深圳大学理科选修《生物安全与人类生活》课件第十章

第十章转基因食品生物安全序言地球人口剧增态势不减，粮食危机加剧转基因食品的出现是个必然一个转基因西餐馆的正餐菜单正餐前的开胃食品玉米饼片（萤火虫基因）或土豆片（鸡基因）番茄沙司（比目鱼基因）胡椒（病毒基因）洋葱（大蒜基因）汤和色拉奶油西兰花汤（细菌基因）生菜（烟草基因）色拉菊苣（细菌基因）和黄瓜（烟草基因）主菜油菜籽油（加利福尼亚月桂树基因）炸鲇鱼（真鳟鱼基因）大豆（矮牵牛基因）和胡萝卜（矮牵牛基因）的烤蔬菜饼配烤马铃薯（蜡螟基因）或茄子（细菌基因）和小麦粉（细菌基因）面包棍奶酪什锦奶酪（工程细菌凝乳酶）甜食新鲜木瓜（病毒基因）水果饼草莓（某种基因）悬钩子（病毒基因）和黄瓜（烟草基因）配向日葵子（豇豆基因）和胡桃（大麦基因）配上从注射有基因工程小牛GH的牛体内取得的奶油和糖（细菌基因）饮料冷冻苹果汁（蚕蛾基因）黑大麦啤酒（某种基因）白葡萄酒（病毒基因）1996年，我国正在研究和开发的转基因植物约47种，涉及基因103种；1997~1999年，26项转基因产品获我国安全性审批，其中抗虫类型16项，抗病毒9项，改良品质型1项。2009年，370万公顷2010年，350万公顷我国还是世界农产品进口大国排名前3的是：大豆、玉米、油菜。1996年我国进口转基因大豆等8万吨，1999年飙升至280多万吨，2000年达到750万吨，2001年达到1500万吨。目前进口大豆主要用做加工原料，生产豆油、豆腐、豆奶等；国内用转基因大豆生产的大豆色拉油比例高达80%以上。2010年全年，中国共进口大豆5480万吨，主要来自美国、巴西和阿根廷。其中，来自美国的大豆为2280万吨中国是美国大豆的头号进口国，进口量超过美国出口总量的50%。2012年，全年进口5838万吨（美国、巴西、阿根廷）对基因工程在食品和农业中的应用有很多争论，但似乎没有一个有充分证据“基因工程无法解决饥饿以及食物危机问题”转基因食品无法单独解决这个问题，但却是解决该问题时非常重要的一部分“我们对转基因技术的作用以及副作用还没有足够的认识”一些反对团体毁坏试验基地，而且，有一些反对者不想让我们知道得更多。“我们不应扮演上帝”既然上帝创造了人类大脑，那么人类就应该充分利用大脑，确保人类与自然之间的平衡，消除饥饿、保护环境。转基因作物的花粉可能“污染”有机食品对于开放授粉的植物，这确实是个问题；目前转基因被排除在“有机”的定义之外；但也有人认定基因跟其它的东西一样是有机的。有人认为，如果农民种植转基因作物，那么他们将被一些大的种子供应商绑架、垄断，如孟山都，因为后者有专利保护权。事实上，对农业的研究只有一半是由私人公司进行的，而另一半是由公共研究机构利用公共资金进行的。美国所有的玉米、大豆、木瓜种植者都使用转基因种子的事实表明，对于农民来说，这是一桩很好的生意。一、转基因食品分类1、概念又称基因工程食品，或基因修饰食品（GM食品）20世纪90年代，欧盟新型食品条例中将转基因食品定义为：“一种由经基因修饰的生物体生产的或该生物体本身的食品”2、按来源分类植物性转基因食品转基因小麦、水稻、玉米、油菜、甜菜、甜椒、大豆、南瓜、土豆、木瓜、李子、西瓜、菊苣等及其加工产品动物性转基因食品转基因牛——牛乳转人GH的转基因猪已在澳大利亚被请上餐桌转基因鲑鱼近期可能被FDA批准上市转基因微生物食品以往生产奶酪的凝乳酶只能从杀死的小牛的胃中才能取出利用转基因微生物已能够使凝乳酶在体外大量产生，已在许多国家批准上市转基因技术生产的淀粉酶、葡聚糖酶等转基因特殊食品利用生物遗传工程，将普通蔬菜、水果、粮食等变成能预防疾病的神奇的“疫苗食品”。科学家培育出了一种能预防霍乱的苜蓿植物。用这种苜蓿来喂小白鼠，能使小白鼠的抗病能力大大增强。而且这种霍乱抗原，能经受胃酸的腐蚀而不被破坏，并能激发人体对霍乱的免疫能力。2、按转基因的功能分类增产型生长分化、肥料、抗逆、抗虫害等因素控熟型使成熟期延迟或提前，以适应市场需求番茄、草莓等高营养型从改造种子贮藏蛋白质基因入手，使其表达的蛋白质具有合理的氨基酸组成如转基因玉米、土豆和菜豆等保健型粮食和水果型转基因疫苗、含防止动脉粥样硬化和骨质疏松药物的转基因食物、含防病因子的转基因牛羊奶新品种型不同品种间的基因重组形成新品种，获得的转基因食品可能在品质、口味和色香方面具有新的特点。加工型由转基因产物作原料加工制成，花样最为繁多。二、转基因食品的安全性问题由来1、转基因食品一直牵引着人们的目光1998年英国阿伯丁罗特研究所的普庇泰教授最早提出这个问题，他发现幼鼠食用转基因土豆，会使内脏和免疫系统受损。这引起了科学界的极大关注。1999年英国的权威科学杂志《自然》刊登了美国康乃尔大学教授约翰·罗西的一篇论文，指出黑脉金斑蝶幼虫等田间益虫吃了撒有某种转基因玉米花粉的菜叶后发育不良，死亡率特别高。更多的科学家的试验表明转基因食品是安全的，主要理由有：首先，任何一种转基因食品在上市之前都进行了大量的科学试验，有相关的法律法规进行约束，而科学家们也都抱有很严谨的治学态度。另外，传统作物在种植的时候农民会使用农药来保证质量，而有些抗病虫的转基因食品无需喷洒农药。食品导致的中毒主要看在人体内有没有受体和能否被代谢掉，转化的基因是经筛选的、作用明确的，所以转基因成分不会在人体内积累，也就不会有害。如抗虫玉米转入的是Bt基因，仅能导致鳞翅目昆虫死亡，因为只有鳞翅目昆虫有这种基因编码的蛋白质的特异受体，而人类及其它的动物、昆虫均没有这样的受体，所以无毒害作用。1993年，经合组织首次提出了转基因食品的评价原则——“实质等同”原则对转基因食品生物的担忧可归为3类：加入的新基因可能在无意中对消费者造成健康威胁——主要营养成分、微量营养成分、抗营养因子变化，有无毒性物质、过敏物质，插入基因稳定性、插入突变，标记基因安全性；新基因给食物链其它环节造成无意的不良后果；人为强化转基因作物的生存竞争性，对自然界生物多样性的影响。2、转基因农业带来吃饭困扰近些年不断有证据揭示，人们对转基因产品的疑虑不无道理。美国环境医学科学院2009年发布的一份报告称，越来越多的动物研究显示，转基因食品可能引起动物体内各种器官的损害，对过敏反应、免疫系统、生理、遗传健康等方面造成影响，给人类带来严重的健康风险，呼吁立即停止食用。2010年，美国国家科学院报告了世界各地转基因食品出现异常的试验报告：英国推广转基因大豆后，大豆过敏者猛涨到50%；食用转基因玉米的猪在美国中西部农场出现假孕或不育；食用转基因玉米饲料的母牛，在德国实验农场非正常死亡；食用转基因饲料的鸡的死亡率比使用自然饲料的死亡率高出两倍。世界知名生物学家巴加瓦在参考了600多篇研究报告后提出，转基因食物是美国人身体显著恶化的主要原因。国际消费者联会也强调，没有一个政府或联合国组织会声称转基因食品是完全安全的。基于确凿的因果关系，美国环保署曾取消2个含抗虫蛋白的转基因玉米的核准。3、一般说来，转基因食品的食用安全性问题包括：直接健康影响（毒性）——对于基因的人工提炼和添加，可能在达到某些人们想达到的效果的同时，也增加和积聚了食物中原有的微量毒素。引起过敏反应的趋势（过敏性）——对于一种食物过敏的人有时会对一种以前他们不过敏的食物产生过敏，如将玉米的某一段基因加入到核桃、小麦和贝类动物的基因中，蛋白质也随基因加了进去，那么，以前吃玉米过敏的人就可能对这些核桃、小麦和贝类食品过敏。被认为有营养特性或毒性的特定组成部分——外来基因也许会以一种人们目前还不甚了解的方式破坏食物中的营养成分。与基因改良有关的营养影响，如人体抵御病毒的能力——当科学家把一个外来基因加入到植物或细菌中去，这个基因会与别的基因连接在一起。人们在服用了这种改良食物后，食物会在人体内将抗药性基因传给致病的细菌，使人体产生抗药性。对环境的威胁——许多基因改良品种中包含有BT基因，在实验室研究中，一种蝴蝶的幼虫在吃了含BT基因的马利筋属植物的花粉之后，产生了死亡或不正常发育的现象。对农作物进行的改良，其特性很可能会通过花粉等媒介传播给野生物种。三、转基因食品的一些典型安全案例案例1：巴西坚果与转基因大豆发生于美国，发端于科研论文大豆中的氨基酸中缺乏含硫氨基酸。巴西坚果中有一种富含甲硫氨酸和半胱氨酸的蛋白质。1994年1月，美国先锋种子公司的科研人员将巴西坚果中编码2Salbumin蛋白的基因转入大豆中。结果表明转基因大豆中的含硫氨基酸的确提高了。研究人员对转入编码蛋白质2Salbumin的基因的大豆进行了测试之后，发现对巴西坚果过敏的人同样会对这种大豆过敏，蛋白质2Salbumin可能正是巴西坚果中的主要过敏原。先锋种子公司立即终止了这项研究计划，此事后来一度被说成是“转基因大豆引起食物过敏”，作为反对转基因的一个主要事例，事实上，巴西坚果被认为是人类天然的食物，本身就含有这种过敏原，因此，天然食物也并非对所有人都是安全的。案例2：普斯泰土豆事件1998年秋天，苏格兰Rowett研究所的科学家阿帕得·普斯泰发表电视台讲话，说在实验中用转雪花莲凝集素基因的马铃薯喂食大鼠，大鼠“体重和器官重量严重减轻，免疫系统受到破坏”。此言引起国际轰动，在绿色和平等环保NGO的推动下，这种土豆被说成是“杀手”，并策划了破坏转基因作物试验地等行动，焚毁了印度的两块试验田，甚至美国加州大学戴维斯分校的非转基因试验材料也遭破坏，以致研究生的毕业论文都无法答辩。欧洲掀起反转基因食物热潮。普斯泰的实验遭到权威机构的质疑，英国皇家学会组织专家对该实验展开同行评审。1999年5月，评审报告指出普斯泰的实验存在6个方面的失误和缺陷：不能确定转基因与非转基因马铃薯的化学成分有差异；对试验大鼠仅仅食用富含淀粉的转基因马铃薯，未补充其它蛋白质以防止饥饿是不适当的；实验动物数量太少，饲喂几种不同的食物，且都不是大鼠的标准食物，欠缺统计学意义；实验设计差，未按照该类试验的惯例进行双盲测定；统计方法不恰当；实验结果无一致性。通俗地讲，该试验设计不科学，试验过程错误百出，试验结果无法重复，因此结果和相应的结论根本不可信。普斯泰是在尚未完成实验，并且没有发表数据的情况下，就贸然通过媒体向公众传播其结论是非常不负责任的。不久之后，Pusztai博士本人就此不负责任的说法表示道歉。Rowett研究所宣布普斯泰提前退休，并不再对其言论负责。案例3：孟山都转基因玉米事例一2007年，法国分子内分泌学家Seralini及其同事对孟山都公司转抗虫基因玉米的原始实验数据作过统计分析，得出老鼠在食用转基因玉米后受到了一定程度的不良影响。一些科学家和监管机构指出他们的工作存在着大量的错误和缺陷。来自美国、德国、英国和加拿大的6位毒理学及统计学专家组成同行评议组，对Seralini等人及孟山都公司的研究展开复审和评价，认为Seralini等人对孟山都公司原始实验数据的重新分析，并没有产生有意义的新数据来表明转基因玉米在三个月的老鼠喂食研究中导致了不良副作用。并在《食品与化学品毒理学》上发表评价结果。2009年Seralini及其同事再次把欧盟转引的美国孟山都公司的实验数据重新做了一个粗浅的统计分析，在2009年第7期《国际生物科学学报》上发表，指出，食用了90天转基因玉米（抗除草剂玉米NK603，抗虫玉米MON810和MON863）的老鼠，与食用转基因玉米不到90天的老鼠，其肝肾生化指标有差异。据此把这种差异解释成食用转基因玉米后造成的。该文章发表后，便受到了监管机构及同行科学家的批评：法国生物技术高级咨询委员会指出，Seralini的论文仅列出数据的差异，却没能给予任何生物学或毒理学上的解释，这种差异仅反映在某些老鼠和某个时间点上，不能说明任何问题。此外，Seralini及其同事没有进行独立实验，仅对孟山都公司原始数据重新分析，显得粗略、证据不足、或解释错误，不足以推导出转基因产品会导致血液学上的、肝肾的毒性迹象这样的结论。澳大利亚新西兰食品标准局对Seralini等人论文数据的调查分析指出，其统计结果与组织病理学、组织化学等方面的相关数据之间缺乏一致性，且没能给予