大自然也是转基因爱好者

2015-10-08 | 作者: Panda | 标签: 天然转基因

基因农业网(Panda)编译:登革热是一种毁灭性的病毒性疾病,没有有效的治疗方法或疫苗,其主要传播媒介为埃及伊蚊(Aedes aegypti)。巴西Juaziero城因登革热发病率全球最高而闻名。对Juaziero城的居民来说非常不幸的是,埃及伊蚊对大部分用来消灭普通蚊子的杀虫剂都耐受。

2012年,英国公司Oxitec在Juaziero城开展一种转基因蚊子的前期试验。Oxitec公司的研究人员通过插入一些外源基因片段创造出这种能够极大降低登革热发病率的转基因蚊子,插入的基因包括来源于珊瑚虫、圆白菜、疱疹病毒和大肠杆菌的基因片段。携带有这些外源基因的公蚊是“生长缺陷型”,它被释放到环境中与野生型母蚊交配,其基因组中携带的“致死开关”能够遗传给后代,抑制幼蚊发育。由此,随着时间推移,逐渐减少蚊子的种群数量。(译注:美国公司Intrexon Corporation将以1.6亿美元(约合10.3亿元人民币)的价格收购大名鼎鼎的转基因蚊子制造公司Oxitec。)

不出所料,Oxitec公司遭遇了反转组织的激烈对抗。《纽约客》早些时候曾报道了转基因蚊子的故事,英国著名反转组织基因观察(GeneWatch)执行主席海伦·华莱士在文章中将这种转基因蚊子称为“科学博士弗兰肯斯坦创造的又一个怪物,就这么简单”。

反转激进分子最尖锐的争论观点之一就是转基因动植物“不天然”,因为引入了不同物种来源的基因。责任技术研究所(Institute for Responsible Technology)是由杰弗里·史密斯(Jeffrey Smith)创建的反转组织,在其“关于转基因生物的常见问题”中声称:“有了基因工程技术,科学家能够轻松打破自然界设定的种间隔离……结果就是让植物(或动物)表现出以自然处理方式(比如杂交育种和嫁接)几乎不可能获得的性状”。

我们经常能够听到这类描述:转基因生物“不天然”,打破了自然规律等等。这样恐怖的描述很容易引起人们的恐慌情绪:物种之间的基因转移是否真是自然进化力所不及的呢?

研究结果一次又一次地证实,事实恰恰与我们想象中相反。

今年5月,研究人员证实,实际上,几乎每一种已知的木薯(甘薯)都带有来源于土壤农杆菌的基因,而土壤农杆菌正是转基因作物开发过程中最常用的一种细菌。研究认为,这些来自于细菌的基因大约在8000多年前被整合到甘薯基因组中,并很有可能帮助它进化成了今天的这种可食用块茎类作物。这种在进化过程中发生的物种间基因转移现象也被称为“水平基因转移”,它不仅仅发生在植物界。

上周,法国图尔大学的科学家报告了一项研究结果,研究提示了一种自然基因修饰现象,发生在帝王蝶和一些蛾类以及以它们的毛虫为宿主产卵的寄生蜂类之间。非常有意思的是,在数百万年进化过程中,寄生蜂类彻底驯化了一些病毒基因,来帮助它在毛虫体内安全地进行寄生生活;并且由于偶发事件,寄生蜂又将这些病毒基因通过它的宿主毛虫传递给蝶类和蛾类。埃德·杨(Ed Yong)在《大西洋月刊》中写道:“换句话说,通过叮咬,一种昆虫可以用病毒基因对另一种昆虫进行遗传修饰。”重要的是,这种纯天然的基因交换发生在这三种完全不同的物种之间(病毒、寄生蜂类、蝶类/蛾类),不仅如此,它还由此赋予每一个物种以独特的遗传优势,帮助它们在进化压力中生存下来。

由寄生蜂类介导的病毒基因驯化发生在一亿多年前,长期的寄生行为导致这些病毒在除了寄生蜂以外的宿主体内无法繁殖。因此,如果没有寄生蜂,这些病毒几乎不能存活。反过来,寄生蜂也依赖这些病毒,不过是出于完全不同的理由——为了在毛虫体内寄生。寄生蜂在产卵时,同时也将病毒颗粒注入到毛虫体内,毛虫的免疫系统对此毫无招架之力,因此也无法对外来的蜂卵进行还击。这种独特的关系让成千上万种寄生蜂有机会攻击毛虫。不过,毛虫也并非受害者。

该法国研究小组提出的理论是:大约500万年前,由于上述一系列偶发事件,一些病毒基因被整合到帝王蝶和一种被称为粘虫夜蛾的基因组中(这是该研究小组所研究的两个物种)。这些病毒基因赋予它们以进化优势,保护它们不受杆状病毒的感染。正向进化压力意味着这些基因被选择保留在蛾类和蝶类的基因组中。科学家认为他们发现的现象只是小小冰山一角。鉴于寄生蜂及其靶标昆虫的数量成千上万,科学家预期基因转移的发生范围更广。

在向英国科学媒体中心谈及这一研究时,雷丁大学进化生物学家路易斯·约翰逊(Louise Johnson)评论道:

“这种三个来源基因大洗牌的现象是一种特别明确且聪明的实例:蜂类利用病毒来攻击蝴蝶幼虫,但这些病毒同时也帮助蝴蝶从蜂类那里窃取基因。很明显,偷来的基因对蝴蝶来说很有用,大自然的基因工程帮助它们存活。我以进化生物学家的角度来看,这也是一个完美的例证,让我们看到大自然是如何利用书本中提到的每一个小伎俩来完成进化,而这本书远比我们想象中厚得多。”

让·迈克尔·德雷仁(Jean-Michael Drezen)是图尔大学研究中的首席科学家,他认为,在某种程度上,这些蝴蝶是“天然的转基因生物”。在一封写给《大西洋月刊》的邮件中,他说:“很有趣,像帝王蝶这类标志性的物种居然被寄生蜂的病毒给转了基因,并由此被认为是一种天然的转基因生物。”有意思的是,他在另一篇发表于《新科学家》上的文章中承认,这种描述只是用来让故事更有趣,更多的还是在强调转基因生物。

目前,基因修饰生物(GMO)这个词的使用宽泛且混乱,并且往往被用来暗指某些不安全或者不天然的事物,实际上它似乎早在数百万年前就已存在。事实上,像Chipotle这样的组织正是利用了这种混乱,声称他们正朝着“不含转基因”的方向努力,以期提供更健康的食物。Chipotle目前正面临着一场诉讼,该公司被指控利用“不含转基因”之类的术语误导消费者。这起诉讼最终可能会迫使美国食品药品管理局(FDA)对从未有过明确定义的GMO一词进行明确定义。

随着我们对进化的了解日益增长,我们逐渐开始看到,物种间发生基因交换并非不可能,不值得大惊小怪。不过它也并不意味着,引入遗传修饰的昆虫就不会带来任何影响。

而充分了解这种基因转移如何发生对有效评估新技术来说非常重要,加州大学河滨分校的遗传学教授彼得·阿特金森(Peter Atkinson)在遗传专家新闻社(GENeS)的一项声明中说,“我认为(这项研究)强调了进一步理解天然转基因机制的必要性,比如这种基因转移是如何发生的,以及这些基因序列是如何与其新宿主基因组相互作用的。这将使我们更好地了解基因横向转移所带来的影响,无论是天然发生的或是借助于基因工程实现的。”

任何新的技术都伴随着对好处和风险的权衡。就转基因蚊子而言,佩鲁贾大学昆虫学家兼转基因昆虫专家马克·本尼迪克特(Mark Q. Benedict)在一篇《纽约客》的文章中指出:“有些问题没有答案,并且可能永远都不会有答案”。不过,他随后又说,“也有一些关于杀虫剂对儿童影响的问题悬而未决,我们每天使用杀虫剂,试图杀死同一类蚊子。请牢牢记住:我们试图消灭这一物种,并且有很好的理由。消除它们所带来的风险非常非常小,而让它们继续繁衍下去的风险才是巨大的。”

这是我们共同的责任,我们需要判断:创造一个转基因植物或动物的益处是否大过于风险?如果答案是肯定的,那么实现它,为大众谋福利。至于转基因蚊子,我们至少可以说它在巴西的试验是成功的。今年早些时候,Oxitec公司研究人员的研究表明,转基因的蚊子让登革热的发病率惊人地减少了95%之多!在公众健康方面,能与这一成就相媲美的,估计只有疫苗了。

Arvind Suresh是遗传专家通讯社科学媒体联络员,他同时也是科学传播者,曾经是实验室生物学家。

原文链接:
http://www.geneticliteracyproject.org/2015/09/21/nature-busts-anti-gmo-myth-butterfly-and-wasps-show-genes-transfer-harmlessly-between-species/

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来源:基因农业网

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