupont和Bayer Cropscience已经发生了同样的状况[1]。Syngenta正向美国的北卡罗莱纳州撤退，但是它会有一个更好的未来吗？

　　在过去的二十年里有350多家盈利的美国生物技术公司成立，到2003年底的时候这些公司的六分之一已经解散或者破产了[2]。按照全球金融权威公司Ernst&Young的研究，从1994年到2004年生物技术产业损失掉了令人惊愕的577亿美元。

　　华尔街杂志上一篇文章的标题是[3]：“生物技术最后的底线：损失超过400亿美元”；文章中写到“几十年来生物技术产业不只是产生负的投资回报，每一年它还把亏损的洞挖得更深”。

　　英国的主流杂志和生物技术科学家指责“勒德分子（luddities）和激进分子(activists)”把大商业公司赶走了。但真正的原因是大商业公司和生物技术科学家搞错了科研方向[4]。

　　动态的基因组

　　遗传学真正的图像是遗传学家在20世纪80年代早期曾经提出的“动态基因组”。显然，绝大多数人都对此一无所知。除了我20世纪80年代末写过的一本书《开放的大学》（《Open University》）这一名词从来没有进入过课本[5]。只是在过去的两年里怀疑中心法则的人才开始受到尊敬[6]。

　　“动态基因组”这一名词几乎浓缩了把经典遗传学从地图上抹掉的所有的发现。与传统的观点完全不同的是：基因组不是静态和恒定不变的，也不是不受环境的影响。

　　不要把基因组看作是静止的，就像Alfred North Whitehead在上世纪开始的时候批判机械科学的时候说的“不要把自然当作静止的来看待”一样[7]。

　　实际上，基因组是动态可变的；在基因组和环境之间有着广泛的交流，这些交流不仅改变基因表达的模式还改变基因和基因组的结构。最令人不可容忍的是，拉马克学说（Lamarckism），或者“获得性状的遗传”——一个经典遗传学的禁忌——无处不是动态基因组分子机制的证据。

　　两个在定义新的遗传学中起了重要作用的遗传学家，Gabriel Dover和Dick Flavell 在1982年简洁地写道[8]：

　　“新的分子技术的应用揭示出，在染色体层次下的基因组是一个连续变化的序列群（population of sequences）。迁移（mobility）[遗传物质的漂移（genetic material moving around）]，扩增（amplification）[某一串DNA序列放大十倍、百倍、千倍]，删除（deletion），翻转（inversion），交换（exchange）和序列变换（conversion of sequences）在进化和发育的时间尺度上创造出了想不到的动态性。

　　最近，詹姆斯·夏皮罗（James Shapiro）把这个过程称为生物体为了存活不得不做的“自然遗传工程（natural genetic engineering）”。但是这个自然遗传工程非常精确，被生物体整体调控。与自然遗传工程相比，实验室中的遗传修饰是粗糙、不可信、不可预测的。生物技术产业的失败在于它生产的产品不好：不可信，不稳定，并且危险。

　　遗传修饰打破了进化的规则

　　遗传修饰正在打破所有的进化规则。遗传修饰的生物体不是天然的，不仅是因为它们经过了实验室的加工，还因为它们中的大多数只能在实验室制造，和几十亿年进化中自然产生的一点都不象。遗传修饰在进化过程中走了捷径。

　　所有插入到被遗传修饰的生物体中的外来基因都和它们天然的同伴不同。最小的细胞指令包括一个启动子（promoter），一个命令细胞“复制下面的信息（基因或者编码序列）制造一个蛋白质”的基因开关，和另一个命令细胞“停下来，信号终止”的终止子（terminator）信号。这三者的来源通常不同，而基因本身也可能是一个实验室中人工产生的非天然的DNA[10]。

　　研究表明，一些被经过遗传修饰的植物包括其编码序列在内的来源不同的多种DNA它和天然的基因差异极大。

　　遗传修饰过程不可信且不可控制

　　修饰不只上面的那些。人工结构（artificial construct）被剪切拼接入基因载体（gene carriers 或者vectors），通过侵染的方法导入细胞。通过侵染把信息整合进基因组的过程是不可控制的， 会产生不可预测的、随机的效果，包括动物体型异常和食物中的意想不到的毒素和过敏反应原[12]。

　　转基因品系（transgenic line）本质上来源于整合了特异遗传修饰DNA的单个细胞。遗传修饰过程中的发生的每一个事件都会给出一个不同的品系。换句话说，没有质量控制的可能性。这个问题被转基因品系的极度不稳定进一步复杂化了，因为和不同来源的DNA拙劣地拼凑在一起的人工产物之间联系非常微弱，特别是当它们含有一些象CaMV 35S启动子的时候。CaMV 35S启动子中含有一个重组热点（recombination hotspot），因而有很大的可能被打碎并且和别的DNA不正确的连接。

　　转基因DNA结构的不稳定提高了水平基因转移和重组的可能，因此有产生新的病原体并把抗生素抗性标示基因传递给新的病原体的可能。被哺乳动物细胞获得的转基因DNA可能激活基因组中潜在的病毒，对控制细胞繁殖的基因的不合适的激活有可能导致癌症。相关证据已经有很多[例如4、12]。

　　转基因品系极度不稳定

　　我曾经把转基因品系的不稳定性称为“保存的最好的公开的秘密”，因为每个人都知道很多年了，但都不提及它，对它熟视无睹[13]。

　　我在国际生物安全会议和出版物中，都把插入的转基因结构的时间特异性的分子特征和它们在连续几代基因组中的位置，作为转基因品系稳定性的唯一有效的证据。这个认为把遗传修饰的生物释放到环境中应该极度小心的观点最终被写入2001年的欧洲指南（2001/18/EC）。

　　直到去年法国政府部门的科学家才检查了五种转基因品系中的转基因插入DNA：Monsanto的Mon810玉米[ 玉米价格 玉米行情 ]，Roundup Ready大豆，Bayer T25玉米[ 玉米价格 玉米行情 ]和Syngenta的Bt176玉米[ 玉米价格 玉米行情 ]；在每一个例子中，转基因插入都发生了重排，不只是相对人工产物本身，而且相对公司的存档。

　　法国科学家把他们的结果发在一个会议的海报上，标题是“商业化的遗传修饰生物插入序列的描述：一个研究基因组动态性的有用的材料”[14]。比利时科学家曾经证实了这一结果[15]。

　　错误的选择

　　基因组动态性揭示了遗传学范例的变化，新的观点认为遗传修饰不仅无用而且有害[4]。动态基因组和中心法则的差异不是很大（见图A）。

　　最重要的，使得遗传修饰更糟糕的是，它把自然遗传工程的目标定义为在发育和对生态环境反应的过程中通过非随机的方式协调基因的表达并且改变基因组，这正是动态基因组包括的内容。

　　在生物体中存在着一种生命之舞，在这个舞蹈中生物体的所有部件都相互交流并且完美地协调。设想一下，基因组中的基因正在演奏着美丽的音乐，这时来了一些经过遗传修饰的并不知道音乐节律的游荡的DNA，它们使用大功率扩音器歇斯底里地叫着不要停止演奏，并且四处横行。

　　动态基因组告诉我们当我们制定我们的健康和环境政策的时候，我们完全被误导了。

　　基因不象钻石一样是永恒不变的。基因和基因组对环境的反应说明保持基因和基因组健康不变的唯一方式是维持一个平衡的生态。那种认为只要有了“好”的基因我们就可以继续毁坏我们的生态系统并且自己继续健康的想法是根本无效的。

　　和大多数工业化国家一样，英国也有一个国家健康危机：工业垃圾、化学农药和垃圾食品工业导致的环境污染，正在使得癌症、过敏症、肥胖以及肥胖相关疾病（例如糖尿病）、心脏病和许多其它无名慢性疾病变得流行。

　　浪费掉亿万公共资金去制造我们不需要的、不安全的遗传修饰农作物以后，即使是生物技术行业都开始放弃遗传修饰农作物的研究，可我们的政府还是认为没有什么比支持遗传修饰农作物更好的了。

　　把几十亿的资金投入人类基因组测序的时候，他们还打算建立整个种群的DNA银行，并且借助这个银行去发现是哪些基因导致个人对各种疾病抵抗力的差异；即使你不是一个遗传学家你也可以知道这是一个无用的想法。

　　即使是按照动态基因组的观点，同一代人的基因也不会相互交换，从而突然产生一大批对各种疾病都敏感的人。遗传修饰学家不打算从根本上解决问题：根本解决的办法是消除环境污染，实行我们对人类生存有益的有机农业，而他们却在天上画饼地给我们承诺为每个人定制的药，实际上这些药通常都是有毒的，最多可以减缓一下疾病。

　　Sydney Brenner，因为和John Sulston、Robert Horvitz一起发现了细胞调亡和器官发育过程中的遗传调控而获得了2002年的诺贝尔生理医学奖。他在人类基因组计划刚刚提出的时候就开始批评这个计划。

　　他在2003年九月告诉BBC记者，更多的钱应该被投入到健康教育中而不是设计什么遗传加工的药物[16]。他不认为根据基因组设计的为每个人量身定做的治疗和药物能有什么效果。

　　最新出现的证据是环境中的毒性剂可以打乱基因组序列，这些被打乱的序列可能和一系列慢性疾病如海湾战争综合症（Gulf War Syndrome）、慢性疲劳综合症（chronic fatigue syndrome）、自体免疫疾病（autoimmune disease）和白血病（leukaemia）有关[17]。

　　最新研究发现母亲的饮食会改变她腹中还未出生的婴儿基因表达的整个模式，因而影响婴儿未来的健康状况。婴儿在子宫里吸收的营养确实可以改变他以后对慢性疾病，例如癌症、stroke、肥胖、精神分裂症（schizophrenia）和狂躁压抑等症状的易感性[18]。而且，这些影响可以在连续几代人中持续。

　　另一方面，适当的饮食补充也可以通过改变基因本身修复这些被破坏的机制。例如，在母鼠怀孕之前给它们适当的饮食补充可以使很多新生的本来应该肥胖的小鼠变得消瘦健康。这就是说，当我们不再用被污染的空气、水和食物来损害我们的身体的时候，动态基因组有一半概率修复自己。

　　科学里的有机革命

　　动态基因组只是上世纪初开始的西方科学有机革命的一个方面[7]。只是因为中心法则的出现，它才被暂时忽略了。对比是明显的：机械的方法是命令和控制构成的线性链，有机的方法是在所有层次的交流和参与。

　　新的健康生物体的观点是生物体中的各种各样的电和电磁能使得生物体中的组织、细胞、所有的分子都能够相互交流协调它们的行动。当交流和协调都很完美的时候，我们就到了整体或者一致的状态（a state of coherence or wholeness）。活的生物体是那么一致，以至使它看起来像是被展览的动态的结晶液体（dynamic liquid crystal），因为它的所有的分子都在协调的跳动着。我把这个称为彩虹蠕虫（rainbow worm），这是我写的一本书的书名[19]。

　　我曾经把这种生命之舞称为“量子爵士乐（quantum jazz）”。在这种生命之舞里，尽管每个成员都很小，但它都和着整体的韵律和节奏不停地自由地即席创作。这种完全有机的生命观点被最近的可能给我们带来量子计算机、量子密码甚至一种心灵输送（teleportation）的量子革命进一步增强了[20]。最重要的是它改变了那种认为我们和自然界的一切没有相互信息交流的观点。

　　这种把生物体理解为一个一致整体的想法还有另一种应用，例如对食品质量的评估[21]。它也解释了为什么与生物体类似的系统的存在，依赖于它们在不同的时间和空间里用用各种方式存储大量连贯能量的能力[22]。

　　我不能描述最令人激动的生命应该是什么样子。接受动态基因组就意味着要抛弃那种认为能产生生命和创造性的生物体的死亡和解体是机械性的文化。

　　这也是为什么一群科学家走到一起组织一个独立的科学小组来发布一个报告的部分原因[23]。这个报告反对遗传修饰农作物，提倡非遗传修饰的农作物。

　　资料链接

　　什么是转基因农业产业

　　转基因产业是基于生物转基因操作技术的新兴高技术产业。而转基因农业就是转基因技术在农业科研以及农产品种植养殖过程中的应用。随着各种重要农作物基因组、微生物基因组、家禽家畜基因组以及蛋白质组研究以及其他技术的进展与突破，转基因农业已成为整个农业产业中最具活力的部分，同时也引起世界各国的广泛关注。尽管世界各国对转基因农业产品的最终上市以及转基因技术的物种应用范围的态度和限制各有不同，但各国在转基因基础研究领域丝毫不敢懈怠，纷纷将其列为最为优先发展的高新技术产业之一。

　　广义地讲，转基因农业产业包括转基因基础性研究，例如基因组测序，单个基因的分离、克隆、以及对其表达调控的研究等等，以及在不同物种之间进行转基因操作以获得特异表达某一性状的转基因作物，以及转基因作物在农业应用领域的推广和采用等等，转基因农业涉及到农林牧畜渔等各个方面。而狭义的转基因农业则仅指转基因农作物的推广和应用。目前，全世界转基因农作物的播种面积已达4000万公顷，包括粮食、蔬菜、水果及家畜四大类。

　　利用分子生物学手段有目的地将某些生物的基因转移到其他生物物种上，往往可以人为地使转基因作物表现出其原物种不具有的性状或生产出原物种不能产生的产物，因而与传统杂交技术比较，转基因技术不受物种亲缘关系的限制、功能明确，后代性状可预见性强，并且获得优良性状后代的时间短。通过对转基因技术的应用，人类可以获得更符合要求的，具有产量高、营养丰富、抗病力强、抗虫、抗除草剂等优势的农作物。例如我们熟知的转基因抗虫棉、转基因水稻、转基因大豆以及转基因玉米等等。

　　以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。以转基因棉花制作的服装就是转基因服装。　

　　目前全球基因作物种植面积的排名，前四名分别是美国、阿根廷、加拿大、中国。

　　国外转基因农业产业发展概况

　　美国是转基因技术开发最早，应用最多的国家。自20世纪90年代初美国首次在农业生产领域采用基因重组技术以来，目前，美国每年有70%的大豆、75%的棉花和40％的玉米是转基因产品。迄今为止，大约有包括玉米、大豆、油菜、土豆和棉花在内的20多种转基因农作物的种子已经获准在美国播种。据估计，从1999年到2004年，美国基因工程农产品和食品的市场规模已从40亿美元扩大到200亿美元，到2019年将达到750亿美元。有专家预计：2l世纪初，很可能美国的每种食品中都含有一定量基因工程的成分。阿根廷、加拿大也是转基因农业生产发展迅速的国家。

　　欧盟国家由于传统文化方面的影响，在转基因作物研究和栽培方面一直处于弱势，种植面积仅占世界总面积的0.3%。

　　同时，作为在转基因技术研究方面投资最多的国家，美国最近几年有50%以上的专利与转基因相关。美国也是世界上转基因作物播种最广泛的国家，占世界转基因作物种植面积的70%，达到5300万公顷，利用转基因技术，美国每年可增加15亿美元的农业收入。

　　目前，世界范围内，转基因研究至少在35科120种植物中获得了成功，所涉及到的性状包括抗虫、抗病毒、抗细茵、抗真菌、抗除草剂、抗逆境、品质改良，以及对生长发育的调控以提高产量潜力等。

　　据不完全统计， 根据“经济合作与发展组织”（OECD）的数据，从1986年到2000年的15年间，OECD国家共批准10，313例转基因生物进入田间试验，其中植物占总数的98．4％，细菌占1．0％，病毒占0．3％，真菌占0．2％，动物占0．1％。在全部被批准的10，313例田间试验中，美国占总数的71．1％。（何梅婉　胡剑非）

作者简介：

　　英国伦敦“社会中的科学”研究院（the Institute of Science in Society）的主任，也是研究院的创始人之一，同时她还任《社会中的科学》（Science in Society）杂志的编辑。并且是第三世界网络的科学顾问，“喀他赫纳生物安全性草案”的专家组成员之一。　　

　　何梅婉博士在生物体的物理学领域做了大量先驱性工作，并且是如今反对基因工程的主要人物之一，这些工作使她名闻遐迩。　 　

　　何梅婉博士著作等身，先后共发表了横跨多个学科的300多篇文章，著有12本书，其中包括：《基因工程——美梦还是噩梦》(1998, 1999)，《彩虹与虫——生物体的物理学》 (1993初版, 1998, 1999, 2001, 2003再版)，《动态的基因组》 (2003)，《一个没有基因工程生物的可持续发展的世界》以及《“艾滋”探微》 (2004)。