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      从小麦到玉米,从狗到人类,基因改造究竟是什么

      2019-02-13 10:37 | 作者: Panda | 标签: 基因改造

      基因农业网(Panda)编译:遗传改造是改变生物体遗传物质构成的过程。数千年来,人类通过可控条件或选择条件下进行植物和动物育种,已经间接地做到了这一点。而现代生物技术只不过是让这一过程变得更快、更容易,并且,借助于基因工程的方法,能够以更精确的方式来改变生物体的特定基因。

      在转基因食品的标识方面,“GMO”、“转基因”、“遗传改良”和“基因改造”这几个术语经?;セ皇褂?。在生物技术领域,GMO是转基因生物的简称,而在食品工业中,GMO专指的是经过有目的的工程改造而非选择性育种得到的食品。这种细微的差异常常令普通消费者感到困惑,因此美国食品和药物管理局(FDA)更喜欢用基因工程改良(GE)这个词来形容食品。

      基因改造简史

      哈佛大学公共卫生科学家Gabriel Rangel在一篇文章中指出,对遗传物质进行改造的历史可以追溯到古代,当时的人类就已经会通过选择性育种来影响动植物的基因。经过几个世代的选育操作,这一过程会导致物种发生巨大的变化。

      Rangel说,狗很可能是人类有目的进行遗传改造的第一批动物,对犬科动物基因的改造可以追溯到约3.2万年前。当时,在东亚地区,野狼加入了我们以狩猎采集为生的祖先的生活圈,在那里,犬科动物在人类的驯养和繁殖选择后,变得更加温顺。几千年来,人们选育出了有着不同的个性和身体特征的犬科动物,最终形成了我们今天看到的各种各样的狗。

      已知最早的转基因植物是小麦。根据《传统与补充医学杂志》(Journal of Traditional and Complementary Medicine) 2015年发表的一篇文章,这种珍贵的作物被认为起源于中东和北非的新月沃土地区。早在公元前约9000年,古代的农民就开始选择性地种植小麦,以培育出籽粒更大、种子更坚硬的驯化品种。在公元前8000年之前,驯化小麦的种植已经遍及欧洲和亚洲。持续的小麦选择性育种造就了今天我们见到的数千个栽培品种。

      在过去的几千年里,玉米也经历了同样剧烈的基因变化。这种主要作物来自一种被称为大刍草(teosinte)的植物,这种野草的果穗很小,并且每一枚果穗上只结几粒籽。随着时间的推移,农民们不断地选择性地驯化这种杂草,从而培育出当今我们能够看到的穗大而饱满的玉米作物。

      据Rangel称,除了这些农作物之外,我们今天吃到的许多农产品——包括香蕉、苹果和番茄——也都经历了数代的选择性育种。

      特异性地将重组DNA(rDNA)从一种生物体中剪切下来并转移到另一种生物体中的技术是由Herbert Boyer和Stanley Cohen于1973年发明的,他们分别是来自加州大学旧金山分校和斯坦福大学的研究人员。这对搭档将来自于一种细菌中的DNA转移到另一种细菌中,使后者经改良产生了耐药性。第二年,两名美国分子生物学家Beatrice Mintz和Rudolf Jaenisch在第一次利用基因工程技术对动物进行遗传改造的实验中,将外源的遗传物质引入了小鼠胚胎。

      研究人员还对细菌进行改造用于开发新型药物。Rangel称,1982年,由从遗传改造后的大肠杆菌中合成出了人类的胰岛素,成为FDA批准的第一种基因工程人类药物。

      基因改造食品

      根据俄亥俄州立大学的定义,转基因作物主要有四种产生方法:
      选育:引入两株植物进行杂交育种,产生具有特定性状的后代??赡芑崾艿接跋斓幕蚋鍪?万到3万不等。这是最古老的转基因方法,通常不属于我们常说的转基因食品(GMO)的范畴。
      诱变:植物种子有意暴露于化学物质或辐射中,以使生物体发生突变。具有所需性状的后代被保留并进一步繁殖。诱变得到的食物通常也不被归为“GMO”一类。
      RNA干扰:关闭植物中个别不受欢迎的基因,以去除任意不理想的性状。
      转基因:从一个物种中提取一个基因,植入到另一个物种中,以引入一个理想的性状。

      据FDA的定义,其中最后两种方法被认为是基因工程的范畴。如今,某些作物经过基因工程改造来提高产量、增强抗病抗虫能力,或是增加营养价值。通过这两种方法得到的作物被称为转基因(GMO)作物,由此得到的食品在市场上被称为转基因(GMO)食品。

      乔治亚州埃默里大学牛津学院的作物科学家Nitya Jacob说:“GMO作物为解决农业中的诸多问题带来了希望。”

      第一例基因改造作物是1994年在美国获得种植批准的Flavr Savr番茄。(基因改造作物若想在美国进行种植,必须获得美国环保署和食品与药品管理局两家管理机构的批准。)据加州大学农业和自然资源学院的称,由于可导致番茄在采摘后立即开始变软的特定基因经改造后失活了,新的番茄品种的货架期更长。并且,这种番茄的风味和口感也得到了改良。

      如今,转基因的棉花、玉米和大豆已是美国境内常见的转基因作物。据FDA称,其中近93%的大豆和88%的玉米都是经过基因改造的。而美国农业部(USDA)的统计数据显示,许多转基因作物(如改良后的棉花)经过基因改造后能够抗虫,显著地减少了杀虫剂的使用,而这些农药会污染地下水资源和周围环境。

      近年来,已有广泛种植的转基因作物开始受到越来越多的争议。

      “其中一个顾虑是GMO对环境的影响”,Jacob说:“比如,转基因作物的花粉可以漂移到非转基因作物的农田以及周边的杂草群体中,这可能导致非转基因生物通过接受外源花粉而获得转基因的特性。”

      Jacob称,少数几家大型生物技术公司垄断了转基因作物产业,使得个体或是小规模经营的农场难以维持生计。不过,据美国农业部称,虽然会有部分农民会被迫离开这一行业,但那些与生物技术公司合作的农民可能会从更高的作物产量或更少的农药成本中收获经济效益。

      根据消费者报告(Consumer Reports)、纽约时报(The New York Times)和梅尔曼集团(The Mellman Group)进行的民意调查,转基因食品的标识对美国大多数人来说很重要。强烈支持转基因标识的人认为,消费者应该有能力决定是否希望购买转基因食品。

      不过,Jacob说,并没有明确的科学证据表明转基因生物对人类健康有危险。

      转基因动物和人类的转基因

      今天,人类通常是通过选择性繁育来提高牲畜的生长速度和肌肉质量,以及提高抗病性。比如,2010年发表在《解剖学杂志》上的一篇文章指出,经过人类不断地选择性繁育,某些品种的肉鸡的生长速度已经被20世纪60年代的时候快了300%。目前,美国市场上还没有转基因动物产品,无论鸡肉还是牛肉,因此,并没有被归类为GMO或GE的肉类食品。

      据国家人类基因组研究所(National Human Genome Research Institute)统计数据,在过去的几十年中,研究人员一直在对实验动物进行基因改造,以寻求通过生物技术的方法有朝一日能够帮助治疗人类疾病和修复人体组织损伤。该类技术的最新形式是CRISPR。

      该技术是基于细菌免疫系统自身的能力,即利用CRISPR区和Cas9酶使进行细菌细胞中的外源DNA失活。加州斯克里普斯学院生物学副教授Gretchen Edwalds-Gilbert表示,同样的技术使科学家能够针对特定基因或基因组进行修饰。

      研究人员正在使用CRISPR技术来寻找治疗癌症的方法,以及找到并编辑可能导致个体未来疾病的单个DNA片段。 Edwalds-Gilbert说,干细胞疗法也可以在受损组织的再生中利用基因工程的技术,例如中风或心脏病发作。

      在一项备受争议的研究中,至少有一位研究人员声称已经在人类胚胎上测试了CRISPR技术,目的是消除某些疾病的可能性。这位科学家目前正面临严苛的审查,并在中国被软禁了一段时间。

      道德困境

      这项技术或许可能会应用,但科学家们是否应该对人体进行基因改造研究?斯克里普斯学院哲学教授Rivka Weinberg说,这需要因事而宜。

      Weinberg说:“当谈到像[新]技术这样的东西时,你必须考虑它的意图和各种应用的情况。”

      大多数利用基因工程进行治疗的医学试验都是在知悉同意的患者身上进行的。然而,上述基因工程胎儿事件则不一样。

      “未经他们同意就对人类受试者进行实验本身就存在问题,”Weinberg说说。 “不仅有风险,而且都没有对风险进行预先计划。我们甚至不知道我们有什么风险。”

      Weinberg说,如果下一代技术可以应用并且证明是安全的,那么在人类中进行测试时的反对意见就会很小。但事实并非如此。

      “所有这些实验技术的最大问题就在于它们是实验性的,”Weinberg说说。 “人们觉得在胚胎上使用CRISPR技术的中国科学家如此可怖的一个主要原因是因为这项技术尚在实验的早期阶段。它不是基因工程。你只是在做试验。”

      绝大多数基因工程的支持者都意识到这项技术尚未准备好在人类身上进行测试,并表示该过程将被用于善意的目的。Jacob说,基因改造的目标“一直是解决人类社会当前所面临的问题。”

      原文链接:
      https://www.livescience.com/64662-genetic-modification.html

      来源:基因农业网

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