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反對種植轉(zhuǎn)基因作物的人們，并非都是由于科學(xué)上的疑慮（且不說其理由是否站得住腳），有的是出于其信仰，認(rèn)為人類不應(yīng)該種植“不自然”的作物。但是人類今天種植的作物，沒有一種是“自然”的，全都是人工改造過的。這個改造過程發(fā)生于大約一萬年前的新石器時代，人類開始嘗試種植糧食的時候。在種植過程中，發(fā)現(xiàn)有的植株有人們想要的性狀（比如產(chǎn)量比較高、味道比較好），于是其種子被保留下來，繼續(xù)種下去。在下一代中，又選擇“品質(zhì)”最好的往下種，這樣一代代地選擇下去，就能得到“優(yōu)良”品種。達(dá)爾文后來把這個過程稱為“人工選擇”。

這個過程非常緩慢。在新石器時代，“馴化”一種野生植物要花上千年的時間。1719年，英國植物學(xué)家費爾柴爾德發(fā)明了一種創(chuàng)造作物新品種的方法——雜交育種，把作物的不同品種進(jìn)行雜交，在其后代中選育具有優(yōu)良品性的品種。到了20世紀(jì)初，遺傳學(xué)的創(chuàng)立為作物育種提供了理論依據(jù)，植物學(xué)家用雜交育種方法創(chuàng)造出了許多在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有巨大實用價值的新品種，這些新品種都是自然界原先沒有的。

但是不同物種之間的雜交很難成功。在20世紀(jì)30年代，植物學(xué)家發(fā)現(xiàn)使用秋水仙堿能有效地克服遠(yuǎn)緣雜種不育的難題。之后又發(fā)明了細(xì)胞質(zhì)融合技術(shù)，把來自兩個物種的細(xì)胞融合在一起，從中培育出雜交后代。有了這些技術(shù)，雜交打破了物種障礙，雜交育種不再限于物種內(nèi)部，兩個不同的物種之間，甚至不同的屬之間的雜交成為了可能。比如，通過把屬于不同屬的小麥和黑麥雜交，就能創(chuàng)造出既有小麥的高產(chǎn)又有黑麥的抗銹病能力的新物種小黑麥。

在第二次世界大戰(zhàn)之后，一種新的育種技術(shù)——誘變育種獲得了廣泛應(yīng)用。它通過使用化學(xué)誘變劑或輻射來誘發(fā)種子產(chǎn)生基因突變，從中篩選出具有優(yōu)良性狀的新品種。比起雜交育種，誘變育種更加“不自然”，因為它直接改變生物體的遺傳物質(zhì)，創(chuàng)造出了新的基因。

這些方法都屬于經(jīng)典育種技術(shù)，育種學(xué)家在使用這些技術(shù)時，其實是相當(dāng)盲目的，并不知道他們給植物新品種引入了什么基因。從遺傳學(xué)誕生日起，人們就夢想著有一天能夠直接而精確地改變生物體的基因，或者說，對生物體實施“遺傳工程”。這只有在分子遺傳學(xué)誕生以后，才成為可能。

第一次遺傳工程是1971年在美國斯坦福大學(xué)的生物學(xué)家伯格實驗室完成的。他們把噬菌體λ的DNA片段插入猿猴病毒SV40的基因組，首次在體外將來自不同物種的DNA重組起來。這個重組DNA分子由于含有哺乳動物病毒序列，有可能被結(jié)合進(jìn)哺乳動物細(xì)胞的染色體中；又由于含有噬菌體λ序列，有可能在細(xì)菌（例如大腸桿菌）中擴(kuò)增。

雖然由于許多人擔(dān)心擴(kuò)增含有病毒序列的大腸桿菌的危險性使得伯格中斷了進(jìn)一步的實驗，但是伯格實驗已為未來的遺傳工程繪制了藍(lán)圖：用細(xì)菌擴(kuò)增重組DNA，并把重組DNA引入生物體中。

伯格在1971年6月冷泉港會議上首次報告其實驗結(jié)果時，就引起了分子生物學(xué)家們的擔(dān)憂：伯格采用的病毒SV40是一種致癌病毒，這種研究有可能培育出攜帶致癌基因的重組大腸桿菌，由于人體腸道內(nèi)就生長著大腸桿菌，一旦重組大腸桿菌從實驗室中逃逸，就有可能在人群中傳播它們所攜帶的致癌基因。1973年1月22－24日在加州阿斯洛馬舉行會議討論了重組DNA技術(shù)的危險性問題。

這一年的3月份，波義耳、科恩實驗室大大改進(jìn)了重組DNA技術(shù)，成功地進(jìn)行了“分子克隆”。他們采用細(xì)菌的質(zhì)粒作為重組DNA的載體。質(zhì)粒是一種環(huán)形的DNA分子，攜帶著能抵抗抗生素的基因，一旦進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞中，就能自動大量地復(fù)制，并表達(dá)被重組進(jìn)去的基因。這個實驗進(jìn)一步引起了分子生物學(xué)家們的擔(dān)憂。美國科學(xué)院建立了一個專門的委員會，由伯格任主席，在1974年同時給《美國科學(xué)院院刊》和《科學(xué)》寫了一封信，建議分子生物學(xué)家自愿地暫停重組DNA實驗，召開一次討論會討論重組DNA技術(shù)潛在的危險性。會議于1975年2月24－27日在阿斯洛馬舉行，衡量了重組DNA技術(shù)的潛在危險，建議繼續(xù)從事這方面的研究，同時應(yīng)采取措施降低實驗的危險性。1976年6月23日，美國國家衛(wèi)生院在阿斯洛馬會議所提出的建議的基礎(chǔ)上，公布了重組DNA研究規(guī)則。與此同時，歐洲國家也制定了類似的規(guī)則。

阿斯洛馬會議之后，科學(xué)界有關(guān)重組DNA技術(shù)的爭議告一段落，但是在媒體的煽動下，公眾中卻出現(xiàn)了恐慌。人們擔(dān)心重組DNA實驗會創(chuàng)造出新的病原體，引發(fā)致命流行病，會創(chuàng)造出難以控制的怪物，會被用于改變?nèi)祟惢蚪M，導(dǎo)致“優(yōu)生學(xué)”運動等，其中最主要的是擔(dān)心會從重組DNA實驗室逃逸出新的病原體。這種恐慌在1976－1977年間達(dá)到了頂峰。就在美國國家衛(wèi)生院公布重組DNA研究規(guī)則的同一天，麻省劍橋市市長針對哈佛大學(xué)擬建一個用于重組DNA技術(shù)研究的新實驗室，舉行了一次聽證會，然后禁止哈佛大學(xué)建造實驗室。在經(jīng)過了幾個月的爭論之后，市政委員會聽從專家的意見，推翻了市長的決定，同意建造該實驗室。與此同時，參議員愛德華·肯尼迪抨擊科學(xué)家們想要自我管理重組DNA研究，舉行國會聽證會打算通過立法限制重組DNA研究。1977年，美國科學(xué)院舉行大會時，示威者舉著反科學(xué)牌子沖進(jìn)會議室，搶奪話筒。國會又多次舉行聽證會，并提出多項法案嚴(yán)厲限制重組DNA研究。美國科學(xué)界在美國科學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)下奮起抗?fàn)帲瑳]有一項這樣的法案獲得通過，而到了1978年底，這場媒體和立法恐慌就基本平息了。

為什么這場恐慌能在如此短的時間內(nèi)獲得平息？通過舉行一系列的評估會議，科學(xué)界出示了大量的證據(jù)，讓公眾們相信，只要遵循國家衛(wèi)生院制定的規(guī)則，重組DNA技術(shù)就是安全的。同時，科學(xué)界也讓公眾們明白，以重組DNA技術(shù)為代表的遺傳工程不僅能夠幫助科學(xué)家們從事生物醫(yī)學(xué)方面的基礎(chǔ)研究，而且有著與公眾切身利益息息相關(guān)的應(yīng)用前景。

這些應(yīng)用前景包括：將人的基因重組進(jìn)細(xì)菌質(zhì)粒，讓細(xì)菌大量地生產(chǎn)具有重大醫(yī)療價值的生物制劑；改良農(nóng)作物，使它們能抵抗蟲害、疾病或具有固氮能力；檢測、治療人的遺傳病。生物學(xué)家們很快用實驗結(jié)果表明他們并不是在開空頭支票。1977年秋天，波義耳實驗室用重組細(xì)菌合成人生長激素抑制素，證明了用細(xì)菌合成人體蛋白質(zhì)是可能的。1978年，Genentech公司的科學(xué)家首先把人胰島素基因克隆進(jìn)大腸桿菌，并成功地讓大腸桿菌合成人胰島素。1979年和1980年，人生長激素和人干擾素也先后在重組細(xì)菌中合成出來。1982年，重組人胰島素成為第一種獲準(zhǔn)上市的重組DNA藥物。

1980年，分子生物學(xué)家首次把外源DNA結(jié)合進(jìn)了植物細(xì)胞中。由于從一個植物細(xì)胞就可以克隆出一株植物，那么這個結(jié)果意味著人們很快就可以培育出轉(zhuǎn)基因植物。3年后，第一種轉(zhuǎn)基因植物（一種攜帶了抵抗抗生素基因的煙草）誕生了。1985年，能抗蟲害、病害的轉(zhuǎn)基因作物開始了田間試驗。1992年，中國種植了世界上第一批商用轉(zhuǎn)基因作物——轉(zhuǎn)基因煙草。1994年，市場上首次出現(xiàn)了轉(zhuǎn)基因食品，一種軟化緩慢的西紅柿。

目前，轉(zhuǎn)基因作物已得到廣泛的推廣、栽培和使用。最常見的是轉(zhuǎn)入抗除草劑基因，這樣的轉(zhuǎn)基因作物可以抵抗普通的、較溫和的除草劑，因此農(nóng)民用這類除草劑就可以除去野草，而不必采用那些毒性較強(qiáng)、較有針對性的除草劑。其次是轉(zhuǎn)入抗蟲害基因，用得最多的是從蘇云金芽孢桿菌克隆出來的一種基因，有了這種基因的作物會制造一種毒性蛋白，對其他生物無毒，但能殺死某些特定的害蟲，這樣農(nóng)民就可以減少噴灑殺蟲劑。轉(zhuǎn)基因技術(shù)也可用于改變食物的營養(yǎng)成分，例如減少土豆的水分，這樣炸出來的土豆片更脆；降低植物油中的不飽和脂肪酸，能延長儲存期限；消除蝦、花生、大豆中能導(dǎo)致過敏的蛋白質(zhì)，這樣原來對蝦、花生、大豆過敏的人也可以放心地吃它們了。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)讓水稻變成“金大米”，制造胡蘿卜素（在人體內(nèi)變成維生素A），有助于消滅在亞洲地區(qū)廣泛存在的維生素A缺乏癥。轉(zhuǎn)基因技術(shù)可提高稻米中鐵元素的含量，以減少以大米為主食的人群當(dāng)中常見的貧血癥，也可提高稻米的蛋白質(zhì)含量。在研究、開發(fā)中的其他項目還包括用轉(zhuǎn)基因技術(shù)讓作物具有抗旱、固氮、抗病能力等。

由于轉(zhuǎn)基因作物的巨大優(yōu)勢，推廣非常快。全球已有25個國家批準(zhǔn)了24種轉(zhuǎn)基因作物的商業(yè)化種植，種植面積由1996年的170萬公頃發(fā)展到2009年的1．34億公頃，14年間增長了79倍。其中最常見的轉(zhuǎn)基因作物是轉(zhuǎn)基因大豆、棉花、玉米、油菜。轉(zhuǎn)基因大豆已經(jīng)占全球大豆種植總面積的72%，轉(zhuǎn)基因棉花占全球棉花種植總面積的47%。美國是轉(zhuǎn)基因作物最大的生產(chǎn)國，轉(zhuǎn)基因玉米、大豆、棉花都占種植面積的80％以上。美國也是轉(zhuǎn)基因食品最大的消費國，在美國市場上，大約70％的食品含有轉(zhuǎn)基因成分。

但是在轉(zhuǎn)基因作物迅速推廣的同時，社會上也出現(xiàn)了反對的聲音。和重組DNA藥物的推廣不同的是，反對推廣轉(zhuǎn)基因作物的呼聲不僅沒有很快平息下去，反而在“環(huán)保組織”、政客的推動下，愈演愈烈，并時不時地引起社會恐慌。

方舟子

留美學(xué)者，生物化學(xué)博士smfang@yahoo.com