转基因生物101:回归基本

密歇根州bob体育登录立大学的研究人员提供了关于转基因食品基础知识的入门读物,分解了一个经常困难和有争议的主题。

在网上搜索“GMO”会得到8800多万个结果——可怕的图片、密集的数据、怀疑、侮辱性的评论,以及相互矛盾的主张和反诉。对于普通消费者来说,区分有信誉的来源和宣传是困难的,如果不是不可能的话。

2017年,密歇根bob体育登录州立大学的研究人员BOB体育Food@MSU首创在全国范围内进行食物知识与参与投票.他们询问了1000多名消费者,询问他们对我们的食品体系及其背后科学的了解和看法。

当被问及他们认为“转基因食品有基因,非转基因食品没有”这句话是对还是错时,37%的受访者表示他们认为这是对的。事实上,所有的食物都含有基因。例如,一般的植物有2万到4.5万个基因,而人类有大约2万个基因(根据2014年《科学家》杂志的一篇文章)。

受访者还被要求评价他们在食品健康和安全方面对科学家的信任程度。学术科学家表现最好,获得了59%的受访者的信任,政府科学家居中,为49%,工业科学家仅为33%。

皮尤研究中心2016年对14bob体育登录00多名美国成年人进行的调查显示,39%的受访者认为转基因食品比非转基因食品更不利于健康,10%的人表示转基因食品比非转基因食品更有利于健康;48%的人回答说,转基因食品对健康的影响既不比非转基因食品好也不比非转基因食品差。这表明很大一部分公众要么对转基因食品问题持中立态度,要么不知道该怎么想。这一结果有些令人惊讶,因为媒体报道经常表明,没有人对转基因争议犹豫不决。

什么是转基因生物?

甚至是“什么是转基因生物?”可能会引起争议。

从最基本的意义上讲,基因改造是生物体基因组发生变化的过程。大自然在不断地修改每一种生物的基因,以帮助生物适应不断变化的环境。

“重要的是要明白,所有的生物——不仅仅是那些作为食物基础的生物——在某种程度上、形状或形式上都是转基因的,”密歇根州立大学研究副系主任、教授布拉德·戴(Brad Day)说bob体育登录植物、土壤和微生物科学系“,.“它们通过在环境中持续存在而被基因改造。例如,来自太阳的辐射会导致基因组的变化。”

3万多年前,人类意识到他们可以参与修改基因的过程,当时他们驯化并开始选择性繁殖狼,以确保动物遗传特定的特征(如温顺、皮毛颜色、跟踪能力、体型或保护性)。这种做法为当代狗的育种奠定了基础。人类培育植物也有几千年的历史,以确保理想性状的存活。

虽然传统的选择性育种方法仍然是最常见的,但用于创造转基因生物的较新的生物技术实际上起源于基因工程。科学家利用生物技术将一种生物的一个或多个基因插入到另一种生物中,从而使第二个生物具有由转移的基因控制的特定特征。

例如,添加一种促进抗旱性的基因,可以让农民在世界上非传统的地区或水资源日益减少的地区种植作物。

1973年,赫伯特·博耶尔和斯坦利·科恩创造了第一个基因工程生物——大肠杆菌,将对抗生素四环素的抗性基因转移到大肠杆菌中。一旦这对搭档证明了生物体可以将增加的特征传递给后代,人们对基因工程的兴趣就激增了。

早期采用转基因作物的农民主要是为了省钱。抗虫作物需要更少的杀虫剂,抗除草剂作物使杂草控制更容易和更有效。

戴说:“基因工程是一项应用于多个学科的技术,但迄今为止最具争议性的[应用]是食品。”“基因组的变化可能包括输入性状,这有助于种植者更好地管理作物,以应对昆虫、疾病或杂草。还有一些产量性状——可能提高产量、推迟开花时间或增强植物产生维生素等营养元素的能力。”

今天,有10种转基因作物已被联邦政府批准销售,并在美国上市。玉米、大豆和棉花占了绝大多数,美国生产的这些作物中大约90%是转基因作物。其他被批准的转基因作物包括南瓜、木瓜、苜蓿、甜菜、油菜籽、天然马铃薯和北极苹果。

三个联邦机构负责批准转基因生物,这取决于生物的预期用途美国农业部bob体育合法吗,美国环境保护署,以及美国食品和药物管理局

转基因生物安全吗?

与转基因生物相关的最具争议的话题是它们是否会威胁人类健康或环境。批评者经常称转基因生物是“不自然的”和“危险的”。bob体育登录密歇根州立大学教授丽贝卡·格鲁梅特(Rebecca Grumet)等研究人员表示园艺系他们指出,传统育种也会产生安全问题,因为植物自身会产生有毒物质。

“通过基因工程进行改造并不仅仅因为它是基因工程就不安全,”Grumet说。“就植物基因组的改变而言,重要的不是使用的方法。而是引入了哪些基因或性状。基因工程背后的理念是它更精确,它让科学家们可以利用特定物种的特征来改善另一个物种。”

国际知名组织(如美国医学协会,美国国家科学院世界卫生组织)认为转基因生物是安全的。在性状发展的整个过程中进行的严格测试以及随后的研究使科学家得出了同样的结论。bob体育登录

格鲁梅特说:“数百项独立研究表明,转基因作物并没有bob体育登录更大的风险。”“尽管存在争议,但在这个问题上已经达成了科学共识。”

根据基因扫盲计划在美国,开发一个新的转基因性状并通过联邦监管程序平均需要8年时间和超过1.35亿美元。GLP是科学素养计划这是一个由基金会和慈善机构拨款资助的非营利组织,不接受公司的资金。

最著名的转基因作物可能是抗草甘膦的抗草甘膦作物,草甘膦是除草剂农达的活性成分。在作物基因组中引入抗性基因可以让农民更好地控制杂草,而不会对作物造成无意的伤害。

对抗草甘膦作物的一种常见批评是,它们的存在鼓励了农达在过去20年里的快速使用,这可能会损害人类和环境健康。格鲁梅特是密歇根州立大学一门名为“农业生物技术:应用和伦理问题”的课程的联合教授,他认为这种批评具有误导性。bob体育合法吗

格鲁梅特说:“确实,农达的使用大幅增加,但其他除草剂的使用也在同步减少。”“在很多时候,农民们历史上使用的除草剂比农达毒性大得多,农达是毒性最小的除草剂之一。”

鉴于抗草甘膦除草剂作物的普遍存在,抗草甘膦杂草正在成为环境中的一个问题,在某些情况下,导致人们重新使用Grumet提到的老式除草剂。

她说这并不奇怪。如果经常使用(就像抗生素的情况一样),任何产品都会导致对该产品有耐药性的个体的自然生存——因此会有选择。(一个例子是耐抗生素细菌的发展。)这就是为什么农业科学家必须不断寻找新的方法来管理作物面临的新威胁。让消费者了解粮食作物的病虫害问题,了解这些问题的潜在解决方案背后的科学,有助于提高公众的理解和接受程度。

“作为科学家,我们必须更好地与公众就这个话题进行互动,”戴说。“抗草甘膦作物就是一个很好的例子。兜售转基因技术作为解决世界饥饿问题的万能答案并没有既得利益。这是社会必须了解的众多工具之一,以便以最有效、安全和有用的方式部署技术。”

转基因生物有必要吗?

保守估计,到2050年,世界人口将超过90亿。实际数字可能接近100亿。不管怎样,我们都需要大幅提高粮食产量来养活这么多人口。更能适应变化的气候条件、更不容易受到病原体和其他害虫伤害的作物将是这个难题的重要组成部分。

戴伊说:“我们无法控制人口不断增加的事实,也无法控制农业用地数量有限的事实,农业用地的总体质量正在下降。”“当你谈论到2050年用不会被病虫害消灭的作物养活90亿或100亿人时,我们不可能在后院花园养活每个人。有些人担心大规模工业化农业和转基因作物,这就是为什么我们也应该从可持续发展的角度来看待问题。”bob体育合法吗

目前,富裕家庭更有能力决定是否食用转基因食品。此外,美国的监管制度使得引入转基因食品成为一个昂贵而繁琐的过程,旨在保护消费者。在其他社区,特别是全球各地面临基本营养和维持问题的社区,选择要有限得多。

Cholani Weebadde是密歇根州立大学植物、土壤和微生物科学系的助理教授,也是该研究所的副主任世界技术获取计划她的大部分时间都在帮助发展中国家进行能力建设。作为一名植物育种家和国际农业专家,Weebadde特别适合与政治和机bob体育合法吗构领导人谈论转基因生物。

Weebadde说:“在我看来,重要的是各国要有有效的监管体系,这样它们才能在转基因作物和产品商业化方面做出基于科学的、明智的决定,从而使农民能够获得最好的技术。”“建立透明的系统,使用基于风险的方法进行评估,这对各国及其对技术说yes或no的能力很重要。”

例如,在乌干达,香蕉是一种主要作物,极易受到引起细菌性青枯病的病原体的影响。植物育种家试图在优质香蕉上使用传统的选择育种技术来增强香蕉对这种疾病的抵抗力,但这种特性似乎不存在于香蕉基因组中。

然而,科学家观察到,另一种粮食作物甜椒有两个基因可以做到这一点。通过将甜椒中的适当基因植入香蕉,他们培育出了能够抵抗细菌性枯萎病的香蕉。但由于乌干达没有一个有效的转基因作物审批程序,这些香蕉不能在该国进行商业种植。

虫害和疾病并不是推动转基因作物发展和使用的唯一问题。气候变化也使全球农业面临更大挑战。根据Weebadde的说法,一些粮食作物天生就没有能力应对额外的环境压力,从雨水不足到难以收成的寒冷天气。

她说:“由于我们大多数主食作物的遗传和种质基础都很狭窄,我们可能不得不从其他来源寻求基因工程技术和基因,以进一步改进它们。”“否则,我们可能会别无选择。”

黄金大米是一个众所周知的例子,转基因生物的发展由于缺乏监管而停滞不前。黄金大米是在20世纪90年代率先开发出来的,目的是在以大米为主要作物的国家对抗维生素A缺乏症。缺乏维生素A会导致失明甚至死亡。

有三个基因帮助黄金大米产生β -胡萝卜素,人体将其合成为维生素a。批评人士说,最初的产品产生的β -胡萝卜素不足,无法产生明显的效果。然而,2005年公布的第二个版本所含的物质是原来的23倍。

美国和欧洲的一些团体反对黄金大米的商业化。Weebadde认为,应该通过建立监管机构,赋予国家一级的决策者权力,让他们代表公民做出决定。

Weebadde说:“我们不需要考虑像美国维生素A缺乏这样的问题,因为它在很好的控制之下。”“但我们在制定转基因生物监管程序方面拥有很大的权力。如实提供事实是我们的责任。

“虽然有些问题在美国可能不受关注,但我们的行为往往会在国际上产生有害影响,所以我们必须对这些行为负责。因此,提供关于转基因生物的公正、科学的信息至关重要。”

本文发表在《未来》杂志上,该杂志由密歇根州立大学AgBioResearch每年出版两次。BOB体育bob体育登录欲查看过去的期货,请访问www.futuresmagazine.msu.edu.欲了解更多信息,请发邮件给编辑霍莉·惠茨斯通whetst11@msu.edu或打电话517-355-0123

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