專題4生物技術(shù)的安全性和倫理問題轉(zhuǎn)基因番茄轉(zhuǎn)基因草莓轉(zhuǎn)基因河套蜜瓜轉(zhuǎn)基因猴---安迪轉(zhuǎn)基因鼠轉(zhuǎn)基因水母轉(zhuǎn)基因斑馬魚轉(zhuǎn)基因試管?？寺⊙?--多莉白色轉(zhuǎn)基因羊基因工程干擾素轉(zhuǎn)基因煙草4.1轉(zhuǎn)基因生物的安全性1.轉(zhuǎn)基因成果令人嘆為觀止4.1轉(zhuǎn)基因生物的安全性

所謂的轉(zhuǎn)基因生物是指在生物基因組中帶有用轉(zhuǎn)基因技術(shù)插入或整合入的外源基因，生物個體能將它一傳給后代，并表達出該基因的生物活性物質(zhì)，從而使受體生物獲得新的性狀。在這里我們只討論轉(zhuǎn)基因動物和轉(zhuǎn)基因植物。

1982年美國哈佛大學(xué)的一個科學(xué)家小組，將大鼠的生長激素（rGH）基因與小鼠的金屬硫蛋白（MT）基因的啟動子順序連接，再引入質(zhì)粒中?？茖W(xué)家把這種重組的質(zhì)粒直接注射入小鼠受精卵中，經(jīng)過充分發(fā)育后終于分娩出了21小鼠，其中有七只帶有融合基因，六只生長迅速，每只體重平均可達44g，超過同窩無融合基因小鼠（平均體重29g）的1.5倍，這就是聞名于世的“超級小鼠”。轉(zhuǎn)基因植物

1982年轉(zhuǎn)基因小鼠就已獲得成功，但是到1983年世界上才誕生了第一株轉(zhuǎn)基因植物。然而，轉(zhuǎn)基因植物卻后來者居上，大量的轉(zhuǎn)基因植物已在實驗室里研究成功，更重要的是有不少重要的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物已經(jīng)進行了大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)，從20世紀90年代中期開始陸續(xù)的走上人們的餐桌。1、植物細胞具有全能性。一個植物的體細胞，通過離體培養(yǎng)后，可以再生成一株完整的可育的植物。2、植物可產(chǎn)生大量的子代，出現(xiàn)突變體幾率比較大，而且即使是只有少量突變體也容易被檢出，這樣非常有利于遺傳分析和選擇。3、許多植物可以進行自花授粉，為分離各種基因型，以及對這些基因型進行遺傳分析提供了方便的條件。4、相對于動物而言，植物的生長周期比較短，尤其是草本植物更是如此，這樣就使實驗在短期內(nèi)容易見到效果。

轉(zhuǎn)基因食品

安全嗎?!2.對轉(zhuǎn)基因安全性的爭論4.1轉(zhuǎn)基因生物的安全性1、抗性選擇標記基因可能編碼出對人體有直接毒性的蛋白質(zhì)，或者編碼出的蛋白質(zhì)所具有的催化功能對宿主的代謝具有潛在毒性作用，并出現(xiàn)滯后效應(yīng)或長期效應(yīng)。2、轉(zhuǎn)基因植物可能會表達出過敏蛋白；有的基因表達出的蛋白質(zhì)與已知的過敏蛋白質(zhì)在免疫學(xué)上具有同源性；有的基因表達的蛋白質(zhì)家族中的某些成員是過敏蛋白，它們都有可能是過敏體質(zhì)的人產(chǎn)生過敏反應(yīng)。3、轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物表達出的某些蛋白質(zhì)，可能會潛移默化的影響人的免疫系統(tǒng)，從而對人體健康造成隱性的損傷。4、改變農(nóng)作物品質(zhì)的基因及其表達產(chǎn)物，可能會改變宿主體內(nèi)的代謝途徑，從而改變轉(zhuǎn)基因食品的營養(yǎng)成分。

生物安全是指現(xiàn)代生物技術(shù)研究、開發(fā)、應(yīng)用，以及轉(zhuǎn)基因生物跨國轉(zhuǎn)移，可能對生物多樣性、生態(tài)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生潛在不利影響。特別是各類轉(zhuǎn)基因生物活體釋放到環(huán)境中，可能會對生物多樣性構(gòu)成潛在的風(fēng)險和危險。二、生物安全1、科學(xué)家賦予了轉(zhuǎn)基因生物某些全新的性狀，增強了它們與其他生物的生存競爭能力，它可能會使本地區(qū)本來生活力就很纖弱的個體或物種加速從地球上消失。即轉(zhuǎn)基因生物可能會成為某一地區(qū)新的優(yōu)勢種，成為“入侵生物”。2、載體介導(dǎo)的外源基因可能發(fā)生橫向轉(zhuǎn)移，重組出新的菌株或病毒。3、具有抗蟲功能的轉(zhuǎn)基因植物，其體內(nèi)產(chǎn)生的抗蟲蛋白可能使害蟲產(chǎn)生抗性，使害蟲變得更加難以防治？現(xiàn)在也已發(fā)現(xiàn)具有抗病毒功能的轉(zhuǎn)基因植物，可以使相應(yīng)的病毒出現(xiàn)抗性。4、轉(zhuǎn)基因植物可能會變成野生種類，或者它侵入新的生態(tài)區(qū)域，破壞了生態(tài)平衡后而成為雜草。5、抗除草劑基因等可能會通過花粉傳播或近緣雜交進入到雜草或半馴化植物中，結(jié)果產(chǎn)生出超級雜草。美國俄亥俄州大學(xué)的科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)，如果野草與轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物雜交，將令野草長得更茁壯，產(chǎn)籽更多。

轉(zhuǎn)基因生物可能對生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性造成破壞，對環(huán)境造成污染，這也是公眾疑慮的重要內(nèi)容。三、環(huán)境安全1、改變了生物的多樣性和群落結(jié)構(gòu)，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性可能會遭到破壞。轉(zhuǎn)基因生物是自然界中不存在的“人工制造”的生物，它們所具有的強大的生存競爭將使處于脆弱平衡狀態(tài)的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)等遭到破壞。2、轉(zhuǎn)基因植物中，如含有對人體有害蛋白或過敏蛋白的花粉，有可能通過蜜蜂采集進入蜂蜜中，最后再通過食物鏈進入人體。正是由于以上種種憂慮，人們對轉(zhuǎn)基因食品充滿了恐懼和擔心。法國環(huán)綠色和平組織摧毀

5個轉(zhuǎn)基因作物基地綠色和平組織領(lǐng)導(dǎo)者被捕1999綠色和平組織將轉(zhuǎn)基因食品妖魔化綠色和平組織抗議雀巢咖啡事件轉(zhuǎn)基因玉米闖了禍2002，11，19美國農(nóng)業(yè)部宣布，內(nèi)布拉斯加州谷倉中1.36萬噸食用大豆被隔離，原因是ProdiGene公司在這批大豆中混入了含有藥用蛋白的轉(zhuǎn)基因玉米。

3.理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)4.1轉(zhuǎn)基因生物的安全性(1)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物前景誘人

自從1983年世界上誕生了第一株轉(zhuǎn)基因植物以后，許多國家都陸續(xù)地投入了大量人力、物力和財力，競相開發(fā)、研究之。目前世界上已有百余種轉(zhuǎn)基因植物問世，尤其重要的是已有水稻、玉米、棉花、大豆、油菜、煙草、甜菜、亞麻、南瓜、馬鈴薯、番茄、西葫蘆、番木瓜等10余種、上百個品種的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物已獲準進入商品化生產(chǎn)。轉(zhuǎn)基因試驗田抗蟲害農(nóng)作物

科學(xué)家們把能編碼殺蟲活性物質(zhì)的基因轉(zhuǎn)移入植物細胞后，基因表達的產(chǎn)物可以通過破壞害蟲消化道，或抑制害蟲生長發(fā)育，或者直接殺死的途徑達到殺滅害蟲的目的

最常用的、使用最成功的是Bt基因，鱗翅目、鞘翅目昆蟲的幼蟲，一旦使用了含有該基因表達產(chǎn)物的葉片后，進入幼蟲消化道的Bt毒蛋白在堿性條件下，便可裂解為活性多肽并造成幼蟲消化道損傷，最終導(dǎo)致幼蟲死亡。Bt毒蛋白對人、畜等高等婦孺動物卻是安全的、無害的。據(jù)報道，目前已有轉(zhuǎn)Bt毒蛋白基因的多種農(nóng)作物進入商品化生產(chǎn)。1999年全球轉(zhuǎn)抗蟲基因農(nóng)作物種植面積近1180萬公頃?？共《巨r(nóng)作物

1986年科學(xué)家將煙草花葉病病毒外殼蛋白基因轉(zhuǎn)移入煙草后，人類便獲得了第一種抗病毒轉(zhuǎn)基因植物。病毒外殼蛋白基因?qū)胨拗骷毎?，可以產(chǎn)生出該病毒的外殼蛋白，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)基因植物對相應(yīng)的或相近的病毒產(chǎn)生抗性。目前已有一些抗病毒農(nóng)作物回歸大自然，進行大面積的種植生產(chǎn)，比如中國的轉(zhuǎn)抗病毒基因煙草、西紅柿和甜椒；美國的轉(zhuǎn)抗病毒基因馬鈴薯、西葫蘆、番木瓜等。1999年全球種植抗病毒農(nóng)作物面積有近10萬公頃。上市的轉(zhuǎn)基因食品抗病毒和抗軟化基因西紅柿抗除草劑農(nóng)作物

把抗除草劑基因轉(zhuǎn)移入農(nóng)作物中，使農(nóng)作物獲得抗除草劑能力。這時若施用除草劑，就可以有選擇的除掉雜草，而農(nóng)作物卻可以免受傷害。所謂的抗除草劑基因是指能抑制轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物體內(nèi)某一種酶，從而對某一種除草劑產(chǎn)生耐受性的基因。目前，已有水稻、玉米、棉花、大豆、油菜、甜菜等抗除草劑農(nóng)作物進入商品化生產(chǎn)。1999年全世界抗除草劑農(nóng)作物種植面積約為3100萬公頃，約占轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物總種植面積的78%?？鼓嫘赞r(nóng)作物

培育耐旱澇、耐鹽堿、耐低溫或高溫、耐土壤農(nóng)藥殘毒等環(huán)境逆境的農(nóng)作物一直受到科學(xué)家關(guān)注。這些來自其他生物的抗逆性基因，經(jīng)過重組后導(dǎo)入農(nóng)作物中，使它們能在惡劣環(huán)境中生長、豐產(chǎn)，這是人類獲得足夠食物、改良環(huán)境的一大福音。

比如，科學(xué)家將甘油-3-磷酸乙酰轉(zhuǎn)移酶基因轉(zhuǎn)移入植物，通過增加細胞膜的不飽和脂肪酸含量，而獲得抗寒形增加的轉(zhuǎn)基因植物；把來自魚的抗凍蛋白基因，轉(zhuǎn)移入番茄中，使番茄在0℃環(huán)境下也不受凍害。目前已獲得了耐鹽堿的轉(zhuǎn)基因煙草、玉米、水稻等植物；在美國耐土壤農(nóng)藥殘毒的轉(zhuǎn)基因亞麻已進入了商品化生產(chǎn)。改良農(nóng)作物品質(zhì)

科學(xué)家還利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良農(nóng)作物的營養(yǎng)品質(zhì)，比如將編碼人體必需氨基酸的DNA片段轉(zhuǎn)移入馬鈴薯中，在馬鈴薯塊莖的特定貯藏蛋白基因啟動子作用下，使之在塊莖中得到高效表達，人們希望這種馬鈴薯的蛋白質(zhì)和必需氨基酸含量能超過牛肉。

通過轉(zhuǎn)基因增加油料植物種子中維生素E的含量，減少植物油中飽和脂肪酸含量；提高水稻中β-胡蘿卜素含量生產(chǎn)出金稻米；增加蔬菜中蛋白質(zhì)含量等研究都取得重要進展。目前農(nóng)作物品質(zhì)改良主要集中在貯藏蛋白、淀粉、油脂等含量和組成上。在美國，經(jīng)過油脂改良的轉(zhuǎn)基因大豆、油菜已獲準進入商品化生產(chǎn)。將上市的轉(zhuǎn)基因食品脂肪含量高含Β-胡蘿卜素(2)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物成為21世紀新興產(chǎn)業(yè)3.理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)4.1轉(zhuǎn)基因生物的安全性上市的轉(zhuǎn)基因食品

抗除草劑基因大豆

抗蟲基因玉米

抗病毒基因油菜

抗病毒土豆

轉(zhuǎn)抗蟲基因棉花1996-2001年全球轉(zhuǎn)基因植物種植面積(Km2)年度種植面積2001年轉(zhuǎn)基因植物種植面積比例大豆63%油菜

5%棉花13%玉米19%(3)我國的?；蚴称非闆r3.理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)4.1轉(zhuǎn)基因生物的安全性羞羞答答的

轉(zhuǎn)基因大豆油對轉(zhuǎn)基因食品安全性產(chǎn)生

疑問的原因轉(zhuǎn)基因食品上市時間太短，人們對轉(zhuǎn)基因食品缺乏了解；建立進口技術(shù)壁壘；美國實行雙重標準；轉(zhuǎn)基因食品的安全性證實需要時間；科學(xué)問題比較復(fù)雜，科學(xué)原理還不能夠給出圓滿的解答。我國對策大力支持植物基因工程研究；對轉(zhuǎn)基因食品不進行大力宣傳；加強審批和管理；制定相關(guān)法律和規(guī)定。2002年3月我國規(guī)定轉(zhuǎn)基因食品要貼標簽，但無人遵守。(4)怎樣理解基因工程是一把“雙刃劍”？1.有些轉(zhuǎn)基因食物含的一些物質(zhì)，可能會影響人體健康。2.大量的轉(zhuǎn)基因生物進入自然界后很可能會與野生物種進行雜交，產(chǎn)生一些超級生物，從而造成基因污染。3.如有些作物插入抗蟲基因，殺死環(huán)境中有益的生物。1.生產(chǎn)基因工程藥品2.用于基因診斷與基因治療3.培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的動植物新品種4.培育具有各種抗逆性的動植物新品種5.為人類開辟新的食物來源6.用于環(huán)境監(jiān)測7.用于被污染環(huán)境的凈化一方觀點另方觀點討論案例斑蝶事件

1999年5月康奈爾大學(xué)一個研究組報道，說一種斑蝶使用轉(zhuǎn)蘇云金桿菌的殺蟲蛋白基因（Bt）玉米花粉后44%死亡，表明轉(zhuǎn)基因食品可能存在安全隱患。此事件引起科學(xué)家對轉(zhuǎn)基因食品的廣泛爭論?？瓜x玉米與大花斑紋蝴蝶

事實上這并不意外，因為Bt玉米中的殺蟲晶體蛋白是特意毒殺鱗翅目害蟲的，斑蝶屬鱗翅目昆蟲，自然會受到Bt蛋白的影響。事實上，Science、Nature拒發(fā)斑蝶文章，審稿人認為，這并