關於轉基因食品的真相

轉基因作物的支持者表示,這項技術是養活一個日益變暖、人口不斷增長的世界的唯一途徑。批評者說,我們正在冒險篡改自然。誰是對的?

羅伯特·戈德堡無力地癱坐在辦公椅上,朝空中揮了揮手。“弗蘭肯斯坦式的怪物,從實驗室裡爬出來的東西,”他說。“這是我處理過的最令人沮喪的事情。”

戈德堡是加州大學洛杉磯分校的植物分子生物學家,他不是在與精神病作鬥爭。他表達的是對不得不不斷面對他認為是對轉基因(GM)作物健康風險的虛假恐懼的絕望。他說,尤其令他沮喪的是,這場辯論本應在幾十年前就結束了,當時研究人員提出了一系列開脫罪責的證據:“今天我們面臨的仍然是40年前面臨的那些反對意見。”

在校園的另一邊,專門研究視覺的細胞生物學家大衛·威廉姆斯則有相反的抱怨。“許多幼稚的科學參與了推動這項技術,”他說。“三十年前我們不知道,當你把任何基因扔進不同的基因組時,基因組都會對它做出反應。但現在這個領域的任何人都知道基因組不是一個靜態的環境。插入的基因可以通過幾種不同的方式被轉化,而且這種情況可能會在幾代之後發生。”他堅持認為,結果很可能是潛在的有毒植物通過了檢測。


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威廉姆斯承認,在對轉基因作物的安全性提出尖銳質疑的生物學家中,他只是極少數。但他說,這僅僅是因為植物分子生物學領域正在保護其利益。資金,其中大部分來自銷售轉基因種子的公司,嚴重偏向於探索進一步利用轉基因技術於農業的研究人員。他說,指出與轉基因作物相關的健康或其他風險的生物學家——僅僅是報告或捍衛暗示可能存在風險的實驗結果的生物學家——發現自己成為對其信譽的惡意攻擊的焦點,這導致那些看到轉基因食品問題的科學家保持沉默。

無論威廉姆斯是對是錯,有一件事是不可否認的:儘管有壓倒性的證據表明轉基因作物可以安全食用,但關於其使用的爭論仍在繼續,在世界某些地區,這種爭論的聲音越來越大。懷疑論者會辯稱,這種爭議是一件好事——當我們修改世界糧食供應的基因基礎時,再怎麼謹慎也不為過。然而,對於像戈德堡這樣的研究人員來說,對轉基因食品的恐懼持續存在簡直令人惱火。“儘管進行了數億次的涉及地球上每種生物的基因實驗,”他說,“並且人們吃了數十億頓飯而沒有出現問題,但我們又回到了無知的狀態。”

那麼,誰是對的:轉基因的支持者還是批評者?當我們仔細審視雙方的證據並權衡風險和收益時,我們發現了一條令人驚訝的清晰的走出困境的道路。

益處和擔憂

關於轉基因安全的大部分科學研究都指向一個方向。聽取加州大學伯克利分校農業和環境經濟學家大衛·齊爾伯曼的意見,他是少數被農業化學公司及其批評者都認為可信的研究人員之一。他認為,轉基因作物的益處大大超過了健康風險,而健康風險到目前為止仍然是理論上的。齊爾伯曼說,轉基因作物的使用“降低了食品價格”。“它透過允許農民減少農藥的使用來提高農民的安全性。它使玉米、棉花和大豆的產量提高了20%到30%,使一些本來無法生存的人得以生存。如果它在世界範圍內得到更廣泛的採用,[食品]價格將會降低,死於飢餓的人也會減少。”

齊爾伯曼說,未來,這些優勢將變得更加重要。聯合國糧食及農業組織估計,到2050年,世界必須增加70%的糧食產量才能跟上人口增長。氣候變化將使世界上大部分可耕地更難耕種。齊爾伯曼說,轉基因作物可以產生更高的產量,在乾燥和鹽鹼地中生長,承受高溫和低溫,並耐受昆蟲、疾病和除草劑。

圖片來源:Jen Christiansen

儘管有這樣的前景,但世界上大部分地區一直在忙於禁止、限制和以其他方式迴避轉基因食品。美國種植的玉米和大豆幾乎都是轉基因的,但在歐盟只接受兩種轉基因作物,即孟山都公司的MON810玉米和巴斯夫公司的Amflora馬鈴薯。十個歐盟國家禁止了MON810,儘管巴斯夫在2012年將Amflora從市場上撤下,但仍有四個歐盟國家費心禁止了它。在那裡已經提出了批准一些新的轉基因玉米品種的建議,但到目前為止,它已被反覆而徹底地否決。在整個亞洲,包括印度和中國,政府尚未批准大多數轉基因作物,包括一種抗蟲水稻,這種水稻產量更高,農藥用量更少。在非洲,數百萬人捱餓,儘管轉基因食品成本較低(產量更高,對水和農藥的需求減少),但一些國家拒絕進口轉基因食品。肯亞已完全禁止轉基因食品,儘管營養不良現象普遍存在。沒有哪個國家有明確計劃種植黃金大米,這是一種經過基因改造的作物,其維生素A含量高於菠菜(大米通常不含維生素A),儘管維生素A缺乏症每年導致超過一百萬人死亡,並在發展中國家造成五十萬例不可逆轉的失明。

在全球範圍內,只有十分之一的世界耕地種植了轉基因植物。四個國家——美國、加拿大、巴西和阿根廷——種植了地球上90%的轉基因作物。其他拉丁美洲國家正在遠離這些植物。即使在美國,譴責轉基因食品的聲音也越來越大。2016年,美國聯邦政府通過了一項法律,要求在食品產品中標識轉基因成分,取代了在幾十個州生效或提議的轉基因標識法律。

推動所有這些活動的恐懼有著悠久的歷史。自從華盛頓大學的科學家在1970年代開發出第一批轉基因菸草植物以來,公眾一直擔心轉基因食品的安全性。在1990年代中期,當第一批轉基因作物上市時,綠色和平組織、塞拉俱樂部、拉爾夫·納德、查爾斯王子和一些名人廚師都公開反對它們。歐洲的消費者尤其感到震驚:例如,1997年進行的一項調查發現,69%的奧地利公眾認為轉基因食品存在嚴重風險,而只有14%的美國人這樣認為。

在歐洲,對轉基因食品的懷疑長期以來一直與其他擔憂捆綁在一起,例如對美國農業綜合企業的怨恨。然而,無論它基於什麼,歐洲的態度都在世界各地引起反響,影響著轉基因作物可能產生巨大益處的國家的政策。“在非洲,他們不在乎我們美國野蠻人在做什麼,”齊爾伯曼說。“他們看向歐洲,看到那裡的國家拒絕轉基因,所以他們也不使用它。”在歐洲反對轉基因的勢力已經聚集了對“預防原則”的支援,該原則認為,考慮到世界上釋放有毒、入侵性轉基因作物可能造成的災難,轉基因工作應該停止,直到該技術被證明絕對安全為止。

但正如醫學研究人員所知,沒有什麼可以真正“證明安全”。人們只能在努力尋找後未能發現重大風險——轉基因作物就是這種情況。

清白的記錄

人類為了改良作物,對植物的基因組進行選擇性育種已有數千年之久。普通小麥長期以來嚴格來說是一種人工培育的植物;它不能在農場之外生存,因為它的種子不會散落。大約60年來,科學家們一直使用“誘變”技術,用輻射和化學物質擾亂植物的DNA,創造出小麥、水稻、花生和梨的品種,這些品種已成為農業的主流。這種做法很少引起科學家或公眾的反對,也沒有造成已知的健康問題。

不同之處在於,選擇性育種或誘變技術往往會導致大片基因被交換或改變。相比之下,轉基因技術使科學家能夠將來自另一種植物物種甚至來自細菌、病毒或動物的單個基因(或幾個基因)插入植物的基因組中。支持者認為,這種精確性使該技術不太可能產生意外。大多數植物分子生物學家也表示,在極不可能發生的新型轉基因植物出現意外健康威脅的情況下,科學家將迅速識別並消除它。“我們知道基因去了哪裡,並且可以測量它周圍每個基因的活動,”戈德堡說。“我們可以準確地展示哪些變化發生了,哪些沒有發生。”

儘管將病毒DNA新增到植物中似乎令人毛骨悚然,但支持者說,這樣做實際上沒什麼大不了的。數百萬年來,病毒一直在將其DNA插入作物以及人類和所有其他生物的基因組中。它們在這樣做時經常傳遞其他物種的基因,這就是為什麼我們自己的基因組中充滿了起源於病毒和非人物種的基因序列。“當轉基因批評者說基因在自然界中不會跨越物種障礙時,這只是簡單的無知,”加州大學河濱分校的植物分子遺傳學家艾倫·麥克休恩說。豌豆蚜蟲含有真菌基因。黑小麥是一種百年以上的雜交品種,由小麥和黑麥雜交而成,在一些麵粉和早餐麥片中可以找到。就此而言,小麥本身就是一種跨物種雜交品種。“大自然母親一直都在這樣做,傳統的植物育種者也是如此,”麥克休恩說。

食用基因被改變的植物是否會讓新的DNA進入我們自己的體內?這是可能的,但可能性極低。科學家們從未發現任何能夠透過人體腸道並進入細胞的遺傳物質。此外,我們經常接觸甚至食用其基因最終進入轉基因食品的病毒和細菌。例如,產生對昆蟲致命的蛋白質的蘇雲金芽孢桿菌有時被用作有機農業中的天然殺蟲劑。“我們已經吃了這種東西數千年了,”戈德堡說。

無論如何,支持者說,在過去的幾十年裡,人們已經食用了多達數萬億頓含有轉基因成分的食物。從未有過任何經過證實的疾病病例歸因於基因改造。馬克·萊納斯是一位著名的反轉基因活動家,他在2013年公開轉變為強烈支援這項技術,他指出,有記錄的每一例引發新聞報道的食品災難都歸因於非轉基因作物,例如2011年在歐洲導致53人死亡的大腸桿菌感染的有機豆芽。

批評者經常貶低美國對轉基因食品安全性的研究,這些研究通常由轉基因公司(如孟山都公司)資助甚至進行。但關於這個主題的許多研究來自歐盟委員會,歐盟委員會是歐盟的行政機構,不能輕易地將其視為行業工具。歐盟委員會資助了130個研究專案,由500多個獨立團隊進行,研究轉基因作物的安全性。這些研究都沒有發現轉基因作物帶來任何特殊風險。

許多其他可信的團體也得出了相同的結論。華盛頓特區科學公共利益中心(一個以科學為基礎的消費者監督組織)的生物技術主管格雷戈裡·傑夫不遺餘力地指出,該中心對轉基因食品植物的官方立場既不贊成也不反對。然而,傑夫堅持認為,科學記錄是明確的。“目前的轉基因作物可以安全食用,並且可以在環境中安全種植,”他說。美國科學促進會、美國醫學協會和美國國家科學院都毫不猶豫地支援轉基因作物。美國食品藥品管理局以及其他幾個國家的對等機構已經多次審查了大量研究,並得出結論,轉基因作物不會構成獨特的健康威脅。學術研究人員進行的數十項審查研究也支援了這一觀點。

轉基因食品的反對者指出了一些研究,表明可能存在安全問題。但審查人員幾乎駁斥了所有這些報告。例如,1998年蘇格蘭羅威特研究所的植物生物化學家阿爾帕德·普斯泰的研究發現,餵食轉基因土豆的大鼠出現發育遲緩和免疫系統相關的變化。但這種土豆並非旨在供人類食用——實際上,它是為研究目的而設計的有毒物質。羅威特研究所後來認為該實驗非常草率,因此駁斥了研究結果,並指控普斯泰行為不端。

類似的故事比比皆是。最近,由法國卡昂下諾曼底大學的研究員吉爾斯-埃裡克·塞拉利尼領導的一個團隊發現,食用一種常見轉基因玉米的大鼠以驚人的高比率患上癌症。但塞拉利尼長期以來一直是反轉基因運動的倡導者,批評者指責在他的研究中,他依賴於一種太容易長腫瘤的大鼠品系,使用的大鼠數量不足,沒有包括適當的對照組,並且未能報告實驗的許多細節,包括如何進行分析。經過審查,歐洲食品安全域性駁回了該研究的結果。其他幾個歐洲機構也得出了相同的結論。“如果轉基因玉米毒性那麼大,早就有人注意到了,”麥克休恩說。“塞拉利尼已經被所有關心評論的人駁斥了。”

一些科學家說,對轉基因食品的反對源於政治而不是科學——它們是出於對大型跨國公司對食品供應擁有巨大影響力的反對;援引基因改造的風險只是提供了一種方便的方式來煽動群眾反對工業化農業。“這與科學無關,”戈德堡說。“這關乎意識形態。”前反轉基因活動家萊納斯也同意。他甚至將反轉基因人群稱為“明確的反科學運動”。

持續的疑慮

然而,並非所有對轉基因食品的反對意見都如此容易駁斥。長期健康影響可能是微妙的,並且幾乎不可能與環境中的特定變化聯絡起來。科學家們長期以來一直認為,阿爾茨海默病和許多癌症都有環境因素,但很少有人會說我們已經確定了所有這些因素。

反對者說,轉基因過程不太可能引起問題,僅僅是因為被替換的基因更少、更清晰地被識別出來,這種說法是不正確的。加州大學聖地亞哥分校索爾克生物研究所細胞神經生物學實驗室主任、阿爾茨海默病研究員大衛·舒伯特斷言,即使是一個特徵明確的基因,仍然可以透過許多不同的方式在目標植物的基因組中安家。“它可以向前、向後、在不同的位置、以多個複製進入,而且它們都會做不同的事情,”他說。正如加州大學洛杉磯分校的威廉姆斯指出的那樣,基因組通常會在插入後的後代中繼續發生變化,使其具有與預期和最初測試不同的排列方式。威廉姆斯補充說,還存在“插入突變”現象,其中基因的插入最終會使附近基因的活性減弱。

誠然,轉基因植物中受影響的基因數量很可能遠小於傳統育種技術。然而,反對者堅持認為,由於整批基因的整體交換或改變是植物中已經發生了5億年的自然過程,因此今天往往很少產生可怕的意外。另一方面,改變單個基因可能被證明是一種更具顛覆性的行為,會產生意想不到的連鎖反應,包括可能成為毒素或過敏原的新蛋白質的產生。

反對者還指出,來自其他物種的基因插入引起的改變型別可能比傳統育種的種內基因交換引起的改變型別更具影響力、更復雜或更微妙。僅僅因為迄今為止沒有證據表明來自轉基因作物的遺傳物質可以進入食用它的人的基因組,並不意味著這種轉移永遠不會發生——或者它尚未發生,而我們尚未發現它。這些變化可能很難捕捉到;它們對蛋白質產生的影響甚至可能不會在測試中顯現出來。“如果結果是植物長得不好,你肯定會發現,”威廉姆斯說。“但是,如果這種變化導致產生對食用它的人的健康有長期影響的蛋白質,你會發現嗎?”

同樣真實的是,該領域的許多支援轉基因的科學家在對待批評者時過於苛刻——甚至不科學。轉基因支持者有時會將每個提出安全問題的科學家與活動家和信譽掃地的研究人員混為一談。即使是塞拉利尼,這位研究發現轉基因餵養的大鼠患癌率高的科學家,也有他的辯護者。他們中的大多數是非科學家,或者是來自默默無聞的機構的退休研究人員,或者是非生物學家科學家,但索爾克研究所的舒伯特也堅持認為這項研究被不公平地駁回了。他說,作為一名進行藥物安全研究的人,他非常熟悉什麼是高質量的動物毒理學研究,而塞拉利尼的研究符合標準。他堅持認為,研究中使用的大鼠品種通常用於受人尊敬的藥物研究,通常數量不超過塞拉利尼研究中的數量;方法是標準的;資料分析的細節是無關緊要的,因為結果非常引人注目。

舒伯特和威廉姆斯一樣,是少數來自受人尊敬的機構的生物學家之一,他們願意尖銳地挑戰轉基因食品是安全的多數觀點。他們都指責說,如果這樣做不會不可避免地導致在期刊和媒體上受到嚴厲譴責,那麼會有更多的科學家站出來反對轉基因。他們認為,這些攻擊是出於對公開質疑可能會導致該領域資金減少的恐懼。威廉姆斯說:“無論是有意識還是無意識,推廣這個領域都符合他們的利益,而且他們並不客觀。”

兩位科學家都表示,在受人尊敬的期刊上發表了質疑轉基因食品安全性的評論後,他們成為了對其聲譽進行協同攻擊的受害者。舒伯特甚至指責說,研究人員如果發現可能引起安全問題的結果,就會避免發表他們的發現,以免遭到報復。“如果結果不符合他們的意願,”他說,“你就會被貶低。”

有證據支援這種指控。2009年,《自然》雜誌詳細報道了對芝加哥洛約拉大學和聖母大學的研究人員發表在《美國國家科學院院刊》上的一項相當可靠的研究的強烈反對。該論文表明,轉基因玉米似乎正在從農場進入附近的河流,並且可能對那裡的一些昆蟲構成風險,因為根據研究人員的實驗室研究,石蛾幼蟲似乎以轉基因玉米的花粉為食會受到損害。許多科學家立即抨擊了這項研究,其中一些人認為研究人員馬虎到有不端行為的地步。

前進的道路

這場辯論中存在中間立場。許多溫和的聲音呼籲繼續分銷轉基因食品,同時維持甚至加強對新型轉基因作物的安全測試。他們提倡密切關注現有轉基因作物對健康和環境的影響。但科學公共利益中心的傑夫指出,他們並沒有單獨挑出轉基因作物進行特別審查:所有作物都可以進行更多測試。“我們應該在食品監管方面做得更好,”他說。

即使是舒伯特也同意。儘管他有顧慮,但他相信,如果改進測試,未來的轉基因作物可以安全引入。“我交談過的科學家中有90%的人認為,新型轉基因植物的安全測試與FDA對新藥的測試方式相同,”他說。“它們絕對不是,而且絕對應該是這樣。”

加強測試將給轉基因研究人員帶來負擔,並且可能會減緩新作物的引入。“即使按照目前轉基因作物的測試標準,大多數傳統育種作物也無法進入市場,”麥克休恩說。“如果我們變得更加嚴格,會發生什麼?”

這是一個合理的問題。但是,隨著政府和消費者越來越反對轉基因作物,額外的測試可能是使人類能夠從這些作物的重要優勢中受益的折衷方案。

更多探索

食品公司:從孟德爾到孟山都——生物技術收穫的承諾與風險。 彼得·普林格爾。西蒙與舒斯特出版社,2003年。

來自黃金大米的慘痛教訓。 馬丁·恩瑟林克發表在《科學》雜誌,第320卷,第468–471頁;2008年4月25日。

案例研究:認真審視轉基因作物。 娜塔莎·吉爾伯特發表在《自然》雜誌,第497卷,第24–26頁;2013年5月2日。

www.nature.com/news/case-studies-a-hard-look-at-gm-crops-1.12907

《大眾科學》線上

觀看有關轉基因作物如何製成的影片,網址為ScientificAmerican.com/sep2013/gmo

大衛·H·弗裡德曼 是一位記者,從事科學、商業和技術報道已有30多年。

更多作者:大衛·H·弗裡德曼
大眾科學雜誌 第309卷 第3期本文最初以“工程食品是邪惡的嗎?”為標題發表於《大眾科學雜誌》 第309卷 第3期(),第80頁
doi:10.1038/scientificamerican0913-80
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