转基因食物的基因是否可在人体内表达出有毒蛋白?

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刚刚做了一期关于转基因食品的live-以应用最广泛的Bt蛋白为例,聊了聊Bt蛋白的历史,应用,以及安全性。这里讲live的内容整理成文字版放到这里。不过有兴趣的或者觉得看文字版太累的童鞋也欢迎去收听那期live; )

live入口:大肠杆君的 Live -- 转基因食品安全:从 Bt 蛋白说起

本题问的很宽泛,「转基因食物的基因是否可在人体内表达出有毒蛋白」,就像 @章彦博 所讲,转到作物里的基因在人体里表达还真是不太容易,否则我们天天吃的那么多食物的基因都该整合到我们的基因组里了......

但是,转基因作物是否有可能在自身表达出对人有毒的蛋白?并且被人吃下去引起中毒呢。理论来说当然是可能的。自然界本来就存在很多对人有毒或者能致敏的蛋白,如果把这些对人有毒蛋白的基因转入作物里,就比如将花生里会让一些人过敏的蛋白转到玉米里再让人吃,肯定会出问题的。所以说转基因技术本身是中性的,没有好坏之分,如果被人拿来作恶也的确是会有危险的。

所以这就需要监管机构对每一个,独立商品化的转基因作物进行审核,以保证每一个商业化的作物都是安全的。当然这里有很多细节,本文先不展开。因此,当我们讨论转基因安全性的时候,需要讨论每一个独立的个例而不是「转基因食物」这种宽泛的概念。所以这个问题最好的问法应该是「商品化的转基因作物是否会在人体内表达出有毒蛋白」。本文就将以世界范围内栽种最广泛的一种转入Bt蛋白的作物说起。

以下是live内容。

1. 什么是转基因?

这是一个世界卫生组织给的定义,必经在传统育种中,早就开始改变生物的遗传物质了,而在自然界,一个生物的基因转移到另一个生物里也是屡见不鲜。当然,其实这个定义也并不是非常准确,比如在自然界条件下有些物种不能杂交,但是如果人类通过一些技术,比如原生质体融合,胚拯救等等技术,强迫物种发生杂交,这其实就同时满足了「非自然」,以及一个生物的基因转移到另一个生物里两点。

所以我觉得在应用层面上,转基因技术主要指的是通过农杆菌介导,或者基因枪等技术,讲特定的某些基因转入目标作物。
稍微回顾下一些主要的育种方式。


目前最主要的转基因方式还是利用了农杆菌介导的转化,右图里就是转拟南芥所用到的沾花法,其实就是拿农杆菌菌液泡一下拟南芥的花,这样下一代的种子就会有一定数量是转基因的,这时候再利用一些抗生素标记来进行筛选就好,比如图里右下角那些发芽的拟南芥种子。因为抗生素抗性基因受到的争议比较大,现在流行的不适用抗生素标记的转基因方法。

另外一种就是基因枪了,混合DNA和一些金属颗粒,然后突突突的打到植物里,就能让目标基因插入植物基因组,据说目前其原理还未知,但是在一些难以进行农杆菌介导转化的植物里还在使用。

刚才也说过了,其实定义什么是转基因非常难,但是不同的技术必须要区分开一便于监管,这是目前的监管框架,杂交育种,诱变育种和原生质体融合技术都被算作传统的育种技术,而转入无论是外源还是内源的基因都被视为遗传修饰,需要进过安全试验,以及被严格的监管。

而新一代的基因组编辑技术还处于争议当中,从原理来看他和诱变育种的结果几乎是一样的,不引入外源基因,而是定点引入突变。如今这个技术在美国已经被正式确定为不被当做转基因作物进行监管,而已经有很多产品出来了,比如通过基因组编辑,使其不会变黑的双孢蘑菇。而这个技术在欧洲正在被激烈的争论,可能几年内能有结论出来。在中国也还没有定论。

在生活中,讨论转基因技术的时候,很多人都会认为转基因是「非自然」。

以下是几个例子,大家可以想想他们是否就是「自然」的呢?

别忘了农业的本质就是反「自然」的。

2. 为什么说转基因技术遭人嫌是因为名字起得不好听?

3. 为什么抗虫性状对于农业生产很重要?

这是昆虫纲的分类,其中等下要提到的苏门金芽孢杆菌的毒性主要是对鳞翅目的昆虫(蛾子,蝴蝶等)有毒,很多鳞翅目昆虫的幼虫都是农业上的害虫。另外一些苏门金芽孢杆菌的菌株也可讷讷个队鞘翅目,膜翅目以及双翅目的昆虫有毒。
这就是棉铃虫,最爱吃棉桃(棉铃)。

网上看到一个段子,孟山都进入中国时候推广抗虫棉的时候发生的事情:

该孟山都前高管讲述了他1997年在河北推广保铃棉棉种的经历:当时河北的棉铃虫害特别严重,在传统的棉花作物上打十几遍农药都没用;他们就做了个实验,把棉铃虫浸泡在装满农药的桶里,第二天把虫子拎出来,虫子又活了过来,鸡吃了虫子却被药死了。


4. 什么是Bt, 什么事Bt蛋白?
这就是苏云金芽孢杆菌了,拉丁名Bacillus thuringiensis简称Bt。
而我们所说的Bt蛋白,就是图里菱形的,像水晶一样的结构,它又被称为CRY蛋白,其编码基因在质粒上,而不是在苏云金芽孢杆菌的基因组立。目前已经有超过700个不同的CRY蛋白被发现。
这张图先不多解释,记住不同的CRY蛋白可能会对不同的昆虫产生毒性就好。

5. Bt蛋白的发现和发展




6. Bt蛋白是否安全?
这里记住两点就好:
1. CRY蛋白需要在昆虫肠胃里碱性的环境里,被特殊的蛋白酶剪切才会被激活
2. 被剪切后的毒性蛋白,只有在特定昆虫肠道里受体存在的情况下才会发生作用,引起其肠胃细胞穿孔,坏死。

人类和其他哺乳动物不具备着两个条件,所以这种蛋白对人类没有任何毒性。

7. 如何检测转基因作物的安全性?
这里以已经拿到安全证书的转Bt水稻为例,大家有兴趣可以去农业部网站下载到原文。
另外这是美国国家科学园最近才发布的转基因安全报告,其审阅20年来900个关于转基因食品安全性的研究,结论是转基因植物和非转基因植物对人体健康的影响没有区别

回答部分就不贴了。

这期live主要讲的是杀虫Bt蛋白,如果对植物病害感兴趣的话可以关注一下我的第一期live.
大肠杆君的 Live -- 转基因和植物病害

本来想把植物转基因的live做成一个案例分析的系列的,还想聊聊抗除草剂的基因,黄金大米,基因组编辑等等。不过感兴趣的人太少,貌似都快创下live收听人数最少的记录了= = 所以可能不会继续进行了。不过后续的案例分析可能会以专栏或者回答的方式整理出来。