转基因扩散也不必恐慌

2015-11-13 | 作者: Panda | 标签: 转基因扩散

基因农业网(Panda)编译:我所居住的小镇上有一个小店,店内展示着无数的“非转基因”标志,并且突出显示哪些是“有机食品”,店中出售的一小部分农产品是直接从当地的农民那里采购来的。这样的合作社小店在新英格兰地区还有很多,他们有自己的网站,上面发布着自己雇员写的博客文章。某天,一篇文章吸引了我的注意,点开后是这样的文字:

转基因生物(GMO)的相关文章在这些天绝对是头条热门话题。关于GMO对健康影响的争论愈演愈烈,而对于我们如何养活全球十几亿人口的讨论更是将这一话题推向高潮。在我看来,有一件事情是相当明确的:就我们所知,这些作物对环境的影响会改变这个星球……

问题的关键是,转基因作物(包括那些当前还未被批准的转基因作物)已经开始延伸到越来越多意想不到的地方。如果这些经过遗传改造的物种有机会扩散,将会威胁到我们的农业系统甚至整个生态系统的生物多样性。

该网站上还有许多其他类似的故事,故事无一例外预测到不久的将来转基因植物会不受控制地扩散,有些甚至断言这样的扩散此刻正在发生。

这里仅列出我在www.homegrown.org论坛上看到的一个声明:

在开始讨论之前,谨以谦逊之名列出我的观点:

转基因不是一种天然的繁殖方式(它起源于人为创造)。因此,转基因作物对任何生态系统来说都不是天然的存在。

农民种植的非转基因作物被转基因污染或“入侵”,反而被转基因作物种植业的公司起诉侵权,这可能是新的商机。

它们对环境的影响包括有益昆虫减少和抗性杂草增多。

转基因作物对人类的可能影响尚不明确,因此必须在证实安全之前认为它们是有害的。


几年前,《科学美国人》杂志提出一个问题:转基因植物演变成入侵种的可能危害有多大?并引用了当时北达科他州油菜田之外发现转基因油菜自生苗的问题来举例。其实,在离农田很远的地方找到一棵植物并不意味着它就是入侵种,只能说明这颗种子相当幸运。

转基因植物的遗传学告诉我们一个基本事实,对植物进行特定性状的插入或移除不会让它变成入侵种。因此,面对这类合作社的博客文章,我实在无法袖手旁观。本人不屑用手,在此仅举双脚表明我坚定的立场,当然还有我的键盘为证,立誓从此再不去那家小店浪费我的钱。随后,我给博主留言表明自己的观点,稍作修改简述如下:

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什么是入侵种?

自欧洲人踏上美洲大陆的那一天起,过去600年中至少有160种动植物被带入美洲。虽然许多物种对于新大陆来说并没有明显的影响,但正是这些动植物成就了今天的美洲风貌。也就是说,我们今天在北美所见到的许多物种很有可能都是当时引入的,但由于很多物种的来源都没有详尽的研究记录,对于“外来物种”数量的认定相当保守。

许多引入的物种,比如风滚草、约翰逊草、野葛、软水草等在今天的美国随处可见,而另一些引入物种却踪迹难觅。事出皆有因。风滚草是美国西部令人头疼的标志性植物,约翰逊草是美国南部许多郊区居民眼中的头号公敌,但同时也是最广泛使用的牲畜饲草。软水草是一种极具入侵性的水生植物,这些年来正忙着堵塞着佛罗里达的水路。桉树在加州南部城镇中自顾自优雅美丽。野豌豆则是用于作物轮作的重要豆科类植物,也是重要的牲畜饲草。野葛在美国南部正以每年150,000英亩的面积迅速扩张,欲将本地植被逼上绝路。

与人类一同过着城市生活的麻雀、八哥和鸽子,这些我们熟悉的鸟类曾几何时也是“外来物种”,还有某些蜂类、螨虫、飞蛾,甚至蚊子。几个世纪前,欧洲人将马匹带到美洲大陆;今天,在美国的许多地区,马已经成为当代文化中不可或缺的重要组成部分。总之,某些“外来物种”在这片大陆上非常受欢迎,而另一些则不然。

与当地物种存在巨大差异的新物种要么具有相当强的竞争力、最终完全取代当地物种,要么无法适应新环境、迅速消亡。比如,风滚草、野葛和约翰逊草在与当地物种竞争中取得了极大成功——由于非常适应在多种气候条件下生存,它们迅速扩散到各个区域。软水草对水系的堵塞能力有多大?软水草出没的水域中,摩托艇都无法行驶。在许多地方,居住在郊区的人们每年春天都要跟约翰逊草做顽强斗争,防止它侵占房前屋后的草坪和花圃。在严重缺水的美国西部地区,风滚草抢占了有限的地下水源,限制了其他可食野草的生长,野生动物和家畜因此无以为食,同时还加剧了表层土壤的风化流失。风滚草之所以散布得这么快,不仅仅因为它易于在缺水条件下生存,并且,由于它所特有的种子传播方式,每一个生长季节来临之前,风滚草都能够把自己的种子送出十几英里以外;如此,用不了几年时间,美国西部地区就会被风滚草覆盖。软水草侵占了佛罗里达的水系,主要是因为那里没有以软水草为食的鱼类或其他水生动物,另一方面也是因为它生长极快。约翰逊草通过地下的根茎系统扩散,常规的除草措施如火烧、过度放牧或反复刈割都奈何它不得。

转基因生物与入侵种有何差异?

与风滚草和软水草之类的入侵种有着本质不同,目前世界各地种植的转基因作物并不具有上述那些能够在与当地物种竞争中胜出的特性。以Bt抗虫玉米为例,就对某类害虫的抗性而言,Bt玉米确实具有非Bt玉米所没有的优势,但这只是暂时的,因为Bt玉米终究也还是玉米——它也只能在普通玉米适宜生长的地区生长。野外条件下,抗草甘膦作物与不抗草甘膦的同种作物相比完全没有生存优势,因为抗草甘膦这个特性只有在农田中喷洒草甘膦除草剂时才能表现出优势来,在离开农田的“野外”环境下对作物自身的生存没有任何帮助。

事实上,正因为能够耐受草甘膦,作物在生长过程中可能会比那些非草甘膦抗性同类作物消耗的能量更多一点点(这可以算是一个小小的不同——或许只有在精细实验室中才能够检测到这么一小点细微的差异)。另外,多年来,抗草甘膦基因正在以缓慢的速度消失(许多证据表明,生物体在数千代繁殖过程中倾向于努力摆脱那些“无用”基因:对生物体而言非必需的基因常常发生随机突变,但不致影响植物的生存)。对转基因作物而言,外源插入的所有基因都是“非必需”的,也就是说,作物本身有没有这些基因都无所谓,不影响生长。因此,即使把转基因种子撒播到非计划种植地区,一千年后回过头来看,我们会发现那些插入的基因很可能都发生突变,不再具有功能,甚至基因本身可能都彻底消失了。这类基因选择的例子有很多,许多实验室也都对此进行过深入研究。

也有例外,比如抗病毒夏威夷木瓜这类有助于物种存活的基因修饰性状。虽然西葫芦是一种“人造”作物(它之所在存在于这个世上仅仅是因为人类创造了它),但正是经过基因修饰后对病毒具有抗性,黄皮南瓜得以保存下来。目前,佛罗里达的柑橘也正饱受病毒的严重威胁,只有依靠转基因技术才有可能存活。因此,转基因技术还有助于物种延续,否则,不久的将来它们很可能就从地球上消失了。

入侵种和转基因作物之间的另一个非常重要的区别在于,新的物种与当地种植的植物从遗传学角度看差异很大。“遗传学差异很大”意味着该类植物与某地区当前种植的植物之间有成百上千个基因的差异。单个突变(时常发生于所有动植物,包括人体在内的基因中)不会从根本上改变一个植物的特性。转基因植物与非转基因同类植物相比,就只是一个或极少数几个基因的改变。

Bt玉米中含有一个外源引入的基因,“指导”转基因玉米植株合成Bt蛋白。除此之外,Bt基因没有别的功能。它不会改变植物对土壤类型、温度、水份或阳光等环境因素的偏好。Bt植物也只能在相应非Bt植物种植区生长。

同样,抗草甘膦植物也含有一个外源引入的基因,它编码的产物与植物天然蛋白稍有不同,这种经修饰改造过的蛋白与植物体中天然存在的蛋白具有相同的功能,唯一不同的是,喷施草甘膦后,植物天然蛋白就无法作用,而外源基因表达的蛋白还能发挥正常功能。因此,抗草甘膦作物与不抗草甘膦的同类作物相比,没有功能上的差异。

苹果中含有4个特殊的基因,它们产生的化学物质能让苹果切片后几乎马上就变黑。最近,新的转基因苹果北极苹果问世,它的这4个导致苹果切片褐变的基因被修饰改造后不再具有功能。苹果基因组中含有57,000多个基因,4个基因在整个基因组中占有的比例极低,因此,这4个基因的改变对整个基因组产生的影响几乎可忽略不计(顺便一提,玉米中含有约32,000个基因)。

以这些经过基因修饰的苹果来说,它的抗虫性与非转基因苹果一样,并且,某种以苹果为食的害虫似乎更偏爱啃食转基因苹果(看起来它并不喜欢那些导致苹果褐化的化学物质)。如果将转基因苹果树和非转基因苹果树同时种在荒野中,害虫选择偏好的小小差异很有可能就会导致数千年后转基因苹果树由于缺乏生存竞争优势而最终消失。

另一个关于担心转基因植物有可能转变成入侵种的理由可能是抗旱性状。这类基因修饰帮助植物在它之前不适宜生长的环境中存活,从而比该地区种植的同类作物的生存优势更大。抗旱转基因性状对重要的粮食作物来说,具有非常广阔的应用前景。抗旱作物在非转基因同类作物目前种植的地区能够正常生长,但消耗更少的水资源,同时,它也能够在同类作物无法生长的缺水地区进行种植。不过,粮食作物只有在人工耕作条件下才能良好生长(某些浆果类作物除外),在未开垦的荒地中几乎没有发现过大量粮食作物存活的情况。这是因为自农业出现以来,几乎所有的粮食作物都经过了人类的长期驯化,已经与其原始祖先完全不同了,它们逐渐适应了在人类设计的良好耕作条件下生长,已经丧失了“野外”恶劣环境中的生存能力。(译注:目前是有抗旱作物种植的,比如孟山都的抗旱玉米,在北美地区已和种植,并计划捐赠给非洲严重缺水的国家和地区。)

转基因生物会带来生态学问题吗?

总而言之,自从欧洲人登陆美洲海岸线那一刻起,人们就开始有意识或无意识地向北美地区引入新的动植物品种了。其中有一些新来的动植物使得美国许多地区的生态系统发生了根本性的改变。这些新物种也为我们提供了良好的“试验”模型,便于对新引入动植物在新环境中的生存和繁殖能力进行全面研究,有些“试验”已经进行了数百年时间。毫无疑问,这些引入的新物种已经在过去的600多年里从根本上改变了北美大陆,同时,我们也能够很清楚地看到,生态环境并没有发生“灾难性”的改变。转基因作物与非转基因同类作物如此相似,更不可能有风滚草那样极大改变我们生存环境的能力。

就玉米作物而言,我们今天吃的玉米已经与我们祖先在史上第一顿感恩节晚餐上吃到的玉米非常不同了。这些差异正是人类干涉的结果,并且,这些差异是意外发生或由试错试验发现的,人们并不清楚到底是哪个基因被替换成了另一种基因。保留下来的玉米植株并没有发展成入侵性杂草,相反却成为在非耕地环境中生存能力很差的重要粮食作物。展望未来的发展趋势,人类还会对玉米进行更多的基因修饰,让它的生产效率更高(即消耗更少的土地和水资源),比今天的玉米对环境更友好。

玉米是一个比较清楚的转基因作物范例,在美洲大陆上已经随处可见,对生态环境并不存在负面影响。

从新作物引入北美的历史以及植物新品种开发的基础遗传学角度来看,种植和推广转基因作物对生态环境不会产生长期不良影响。事实上,未来转基因作物的大范围应用还会显著减少人类农业活动对环境的影响。

作者Roy Williams以前是软件工程师,现在则是达特茅斯学院(Dartmouth College)分子细胞生物学的博士生。原文链接:http://www.geneticliteracyproject.org/2015/10/27/scare-stories-uncontrolled-spread-gmos-spreading-uncontrollably-theyre-misguided/

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来源:基因农业网

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