本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
上個月我稍微暫停了部落格寫作,但發生了很多好事。我有一篇手稿被Cell(《細胞》)雜誌接受發表,我通過了資格考試(這意味著我可以開始寫我的畢業論文了,也意味著我今年應該可以畢業),而且我的未婚妻和我最終確定了我們的婚禮日期(今年11月!)。
但我也收到了一位農民的電子郵件,她對轉基因生物和過敏的問題感興趣。她聯絡我是因為我在客座部落格上發表的去年的文章,而且因為我花了一些時間透過電子郵件與她交流,我認為她的問題和我的回覆將是重溫這個話題的好方法(也讓我重新養成寫部落格的習慣)。她的問題(經許可引用)是在與一位反對在食品中使用基因工程(GE)技術的人討論時產生的,這個人
...堅持要將“Bt”與轉基因食品和過敏性問題分開,因為“過敏反應可能與其他轉基因技術不同。”
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然後她說(我隱去了部分資訊以保持她的匿名性)
這對我來說意義不大,所以我的回應是,如果我們要將Bt轉基因食品分開,那麼我們也需要關注所有噴灑Bt的食品的過敏性,因為蛋白質本質上是相同的。基因工程“技術”並沒有在結構上改變Bt蛋白,也沒有使其成為“新型”蛋白,因此無論它是噴灑在作物上還是插入到作物中,我們都不會看到不同的反應。這種說法是否合理?我使用Bt來控制[特定害蟲]。[作物]既不是有機的也不是生物技術的,我只是使用我能支配的最好的殺蟲劑來控制易感害蟲。雖然Bt“菌株”可能不同,但蛋白質結構不是相同的嗎?或者用於基因工程的Bt與我用作殺蟲劑的Bt“不同”嗎?
在我回復之前,先介紹一點背景知識
- 餵食給小玉米螟幼蟲的花生植株。底部植株經過基因工程改造,表達Bt Cry蛋白。來源:維基共享資源
“Bt”指的是細菌蘇雲金桿菌(Bacillus thuringiensis),這是一種棲息於土壤中的細菌,可以產生多種晶體狀蛋白質,這些蛋白質對特定種類的昆蟲有毒。這些細菌的殺蟲特性已經為人所知100多年了,噴灑Bt孢子培養物一直是(並且仍然是)控制昆蟲害蟲的有效策略。它也非常安全——即使在極高劑量下,Bt Cry蛋白對哺乳動物也無毒,Bt也被用於有機農業。
但正如我在我之前的文章中解釋的那樣,由於這些Cry毒素是蛋白質,我們可以將Cry基因插入植物中,使其在葉片中產生蛋白質,無需噴灑。因此,對於來信者的提問:關於過敏性,噴灑產生毒素的細菌和工程改造植物自身產生毒素之間有什麼區別嗎?這個特殊的例子與其他轉基因技術有什麼不同嗎?
在接下來的一個月裡,我將撰寫一系列關於過敏免疫學的文章,但現在,這是我寫的回應(經過輕微編輯)
首先,您應該將Bt與其他轉基因生物分開,因為“過敏反應可能與其他轉基因技術不同”的觀點是毫無意義的,因為過敏反應幾乎肯定會與其他轉基因品種不同。但是,草甘膦抗性也會與其他轉基因品種不同,黃金大米的修飾也會不同。每一種基因產物都具有不同的致敏潛力,這對於目前市場上的產品和未來將要推出的產品都是如此。當然應該對它們進行評估和監測,但是沒有理由先驗地將一種新的轉基因品種與以前從未在美國貨架上出現過的新水果區別對待(例如,當藜麥開始流行時,沒有人對過敏性感到恐慌),而且肯定沒有理由認為經典標記為“GE”的技術與不屬於轉基因生物反對者雷達範圍內的誘變育種等技術有任何不同。
也就是說,我認為與電子郵件傳送者討論這個問題的人可能指的是一些論文,這些論文表明Bt可能是一種佐劑(即,一種刺激先天免疫系統的物質)。部落格評論區中的某個人在某個時候將它們連結給了我。我閱讀了它們,並沒有發現它們特別有說服力——刺激先天免疫系統正是我攻讀博士學位的方向,而這些論文缺少很多關鍵細節。除此之外,它們顯示出佐劑活性是在直接注射到小鼠體腔時,而不是攝入時,這與食品問題不太相關。
但這引出了她的另一個觀點——您噴灑在作物上的Bt與工程改造到植物中的Bt有區別嗎?是的,存在差異,但可能不是重要的差異。首先,有很多不同的Bt菌株,它們產生的Cry蛋白具有不同的特異性。它們殺死不同型別的昆蟲,有些甚至殺死線蟲而不是昆蟲。不同型別的轉基因植物中使用的Bt菌株可能與她噴灑在作物上的品種不同。在蛋白質最終在植物中的位置方面也可能存在差異。例如,我看到一些研究表明,Bt玉米的表達模式表明,實際上在玉米籽粒中發現的非常少(設計啟動子將蛋白質表達限制在植物的某些部位是相當容易的)。我沒有看到補充研究表明噴灑的Bt最終會出現在哪裡,但可能存在差異。坦率地說,這似乎可能是轉基因的優勢,因為它更容易控制,但我沒有看到相關資料。無論如何,我不知道有任何針對任何Bt菌株的研究表明,即使在極高劑量下餵食給哺乳動物,也會產生任何負面影響。
為了回答我認為她真正想問的問題:假設您擁有相同菌株的Bt Cry蛋白,並且假設它們在食物中的劑量相同,那麼是否有任何理由懷疑在植物細胞環境中傳遞的Cry蛋白會與在噴灑在植物上的細菌環境中給出的Cry蛋白不同。沒有。事實上,細菌的存在似乎更具過敏性,因為免疫系統旨在識別細菌(儘管說實話,Bt可能沒有任何方法可以在哺乳動物攝入後存活,而且任何未煮熟的食物上肯定都存在細菌,所以這一點有點站不住腳)。我認為轉基因生物的反對者會說你可以洗掉細菌,所以劑量會更低,但在有人比較超市中用插入基因生長的玉米棒子與噴灑Bt的玉米棒子中發現的Bt水平之前,我不認為這種說法站得住腳。
最後,基因工程技術本身與其他型別的農業有區別嗎?再次,可能存在,但可能沒有。為了製造轉基因,您必須插入其他遺傳元件,以便在正確的位置獲得感興趣基因的正確插入和表達。我不認為有任何證據表明這些東西具有任何免疫原性潛力,事實上,許多這些技術在研究免疫系統的其他方面都非常成功,正是因為它們本身基本上是沉默的。總是值得做更多的研究,但我認為,堅持預防原則的人立場站不住腳,特別是考慮到基因工程可能實現的偉大成就。