基因工程知多少？多些了解，少些误解

基因改造是改变生物体基因组成的过程。数千年来，这一过程通过控制或选择性地对植物和动物育种间接实现。现代生物技术通过基因工程更精确地改变生物体的特定基因，基因改造因此变得更简单快捷。

“改造”和“设计”这两个术语经常在定义 “转基因”食物的文本中互换使用。在生物技术领域，GMO(genetically modified organism)是基因改造生物即转基因生物的简称，而在食品工业中，这一术语专指经过有目的的设计改造而非选择性培育的有机体。消费者对这种差异感到困惑，因此美国食品和药物管理局(FDA)更喜欢用基因设计改造(genetically engineered, GE)这个词来形容转基因食品。

基因改造简史

哈佛大学公共卫生科学家加布里埃尔·兰格尔(Gabriel Rangel)在一篇文章中指出，基因改造可以追溯到古代，当时人类通过选择性培育生物体来影响基因。经过几代的选择，物种将会发生巨大变化。

兰格尔说，狗很可能是第一批我们对其有意进行基因改造的动物，这种改造可以追溯到大约3.2万年前。在东亚，野狼加入了我们以狩猎采集为生的祖先的行列，犬科动物经过驯养和繁殖，变得更加温顺。几千年来，人们对狗的个性和身体特征期望不同，所以就会培育不同的狗。因此，我们今天可以看到各种各样的狗。

已知最早的经过基因改造的植物是小麦。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，人们认为这种珍贵的作物起源于中东和北非的新月沃土地区(the Fertile Crescent)。大约从公元前9000年开始，古代农民选择性地种植小麦以培育出颗粒更大、种子更结实的驯化品种。公元前8000年，驯化品种的小麦已经遍及欧亚两洲。持续的小麦选择性育种造就了今天小麦的品种有数千种。

过去几千年里，玉米也经历了一些剧烈的基因变化。这一主要作物来自一种被称为大刍草(teosinte)的植物，这种野草的穗很小，只长出几粒谷粒。随着时间的推移，农民们有选择地培育这种植物从而培育出了大穗、颗粒饱满的玉米。

兰格尔说，除了这些作物，我们今天吃的香蕉、苹果和西红柿等很多农产品都经过了几代人的选择性育种。

1973年，加州大学旧金山分校(University of California, San Francisco)的赫伯特·博耶(Herbert Boyer)和斯坦福大学(Stanford University)的斯坦利·科恩这两位研究人员发现了一种专门将重组DNA (rDNA)片段从一种生物体切割并转移到另一种生物体的技术;他们将一段DNA从一种细菌转移到另一种细菌，使改进后的细菌产生了耐药性。第二年，美国两位分子生物学家比阿特丽斯·明茨(Beatrice Mintz)和鲁道夫·詹尼士(Rudolf Jaenisch)在第一次利用基因工程技术对动物进行基因改造的实验中，将外来基因引入小鼠胚胎。

研究人员还对细菌进行了改造使其成为药物。兰格尔说，1982年，人胰岛素由大肠杆菌经过基因工程合成，成为FDA批准的第一种通过基因工程人工合成的药物。

转基因食品

根据俄亥俄州立大学的研究，基因改造作物主要有四种方法:

ž选育:引进两种植物进行培育以产生具有特定性状的后代。通常会对1万到30万个基因造成影响。这是最古老的基因改造方法，通常不属于转基因食品范畴。

ž诱变: 有意将植物种子暴露于化学物质或辐射中，使生物体发生突变。保留具有所需性状的后代并进一步繁殖。转基因食品通常也不包括诱变。

žRNA干扰:植物中个别不合需要的基因被灭活，从而移除相应性状。

ž基因转移:从一个物种中提取一个基因植入到另一个物种中，从而表达出理想的性状。

一般认为最后两种方法属于基因工程。据FDA介绍，如今，某些作物会通过基因工程来提高作物产量、抗虫害能力和对植物疾病的免疫力，还可能使其具有更高的营养价值。在市场上，这类作物被称为转基因作物。

乔治亚州埃默里大学牛津学院的作物科学家尼提亚·雅各布(Nitya Jacob)说:“转基因作物在解决农业问题方面有很大的前景。”

1994年，美国批准种植的第一种转基因作物是Flavr Savr西红柿(转基因食品必须同时被美国环境保护局(EPA)和美国食品及药物管理局(FDA)批准，才可以在美国种植。)西红柿经采摘后就会开始变软腐坏，而Flavr Savr西红柿中导致其变软的基因失活，所以保质期较长。根据加州大学农业和自然资源部门的说法，这种西红柿还有更好的风味。

如今，棉花、玉米和大豆是美国最常见的农作物。FDA的数据表明，近93%的大豆和88%的玉米是转基因作物。根据美国农业部(USDA)的说法，许多转基因作物，如转基因棉花，经过基因工程的改造后能够抵御虫害，从而大大减少了杀虫剂的使用需求。而杀虫剂可能会污染地下水和周围环境。

近年来，转基因作物的广泛种植引起了越来越多的争议。

雅各布说:“人们的担忧之一是转基因作物对环境的影响。比如，来自转基因作物的花粉可能会漂移到非转基因作物的田间，也可以进入杂草种群，这可能导致非转基因作物由于交叉授粉而获得转基因特征。”

雅各布还表示，少数几家大型生物技术公司垄断了转基因作物行业，使得小规模生产的个体农民难以谋生。然而，美国农业部表示，尽管一些农民可能会因此破产，但那些与生物技术公司合作的农民可能会从提高作物产量和降低农药成本中获得经济利益。

给转基因食品贴标签对大多数美国人来说很重要。据《消费者报告》(Consumer Reports)、《纽约时报》(New York Times)和梅尔曼集团(Mellman Group)进行的民意调查显示，强烈支持转基因标识的人认为，消费者要能够自主决定是否购买转基因食品。

然而，雅各布说，没有明确的科学证据表明转基因作物对人类健康有害。

转基因动物

如今，人们经常选择性地培育家畜以提高其生长速度、肌肉质量和抗病性。例如，根据2010年发表在《解剖杂志》(Journal of Anatomy)上的一篇文章，某些肉鸡品种如今的生长速度比上世纪六十年代快了3倍。目前，美国市场上包括鸡肉或牛肉在内的动物产品都不是基因工程食品，因此这些产品不会被归类为转基因食品或基因工程产品。

美国国家人类基因组研究所(National human Genome Research Institute)称，过去几十年，研究人员一直在对实验室的动物进行基因改造，以确定这种生物技术有朝一日可能有助于治疗人类疾病和修复人体组织损伤的方法。这项技术的最新形式之一是CRISPR。

这项技术基于细菌免疫系统利用CRISPR/Cas9系统灭活进入细菌细胞的外来DNA的能力。加州斯克里普斯学院的生物学副教授格雷琴·埃德沃兹·吉尔伯特(Gretchen Edwalds-Gilbert)说，这一技术使得科学家能够针对特定的基因或一组基因进行修饰。

研究人员正在利用CRISPR技术寻找治疗癌症的方法，以及发现和编辑可能导致个体未来患病的单个DNA片段。埃德沃兹·吉尔伯特说，干细胞疗法还可以利用基因工程，在中风或心脏病等受损组织的再生中发挥作用。

在中国一项极具争议的研究中，一名研究人员声称，他们已经在人类胚胎上试验了CRISPR技术，目的是消除某些疾病的潜在风险。这位科学家受到了严格的审查并被软禁了一段时间。

道德困境

这项技术可能是可行的，但是科学家应该在人类身上进行基因改造研究吗?斯克里普斯学院哲学教授瑞夫卡温伯格(Rivka Weinberg)说，这要看情况。

温伯格说:“一旦涉及到一项(新)技术，你必须考虑这项技术的目的和不同用途。”

大多数利用基因工程进行治疗的医学试验都是在患者同意的情况下进行的。然而，对胎儿进行基因工程则完全是另一回事了。

温伯格说:“未经本人同意，对其进行试验本身就是有问题的。不仅存在风险，而且这些风险还没有得到规划。我们甚至不知道我们在冒什么险。”

如果新一代技术可行且经证明是安全的，那么反对在人体上进行试验的声音将会很小。但事实并非如此，新技术的安全性并不能保证。

温伯格说:“所有这些实验技术的最大问题是它们都是试验性的。人们之所以对在胚胎上使用CRISPR技术的做法如此震惊，一个主要原因是，这是一项如此早期的试验。这不是基因工程，你只是在他们身上进行试验。”

绝大多数基因工程的支持者意识到，这项技术还没有准备好在人类身上进行试验。雅各布说，基因改造的目标“一直是解决人类社会目前面临的问题。”