有风险的作物?

2009-12-07 03:38周生生
科学大众(中学) 2009年10期
关键词:野生植物除草剂转基因

周生生

转基因作物从诞生起,就招致了怀疑、拒斥和争议,但是在世界上许多地方,它的种植面积正在不断扩大。目前全球转基因作物种植面积占到耕地面积的10%。世界上主要的转基因作物是大豆(占转基因种植总面积的57%)、玉米(25%)、棉花(13%)和油菜(5%)。

最常见的转基因作物是把苏云金芽胞杆菌(通常简称为Bt)中的一个基因添加到植物基因组中,这个基因会在作物体内表达一种毒素,能杀死鳞翅目昆虫的幼虫。鳞翅目害虫是很大的一个昆虫种类,包括棉铃虫和水稻螟。

转基因作物的最主要功能,首先是抗除草剂(占转基因种植总面积的68%),其次是抗虫害(占19%),剩余耕地上种植的转基因作物则两种功能都有。种植转基因作物的主要好处就是节约劳动力。转基因作物的大规模种植开始于美国。美国农村地广人稀,通常是一个人就要管理非常大的一片农田,转基因作物的出现实际上是为了适应这种人少地多的农业生产模式。以最早商业化种植的孟山都的抗农达转基因大豆来说,这种由孟山都公司开发的转基因大豆对于孟山都的农达除草剂具有抗性。这就意味着,农民甚至可以租用农用飞机直接在大片大豆田上撤除草剂,转基因大豆不怕除草剂,这样除草确实很省人力。

我们会变成“转基因人”?

被植入农作物中的新基因会不会从植物身上转移到我们人类身上?长期食用转基因食品,是否让我们成为“转基因人”?

其实,这一小段DNA要实现转移,跨越的障碍实在太多了。首先,在它还没有入口之前,一道道烹饪程序就已经将其大体损坏。接下来,它又被种种腐蚀性不等的体液分解和消化。研究表明,构成这段DNA的核酸95%都在消化道中被分解。当然,还剩下了百分之几。多项研究都在实验老鼠的粪便及其肠道内壁、肾脏及肝脏等器官的细胞中发现了这段DNA的残存碎片。然而这并不意味着这种DNA会被食用者的基因组吸收。再说,我们食用麦子、稻米和玉米已经有几千年历史了,但并没有因此就具有了这些谷物的特征。另外,消化道细胞的新陈代谢是很快的。即使其中某个细胞意外地将某种外来DNA的碎片吸收进了自己的基因组(这种情况发生的可能性微乎其微),也不可能对食用者的生物机体造成任何影响。

只有当这段DNA进入了人类的生殖细胞,才会发生危险。因为那是可能对人类物种产生长久影响的唯一途径。当然,这种可能性几乎是不存在的,至少到目前为止还未曾被观察到。

目前,生物学家所担心的主要是这种DNA有被我们肠道中聚集着的无数细菌吸收的风险。而这种情况发生的可能性较大,因为这类被植入转基因作物基因组中的小段DNA通常本来就是一种细菌源。目前,研究人员密切关注的是大肠杆菌,因为它最有可能吸收来自转基因作物的DNA片段。正是出于这个原因,各国主管机构要求种子公司今后不得继续使用具有抵抗抗生素功能的基因。而这类基因过去一直被用作对第一代转基因作物进行初步筛选的生物工具。

对植物产生威胁

飞扬在空中的花粉不会只掉落在转基因作物耕地的范围里。我们该为此感到担心吗?转基因植物是否具有传染性?可以确定地说,转基因作物并不会带来瘟疫,它们的花粉中不含有任何会使其他植物“受感染”的病毒。当然,转基因作物和非转基因植物之间通过有性繁殖实现杂交的可能性是存在的。那么,转基因被转移到非转基因植物后代身上的可能性也是存在的。对于同一物种的植物,要进行交叉授粉是非常容易的,一棵玉米植株很容易被另一棵玉米植株授粉。它可不会去管自己接受的花粉来自何方。因此,转基因玉米和传统玉米之间是可以杂交的。但由于它们相距遥远,这种情况出现的概率非常小,因为两棵相距20米远的植株给对方授粉的概率大约为1%。

稻谷、大豆等白花授粉的植物,在理论上不存在这种风险。但在现实中,人们曾经观察到它们的不同植株之间杂交。两棵相距1米的稻谷植株具有0.1%的概率互相授粉。那么,它们和野生植物之间的情况呢?特别是当农作物和野生植物之间在基因上非常相似时,它们的杂交可以说是全方位的。那么,我们是否应该担心,有些野生植物会因此获得了从某种转基因作物身上转移过来的基因,而变得对除草剂或昆虫具有抵抗力呢?

这一切取决于种植转基因作物的地区是否存在相似的物种。例如,转基因油菜则有可能和生长在农田周边的许多相似野生物种发生杂交,如野萝卜、野芥菜、野芝麻……不过,还需要这些野生植物能在繁殖期接收到转基因油菜的花粉,这才可能实现真正的杂交。

实验表明,油菜给野萝卜授粉的概率在千万分之一到十万分之三之间,因此,它们两者共同培育出某种转基因杂种的机会是很微小的。加拿大的一项研究则认为,油菜和萝卜之间杂交的概率高达7%。这个概率之所以会这么高,是因为油菜是白菜和萝卜自然杂交的产物。其基因与萝卜的相似度要高于与野萝卜的相似度。我们还需要搞清楚的是,这样继承得来的基因会对杂交品种产生什么样的影响。而这完全取决于被转移基因的特性和植物生长的环境。假如,野生植物获得了对某种除草剂具有抵抗力的基因,而它却生长在永远也碰不到这种除草剂的环境中,那么,这反而成了它的一个负担。因为,白白地生产一些用不上的抵抗酶,对它来说是得不偿失的,那么这种杂交品种必定会消失。相反,如果某种有害的草获得了这样的基因,而人们持续朝它喷洒这种除草剂,那么,尽管这一杂交品种在基因上可能还存在缺陷,但它将会是农田里唯一幸存下来的有害的草。所以,说到抵抗某种昆虫的基因,除非获得它的野生植物也是转基因作物所针对的那一种昆虫的食物,否则它也没有什么作用。

对动物产生威胁

肠道穿孔,数小时后必死无疑。这便是螟蛾毛虫贪吃Bt玉米的后果。这种转基因玉米具备一种苏云金芽孢杆菌基因,能够生产足以杀死这种鳞翅目昆虫的毒素。但是,这些毒素是否真的这么具有针对性?换句话说,其他的昆虫,比如蝴蝶,真的不会受到这些毒素的伤害吗?一项针对转基因的实验室研究曾经引起了轩然大波:黑脉金斑蝶的幼虫在食入Bt玉米的花粉后大批死亡。这引起了人们对转基因作物副作用的担忧。

不过,两年后,研究人员在实地考察后对这项实验室研究得出的结论做了“校正”。事实上,黑脉金斑蝶自然环境中食入Bt毒素的量要远远低于实验室中人们给它们喂食的量。这说明,要正确地评判风险,就要同时把昆虫的耐受力和某种毒素在自然环境中的含量等因素考虑进去。除了这一经典案例外,目前还没有任何证据表明转基因作物对野生动物群落具有直接影响。

目前,还没有任何实验能够搞清楚转基因植物对昆虫可能产生什么样的影响,因为受到影响的昆虫只占1%。所以,在对生物演化研究时,还需要区分,哪些变化是转基因作物造成的,哪些变化是由于环境中其他因素(诸如气候、农业技术)变化造成的。

简而言之,转基因作物的种植会对生态系统造成什么样的影响仍然是一个谜。但等到2010年,当具有抗旱或抗盐碱功能的转基因作物问世时,情况可能会发生改变。因为通过基因转移获得此类特性的野生植物,将会拥有一种无可否认的进化优势。那时,我们就比较容易观察到转基因对生态系统的影响了。

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