用化学常识解释转基因

　　河南日报退休高级编辑，大河健康报退休总编，河南农大兼职教授，中国新闻奖获得者。

　　各位女士、各位先生：

　　大家好。大家都是经常来图书馆借书、看书的读者，如今喜欢看书的人真是难能可贵。看年龄，大家多数是60后、50后，少数是70后、40后。大家可能都不是生物专业的大学生，但是大家在中学阶段都学过化学，所以我今天就用化学常识解读转基因。

　　关于转基因，大家可能有许多疑惑。我今天把时间一分为二，我讲一半时间，剩下一半时间请大家提问，我保证有问必答。

　　关于转基因，我先要做个现场调查：

　　在座的谁家里买过转基因大豆油？请举手。（大多数人举手）南方有一种水果叫木瓜，有些饭店用木瓜做凉菜，在座的谁吃过木瓜？请举手。（1/3人举手）

　　木瓜的学名叫番木瓜，都是转基因的。

　　转基因是人人关注的话题，既然关注，就要弄懂，可是转基因属于遗传学，很多人没学过遗传学，所以，我如果用遗传学解读转基因，大家可能很难弄懂。不过，遗传学的本质是化学，用初中、高中化学的基本常识去解读转基因，大家就可以基本弄懂。用哪些化学常识呢？1.无机分子与有机分子；2.小分子与大分子；3.有机大分子复杂的结构；4.化学催化剂的催化反应；5.生物化学中酶的催化作用。

　　我今天做的是科普讲座，不是学术讲座。学术讲座用学术语言、专业名词，那样讲得最准确，但是大家肯定听不懂。我说几个遗传学名词给大家听：模板，转录，编码，翻译，内含子，外显子，启动子。这几个名词，大家都认识，但是都不懂。所以，我不用专业名词，我用大白话，保证让大家听懂。我用通俗语言讲解转基因，虽然不敢保证绝对准确，但是保证绝对靠谱，目的是让没学过遗传学的人都能听懂。我也希望学过遗传学的人认同我用这种方式科普转基因。

　　化学常识介绍

　　第一个化学常识：无机分子与有机分子

　　一切物质都是分子组成的，分子是由原子组成的。分子分为无机分子和有机分子，无机分子有几十万种，有机分子有几千万种。我们今天说的是转基因是食品，那就只说食品中的分子吧。食品中的矿物质是无机分子，水也是无机分子。食品中的蛋白质、氨基酸、脂肪、脂肪酸、淀粉、葡萄糖、纤维、膳食纤维、维生素、核酸、核苷酸等都是有机分子。核酸、核苷酸可能许多人不熟悉，待会儿详细讲。

　　第二个化学常识：小分子与大分子

　　分子的大小根据分子量来定。组成分子的原子质量的总和就是分子量。食品中的无机分子是水和矿物质，分子量从十几到几十，都是是小分子。食品中的有机分子比无机分子大得多。食品中比较小的有机分子如葡萄糖、氨基酸、脂肪酸、维生素、核苷酸，分子量有好几百，比较大的有机分子如脂肪的分子量从几百到几千，淀粉分子量从几万到几十万，蛋白质分子量从几万到几十万，核酸分子量从几十万到几百万。

　　第三个化学常识：有机大分子的复杂结构

　　食品中的有机大分子结构很复杂。一个一个说吧。

　　淀粉由很多葡萄糖组成，很多葡萄糖连接成棍子状的直链，或者树枝状的分叉的链。

　　脂肪由很多脂肪酸组成，很多脂肪酸连接成弧形的链。蛋白质由氨基酸组成，很多氨基酸连接成的链，盘绕得像一团乱麻。

　　重点说核酸。核酸最早是在细胞核里发现的，所以叫核酸。后来又发现细胞核外面也有核酸。核酸分为两种：一种是核糖核酸，英语缩写为RNA；另一种是脱氧核糖核酸，英语缩写为DNA。都是由核苷酸组成的。

　　氨基酸组成蛋白质，脂肪酸组成脂肪，核苷酸组成核酸，这样一对比就容易理解核酸了。组成核酸的核苷酸结构也比较复杂，比氨基酸复杂，比脂肪酸复杂，更比葡萄糖复杂。核苷酸是由核糖、磷酸、嘧啶、嘌呤组成的。核糖是5个碳的糖，葡萄糖是6个碳的糖，二者差不多。磷酸这个名词都熟悉，不解释了。嘧啶这个词生疏，但是大家所熟悉的维生素B12就属于嘧啶化合物。嘌呤这个词不生疏，现在“三高”之外又增加一个“嘌呤高”，医生会告诫痛风患者不要吃嘌呤高的食物，嘌呤转化为尿酸，尿酸多了，痛风就会发作。核苷酸就介绍到这儿，下面继续介绍核酸。

　　既然食品中含有核酸，为什么许多人对核酸不熟悉呢？因为营养学基本不关注核酸，我们平时讲的营养平衡也不包括核酸，这又是为什么呢？因为食品中所含核酸太少，大概只占食品的千分之一，而人体可以合成核酸，那么就不会缺乏核酸，所以营养平衡不包括核酸。

　　接着说核酸的分子结构。核糖核酸，也就是RNA，是由很多核苷酸连接而成的单链，这条单链呈盘绕折叠状态；脱氧核糖核酸，也就是DNA，是由很多核苷酸连接而成的双链，这条双链呈螺旋状态。

　　如果把双链螺旋状态的DNA拉展，DNA就像一条铁路，铁路上有许多火车站，两个相邻的火车站之间的这段铁路，就是一个基因，相邻的火车站之间的距离都是不相等的，那么基因的长度也都是不相等的，基因的长度不相等，也就是核苷酸的数量不相等。

　　从开讲到现在，我都是在铺垫，到此，终于引出了基因。

　　基因为什么叫基因？

　　这需要介绍几位科学家。

　　第一个是孟德尔，他是奥地利人，是个修道院的修道士，生活在130多年以前。欧洲的修道院犹如中国的寺庙，修道士犹如中国的僧侣。1853年，孟德尔31岁。这年，他在修道院里开垦出三分地，开始了长达12年的植物杂交试验，其中豌豆杂交试验做了8年。期间，他加入了当地的科学学会。

　　1865年，孟德尔在当地科学学会的会刊上发表了《植物杂交试验》论文，认为细胞里的“遗传因子”控制豌豆植株高矮、种子圆皱、花朵颜色等具体性状的遗传，并且是有规律的显性遗传和隐性遗传，而显性“遗传因子”掩盖隐性“遗传因子”的表达，只有来自父本、母本的两个隐性“遗传因子”重合，才能表现出隐性性状。“遗传因子”就是“遗传因素”。

　　植物杂交试验在孟德尔之前100多年就开始了。孟德尔与前人的不同之处在于：前人观察植物杂交后代的整体性状，没有发现什么规律；孟德尔观察植物杂交后代的单个性状，从中发现了规律。

　　发表孟德尔论文的会刊按惯例印刷几百份，寄给欧洲各国的科学学会和大学图书馆，孟德尔又加印几十份寄给当时的著名科学家。

　　寄出去的会刊，没有引起任何反响。为什么没有反响呢？原来，在孟德尔发表《植物杂交试验》论文之前7年，达尔文出版了辉煌巨著《物种起源》，整个欧洲都在讨论进化论，没人去关注微不足道的豌豆植株高矮、种子圆皱、花朵颜色。

　　1884年，孟德尔去世，享年62岁。他终生未婚，因为天主教不允许神职人员结婚。从天主教分离出去的基督教则允许神职人员结婚。孟德尔去世16年后，也就是1900年，欧洲三位生物学家不约而同发现孟德尔的论文并且做了重复试验，证明了孟德尔的理论，从此，遗传学诞生。如今，孟德尔当年所在的修道院是著名旅游景点，那三分地的豌豆试验田仍然保留着，被誉为遗传学圣地。

　　第二个介绍丹麦遗传学家约翰森。他1909年创造了gene这个单词，用来表示孟德尔的“遗传因子”。gene这个词是从拉丁语“血统”一词改造而来，这正符合“基因遗传性状”的本义。拉丁语起源于意大利拉丁姆地区，拉丁姆地区的氏族建立了罗马帝国，拉丁语遂成为罗马帝国官方语言，也是欧洲古代的学术语言。拉丁语与欧洲多种地方语言杂交，形成后来的各国语言。

　　第三个介绍美国遗传学家摩尔根。他通过果蝇杂交实验，在1928年确认控制性状的基因存在于细胞核里的染色体上。染色体是细胞染色之后呈现的深颜色的棒状物体，而对细胞染色是为了便于在显微镜下观察。摩尔根1933年获得诺贝尔生物学医学奖。摩尔根使用的果蝇，就是“水果的蝇”，以腐烂水果产生的酵母菌为食，容易饲养。果蝇只有2毫米大，比苍蝇小得多。果蝇生命周期只有半个月，而植物生命周期至少半年，所以果蝇实验出结果很快。

　　第四个介绍谈家桢。他是中国人，是摩尔根的博士研究生。他在1936年将gene这个单词音译为汉语“基因”两个字。“基因”两个字也表达出了生命的“基本因子”的意思，这便于中国人从字面上理解，不过现在“基因”这个词人人皆知，反而没人用“基本因子”去解释“基因”。谈家桢回国后长期在复旦大学任教，桃李满天下，被誉为中国遗传学之父， 2008年去世，享年99岁。

　　第五个介绍沃森与克里克。沃森是美国人，克里克是英国人。他二人1953年在英国剑桥大学研究发现，细胞核里的染色体的主要成分是“脱氧核糖核酸”，这是一个有机大分子，英语缩写为DNA，其分子结构为双链螺旋状。DNA这条双链螺旋状分子的一个个片段就是一个个基因。一条DNA一般都有几十、几百个基因，而每个基因的长度是不相等的。沃森与克里克1962年共同获得诺贝尔生理学医学奖。2004年，克里克去世，享年88岁。2016年，世界上123名诺贝尔奖获得者联名支持转基因，其中就有88岁的沃森。

　　作为分子来讲，基因是大分子，但是分子再大，肉眼也看不见，不过在显微镜下可以看见。

　　第一代显微镜是光学显微镜，300年前发明，如今可以放大到一千多倍，可以看见细胞、细胞核、染色体，但是看不见DNA、基因。

　　第二代显微镜是电子显微镜，80多年前发明，如今可以放大到几万倍、几十万倍，这就可以看见细胞里的DNA和基因，以及其他有机大分子，但是不够清晰，因为细胞里的有机大分子不是静态，而是动态。

　　第三代显微镜是冷冻电子显微镜，20多年前发明，有两间屋子那么大，两层楼那么高，可以在千分之一秒内把细胞冷冻，冷冻以后，动态的有机大分子就成了静态，观察的清晰度就高了。大家都知道清华大学施一公吧？他和他的团队就是用冷冻电子显微镜研究蛋白质、DNA、RNA的分子结构的。

　　下面继续讲化学常识。

　　第4个化学常识：化学催化剂的催化反应

　　化学反应可以分为两类，一类是不需要催化剂的化学反应，一类是需要催化剂的化学反应。回忆一下初中化学、高中化学，化学老师经常演示用催化剂催化的化学反应。催化剂催促化学反应，催化剂本身并不发生变化，但是如果没有催化剂，这个化学反应就不会发生，或者反应得很慢。

　　生物体内时时刻刻都在发生着化学反应，生物体内几乎所有化学反应都是催化反应。由什么催化呢？由酶催化。

　　第5个化学常识：生物化学中酶的催化反应

　　生物体内的化学，叫生物化学。生物体内几乎所有化学反应都是酶的催化反应。一种酶催化一种生化反应，生物体内有很多种酶，催化很多种生化反应。生化反应主要是分解与合成，都要靠酶来催化。我们人体内有几千种酶，只说消化酶吧。消化酶主要是胰腺产生的，有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、核酸酶。这些酶被输送到十二指肠，分别把蛋白质分解为氨基酸，把脂肪分解为脂肪酸，把淀粉分解为葡萄糖，把核酸分解为核苷酸，核苷酸还可以进一步被分解为核糖、磷酸、嘧啶、嘌呤。小肠绒毛像植物的根系一样具有吸收功能，把消化酶的分解产物吸收，吸收以后，进入血液循环系统，输送到每个细胞，再进行分解或者合成。食物中的维生素、矿物质和水，分子比较小，可以被直接吸收，不需要酶来催化分解。

　　酶是什么？酶是蛋白质。蛋白质有很多种，其中相当多的种类是酶。酶最早是在酵母菌里发现的，所以也叫酵素。如今一些保健品打着酵素的旗号忽悠人。其实蔬菜、水果、粮食、蛋奶肉鱼，都含有酵素，我们正常饮食，不需要补充酵素，因为酵素就是酶。

　　酶与DNA、RNA有着密切的关系。

　　基因是DNA的片段。细胞核里的酶，依赖基因的一条单链，催化核苷酸合成RNA；RNA是一条单链，它从细胞核里出来，催化氨基酸合成蛋白质；合成的蛋白质，有些就是酶，这些酶去催化其他生化反应。这个过程可以概括为这样三句话：①DNA决定RNA；②RNA决定蛋白质；③归根结底是DNA决定蛋白质。

　　人人都知道基因决定性状，那么基因是怎样决定性状的呢？

　　基因（DNA）决定蛋白质，细胞主要是由蛋白质构成的，不同的蛋白质构成不同的细胞，不同的细胞构成不同的细胞组织，不同的细胞组织构成不同的器官，不同的器官表现不同的功能，不同的功能就是不同的性状，归根结底是基因决定性状。

　　同样，基因决定酶，不同的酶催化不同的生物化学反应，不同的生物化学反应其实就是不同的生命活动，不同的生命活动就是不同的性状，归根结底是基因决定性状。

　　总结一下：基因决定蛋白质和酶，进而决定生物性状。酶不仅催化生化反应，酶还可以修复基因突变。修复其实也是催化，催化突变的基因恢复原状。

　　开始说转基因

　　请注意，下面介绍基因突变、基因修复和转基因。

　　基因突变·基因修复·转基因

　　基因突变，就是基因的结构突然发生变化。

　　DNA分子很大，结构复杂，不一定哪个地方就会发生变化。变化有3种：①DNA是由核苷酸组成的，核苷酸的结构会发生变化，也就是组成核苷酸的嘧啶、嘌呤会互相取代，如此变化以后还可以在酶的催化作用下被修复。②DNA双链可能断裂，断裂以后也可以在酶的催化作用下被修复。③一段DNA可能会从DNA双链上脱落下来，转移到别的地方，在酶的催化作用下，再插入DNA双链之中。这第3种变化，是我今天讲的重点。这可能是转基因的理论基础。脱落下来，转移并插入别的地方的一段DNA，可能就是一个基因，也就是说，基因可以在DNA双链上转移并插入。这是同一个细胞里基因的转移并插入，这也叫内源基因的转移并插入。既然内源基因的可以转移并插入，那么外源的基因也可以转移并插入。外源的基因就是这个生物体以外的别的物种的基因。也就是说，A物种的基因可以转移并插入B物种的DNA双链之中。为什么呢？因为A物种的DNA和B物种的DNA，都是核苷酸组成的。这就好比排队加塞，A队列的几个人可能插入B队列之中。好了，我们就记住“排队加塞”四个字就行了，转基因就是“排队加塞”。

　　自然界有没有转基因呢？有。

　　自然界的转基因

　　自然界的转基因很普遍。

　　自然界的细菌也可以给植物转基因。这以红薯为例来说明。土壤中有一种细菌叫农杆菌，它可以侵入140多种植物的根，当然也侵入红薯的根。红薯起源于南美洲，已有8000年的人工栽培历史，1492年哥伦布发现美洲新大陆以后，红薯被引种到全世界。2015年美国科学院院刊发表一篇论文，说的是农杆菌给红薯转基因的证据。论文的作者检测了全世界现有的291个红薯品种的基因组，发现每个品种的基因组都含有若干个农杆菌基因，这说明农杆菌的基因转移并插入红薯的基因组中了。

　　说说农杆菌

　　土壤中有很多种细菌，农杆菌是其中的一种，其形态是杆状的。

　　植物的根系会因耕作而损伤，也会因昆虫为害而损伤，损伤后会分泌酚类化合物，而农杆菌喜欢酚类化合物，于是农杆菌就会感染根系的伤口，进入根系细胞组织中。根系细胞里的酶会发生催化作用，将农杆菌的一段DNA剪切下来，并使这段DNA插入根系细胞的DNA之中，这就是自然转基因。农杆菌可以感染多种植物的根系，也就可以给多种植物的根系转基因，其中包括给红薯转基因。

　　农杆菌的基因插入植物根系细胞的DNA之中，根系就会长出根瘤，根瘤越长越大，消耗营养，那么就影响植物生长。

　　科学家研究农杆菌，本来是为了防止根瘤的，然而思路一转换，发现可以利用农杆菌进行人工转基因。

　　人工转基因，就是把A物种的基因转入B物种的基因组中。人工给植物转基因的方法有多种，但常用的方法就是利用农杆菌给植物细胞转基因。

　　方法是，在实验室里，将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，转基因手术就完成了。手术后，A物种的基因就与B物种的基因组有机结合在一起了，就成了B物种的基因了。

　　农作物的转基因，一般是给杂交品种转基因。许多人会问：杂交品种不是很好吗？为什么要给杂交品种转基因呢？其实，所有杂交品种都有局限性，而转基因可以弥补杂交品种的局限性。比如，杂交品种不抗虫，不抗病，不抗除草剂，转基因以后就可以抗虫，抗病，抗除草剂。

　　杂交育种的局限性

　　杂交育种是在同一物种内杂交，玉米与玉米杂交，小麦与小麦杂交，水稻与水稻杂交。基因决定性状，DNA上的基因有好的，有坏的，既然是DNA的组合，那就不可能都是好基因的组合，一定带着坏基因，这就是杂交品种的局限性。所谓优良品种，只是好基因尽可能多，坏基因尽可能少。杂交育种的历史有100年了，最早是从美国的杂交玉米开始的。据统计，100年来，全世界的育种家，所有农作物，每100万个杂交组合，才选出一个优良品种，而优良品种并非尽善尽美。100年来，比较好的父本、母本已经组合很多遍了，很难再得到优良性状了。要打破杂交育种的局限性，就要给杂交种增加新的优良基因。新的优良基因在哪里？在别的物种里，别的物种可能是植物，可能是细菌。自然界的细菌不是可以给植物转基因吗？人工模仿自然，把细菌的优良基因转到杂交种的DNA上，就可获得新的优良性状。

　　以抗虫性状为例，植物大多都是不抗虫的，因为植物是昆虫的食物，这是自然法则。如果植物抗虫，昆虫就不会繁衍3.5亿年而不衰。但是一物降一物，细菌可以让昆虫得病而死。细菌怎样让昆虫得病而死呢？那是因为昆虫吃了细菌，细菌的抗虫蛋白毒死了昆虫，而细菌的抗虫蛋白是细菌的抗虫基因产生的。那么把细菌的这个基因转入植物，插入到植物的基因组中，细菌的基因就成了植物的基因，那么植物就可以抗虫。

　　转基因植物、动物、微生物介绍

　　01

　　转基因抗虫棉花、抗虫玉米、抗虫水稻

　　昆虫属于动物。动物按界、门、纲、目、科、属、种分类。昆虫是动物界，节肢动物门，昆虫纲，下面分为几十个目，其中鳞翅目是农业的主要害虫。鳞翅目的成虫，就是我们常见的蛾与蝶。蛾丑陋，我们憎恶；蝶美丽，我们喜爱。可是蛾与蝶都是害虫，一只蛾或者蝶，要产几百颗卵，卵孵化为幼虫，幼虫蛀食我们的农作物。棉铃虫、玉米螟、水稻螟，都是鳞翅目害虫。

　　有一种细菌，叫苏云金杆菌。苏云金是德国的一个地名，100年前在那里发现了这种杆状的细菌，就用地名命名细菌的名。苏云金杆菌英语缩写为Bt。它产生一种蛋白质，叫Bt蛋白，可以毒死鳞翅目害虫，因此被制成生物农药，但是药效期只有3天，需要一遍遍喷洒，这就增加了劳动成本和投资成本，反而不如喷洒化学农药成本低。

　　Bt蛋白是由Bt基因产生的，那么把Bt基因转入棉花、玉米、水稻，这些转基因作物就会产生Bt蛋白。在鳞翅目昆虫肠道里，Bt蛋白与肠道壁上的糖蛋白结合，发生一系列变化，导致昆虫肠穿孔而死，这便可以大大节省农药费用，同时减少农药污染。

　　Bt蛋白对人和动物无毒，因为人和动物的肠道壁上没有那种糖蛋白，而且人和动物的十二指肠内的蛋白酶可以把Bt蛋白分解为氨基酸而被十二指肠吸收。

　　化学农药污染环境，并且害虫还会产生抗药性，于是农药的剂量就越用越大，那么害虫的抗药性就会越来越强，这就形成恶性循环。1992年，河南省棉铃虫大爆发，农药根本压制不住害虫。虫口密度是往年的30倍，2000万亩棉花平均减产35%，其中50万亩绝收，棉花收入减少14亿元，而农药投资16亿元，农民打药中毒20万人次，棉铃虫还为害玉米、大豆、花生、蔬菜1.8亿亩。对此，我采写了5000字的长篇通讯，标题叫《虫祸》，刊登在1993年2月24日《河南日报》上。

　　1998年，我国开始推广转基因抗虫棉，抗的是棉铃虫，那个时候没有人反对转基因，所以推广很快。我国常年种植5000多万亩棉花，其中90%以上是转基因抗虫棉，因为抗虫，所以避免减产，避免减产就是增产，每亩比非转基因棉增产25%以上。

　　转基因棉花之后，我国也育成了转基因抗虫玉米、转基因抗虫水稻，但是由于反对声浪汹汹，一直未能推广。我国常年种植5亿亩玉米， 4.5亿亩水稻，如果推广转基因，每年至少可以增加1万亿元效益。

　　转基因农作物于1996年在美国开始种植。据2016年的统计数据，全球28个国家种植了28亿亩转基因作物，占世界耕地面积12%。

　　02

　　转基因抗病毒番木瓜

　　番木瓜生长在南方，也长在树上，很好吃，明朝末年从东南亚传入我国的。番木瓜之“番”，指的是番邦，明朝把东南亚称为番邦。

　　番木瓜很容易也很经常感染病毒病，感染以后，几乎绝收。农药只能防治真菌、细菌疾病，防治不了病毒病，而转基因可以让番木瓜不感染病毒病。

　　病毒比细菌还小，只有细菌的1%大小。在自然环境下，病毒能存活，但不能复制，它必须侵入细菌、真菌、植物、动物的细胞里才能复制，复制得多了就导致疾病。人类防治病毒病，最好的办法是接种疫苗。病毒疫苗就是死病毒的蛋白，那么疫苗本身是不会致病的。接种疫苗以后，人的免疫系统就识别了这种病毒蛋白，当外界的这种病毒侵入人体，人体的免疫细胞就将其消灭。

　　植物没有免疫系统，但具有免疫机制，防止植物的病毒病也可以模仿人类接种疫苗，但是一棵一棵接种疫苗太费人工，接种疫苗的速度赶不上病毒侵入的速度，等把一块地的农作物接种完疫苗，病毒病早已蔓延开了，所以给植物接种疫苗是不现实的。

　　防止植物病毒病必须用转基因的方法。先看看病毒在植物细胞内是怎样复制的。病毒的结构是蛋白质外壳包裹着基因组，基因组就是所有的基因。病毒复制之前，基因组与蛋白质外壳分离，然后基因组的一个基因产生复制酶，那么这个基因就叫复制酶基因。复制酶基因产生的复制酶，催化病毒基因组和蛋白质外壳分别不停地复制，复制后又不停地组合，组合成更多新的病毒，再侵入更多的细胞，从而造成病害。转基因番木瓜抗病毒的原理是：把病毒基因组的复制酶基因转入番木瓜细胞的基因组，因为转入的只是复制酶基因而不是病毒的基因组，所以番木瓜并不染病；病毒的复制酶基因转入番木瓜细胞，就成了番木瓜的基因，不再是病毒的基因，犹如“蓝军”战士加入“红军”队伍；当病毒侵入番木瓜细胞后，这个复制酶基因就阻止病毒基因组的复制酶基因发挥作用，那么病毒就不能复制，不能复制就不能致病；转入番木瓜的复制酶基因（内源基因）阻止侵入番木瓜的病毒基因组的复制酶基因（外源基因）发挥作用，这叫“基因沉默”，沉默是因为内源、外源两个基因结构相同。沉默的机制很复杂，细说艰深，简单而通俗地说就是“相克”，是“内源基因外源基因结构相同而相克”。

　　美国夏威夷1998年以前，中国南方2006年以前，病毒病常常导致番木瓜大面积绝收。推广转基因以后，番木瓜年年丰产丰收。

　　转基因抗病毒的作物还有辣椒、烟草，不再细说。

　　03

　　转基因抗草甘膦大豆

　　转基因抗草甘膦大豆是美国最先培育的。

　　草甘膦是美国孟山都公司研发的一种除草剂。在除草剂家族中，草甘膦用量最大、效果最好、毒性最低、价格最低，深受各国农民欢迎。中国是草甘膦生产大国，生产量大约是孟山都的两倍。据2014年的数据，我国生产草甘膦大约45万吨，自用大约1/5，出口大约4/5。全球60%的草甘膦用于非转基因作物，40%用于转基因作物。

　　草甘膦除草的原理，是抑制植物合成某些氨基酸的酶的活性，从而阻止这些氨基酸合成。氨基酸组成蛋白质，蛋白质是细胞的主要成分，氨基酸合成阻断了，蛋白质也不能合成了，那么新的细胞就不能产生，于是植物就死亡了。土壤农杆菌也有这种酶，却能抵抗草甘膦，把控制这种酶的农杆菌基因转入农作物，农作物就可以抗草甘膦，那么草甘膦就只能除草，而不影响转基因作物生长。这样，在转基因作物农田喷洒草甘膦就不必投鼠忌器，可以机械喷洒甚至飞机喷洒，从而大大节省劳动力。

　　草甘膦毒性很低，据动物实验，其毒性仅相当于食盐。草甘膦在自然环境中分解很快，几天就几乎分解完了，微乎其微的没有被分解的分子才是残留，残留是很低的。联合国粮农组织和世界卫生组织下属的“国际食品法典委员会”制定的标准，是每公斤大豆允许残留草甘膦20毫克，但是实际上经过入库、运输、加工，到食用时残留只有0.2毫克，这是因为大豆残留的草甘膦在储运过程中每10天1个半衰期，也就是每10天减少一半，比如，从8减到4，从4减到2，从2减到1。正因为残留很低，而且其毒性也很低，以至没必要检测。

　　草甘膦毒性如此低，却被“国际癌症研究组织机构”在2015年评估为“很可能致癌”，但是更多国际机构和各国的机构认为草甘膦不致癌。

　　“国际癌症研究组织机构”对致癌物的评估过程不透明、不公开，因而长期以来备受科学界质疑。终于，新闻界对其评估过程进行了调查。2017年10月19日，路透社发表调查报告，从6个方面指出“国际癌症研究组织机构”对草甘膦原始评估报告做了篡改。

　　“国际癌症研究组织机构”2015年还把猪肉、牛肉、羊肉等红肉评估为“很可能致癌”，这与草甘膦同级。世界人民不会因此不吃肉，各国政府也不会因此禁用草甘膦。如果不用草甘膦，就得用别的除草剂，而目前别的除草剂安全性均不如草甘膦，如果什么除草剂都不用，就得回到“锄禾日当午，汗滴禾下土”的时代。

　　抗草甘膦转基因作物，还有玉米、油菜等等。

　　04

　　黄金大米

　　第二代黄金大米转的是玉米的八氢番茄红素合成酶基因，可以提高胡萝卜素含量，胡萝卜素是黄色的，大米就是黄色的，所以叫黄金大米。胡萝卜素在人体内可以转化为维生素A，转化率为12︰1。维生素A是视网膜细胞所必需，缺乏维生素A就会患夜盲症，长期严重缺乏就会失明。维生素A存在于肉类食品和深色蔬菜中，可是世界上许多以大米为主食的贫困地区缺乏蔬菜和肉类，如果进食黄金大米，就可补充维生素A。

　　05

　　转基因植酸酶玉米

　　转基因植酸酶玉米是中国培育的。植酸酶这个词需要解释，先要解释植酸。植酸就是“植物的酸”，存在于玉米的籽粒之中。植酸之中含有磷酸，磷酸的磷是人和动物不可或缺的，但是人和动物吃了玉米却不能分解植酸，也就不能利用植酸里的磷。

　　转基因植酸酶玉米，就是把曲霉菌的产生植酸酶的基因转入玉米，那么玉米就具有了植酸酶，就可以把植酸分解，释放出磷，满足人和畜禽需要。

　　06

　　其他转基因作物

　　转基因土豆主要有三种：抗病的；抗褐变的；低天冬酰胺的。天冬酰胺是一种氨基酸，薯条油炸后天冬酰胺转变为致癌物丙烯酰胺，转基因降低天冬酰胺含量，致癌物丙烯酰胺也就降低了。

　　转基因油菜两种：抗虫的，抗除草剂的。

　　转基因甘蔗两种：抗虫的，抗除草剂的。

　　转基因甜菜两种：抗虫的，抗除草剂的。

　　这些转基因作物中国都没有种植。

　　07

　　转基因鱼

　　中国有转基因鲤鱼，但是没有商业化养殖。转基因鲤鱼是把草鱼的生长激素基因转入鲤鱼的DNA之中，让鲤鱼的生长速度快一倍。动物都有生长激素，人也有。没有生长激素就不长个，孩子如果不长个，需要去医院定期注射生长激素，一年需要几万元。生长激素是一种蛋白质，凡是蛋白质都是基因产生的，所以转基因可以增加生长激素。草鱼比鲤鱼长得快，所以可以把草鱼的生长激素基因转入鲤鱼。

　　美国的转基因三文鱼，2017年开始商业化养殖。转基因三文鱼是转入了另一种鱼的生长激素基因，又转入了第三种鱼的抗冻蛋白基因，这样，转基因三文鱼不仅在春夏秋长得快，在冬天也能较快生长。原来需要生长三年，现在只需要生长一年半。

　　若要防止转基因鱼与非转基因鱼杂交，可以进一步把转基因鱼培育成三倍体鱼，三倍体鱼就像三倍体无籽西瓜一样不能繁殖。鱼是二倍体，二倍体就是具有两套染色体，产生的精子、卵子各有一套染色体。可以让二倍体鱼的染色体加倍，加倍以后就是四倍体，四倍体的精子、卵子各有两套染色体。四倍体与二倍体杂交，后代就是三倍体。三倍体无法产生精子、卵子，所以不育。父本、母本的染色体必须是偶数倍数，才能产生精子、卵子。

　　08

　　转基因微生物生产的药品

　　转基因微生物生产的药品很多，只介绍产量最大的两种：乙肝疫苗和胰岛素。现在全世界用的乙肝疫苗、胰岛素，都是转基因的。

　　乙肝疫苗就是灭活的乙肝病毒，灭活的就是死的。先要生产活的，然后灭活。以前是用血液培养活的病毒，成本很高。后来把病毒基因转入酵母菌，大量繁殖酵母菌，然后提取病毒，成本很低。

　　胰岛素是一种蛋白质。原来从牛、猪的胰脏提取胰岛素，成本很高，而且副作用大，因为牛、猪的胰岛素和人的胰岛素差了一个氨基酸。后来把人的胰岛素基因转入大肠杆菌，大量繁殖大肠杆菌，从中提取的胰岛素，和人的胰岛素一模一样，没有任何副作用。把人的胰岛素基因转入大肠杆菌，不是从人身上提取基因，而是人工合成这个基因。因为它们是化学分子，所以可以化学合成。

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　　基因编辑技术培育的农作物

　　转基因技术方兴未艾，基因编辑技术又崭露头角。基因编辑的工具是一种酶，这种酶去掉DNA的一个基因就像一支笔抹掉文章中的一句话一样，所以叫基因编辑。

　　美国利用基因编辑技术，去掉普通玉米的直链淀粉基因，保留支链淀粉基因，从而培育出新型糯玉米。糯即黏，黏糯就是因为支链淀粉的缘故。支链淀粉的分子结构如分叉的树枝，一堆树枝纠缠在一起扯拽不开，所以黏糯。

　　基因编辑可以和转基因相结合，去掉不好的基因，增加好的基因，培育更好的农作物品种和动物品种。

　　现场听众关于转基因的提问

　　提问1：西瓜有三倍体，转基因鱼有三倍体，骡子是不是三倍体？

　　答：不是。不育的三倍体，与可育的二倍体、四倍体都是同一个物种。骡子、马、驴是三个物种。马的染色体64条，其精子、卵子是32条染色体；驴的染色体62条，其精子、卵子是31条染色体；那么骡子就是63条染色体。植物、动物的染色体必须是偶数，才能产生正常的精子、卵子。骡子的染色体不是偶数，所以不能产生正常的精子、卵子，也就不能生育。

　　提问2：美国的转基因三文鱼卖到中国了没有？

　　答：没有。若要卖给中国，需要中国政府批准，我国还没有批准。再说了，商业化养殖刚开始，产量不大，据报道，在美国、加拿大才卖了几千公斤。

　　提问3：我来晚了，前面没听。我想问的是转基因食品吃多了，转基因在体内会不会积累？累积多了会不会有害？

　　答：我前面讲过，基因、转基因都是有机大分子，肠道不能直接吸收，被酶分解为核苷酸才能被吸收，而且核苷酸又被酶进一步分解。分解了，就不是基因、转基因了。如果不被分解，就排出体外了。食品中的有机大分子，如蛋白质、脂肪、淀粉、核酸（基因、转基因属于核酸）不可能都被酶分解，残余的没被分解的都被排出体外了，那么就不可能在体内积累。你把食品中的有机大分子与可被肠道吸收的某些药品、某些农药的分子混淆了，比如已经停止生产的农药DDT，就可以被肠道吸收，在体内积累。基因、转基因不会的。

　　提问4：转基因大豆油价格便宜，是不是品质不好？

　　答：转基因大豆油价格便宜，是因为转基因大豆生产成本低，销售价格低，出油率高。为什么呢？①美国、巴西、阿根廷种植转基因大豆的农场机械化程度高，用人少，所以成本低；②我国的非转基因大豆需要宽行种植以便机械除草，而抗除草剂的转基因大豆无需机械除草那就可以窄行密植而提高产量；③美国财政对大豆补贴高；④我国的非转基因大豆出油率只有17%，而转基因大豆出油率高达21%。转基因大豆油与非转基因大豆油在品质上没什么差别，所含饱和脂肪酸、油酸、亚油酸、亚麻酸基本一致。转基因大豆只是比非转基因大豆多了1个基因分子，1个蛋白质分子，这个基因、这个蛋白所占比例微不足道，而且不在油里，是在豆粕里，可以被动物的消化酶分解，被肠道吸收。所有转基因农产品与非转基因农产品实质上都是一样的，这就是“实质等同”原则。

　　提问5：中国有非转基因大豆，为什么要进口转基因大豆？

　　答：因为我国的非转基因大豆不够用，不得不进口转基因大豆。我国食用油的44%是大豆油；所有饲料都需要添加15%的豆粕，豆粕蛋白质含量高，没有豆粕，畜禽的营养就不够。2016年我国需要大豆9700万吨，国产非转基因大豆只有1300万吨，那就必须进口8400万吨转基因大豆。全世界非转基因大豆产量5400万吨，刨掉我国的1300万吨，剩下4100万吨，把非转基因大豆都买进来也不够我国消费，何况其生产国也要消费的。所以我国只能进口转基因大豆。全世界转基因大豆产量2.8亿吨，是非转基因大豆的5倍，而且价格便宜。许多国家都进口转基因大豆，欧盟也要每年进口1100多万吨转基因大豆，还要进口1500多万吨转基因豆粕。有人会说：我国可以扩大非转基因大豆、花生、油菜面积。可是，我国没有闲置的耕地，若扩大油料作物面积，就得减少粮食作物面积，减不得的，我国也是粮食净进口国，每年净进口谷类1000多万吨，其中小麦、玉米、大米各有几百万吨。农业连年增产，仍不能完全满足粮食需求。虽然人均吃粮没增加，但是人均吃肉、蛋、奶、鱼却年年增长，这些都是粮食转化的。1斤猪肉需要3斤饲料，1斤鸡肉需要2斤饲料， 1斤鸡蛋需要2.5斤饲料。人口多，耕地少，生活好，咋能不进口粮食呢？这等于让人家给我们种地，有什么不好呢？

　　提问6：农业的发展方向是什么？是有机农业还是转基因农业？

　　答：关于农业发展方向，要从1840年说起。那一年德国化学家李比希推翻了土壤腐殖质营养学说，提出土壤无机质营养学说。腐殖质主要是植物腐烂以后形成的，其实就是土壤有机质。在李比希之前，许多科学家都认为农作物吸收有机质作为营养。李比希通过试验证明，农作物不能吸收土壤有机质，有机质只能使土壤疏松，农作物只能吸收土壤无机元素，吸收最多的是氮、磷、钾，给土壤增加氮、磷、钾就能增产。李比希的理论逐渐被科学界接受。第一次世界大战前后，氮、磷、钾化肥工业发展起来。第二次世界大战前后，农药工业发展起来。化肥和农药增加了农业产量