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“中国诺奖”科学家被骂,转基因背后真有阴谋?
发布时间:2018-11-22  阅读次数:51  字体大小: 【】 【】【

11月18日,被称为“中国诺贝尔奖”的2018年度未来科学大奖举行颁奖典礼,三位著名的作物育种专家李家洋教授、袁隆平教授和张启发教授荣膺“生命科学奖”,以表彰他们在系统性地研究水稻特定性状的分子机制和采用新技术选育高产优质水稻新品种中的开创性贡献。

然而伴随这几位科学家走向领奖台的不仅有掌声和欢呼,也有汹涌的诅咒。甚至有愤怒的网友称他们是“转基因三丑”、“灭绝人性的罪犯”等等。

在今天,似乎每当触及转基因话题,就像点燃烈性炸药,瞬间引爆多方舆论——支持者与反对者各执一词,犹如冰火两重天。

为什么公众会对转基因话题如此敏感?转基因作物究竟因何而来,它与传统育种的区别是什么?又将对公众造成怎样的影响?今天就来详细聊聊与转基因相关的几个焦点问题。

即便是今天,我们的粮食仍不够吃

民以食为天,即使亿万年后,人类赖以维持生命的依然是粮、油、肉、蛋,而不是智能手机和王者荣耀。

图片来源:图虫创意

10万年前,人类开始从非洲向全球迁移,当时地球上的人口数量还不到100万;到了公元1世纪,人口数量达到1.7亿;1804年全球人口数量达到了10亿,1987年增加到50亿,2018年达到75亿。按照目前的发展趋势,2050年人口会达到95亿,2100年甚至突破110亿。

人口在不断增长,然而耕地和水资源却是有限的,人类已经面临现实的粮食安全和环境污染压力。目前,全世界75亿人中有8.2亿人处于饥饿状态,超过1.5亿儿童发育不良。

排队等待食物的儿童。图片来源:Pixabay

育种技术:杂交VS转基因

人类从刀耕火种的年代走到今天,一直都在努力解决“吃不饱”的问题。当今作物产量已经比从前提高了数十倍乃至数百倍,最直接的贡献是农作物品种的不断选育。

虽然有人推崇“天然”和“原生态”食品,但千万年来,农业物种一直被人类改造,早已不是原生态,今天我们耳熟能详的谷物在亿万年前只是自然界里的普通杂草。比如,大家熟悉的小米,其祖先就是路边常见的狗尾草。

小米(左)与狗尾草(右)。图片来源:Pixabay

那么,同样是选育,传统的杂交技术和转基因技术有什么不同?

两者都是人工对作物进行品种选育,让不同的物种互相取长补短,培育出性状更为优良的品种。杂交技术是将亲缘关系相近的两个物种之间进行整套遗传物质的融合,而转基因则是在某一物种原有的遗传系统中,直接加入外源特定的基因。

打个比方:A和B是两个亲缘关系很近的物种。我们需要其能合成某种特定性状的蛋白质,该蛋白质的基因序列为555。A的基因序列为 123456789,B的基因序列为123654789,而我们希望得到一个基因序列为123555789的C物种。传统杂交方式是将A和B不断的进行N代杂交,经过繁琐的“排列组合”式筛选,最后会得到一株基因纯化的C物种。

而转基因技术就是找到一个基因序列中含有555片段的D物种,再把A基因中456剪去,直接替换成D物种的555,变成123555789。从结果来看,杂交和转基因两种途径最终培育出来的C物种是一样的。但从原理来看,转基因比杂交更为精准、快捷和安全,能够有效缩短育种年限、提高育种效率,而且还可以跨物种引入远源物种基因。由此可见,转基因一种更为先进的生物技术,很多妖魔化转基因的传言都是子虚乌有的杜撰。

杂交技术VS转基因

通常,增加谷物产量有两种途径:

第一,提高光合作用效率。植物生长依赖光合作用,我们无法改变阳光的辐射,只能提高作物的光合效率。但不同作物光和效率相去甚远,谷物的生物产量有各自的“天花板”。比如:玉米光合效率比水稻要高30%-50%,所以玉米的植株很高大,产量也比水稻高出很多。如果把玉米的高光合效率基因转到水稻中,不就能够打破水稻原有的“天花板”了?然而水稻和玉米“风马牛不相及”,传统的杂交技术无法完成这项工作,要进一步培育高产、优质和高效的品种,需要利用跨物种的“远源优势”,就要借助于精准的转基因技术。近年来,杂交水稻之父袁隆平教授就致力于这方面的研究。

袁隆平到水稻生产基地查看水稻生产状况。图片来源:图虫创意

第二,减少灾害损失。病害、虫害、草害和恶劣的自然条件(干旱、低温和大风)会导致作物大幅减产甚至绝收,所以抗虫、抗病、抗旱、抗寒、抗倒伏等一直是重要的育种方向。比如:为了减少虫害,农民不得不大量喷洒农药,这也带来严重的环境污染问题。

1956年,科学家发现苏云金杆菌(Bacillus thur-ingiensis,Bt)产生的一种蛋白有杀虫作用,还在此基础上开发出一种安全的生物杀虫剂,但相对于化学农药,价格有点高,而且喷药是一项很繁重的体力劳动。如果能够让作物“自带干粮”,自己合成这种杀虫蛋白,则事半功倍、一举多得。然而细菌和作物(玉米、大豆、棉花)不可能杂交,于是生物学家用转基因技术将的这段“杀虫蛋白”基因转入到谷物中。

然而,很多公众不了解其中的原理,认为抗虫谷物“能杀虫也会杀人”,使得抗虫作物的推广种植面临很大阻力。而事实上,昆虫的消化系统是碱性环境,Bt蛋白在碱性条件下会被特有的酶剪切成毒素,再与昆虫肠壁上的一种特异受体结合,导致昆虫肠穿孔而死。而人畜等哺乳动物的胃液为酸性,且肠胃中不存在与BT毒素结合的特异受体。与其他蛋白质一样,Bt蛋白在胃液的作用下降解为各种氨基酸,变成可以被哺乳动物利用的营养成分。所以Bt蛋白能杀虫却对人畜无害,且不污染环境,没有残毒。好比辣椒素能够杀虫,但人类却可以安全食用辣椒。

转基因食品是否安全?

有公众提出:凭什么让我相信转基因食品是安全的?

通常,食物在人体内的代谢周期通常在12-24小时,最长不会超过72小时。如果你今天感觉肠胃不舒服,可能会去想过去两三天都吃了什么食物,但不会追溯过去两三年都吃了什么。按照国家规定,食品安全毒理试验的检测周期也只有90天。转基因食品已经被人类被吃了20多年,至今未发现被证实的食品安全事件。

又有公众提出:过去20年没有问题,不等于将来没有问题,转基因也许几代人后才能看出其风险。也有朋友对转基因谈虎色变,担心基因会转到自己身上,甚至直言:转基因是“断子绝孙粮”。 其实,一日三餐中我们吃了很多基因。餐桌上的大豆、玉米本身就是植物的种子,肉、蛋、奶中当然有动物的基因。这些食物人类已经吃了几千年,也并没有因此变成“牛头马面四不像”。

DNA模型。。图片来源:Pixabay

转基因不是“撞大运”,一段基因在被转入之前,其基因序列、蛋白质合成和潜在风险都是要弄清楚,而且要通过一系列测试和监管程序。其实,基因本身是安全的。一段基因,无论序列多么奇怪,吃进肚子里,肠胃如同进入一个碎纸机,就被分解成四种脱氧核糖核酸(A、T、C、G),不会对人体造成任何不良影响。

真正需要警惕的是按照DNA信息合成的蛋白质,它们可能具有潜在的危险。自然界中的蛋白质种类数以亿计,其中有少数是人体的过敏原,比如有些人对豆类、海鲜类食品过敏。个别蛋白甚至对人类有毒,比如蘑菇毒素。考虑到这些潜在的风险,很多国家对转基因生物都建立了相应的审批体系。

世界各国如何看待转基因?

先说说“宽松”的美国。大家都知道,美国的科技创新能力在全球首屈一指。1996年,全球第一例转基因食品(西红柿)摆上了美国的超市货架。美国对转基因采取的是“实质等同”原则:如果一种转基因食品并没有生产出任何新的蛋白质,那么它和同类的传统食品就是实质等同的,无需额外检验。比如前面和大家说到的转基因抗虫谷物,与传统谷物相比就多了一种Bt蛋白。然而这种蛋白质已经作为生物杀虫剂安全使用了几十年,已经证明其安全性,所以美国农业部(USDA)对这种抗虫转基因作物就和传统作物一视同仁,做“无罪推定”,绿灯放行。

再说说“严谨”的欧盟。历史充满各种巧合,就在转基因作物开始商业化种植的1996年,欧洲突然爆发了疯牛病,随后禽流感等一连串食品安全事件接连发生。对食品安全正处于“敏感期”的消费者对待新兴生物产品的信心大大动摇,质疑成为转基因食品与生俱来的一块胎记。于是欧盟一开始就对转基因采取严格管制,做“有罪推定”。审核环节不仅看是否有新的蛋白质,还要把转基因作物的技术原理和种植过程都要弄得清清楚楚、通通透透,以确保安全。

打个比方,青椒是安全的,肉丝也是安全的。美国“实质等同”原则会认为青椒炒肉丝也就是安全的。欧盟的“预防性原则”则会质疑:青椒和肉丝炒在一起的过程中,会不会产生新的化合物?必须严格审核。欧盟精益求精的做法看上去是“对人民负责的”,然而这样做必然耗费极大的时间和成本。而且也有科学家提出:传统的杂交育种方法对基因的改动更大,大家都约定俗成的认为是安全的,对于转基因技术却如此苛刻,这是否有失公允?美国的“实质等同”和欧盟的“预防性”原则孰是孰非?公众对此也存在很大争论。

图片来源:Pixabay

网上曾有传言:“欧洲人不吃转基因”—这不符合事实!

欧盟内部也存在分歧,有三分之一(西班牙、葡萄牙等)国家对转基因持积极态度,而三分之二的国家(法国、德国等)则采取严格的限制措施。然而在全球谷物链条上,欧盟也无法做到自力更生,每年需要从美国和巴西进口约1500万吨的大豆,是全世界仅次于中国的第二大豆进口国,其中90%是转基因大豆。另外,欧盟还需要进口转基因玉米、油菜和棉花。

也有人提到,为什么俄罗斯可以全面禁止转基因作物?这里也要简单做个说明:俄罗斯地广人稀,人均耕地面积是中国的10倍。目前,俄罗斯是全球第二大粮食出口国,其中小麦出口量世界第一。由于复杂的历史原因,现代遗传学理论在前苏联曾被禁锢了三十年,使得俄罗斯在遗传育种领域整体落后。

面对转基因争论,俄罗斯索性以退为进,放弃转基因,打造“绿色食品”生产大国形象。也有人提出,为什么中国不能效仿俄罗斯的“绿色种植”?理想很丰满,现实很骨感,中国人均耕地面积只有俄罗斯的1/10。还记得那句歌词吗?“爱上一匹野马,可是家里没有草原”。对于中国来说,粮食安全绝对是“不能承受之重”。

学界怎么看待转基因?

接下来再和大家分享一下科学界对转基因的态度。2016年,美国国家科学院、工程院和医学科学院联合发布研究报告,并做出结论:“没有发现确凿证据表明目前商业种植的转基因作物与传统方法培育的作物在健康风险方面存在差异,没有任何疾病与食用转基因食品之间存在关联,不会为人体健康带来更高的风险。”

截至2018年,已经有138名诺贝尔奖获得者联名签署公开信支持转基因作物,其中117人为自然科学奖得主,包括47位生理学和医学奖得主。如此众多的诺贝尔得奖科学家签名支持某一特定专业领域的科学技术,这在现代科学发展史上前所未有,更不可能是被商业机构收买才联名做出的表态。

联名签署支持转基因公开信的部分诺奖得主名单

当然,转基因的产业化仍需要循序渐进。毕竟相比于漫长的生物演化史,人类文明与科学研究历程的确还太过短暂,有些基因和蛋白的功能我们尚不完全清楚,对未来我们应该心存敬畏。但另一方面,我们也需要思考:要确认转基因的“绝对安全”,需要100年?1000年?还是10000年? 未来总是未知的,比如:人类探索星际文明,会不会引来外星人入侵地球?今天人工智能如火如荼,会不会导致机器人将来控制人类?人类并没有因此停止探索的脚步,唯独对转基因谈虎色变,这是否有些防卫过度?

对转基因谈虎色变,这是否有些防卫过度?图片来源:Pixabay

转基因技术可能带来的问题更多的体现在环境方面。比如,你和你的对手本来同场竞技,公平竞争,突然他来了个土豪爹,直接甩你九条街,后果会如何?那么抗虫转基因作物在减少害虫的同时,会不会破坏生态链,进而影响物种多样性?

其实人与自然本身就是一个复杂的伦理问题。今天的谷物亿万年前就是普通的杂草。人类不断扩大谷物种植面积,并进行品种选育,使用农药,这本身就是在打破物种平衡。人类对此也在进行自我反思。

农民在农田喷洒农药。图片来源:Pixabay

再比如:抗虫转基因作物会导致害虫产生抗体。没错,这种现象其实已经出现。然而这并非转基因技术独有的问题。人类使用农药使得害虫产生抗药性,使用抗生素导致细菌产生抗药性,但我们会因此提出停止使用农药和抗生素吗?事实上,人类并没有因噎废食,而是不断研究出更为高效、安全的农药和抗生素。我们有理由相信,面对转基因可能产生的环境问题,人类有能力通过技术进步去加以解决。

转基因在中国—没有选择的选择?

所有的争论最终都要面对现实—中国面临严重的粮食安全问题。谁来养活中国?1994年Brown博士的同名书籍引发全世界对中国粮食安全问题的关注。

时至今日,对于世界第一人口大国而言,这依然是一项至关重要的大事。

在过去的一个世纪,中国曾经多次经历饥荒和食物短缺,政府甚至为此在1955-1993年实行了粮食配给制度。今天,中国用全世界8%的耕地养活了全世界18%的人口。然而在实现这一目标的同时,也付出了极为沉重的代价。中国的农药施用量达到10-15千克/公顷,导致了严重的环境污染问题。

首先,让我们看看几个世界农业大国的耕地资源情况比较:

世界主要国家的耕地资源比较

由上可见,中国的耕地面积虽然世界第三,但由于世界第一的14亿人口,人均耕地面积排在世界120位,只有0.09公顷(900平方米),仅为俄罗斯的1/10和美国的1/6。中国人均食物年消费数量如下:粮食300斤,蔬菜500斤,肉类110斤,奶类50斤,蛋品35斤,其中肉、蛋、奶又主要以玉米、大豆等谷物作为饲料。人均900平米的耕地上根本就无法生产出这么多的食物。

中国人口在2022年左右达到14.2亿的峰值,之后会缓慢下降,但在2050年前依然不会低于12亿,粮食安全问题是悬在我们头上的一把达摩克利斯之剑。“粮食安天下,粮战动天下”。美国前国务卿基辛格说:“如果你控制了石油,你就控制了所有的国家;如果你控制了粮食,你就控制了所有的人。”

或许有的人会说:现在岁月静好,衣食无忧,哪里有什么粮食安全压力?给大家提供一组数据:过去的一年,美国出口粮食超过1亿吨,世界第一。俄罗斯出口粮食0.5亿吨,世界第二。而中国作为世界第一大粮食进口国,2017年累计进口粮食1.3亿吨,其中包括9550万吨大豆,占进口粮食总量的3/4,占全世界大豆贸易总量的2/3。2017年中国进口的9550万吨大豆,相当于8亿亩耕地的产量,而8亿亩耕地相当于中国耕地总面积的40%。

中国主要农产品生产区域分布。图片来源:中国科学院院刊, 2016

曾经有网友质问:中国为什么要进口这么多大豆?为什么不扩大大豆种植面积?为什么要进口转基因大豆?说来这也是一种无奈,伴随着生活水平的提高,中国肉、蛋、奶的消费量迅速增加。大豆和玉米是主要的饲料原料,通过喂养畜禽转化为肉、蛋和奶,再成为我们餐桌上的食品。

在耕地面积捉襟见肘的情况下,中国只能选择“牺牲”大豆,优先考虑保证水稻、小麦和玉米等主粮的自给率。另外,大豆单产要远低于其它主粮,仅相当于小麦的1/3 、水稻的1/4和玉米的1/5,用进口大豆节约出来的耕地来种植相对高产的主粮作物当然是最合理的选择。然而,转基因大豆在美国、巴西、阿根廷等农业发达国家的种植比例已经超过95%,于是中国进口的大豆只能是转基因品种。从某种意义上说,这也是“没有选择的选择”。

图片来源:图虫创意

也有人说:让那些支持转基因的专家先吃几年再说,我坚决不吃!然而,我们的餐桌上真的没有转基因食品吗?这里,我想告诉大家:今天在中国,几乎所有的人都在吃转基因食品。如前文所述,中国进口的9千多万吨大豆基本上是转基因品种。估算国内的转基因玉米产量约为2500万吨,两者合计1.2亿吨。按照全国13.9亿人口折算,相当于中国人均消费170斤的转基因谷物。

如果中国禁止种植和进口转基因谷物,势必造成饲料短缺,这将意味着餐桌上的肉蛋奶要大幅减少,大家接下来只能清汤寡水的天天吃素—这相当于要轰轰烈烈的搞一场全民减肥运动,老百姓能否吃得消?站在道德的制高点上侃侃而谈是件很轻松的事情,但谁来解决14亿人吃饭的问题?人是铁,饭是钢,吃饱了才能畅谈诗和远方。套用一句网络金句:“一切只提出问题而不去解决问题的头脑风暴都是耍流氓”。

谁来解决14亿人吃饭的问题?图片来源:图虫创意

这里我要再加一个注释:中国批准了转基因玉米的进口,但尚未批准其在国内种植。换言之,国内生产的转基因玉米属于违规种植。也有人质疑:中国既然批准进口转基因玉米产品,为何不允许转基因玉米在国内合法种植?这个问题也很复杂。政府决策除了要权衡WTO贸易规则和民意基础,还要考虑国内育种公司是否做好了准备。比如:本土的转基因品种是否具有自主知识产权?能否抗击外资种业公司的冲击力?一旦门户大开,让外资种子公司抢占先机,也会很被动。不过,转基因玉米产品如同一个超生孩子,虽然没有准生证,却既成事实。如果放任其在“灰色产业链”里流通,会不会引发其它问题?这件事的确到了需要做出抉择的十字路口。

还有些朋友,看见奇形怪状的瓜果梨桃就认为是转基因,甚至草木皆兵。农贸市场里卖的东西,究竟哪些是转基因?这里我要告诉大家:中国批准的转基因食品只有大豆和番木瓜。美国有种植转基因苹果、番茄和马铃薯,但并未进入中国市场。我们日常见到的水果和蔬菜中,并没有转基因品种。

转基因:新一代育种技术国际竞争

从1996年到2018年,转基因作物已经有23年的商业化种植历程,共有67个国家和地区应用了转基因作物。2017年,全球转基因种植面积已经达到1.9亿公顷,比1996年的种植面积增长112倍,相当于中国耕地面积的1.5倍。

一直有传言:美国人不吃转基因!这种说法违背了基本的事实。美国耕地总面积将近2亿公顷,其中40%种植的是转基因作物。玉米、大豆、油菜三大谷物中,转基因的种植比例均超过90%,并且2/3的转基因谷物用于美国本土消费。简言之,美国是转基因作物全球第一种植和消费者大国。

1980-2015年中美大豆单产比较。图片来源:基因农业网

有人要问,美国的转基因大豆从地球另一端漂洋过海运到中国,为什么还比国产大豆便宜?因为转基因大豆产量高、成本低。由上图可见,美国大豆单产一直高于中国。从1996年开始,美国转基因大豆种植比例逐年扩大,中美单产差距也从1995年的1000公斤/公顷,扩大到2017年的1500公斤/公顷,美国单产水平比中国高出80%。与此同时,转基因大豆的农药化肥成本还不到传统大豆的一半。国际竞争,价格是王道,总体上传统大豆已经失去竞争优势,转基因大豆在全球的种植比例已经达到80%。

图片来源:Pixabay

在全球种子产业的竞争格局中,中国除了杂交水稻,在其它领域都缺少国际竞争力。如果我们在转基因领域继续停滞不前,将来势必受制于国际种业公司,意味着中国的粮食安全将失去主动权,其后果比缺少芯片技术更为严峻。春秋时期的吴越之战,越国用煮过的种子进贡给吴国,吴国拿去播种,造成了来年的饥荒。有些朋友由此担心:种子是战略物资,不可假手于人。这种顾虑并非杞人忧天,而且也恰恰因为这种担忧,我们要“师夷之长以制夷”,发展自己的转基因育种产业,以应对国际种业的竞争压力。

科学与理性

近年来,中国发生过一些严重的食品安全事件,大家也感到无所适从。面对转基因的负面传言时,很多人选择“宁可信其有”。而持有这个观念的公众其实大多并不真正了解转基因。总的来说,除非在大学阶段学习了生物类专业,多数人的生物学知识停留在中学阶段的生物课堂。

从2007年才开始,高中生物学教材讲授转基因知识。换言之,2007年以前高中毕业的成年人对转基因的了解甚至要少于现在的高中生。进一步追溯,50年前的某场运动曾对中国的文化、教育、科技和道德造成极大破坏,这也深远的影响着今天的中国社会。放眼未来,越来越多的公众会真正了解转基因。再过20年,争论和质疑会回归理性。

2007版年高中生物学教材

郭德纲曾讲过一个段子:“专业人士和外行掰扯专业问题,这是最大的外行行为。比如,我面对一个研究宇宙飞船的专家,我说飞船的发射需要用火柴点报纸,然后放劈柴再放煤球。这个时候,哪怕对方看我一眼都算他输了。”诙谐之余,还是有些寓意。科学领域的很多议题,公众是难以理解的。

由于复杂的文化和历史原因,现代科学在中国起步于20世纪,比西方晚了400年。根据中国科技协会组织的2018年中国公民科学素质抽样调查,我国公民具备科学素质的比例达到仅为8.47%。科学普及在中国不仅是知识的传播,更是思维方式的普及,让人们学会用科学的方法和理性的心态来判断事物。比如,看到一则传言后,即使我们不懂,也可以通过下面几个方法进行鉴别:传言的出处是否是有公信力的媒体?作者是否具有相关领域的学术专业背景?传言是否有浓厚的主观情绪色彩?

真正的科学,与理性相伴,有理有据有出处!从逻辑上还是可以思考一个问题:在21世纪,有没有一个庞大的生物学家群体,可以明目张胆的研究一种祸国殃民的转基因产品?而且可以得到政府的支持和批准?

公众对转基因还有很多科学以外的疑虑,比如:转基因的审批流程不透明,会不会有什么见不得人的猫腻?如果有关部门的监管能力跟不上,转基因会不会一放就乱?如果领导人不吃转基因,为什么要老百姓吃?还有人说,转基因是针对中国的生物武器,爱国就应该反对转基因!

今天的转基因争论早已超越了科学范畴,成为一个引起全社会关注的社会问题,关乎自然与社会、科学与人性、现在与未来。甚至一家人在吃饭时讨论转基因,也会出现分歧和争论。

尽管科学上没有证据证明转基因食品存在安全问题,我们却不能就此简单的要求公众打消顾虑。就像科学的确没有证明鬼神的存在,我们却不可以就此阻止人们信鬼敬神。从事科普工作,我们要相信科学,也要尊重人性,对公众的质疑给予理解和包容。

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