隨著那塊胎記最後一點緋紅的色彩——那人類缺陷的唯一標誌——完全從她臉上消失,如今完美無瑕的女子向空中吐出了最後一口氣。——霍桑
1995年,流感嗜血桿菌第一個完成基因組測序有一定的偶然性,但是這項工作打開了一道大門,在隨後的幾年中多種細菌相繼完成測序,基本上都是沒有缺失鹼基的真正全基因組測序。細菌基因組測序從最初只能在大的測序中心由團隊合作耗時數年花費數十萬美元完成,發展到如今一個大學實驗室派出一名實習生用幾天時間,花費幾十美元就可能輕鬆完成。細菌基因組研究催生基因測序和基因編輯等一系列新技術,相關細分學科蓬勃發展。
健客:還講基因嗎?能不能岔和岔和,講點生活上的事。在第三章“看不見的生産力”,聊了19世紀細菌研究的技術手段,從牛奶殺菌聊到“奶粉污染事故”,感覺挺接地氣。
雲飛:哈哈,好吧。
1996年,英國政府首次承認瘋牛病有可能對人造成危害,相繼發生的食品安全事件損失巨大,教訓深刻。同年,美國轉基因作物開始商業化種植。生不逢時,消費者對新興生物産品的“質疑”成為轉基因作物與生俱來的胎記。
健客:轉基因和重組DNA是什麼關係?
雲飛:轉基因會用到重組和轉化等技術。人類第一次重組DNA是1971年伯格等人將λ噬菌體和大腸桿菌的DNA片段轉接到猴病毒40的DNA上。1972年6月,伯格的學生默茨在冷泉港陳述自己的研究計劃:構建猴病毒40和大腸桿菌DNA的雜合體,使其能夠隨著大腸桿菌的增殖不斷擴增。一石激起千層浪,重組DNA的風險引發學界關注,阿西洛瑪會議在這一背景下召開。
健客:好像是格裏菲斯發現肺炎球菌的轉化現象,這跟轉基因也有關係嗎?
雲飛:嗯,轉化是外源DNA分子導入細胞的過程。一般細胞很難接受外源DNA分子,要用適當的化學或物理方法。
1997年,一船美國轉基因大豆運抵荷蘭港口,還沒有來得及卸貨就被蜂擁而至的環保組織截獲,傾倒在大海中。同年,歐盟議會通過《新食品和食品成分管理條例第258/97號令》嚴格管制轉基因作物。
健客:聊聊我國的轉基因作物吧,這可是前些年的熱門話題啊!
雲飛:這個説來話長。
20世紀80年代,棉花收益高,我國種植規模達1.4億畝。當時的棉花都是非轉基因的。1992年,北方遭受了棉鈴蟲的侵害,夏季打農藥,很多人中毒,但蟲子産生了抗藥性,就算泡在農藥中也殺不死,只好用原始的方法來滅蟲,就是用手去抓。一些北方農村的八零後應該有這樣的記憶:學校要求每天交50條棉鈴蟲。有的農戶用抓來的棉鈴蟲喂雞,沒想到雞吃了竟然死掉了,因為棉鈴蟲的體內積累了大量農藥,渾身是毒而不怕毒。當年,棉鈴蟲災直接損失60億元,間接損失100多億元,對我國的棉紡織業造成巨大影響,並且棉鈴蟲除了棉花之外還吃玉米、穀子、西葫蘆、豌豆、大豆、花生等農作物。農民這樣形容棉鈴蟲,“它們除了電線桿不吃,什麼都吃”。第二年幾乎沒有農民再種植棉花。國外的情況也不樂觀,此時,美國孟山都公司把蘇雲金桿菌基因植入棉花植株,獲得了抗蟲棉。
健客:蘇雲金桿菌是什麼品種?
雲飛:蘇雲金桿菌又稱蘇雲金芽胞桿菌(簡稱Bt菌),因其表達産物Bt毒蛋白殺蟲效果好、安全、高效等優點,成為應用最為廣泛的殺蟲基因。蘇雲金桿菌是一種需氧型的革蘭氏陽性土壤細菌。
健客:我知道,就是被染成紫色唄。
雲飛:哈哈,簡明。在培養基上,蘇雲金桿菌菌落為圓形或者橢圓形,淡黃色,邊緣不規則,不透明。在顯微鏡下,蘇雲金桿菌呈短鏈或者長鏈狀排列,菌體長得矮矮胖胖,大小為(1.2~1.8)微米×(3.0~5.0)微米,芽孢為橢圓形,靠近中間生長,芽孢囊微膨大。
19世紀末期,日本的養蠶業遭受到猝倒病的嚴重打擊。這是一種細菌性疾病,它傳染迅速、發病急、死亡率高。被感染的病蠶會突然停止進食,然後全身顫抖,逐漸死亡。1901年,日本細菌學家石渡繁胤成功地分離出了猝倒病的病原體,命名為猝倒桿菌。10年後,德國蘇雲金鎮一家麵粉廠的老闆注意到一個奇怪的現象。他發現地中海粉螟會在麵粉中取食、産卵,導致麵粉變質。然而有一次,這種蛾子的幼蟲吃過麵粉後,卻大規模死亡了。麵粉廠老闆決定求教科學家。他把樣品寄到了德國細菌學家貝爾林納的實驗室。經過仔細地研究,貝爾林納像石渡繁胤一樣成功地分離出病原體。他不知道石渡繁胤的發現,所以將其命名為蘇雲金桿菌。可惜,不久之後,貝爾林納就把培養蘇雲金桿菌的培養基弄丟了。幸運的是,馬特斯在1927年重新從地中海粉螟中分離出了蘇雲金桿菌。並且發現,蘇雲金桿菌對鱗翅目昆蟲的有很高的殺蟲特異性,對其他動物幾乎沒有什麼不良影響。20世紀20年代,美國試著用蘇雲金桿菌控制森林害蟲舞毒蛾,取得良好的效果。接著,法國在1938年成功研製出第一個商業化的蘇雲金桿菌殺蟲劑。20世紀60年代,由於《寂靜的春天》一書揭示了當時幾種主要農藥對鳥類存在危害。蘇雲金桿菌作為綠色有機農藥,在美國開始被大規模應用。
健客:既然蘇雲金桿菌可以直接做成農藥噴灑,為什麼還要開發轉基因植物呢?
雲飛:這不得不提蘇雲金桿菌的缺陷。首先,大規模培養蘇雲金桿菌的成本高。其次,蘇雲金桿菌在自然環境中很不穩定,在強光照射下會很快失活,失去藥效,必須反覆多次噴灑才有效果。因此,採用蘇雲金桿菌殺蟲劑,直接滅殺棉鈴蟲的效果並不理想。20世紀中葉,發現蘇雲金桿菌對鱗翅目昆蟲的毒性是來自孢子形成過程中産生的晶體蛋白。1981年,美國生物化學家史涅夫和懷特利成功提純這種蛋白,它以內毒素的形式存在,具有高度的專一性,只能造成靶標昆蟲死亡,而對非靶標人、畜、哺乳動物無害。這種蛋白被敏感昆蟲攝取後,由於昆蟲中腸為鹼性條件,蛋白被溶解被酶消化,形成小分子的活化片段即核心毒素,這些核心毒素與昆蟲中腸部位上皮細胞表面的特異性受體結合,插入細胞膜形成空洞,從而引起上皮細胞破裂,水分大量流入細胞,中腸功能紊亂,最終導致昆蟲死亡。之後,他們克隆出了它的基因。1990年,孟山都公司利用轉基因技術,將蘇雲金桿菌製造毒蛋白的基因導入棉花中獲得了轉基因抗蟲棉,使美國成為第一個擁有抗蟲棉的國家。
中國想引進美國領先的獨家技術,你懂的,技術引進難上難,苛刻條件多又多。為了更好更快地研製出國産轉基因抗蟲棉,全國20多家科研單位、數百名科技人員在“863”等重大科技計劃的支援下開展科研攻關。“世上的花兒千千萬,棉花是最美的那朵花。”説起棉花來,中國農業科學院生物技術研究所研究員郭三堆總有説不完的話。1986年,36歲的郭三堆作為訪問學者,在法國巴斯德研究院從事殺蟲基因結構與功能研究。這段日子讓年輕的郭三堆受益匪淺,更被法國同行盛情挽留。郭三堆説:“我是個科研工作者,雖然科技是沒有國界的,但哪個國家先研究出一种先進技術和高科技成果,肯定首先對你的國家是最有利和受益的。我是從農村出來的,深知農民的辛苦和負擔,祖國需要我,我應該回來。”1988年,郭三堆回到祖國,在回來之前,他將所有的津貼都花在購買國內緊缺的實驗用品上。
在1992年至1996年,我國的棉鈴蟲害突然爆發。期間,郭三堆帶隊來河南做調查,遇到一位老農民帶著自己的孫子在給棉花打農藥,在看到研究人員的時候淚流滿面地説,自己的兒子和兒媳都由於給棉花打農藥的時候,中毒去世了。啥也不説了,拼了命也要成功,為國家節約資金,獲得自主智慧財産權,還可以培養我國的科研隊伍。攻關階段,郭三堆帶著研究團隊,24小時待在實驗室,睏了就輪流在行軍床上打個盹。1994年,郭三堆到山東推廣抗蟲棉,當地的農戶認為棉鈴蟲農藥都殺不死,吃了抗蟲棉卻死了,對人和牲口的毒性肯定大。郭三堆耐心解釋:基因技術和農藥的殺蟲機理完全不同。後來沒辦法就在一畝試驗田做了實驗,一半種普通棉花噴農藥,另一半種抗蟲棉不打農藥。秋天到了,普通棉花幾乎全部死了,但是抗蟲棉豐收了,且沒有發現人和牲口中毒,這下農民們徹底信服了。
隨著轉基因抗蟲棉技術的成功,一些質疑的聲音出現了。因為之前國內轉基因技術幾乎是空白,郭三堆購買了很多實驗器材,有人質疑他使用了國外的材料。同時,時間長了,棉鈴蟲竟然對Bt蛋白産生了抗藥性,也就是説抗蟲棉也不能抗蟲了,郭三堆團隊又把豇豆的抑制蛋白酶基因轉入棉花,棉鈴蟲吃了以後,腸道裏的蛋白酶被抑制,不能分解蛋白質,造成嚴重的消化不良,也會死亡,這種抗蟲棉叫做雙價轉基因抗蟲棉,它最大的優點是不會讓蟲子産生抗體。郭三堆説:“我們的抗蟲棉是將兩種合成生物基因導入棉花中,棉花中便有了殺蟲蛋白,如同放入了兩顆定時炸彈,棉鈴蟲、紅鈴蟲咬了棉花,就會來一個消化不良,又是胃潰瘍又是胃穿孔,沒的活了。”雙價基因是由兩個基因構成雙保險,能夠産生協同作用,增加了棉花的抗蟲性,也能夠減少昆蟲産生抗性的機會。郭三堆和他的團隊在抗蟲棉育種領域繼續努力,在雙價抗蟲棉、三係雜交抗蟲棉、新型高抗除草劑棉和優質高産多抗棉花育種上取得重大進展,建立了高産量、高純度、高效率、大規模、低成本、能夠直接應用的“轉基因三係雜交抗蟲棉分子育種技術體系,整體技術居國際領先水準。
1994年底,抗蟲棉培育成功,次年進入田間試驗,申請國家發明專利。“從0到1的突破!”具有自主智慧財産權的國産轉基因抗蟲棉。放眼全球只有美國有轉基因抗蟲棉,我國是第二個擁有此類技術的國家。1997年,經過一系列測試,中國國産轉基因抗蟲棉獲准進入商業化種植;2001年12月,郭三堆接過了世界智慧財産權組織和中國國家智慧財産權局聯合為國産抗蟲棉頒發的專利金獎;到2011年,我國抗蟲棉累計種植5.6億畝,減少噴灑農藥9000公斤,增收800億元。
種地是非常務實的事。以銀棉2號為例,它是中國農科院生物技術研究所和北京銀土地生物技術有限公司聯合選育的轉雙價抗蟲基因三係雜交棉新品種。江蘇省大豐市稻麥原種場引進銀棉2號棉花試種,表現出較好的種植效果。從其種植表現及栽培要點可見種棉的細緻與不易。銀錦2號在大豐種植全生育期135天,比湘雜棉8號和泗雜3號長2天;株高112釐米,果枝始節位為7.2節,單株果枝21台;平均單株結鈴44.3個,霜前花率72.5%,衣分39.4%,籽指9.5克;鈴中等大小,鈴重5.7克,鈴殼薄,吐絮暢;籽棉和皮棉畝産量分別為316.2公斤、125公斤,分別比湘雜棉8號增産2.3%和9.5%,比泗雜3號增産8.4%和9.1%;耐枯萎病和黃萎病。栽培技術要點:沿海棉區播種適期為4月5日前後,採用營養缽育苗。地膜覆蓋栽培,適當密植,一般中等肥力田塊每畝栽1500-1600株。全程加大施肥量。移栽前施足基肥,以有機肥和氮磷鉀複合肥為主,注意增施鉀肥;適當追施發棵肥;重施花鈴肥,分兩次施用,前輕後重;後期根外追肥,以利於秋桃蓋頂和防止棉株早衰。化學調控採取中前期適當化控,後期減少化控次數和用量的方法。一代和二代棉鈴蟲一般不需要用藥防治,三代和四代棉鈴蟲根據蟲情防治。注意防治盲椿蟓、煙粉虱、斜紋夜蛾等害蟲。沿海棉區必須建全水系,做好培土壅根工作,以利於提高抗颱風和防澇降漬的能力。
健客:感覺對“誰知盤中餐,粒粒皆辛苦”有了更深的認識。浪費可恥,光碟行動真的應該啊!
雲飛:贊同!
中國公眾本來對基因這個概念並不敏感,2000年前後中國甚至還出現過一款基因概念暢銷保健品“珍奧核酸”。然而西方關於轉基因的爭議傳入中國,2002年國內開始施行《農業轉基因生物標識管理辦法》。此後,中國公眾對轉基因食品的態度開始發生顯著變化。匯總2002-2017年不同學者所做的轉基因食品公眾態度調研,將每次調查結果中的支援/反對之間的比率進行比對,大於1,説明支援者高於反對者,小于1則説明反對者多於支援者。總體而言,越來越多的公眾開始反對轉基因,甚至轉基因都成了貶義詞。
《你壓力大嗎》是郭德綱的早期代表作品之一,表演者郭德綱和于謙,表演時間在2009年。主要講述生活中雖然很多坎坷,感嘆生活壓力大,但內心依舊很堅強,化壓力為動力,好好活著。在網際網路上,該作品還有一個別名《轉基因演員》,全因下面這段。
郭:哎呀,説得不好觀眾罵街,説得好了同行罵街
于:全罵街啊
郭:好容易紅了,來一幫不要臉的告你
于:呵好,您都趕上了
郭:都是事兒,好在您是好演員,為人民著想
于:還為人民著想
郭:你站在這兒説相聲希望大家喜歡你
于:都那樣
郭:你和主流演員還是有區別
于:我和他們不一樣麼?
郭:對呀,你是指著票房收入活著的
于:啊,那是啊
郭:主流演員都是轉基因的,都是
于:嚯,演員也是轉基因的
郭:你跟他們有區別
于:有區別
郭:好好的這麼活著
于:哎
健客:沒想到,你對相聲還有了解。
雲飛:笑一笑十年少,保持好的心情很重要。其實很多膾炙人口的藝術作品都來源於生活,緊扣時代脈搏。19世紀是科學技術大爆發的時期,美國作家霍桑的短篇小説《胎記》中的主人公艾爾默是一名科學家,為了實現自己征服自然、改造自然的夢想,不惜以妻子的生命為代價,借助科學實驗對妻子臉上的胎記——大自然的象徵進行清除。霍桑對於這種盲目追求科學知識的危險傾向提出嚴重警告。他通過作品表現了對人與自然、人與科學關係的高度關注,體現了和諧與平等的倫理觀。霍桑的祖上是來自英格蘭地區的望族,殖民地時期,對馬薩諸塞州塞勒姆鎮土著進行過殘酷的宗教迫害。霍桑對其祖先的行為感到深深的自責,這種自責促使他在自己的姓氏Hathorne中加入一個w,變成Hawthorne,以表示自己與罪孽深重的祖先劃清界限。對此,許多親朋認為霍桑忤逆不孝,霍桑卻堅稱:“我們每個人一齣生便帶著胎記,只是有的可見,有的不可見。我的胎記是,我的祖先曾經給人們造成了巨大傷害,而從我開始,這種傷害已經停止,代之以羞愧和懺悔!霍桑能在19世紀文學史上佔有一席之地,勇於反思是重要原因之一。
轉基因的命運如何呢?
欲知後事如何,且聽下回分解。