第十章轉基因與生物安全

1、第十章轉基因與生物安全生物安全的含義生物安全的含義v生物安全使指在一定的時間與空間范圍內(nèi)，由于自然或人類活動引起外來物種遷移，外來物種在定居、建群、繁衍、擴展的連串過程中造成對本土物種和生態(tài)系統(tǒng)的威脅、危害，使之衰退，甚至退化和滅絕；或由于人為造成環(huán)境的劇烈變化，導致生態(tài)環(huán)境的破壞或掠奪生物資源，砍伐和捕撈過度，嚴重時導致物種瀕危或滅絕；或由于科學研究、開發(fā)、生產(chǎn)和應用中造成對人類健康、生存環(huán)境和社會生活的有害影響。v這三種情況均屬于生物安全范圍，第一種其實是外來物種入侵，或角生物入侵。第二種情況是生態(tài)環(huán)境的破碎化、片斷化和邊緣化，同樣使生物多樣性受到威脅。第三種情況是指生物技術和生物工程引起

2、的生物安全問題，是科技進步帶來的負面影響，主要包括轉基因農(nóng)作物的生物安全問題。生物安全問題的提出與演化生物安全問題的提出與演化 v1973年在美國新罕布爾州舉行的哥敦會議上（Gordon），在討論核酸問題時，許多生物學家對即將到來的大量基因工程操作的安全性提出擔憂；v1975年2月，在美國加州阿西羅瑪（Asilomar）舉行了一次國際會議，第一次正式討論轉基因生物的安全性問題；v1976年，美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）發(fā)布重組DNA分子研究準則，隨后，德、法、日、澳等也相繼制定了有關重組DNA技術德安全操作指南或準則，經(jīng)濟發(fā)展合作組織（OECD）頒布了生物技術管理條例，歐盟頒布了關于控制使用基

3、因修飾微生物的指令、關于基因修飾生物向環(huán)境釋放的指令等。v1992年6月，聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會通過生物多樣性公約，直至2000年1月正式通過生物安全議定書。v1993年，國際經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）提出轉基因食品安全性分析原則是“實質(zhì)等同性”原則。即轉基因食品及其成分應與市場上銷售的對應食品具有實質(zhì)等同性。這種等同性包括表型性狀、分子特性、主營養(yǎng)成分及抗營養(yǎng)因子。v2001年5月23日，中國國務院第304號令頒布了農(nóng)業(yè)轉基因生物安全管理條例。該條例共分8章，分別是總則、研究與試驗、生產(chǎn)與加工、經(jīng)營、進口與出口、監(jiān)督檢查、罰則、附則等。轉基因生物的潛在生態(tài)風險轉基因生物的潛在生態(tài)風險 v轉

4、基因生物的“基因污染”造成生態(tài)問題，引起雜草化。1998年，加拿大Alberta省發(fā)現(xiàn)一種Canola油菜，它由于基因污染而含有抗草甘膦、抗固沙草、抗咪唑啉類除草劑等三掌轉基因堆積而成的“光譜抗除草劑基因”（HT基因）。這種多抗性怪異油菜的種子爆莢、休眠期長、種子很小、圓而光滑，可隨風傳播到相當遠的距離，更易造成基因污染和擴散，而一般除草劑對它無可奈何，成為多抗性的“超級雜草”。另一個有名的例子是：J. E. Losey 1996年在Nature雜志發(fā)表的一篇報導：他們用轉Bt基因玉米花粉的馬利筋葉片來飼喂大斑蝴蝶幼蟲，對照組是加普通玉米花粉的馬利筋葉片及不加玉米花粉的馬利筋葉片，結果轉基因玉

5、米花粉的葉片飼喂幼蟲后，第二天死亡10以上，4天后死亡44。而對照組全部存活。這就表明，Bt轉基因玉米花粉可能威脅大斑蝴蝶的生存,引起生態(tài)種群的破壞。v轉基因生物對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的潛在風險增加殺蟲劑的使用。由于轉基因生物可能造成的影響是抗藥基因的特性選擇和轉移或漂流到可相容的其他植物中，形成抗性雜草或超級雜草，具有很強的抗藥性。產(chǎn)生新的農(nóng)田雜草。其原因是由于基因漂流或基因逃逸，如通過昆蟲傳播花粉引起雜交或基因污染，使近緣種變成新雜草或超級雜草。轉基因植物自身變?yōu)殡s草。由于插入性狀的競爭而演變退化為雜草。產(chǎn)生新的病毒。由于不同病毒基因組和轉基因作物的病毒外殼蛋白重組而出現(xiàn)新型病毒。廣譜抗除草劑堆積

6、基因群（HT）的超級雜草。產(chǎn)生新的作物害蟲。由于病原體與轉基因植物相互作用或是草食動物與轉基因植物相互作用而出現(xiàn)的新型轉基因害蟲。比如常見害蟲產(chǎn)生抗性，并進化增強。對非目標生物的傷害。由于誤食或基因污染導致。例如2002年10月美國內(nèi)布拉斯加的一塊約一英畝的剛收獲大豆的田里，發(fā)現(xiàn)了三株轉基因玉米。這是因為上一年種植的含一種胰島素蛋白的藥用轉基因玉米的種子遺留下來在田里發(fā)芽，結果導致總價值270萬美元的這一季大豆不得不付之一炬。v轉基因生物對自然生態(tài)系統(tǒng)的潛在風險侵入到新的棲息地。通過昆蟲、鳥類、風力等媒介使轉基因花粉四處擴散，造成基因污染，威脅生物多樣性安全。喪失生物多樣性。轉基因生物通過生存

7、競爭、環(huán)境脅迫或其他不確定性因素增加的影響（基因、種群或物種），使生物多樣性受損害或者喪失。對非目標本土物種的傷害。由于改變互惠共生關系導致。營養(yǎng)循環(huán)和環(huán)境生物地球化學過程的改變。生物與非生物環(huán)境的相互作用關系改變導致。初級生產(chǎn)力的改變。改變物種的組成和結構以及轉基因植物的不同性狀，都可能導致在不同程度上影響初級生產(chǎn)力的變化。增大土壤流失。v轉基因生物對健康安全的潛在風險轉基因食品有毒性嗎？轉基因食品可能造成過敏嗎？轉基因食品中的標記基因會不會有危險？一些具有抗除草劑或毒殺害蟲功能的基因，是否會通過食物鏈進入人體內(nèi)而影響健康？外源性目的基因轉入移植后是否會產(chǎn)生新的有害遺傳性狀或不利于健康的因素

8、？轉基因食品對人類的生殖遺傳是否會有影響？等等。毒性問題：雖然迄今還沒有具說服力的研究報告說明轉基因食品（GMF）的毒性，但由于轉基因作物可能產(chǎn)生“非預期后果”，因此由其加工的食品可能存在潛藏的健康風險。例如，據(jù)1998年報導，轉基因馬鈴薯引起大鼠器官生長異常。英國2002年的研究稱，轉基因大豆制成的漢堡包食用后，在排出的糞便中仍含有轉基因DNA的成分，表明抗除草劑基因可存在于腸道細菌內(nèi)并沒有被完全消化。又如，馬鈴薯中本來含有毒素茄堿（綠馬鈴薯），轉基因馬鈴薯中茄堿是增加還消除了呢？過敏反應問題：過敏性風險史醫(yī)學上的“變應原性風險”，一般人和動物是非常低的，但轉基因作物可能誘發(fā)或家中變應原性風

9、險。轉基因作物帶有外源基因，即具有新的蛋白質(zhì)，這些新蛋白質(zhì)可能引起食用者或接觸者出現(xiàn)過敏反應。人類在自然環(huán)境中進化形成的人體免疫系統(tǒng)可能難以或無法適應轉基因生成的新型蛋白質(zhì)而誘發(fā)過敏癥。例如，安萬特公司推出的“星聯(lián)玉米”，是含有殺蟲蛋白Cry9C的轉基因玉米，結果少數(shù)人吃了之后引起皮疹、腹瀉或呼吸系統(tǒng)的過敏反應并有潛伏效應。1998年美國環(huán)保局比準“星聯(lián)玉米”生產(chǎn)時，明確規(guī)定只準供動物飼料之用，不能作為食品。2000年9月，發(fā)現(xiàn)美國市場的玉米面餅等300多種產(chǎn)品中含有微量“星聯(lián)玉米”，引發(fā)大風波。為回收被“星聯(lián)玉米”污染的玉米食品，安萬特公司花費了約10億美元。這就是在轉基因安全史上著名的“星

10、聯(lián)玉米”事件。抗藥性問題：轉基因操作中常常需要使用標記基因，而抗藥性基因是用得最多的標記基因。如氨芐青霉素抗性基因，卡那霉素抗性基因，四環(huán)素抗性基因，新霉素抗性基因，放線菌素抗性基因等等。這些抗性基因會一直存在于植物器官中，通過食物鏈可能會被傳入人畜消化系統(tǒng)中細菌體內(nèi)，使這些細菌對抗生素藥物的治療產(chǎn)生抗性。而抗生素是用來治療各種非常嚴重疾病的藥物，如果抗生素失效，那么挽救人類生命就成為問題。例如，氨基丁卡霉素被認為是人類醫(yī)藥中的“保留”或“急救”抗生素，是國際醫(yī)藥界儲備的應急“救?！彼幬?，而現(xiàn)在卻為GMO捷足先登，并濫用于多種GMO作為標記基因，廣泛在環(huán)境中釋放，在各種動植物機體內(nèi)產(chǎn)生抗性。有

11、益成分問題：研究發(fā)現(xiàn)，外來基因會以一種人們目前還不甚了解的方式破壞食物中的有益成分。如英國倫理與毒性中心的實驗報告稱：與一般天然大豆相比，在兩種耐除銹劑或抗除草劑的轉基因大豆中具有防癌功能的異黃酮成分分別減少了12和14。GMO中插入的外源性目的基因改變了生物自身原有的復雜生物化學路徑，改變了原有的新陳代謝，其生化作用的結果很難預料，還可能受環(huán)境條件變化的影響而導致變異。免疫力問題：轉基因生物及其產(chǎn)品有可能降低動物乃至人類的免疫能力。 轉基因食品的概念v轉基因食品是指那些轉入由植物、動物或微生物的細胞中提出的基因，從而獲得某些良好特性的生物所制成的食品成為轉基因食品或基因改造性食品轉基因食品的

12、主要功能：1 高產(chǎn)、生產(chǎn)期短、抗病、抗蟲害和便于運輸、儲存2 改造食品營養(yǎng)成分含量、防病和增強體質(zhì)抗金屬作物的清除土壤中污染的重金屬能力v轉基因作物的種類主要有: 大豆、玉米、棉花和油菜等,這四類作物占全部轉基因植物的86%，其中75%種植在北美。v從轉基因作物的性狀來看,主要有抗除草劑、抗蟲、抗病等幾類。目前世界上轉基因作物種植面積最多的是：抗除草劑大豆種（占轉基因植物總面積的40%）；抗蟲玉米（占23%）；抗病煙草（占13%）；抗除草劑油菜（占10%）；抗蟲棉花（占8%）；抗除草劑棉花（占3%）。轉基因食品的安全性評價v轉基因食品的安全性評價是一個很復雜和需要較長時間試驗才能得出結論的問題

13、。v轉基因食品的安全性應著重從宿主、載體、插入基因、重組DNA、基因表達產(chǎn)物和對食品營養(yǎng)成分的影響幾方面考慮。 轉基因食品的安全性評價原則vIFBC提出采用判定樹（decision-tree）的原則與方法對轉基因食品進行安全性評價。1)了解被評價食品的遺傳學背景與基因改造方法；2) 檢測食品中可能存在的毒素；3)進行毒理學實驗。vFAO/WHO 聯(lián)合專家評議會制定的生物技術食品的安全性評價政策與原則著重強調(diào)：1) 安全性評價應與科學為依據(jù)，不能過高估計該類食品的危害性，也不能過低估計該類食品可能存在的問題。2) 任何生物技術食品的安全性評價應首先闡明其分子、生物學和化學特性。3) 對基因改造微

14、生物而制作的食品，如果其分子、生物和化學分析表明與傳統(tǒng)食品一致，則主要對其雜質(zhì)和加工過程進行評價，強調(diào)在加工過程中實施HACCP和GMP。 4) 對基因改造的動物性食品，動物本身的健康可作為安全性評價的標志。5) 對已進行安全性評價并批準用于消費的食品，需進行有計劃的使用后的人群健康監(jiān)測。v 轉基因食品的安全性評價的方法v對轉基因食品從營養(yǎng)與毒理學兩方面按個案進行評價。在對一種轉基因食品進行安全性評價時，應首先了解其背景資料，包括食品名稱、來源（動物、植物或微生物）、基因改造方法（宿主、載體、插入基因、重組生產(chǎn)體的特性）、人體攝入量、使用目的及使用人群（是否是特殊人群，如孕婦、兒童等）、加工方

15、法及食品成分等，同時確定待評價的試驗樣品與實際生產(chǎn)的和人類實際消費的食品是否一樣。1) SAFEST 1類食品：與傳統(tǒng)食品極其相同或相似的基因改造食品，不必進一步證明其安全性。2) SAFEST 2類食品：與傳統(tǒng)食品極其相似，但存在某個新成分或新特性或缺乏某一個新成分與特性的基因改造食品。需要對其不同的成分與特性作進一步的分析評價。3) SAFEST 3類食品：與傳統(tǒng)食品既不相同也不相似的基因改造食品，需要作廣泛的毒理學評價。1) 關于急性毒性的試驗結果;2) 關于亞急性毒性的試驗結果;3) 關于慢性毒性的試驗結果;4) 關于對生殖產(chǎn)生影響的試驗結果;5) 關于變異原性的試驗結果;6) 關于癌

16、原性的試驗結果;7) 其他必要的實驗結果(腸道毒性試驗結果等)。v實質(zhì)等同性原則：即轉基因食品和傳統(tǒng)同類產(chǎn)品比較特性、化學成分、營養(yǎng)成分、所含毒素等v評價方法：vMonsanto公司的評價方法：1）插入基因所表達蛋白的安全性評價2）營養(yǎng)水平的比較3）健康顯示測試全食物飼喂研究v數(shù)據(jù)庫的應用v活體或離體動物模型 v轉基因食品致敏性的評價vPCR檢測的方法國外對轉基因食品管理的有關法規(guī)v1 在FAO/WHO召開的第23屆(1994)食品標簽法典委員會會議上同意由美國官方機構負責起草食品標簽的生物學技術關聯(lián)指南草案。美國方面提出轉基因食品安全無害，應與其它食品同等對待而不必強制性標簽。 第25屆(1

17、997) 食品標簽法典委員會會議對指南草案再次擬稿，提出了一個關于采用生物技術制備食品的標簽的推薦意見的提案，要求對轉基因食品加施GMO(基因改良有機體)標簽。v2 歐洲議會于1997年5月15日通過了新食品規(guī)程的決議，規(guī)定歐盟成員國對上市的轉基因產(chǎn)品必需要有GMO的標簽,這包括所有轉基因食品或含有轉基因成分的食品。標簽內(nèi)容應包括：(1)GMO的來源；(2)過敏性；(3)倫理學考慮；(4)不同于傳統(tǒng)食品(成分、營養(yǎng)價值、效果等)。1998年9月1日歐盟增補了標簽指南，規(guī)定來自于轉基因豆類和玉米的食品(目前不包括食品添加劑如大豆卵磷脂)必須標簽。如果食品的原料及在加工過程中沒有添加轉基因的成分，

18、則可標示非轉基因食品的標簽。3 澳大利亞、新西蘭于1999年5月起實施轉基因食品標準，規(guī)定對用基因工程技術生產(chǎn)的食品必須進行安全性評價，如在安全性評價中未獲認可，將不得進入市場銷售。4 俄羅斯政府規(guī)定，從1999年7月1日起，進口轉基因食品必須經(jīng)俄有關部門質(zhì)檢。俄授權醫(yī)學科學院食品研究所和國家生物工程中心對進口轉基因食品進行質(zhì)檢。5 瑞士聯(lián)邦政府規(guī)定，食品中轉基因成分不超過1%的，不需在標簽上標明；超過1%或無法確定的，需在標簽上說明。v6 加拿大還沒有要求強制性地對所有轉基因食品作標簽表述，但只要其表述是真實而無誤導的，就允許并鼓勵食品生產(chǎn)商進行自愿性的標簽表述。當基因突變導致對部分消費者造成可能的健康與安全風險時，基因工程生產(chǎn)的食品應實行強制性標簽要求，比如當引入某種已知的過敏原或?qū)κ称返臉嫵苫驙I養(yǎng)成分發(fā)生變化時。我國的對策v我國目前還沒有方法對轉基因食品進行檢測，也沒有相應的管理辦法和法規(guī)來進行監(jiān)管1 借鑒國外的通行做法，制訂一部專門的法規(guī)來加強對轉基因食品的管理v