提到“转基因”，很多人都有所耳闻，围绕着它也存在不少争议。拥护者认为这是造福人类的福音，应当大力推广;反对者认为这是害人邪术，视如洪水猛兽，应当全面禁止。那么转基因对于人类来说，到底是福音，还是邪术呢?本文就来仔细为大家揭开转基因的神秘面纱。

　　什么是转基因

　　除一部分病毒外，地球上的生物都是以脱氧核糖核酸(DNA)作为遗传物质的。DNA就像远古人类结绳记事的绳子，上面一个一个的结就相当于基因。不同的基因有着各自不同的功能，并可以遗传给后代。“转基因”，简单来说就是将人们希望的基因转入生物体。人们司空见惯的作物杂交育种本质上就是两个亲本各拿出一半的基因转给下一代，然后再经过对杂交后代的不断选育，培育作物新品种的育种方法，因此杂交育种其实就是大规模的“转基因”。传统意义上的“转基因”，则专指将某一特定基因，通过现代分子生物学手段转入其他物种，使其获得新性状的技术。例如，大家耳熟能详的转基因抗虫棉，就是将苏云金芽孢杆菌的Bt基因转入棉花中，使棉花可以产生对害虫有毒的Bt蛋白，从而获得了具有抗虫害特性的棉花品种。此外，随着近年来“基因编辑”技术的进步，通过导入基因编辑载体对生物体原有基因进行定点修饰或敲除，获得的基因编辑生物也被称为转基因生物。例如，通过CRISPR/Cas9基因编辑技术特异敲除水稻中的富镉基因OsNramp5，使水稻无法富集高浓度的重金属镉，从而获得更加健康无污染的绿色稻米。

　　如何转基因

　　那么，转基因具体是怎么操作的呢?这要从一种很常见的、叫做农杆菌的细菌说起。和其他生物一样，农杆菌也以DNA作为遗传物质，DNA主要存在于细胞核或者核区。除此之外，有些生物如农杆菌等细菌，在细胞质中还存在一些被称为“质粒”的环状小DNA链，上面也存在一些基因。农杆菌含有的Ti质粒上有一段被称为“T-DNA”的特殊序列。科学家研究发现，农杆菌侵染进入植物细胞后，Ti质粒上的T-DNA可以插入到植物基因组的DNA中，它所携带的基因就可以在植物细胞中表达，从而诱导植物产生肿瘤(冠瘿瘤)。这一发现让科学家大为兴奋，如果将T-DNA上的基因换成其他基因，会不会也可以在植物细胞中表达呢?答案是肯定的，利用农杆菌侵染植物进行转基因，就是目前植物转基因最主要的方法。实际操作中，首先要对Ti质粒进行改造，这需要用到两种特殊的酶：一种叫做“限制性内切酶”，它的作用相当于DNA的“剪刀”，可以识别DNA上特异的序列并在该处将DNA切断;另一种叫做“DNA连接酶”，它的作用相当于缝合DNA的针线，可以将断开的DNA连接起来。改造Ti质粒时，先用限制性内切酶切掉T-DNA上诱导肿瘤的基因，再用DNA连接酶将目的基因与Ti质粒连接起来，这样改造过的Ti质粒称为“表达载体”。接下来用带有表达载体的农杆菌去侵染植物，就可以得到转基因植物了。除了通过农杆菌外，还可以使用基因枪法，花粉管通道法，电击法，聚乙二醇诱导法等将表达载体送入受体细胞(动物上一般使用显微注射法)，从而获得转基因生物。

　　传统转基因相当于对生物体基因做加法，而基因编辑相当于对生物体基因做修改或减法。几种基因编辑技术中，CRISPR/Cas9是目前最为成熟、应用最为广泛的技术，它的发现源自于对细菌和古菌的研究。CRISPR/Cas是古菌和细菌的一种免疫系统，一旦它们遭受某些病毒(如噬菌体)的侵袭，CRISPR/Cas系统就会保留下病毒特异的DNA序列，相当于在自身体内建立了一个“恐怖分子黑名单”，当病毒再次来袭时，该系统就可以根据黑名单快速识别入侵者的DNA，对其特异DNA序列进行精确打击(剪切)，使其失去活性。根据这一现象，科学家设计了一种CRISPR载体(本质上也是一种质粒，类似于表达载体)，包含完整的CRISPR系统，同时将“黑名单”替换为想要编辑的基因的特异序列，再将该载体通过农杆菌转化等方法导入受体细胞。进入受体细胞后，载体相当于一枚精确制导导弹，会对目标基因的特异序列发起精准打击。而目标基因也不会甘为鱼肉，会在复制过程中对自身进行修复，但在修复的过程中会出错，造成DNA序列的增添、缺失和替换，换句话说，目标基因发生了定点突变，会造成其功能的改变或缺失。这种突变发生在生物体原有的DNA序列上，因此可以稳定地遗传给后代，即便后代中已经不存在CRISPR载体，这种突变也可以一直保留下去，这样就获得了完全不含外源基因的转基因生物，从而更加安全、减少争议。

　　转基因与作物品种的遗传改良

　　自古以来人类对动植物的驯化培育过程，本质上就是在不断地将对人类有益的基因通过杂交等方法转入驯化的动植物中，从而获得动植物新品种的过程。例如20世纪60年代以来，由于在小麦育种中通过杂交回交引入了半矮秆基因Rht，小麦产量直线上升，引发了一场“绿色革命”。但是，传统育种基本只能在同物种或近缘物种中进行基因的转移，这样可以利用的基因资源范围就很窄。而转基因技术的出现则打破了这一限制，动物、植物、微生物等的基因均可导入到动植物中，使得基因资源的利用范围大大拓宽。例如除Bt抗虫棉外，还有一种转基因番茄，是将鱼的抗冻蛋白基因转入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高，可以在相对寒冷的环境中生长，从而减少寒害带来的损失，保证产量和品质。此外，转基因技术是“有的放矢”，对单个基因进行有目的的定向操作，根据基因的功能直接“一步到位”，通俗来说就是“缺什么转什么”“哪里不好敲哪里”，这就大大提高了培育动植物新品种的效率。另外，通过转基因技术对动植物基因进行改良，还可以拓宽动植物利用的范畴。例如，将人类抗凝血酶Ⅲ(rhATⅢ)基因转入山羊中，使其在山羊乳腺中特异表达，所产出的羊奶就含有大量有活性的rhATⅢ，经过加工提纯制成药剂，可以用来治疗人类抗凝血酶Ⅲ缺乏症，这样原本只用来生产肉和奶的山羊还可以用来生产药物。基于此，目前农业转基因生物的目标性状主要包括“多抗高效(如抗虫棉)”“高产优质(如去镉水稻)”和“专用增值(如制药山羊)”，从而可以减少农药用量，提高水肥利用率，改善作物的产量和品质，达到生态安全、食品安全和农业增收的效果。

　　总而言之，转基因技术不但有着传统育种无法企及的优势，也是育种技术发展的必然要求和结果，是育种技术又一次革命性的进步。因此，自从1983年世界上第一例转基因作物(烟草)在美国诞生以来，全世界转基因作物的种植面积一直在不断提高，其中美国是种植转基因作物最多的国家，2017年转基因作物种植面积达7504万公顷，占全美种植面积的59.5%，其中99%的甜菜、95%的大豆和93%的玉米都是转基因作物。同时美国也是生产转基因食品最多的国家，70%~80%的加工食品含有转基因成分(2013年数据)，其生产的绝大部分甜菜、80%的玉米以及60%的大豆也都是用于本国消费。

　　转基因的安全性

　　转基因在为人类带来各种益处的同时，也引来了很多的争论和非议，最主要的就是在食品健康方面，人们担心转入了其他物种基因的生物含有对人有害的成分，同时一些设计存在巨大漏洞，方法不科学且结果无法重复的“科学实验”也起到了推波助澜的作用。例如1999年国际顶级科学期刊《自然》报道了一项研究，使用沾有转基因抗虫玉米花粉的草叶喂养美国大斑蝶(一种蝴蝶)幼虫，发现其生长缓慢，死亡率高达44%。该研究引起了轩然大波，美国政府对此高度重视，在美国和加拿大组织了专项调查和研究，结果发现，玉米花粉由于体积大重量高，因而扩散能力很差，玉米地附近草叶上的花粉密度远远达不到实验中的密度，实地调查也发现田间大斑蝶的数量并不少。另外，在实验室使用五倍于田间的花粉量喂养幼虫，也未造成幼虫死亡。此外，《食品和化学毒物学》在2012年发文称转基因玉米致癌，后经欧洲食品安全局调查，发现该研究结果缺乏数据支持且实验设计和研究方法均存在严重漏洞，最终该期刊撤销了此项报道。国内报纸2010年也曾报道山西转基因玉米导致老鼠个头变小、数量减少、母猪流产等。但之后经农业部、科技部多方调查，发现首先该玉米并非转基因玉米。其次老鼠并未变小，那是当地另一种本来体型就小的老鼠。而老鼠数量减少则是因为当地禁用剧毒鼠药多年，导致了老鼠天敌增加;同时当地修建了大量水泥地面的粮仓，使老鼠无法再随意打洞，大量繁殖。至于母猪流产则与实地调查结果不符，是虚假报道。迄今为止，没有任何科学的结论能够证明转基因食品对人体有害，并且转基因食品目前也从未发生过任何安全事件。

　　我国对转基因技术管理严格，国务院、农业农村部和质检总局均有相关的管理政策，对转基因作物的研究和生产试验均有严格的监管和隔离措施，对转基因食品安全也有着严格的毒理学、营养学和致敏性评价，以确保其中的转基因成分不会对人体产生不利影响。看待转基因作物时，应采取客观、科学和理性的态度，不应因为其转基因身份而戴上有色眼镜，即应当认识到“转基因甘薯也是甘薯”，而不是“白马非马”。

　　在此我们可以假想这样一个场景：数千年前，我们伟大的祖先神农氏正在努力地为我们品尝着百草，选取农作物，有一天他发现了一些外星人在地球上种植的转基因甘薯(甘薯原产美洲而非中国，此为假想)，跟旁边的非转基因甘薯相比，这些转基因甘薯不但个大、好吃、产量高，而且还不得病，他不管也不可能知道什么转基因，于是自然就把它选做了一种粮食作物，直到数千年后的现代，我们依然享用着这些转基因甘薯。虽然这是我们的假想，但这些转基因甘薯的身份却在2015年得到了证实。这一年，国际权威科学期刊《美国科学院院刊》(PNAS)发表了一篇重磅研究论文，该研究发现在291个“非转基因”栽培甘薯品种中，全都含有一种或多种来自农杆菌的T-DNA，其中一种T-DNA存在于所有栽培甘薯中，但在野生近缘种中则不存在，这说明在甘薯的驯化过程中，自然转入的外源T-DNA提供了一些对人类有益的基因，因此得以一直保留在栽培甘薯中，换句话说，上面我们假想的选择甘薯的场景，是在数千年前真实发生的，只不过“美洲神农氏们”选择的这些转基因甘薯不是外星人种植的，而是自然产生的，也就是说，人类早就已经吃了数千年的转基因甘薯了。

　　总而言之，转基因本就是自然界中存在的一种自然现象，同其他科学技术一样，转基因技术也是在认识和了解自然现象的基础上，对其进行改造和利用，并不是什么人工捏造出来的特殊“邪术”，没必要对其进行妖魔化与喊打喊杀。科研工作者不但要继续发展和研究转基因技术，也有责任向大众普及转基因食品安全性的真相，同时转基因作为一种生物技术，也必将不断发展，为认识和利用自然、造福人类发挥巨大的作用。从这个意义上说，在当今世界耕地面积减少、人口增长的背景下，转基因无疑会给人类带来福音。

　　(作者单位：中国农业大学)