從基因是怎樣被“轉”的，看轉基因為什麼不安全

顧秀林譯 · 2016-08-21 · 來源：人民食物主權

【摘要】隨意插入的每一個外源基因片段上的35S啟動子，可以把基因擾亂的後果放大。因為這個來自病毒的助推器太強大，它能導致宿主基因表達不穩定，或者激活一些處於沉默狀態的生物化學途徑。每一種後果都可能會激發產生非預期毒素，或者造成有害處的失衡。

　　【編者按】雲南財經大學教授顧秀林正在翻譯美國公益律師史蒂芬·德魯克的書稿《改變的基因，扭曲的真相》，揭露轉基因背後的種種黑幕。今天刊登一部分，來揭露轉基因技術的粗糙與暴力。

　　給細菌插入不同物種的基因就夠困難了，給植物轉基因遇到的困難更大。打通細菌的外膜插入基因的那個技術，在植物細胞的防禦面前竟然失效了。困難 如此艱巨，失敗的嘗試多到無以數計，以至於大多數科學家都認為，植物接受外源基因的唯一方式只能通過授粉。雖然後來生物學家終於找到了辦法，打破了植物生 命對零星的重編程的抵抗，但是這項任務如此艱巨，以至於從第一個生物工程細菌出現了九年之後，才搞成功第一個基因工程植物。

　　為了實現這個基因轉移，能致病的病源物質再一次被起用。

　　這一次用的不是病毒而是一個細菌，它所具有的一個本領在細菌王國里很特別。就像病毒一樣，它可以欺騙植物，讓植物把它自己的一些基因表達出來，當然是只對它自己有好處，對植物只有害處。這個細菌叫農桿菌。它用來侵染植物的基因是它自己的一個大質粒中的一部分。

　　進攻開始的時候，一大群農桿菌先是探尋植物在受傷時會釋放出來的一些化學物質，然後麇集到傷口處，一起穿透葉表面的破口，製造出管狀通道插入傷 口近處的植物細胞(它們與其它細菌也做這種連接)，農桿菌就通過這些管道穿透細胞壁，把自己的大段質粒DNA送進植物的細胞核，與細胞核內的天然DNA融 合。來自農桿菌的外源基因隨即開動一個進程，把倒霉的宿主變成腫瘤細胞，為農桿菌生產食物。這還沒完，備受折磨的細胞繁殖的時候會形成一個被稱為“癭”的 突出的隆起。

　　這種細菌的神奇功能被認識到了，於是一些科學家想，是不是可以把它用作載體來用呢?用它搭載人工選擇出來的基因，做轉移——能不能把那個腫瘤誘 導(Ti)基因切下來，連接到想轉移的那個基因上呢?然而，用已知的可操作方式重組質粒太不容易了。借用一個分子生物學家的話說，這是“很費力的過程，包 括好多個艱苦的步驟。”最終，艱苦的努力得到了收穫，生物技術專家們以農桿菌為載體，把他們選中的基因轉移到幾種植物的DNA上去了。

　　但是困難還有很多。同改變細菌基因時所發生的問題一樣，即使一個外源基因被插進去了，由於是來自完全不同的生物，這個基因本身並不能讓自己在宿 主內表達出來。植物的基因在自然狀態下不能相容於細菌的基因表達機制，反過來也一樣，細菌的基因與植物的表達調控系統是有衝突的。有幾個獲獎項目就是這樣 做了跨界的基因轉移【譯者註：按照分類學，細菌屬於微生物界，植物屬於植物界;“界”是分類的最高級】。他們不得不修改細菌基因的密碼子，讓它去迎合植物 的調控系統。

　　做轉基因植物所用的那個細菌基因，位於它前後的啟動子和終止子也得被刪除，因為它們不能和植物的調控系統相互協調。除此之外，細菌的基因序列中 還有一些很特殊的啟動子和終止子，也能在植物中操作，它們的功能是激活農桿菌中的Ti基因，在植物體內搞惡作劇製造癭瘤。這些細菌類似某些植物病毒，其啟 動子和終止子已經演化到與植物的轉錄機制足夠接近，甚至能喧賓奪主的程度。生物工程師雖然去除了Ti基因，代之以人工組裝組過的基因，卻保留了Ti的啟動 子和終止子，利用它們來表達人工組裝的那些基因。

　　然而，即使插入的DNA表達了，問題還沒完結。農桿菌的啟動子不能穩定表達多數商業應用中所需要的蛋白質水平，所以還是不得不把它們替換掉。

　　對於生物技術專家來說，很幸運還有一個功能更強大的代用品可用，它可超越任何已知啟動子的極限，提高基因的表達水平。但這樣一來他們又不得不回 到病毒世界。這個病毒是專門加害於蔬菜的，如菜花、捲心菜、西蘭花等。它的感染能力在很大程度上是由於那個強大的啟動子，能迫使被入侵的植物持續和大量表 達它的病毒基因。這種病原體被命名為花椰菜花葉病毒，出於技術上的原因，它的強悍基因元件被稱為35S啟動子。這個啟動子不僅強悍，更是長袖善舞。它可以 抑制任何一種植物中的轉錄酶，只要它能被插入進去。

　　於是生物技術專家高度青睞35S啟動子。無論是把細菌的基因插入到植物中，還是把一種植物的基因轉移到另一種植物，都要用到它。這是因為，在高 等植物中啟動子往往是專有的，也就是說當一個植物的基因被轉移到另一個親緣關係較遠的植物中時，帶過來的啟動子很少能被激活。由於這個原因，35S啟動子 被廣泛地應用，它存在於目前市場上幾乎所有可以找到的轉基因食品中，因為生物工程專家總是追求更高的表達水平，他們想要的比大多數基因在本體環境中的正常 表達還要高，所以哪怕是在植物中添加一個自體基因的拷貝，都會採用35S啟動子而不是天然的啟動子。

　　此外，還有一些物種，甚至連35S啟動子放進去都嫌不夠有力，生物技術專家不得不改變它的結構，叫它變得超級活躍，在那些植物體內大顯身手。

　　改進版啟動子35S可以刺激幾乎任何一種植物物種實現驚人的轉錄水平，農桿菌卻不能把它(以及連結在一起的外源基因)送進每一個植物物種里去。不管它的感染範圍有多大，終究還有幾種植物不向它們屈服;令人沮喪的是，其中有兩個是最有經濟價值的植物：玉米和大豆。

　　大豆是一個很奇怪的例子。雖然人工提供的細胞有一些能被農桿菌感染並獲得一個外源基因和抗生素抗性標記基因，但是這些細胞卻無法同沒有被感染的 細胞區分開，因為在處理中沒有得到抗性標記的那些細胞應該被化學藥劑滅活。出乎意料的是，兩種大豆細胞竟然在處理中同歸於盡了。這個現象被稱為“攜手崩 潰”

　　玉米更難辦。還有幾種糧食作物也是這樣。起初農桿菌不能侵入任何細胞。更加想不到的是，連電擊法也不起作用。

　　所以必須找到另一種方法。唯一正在嘗試的辦法看起來太古怪，大家都認為它註定要失敗，大多數生物學家也對它冷嘲熱諷。不料經過幾年的嘗試，這種 詭異的技術竟然成功了。它被稱為粒子轟擊或生物彈道法，操作用的裝置被稱為基因槍。最初這槍發射的是0.22毫米?直徑的子彈，彈頭上塗着金屬顆粒，後來 又在金屬顆粒上塗上DNA。讓子彈撞上一個障礙物，迫使金屬粒子飛進置於培養皿中的準備好的玉米細胞。無數細胞將被摧毀，但外源DNA終將進入極少數倖存 者的基因組(據孟山都科學家說成功率一百萬分之一)。基因槍經過很多次更新換代，現在已經不再用宏觀意義上的子彈，改為用氣流推動微觀粒子的“子彈”了。

　　在玉米上獲得成功後，生物技術專家緊接着把這個技術用在大豆上，專門對一種不太容易發生“攜手崩潰”的細胞下功夫。他們終於把攜帶外源DNA的金屬顆粒轟進了大豆的細胞，終於把轉基因大豆植物造出來了。

　　現在我們看到，最主要的兩個轉基因農作物誕生於微觀彈道法的狂轟濫炸，市場上其它轉基因農作物則是與病原體死纏爛打出來的成果。我們還看到，用 這個人工設計出來的模式所做的基因轉移，都是非常粗糙、非常不精確的。外源DNA片段被隨機地塞入目標生物的基因組，研究表明，它們插入的過程通常會破壞 那個DNA區段。一位科學家這樣評論：“植物基因的大大小小的刪除、重排和冗餘插入，顯然在每一個操作里都發生了。”

　　還有，基因的插入會打斷整個基因組。英國倫敦大學國王學院醫學院的分子生物學家，邁克爾·安東尼奧說過，“基因轉移過程從總體上講……會把成百 上千的突變缺陷引入DNA，對於宿主的基因整體功能而言具有潛在的毀滅性後果。”還有這樣一個令人吃驚的實驗，科學家們利用微陣列技術進行研究，插入一個 單個拷貝的人類基因會如何影響人類細胞中的基因表達。他們檢測到5%的基因表達水平因此而顯著地升高或降低了。

　　索爾克研究所教授、分子生物學家戴維·舒伯特認為，基因插入的後果如此複雜的原因在於，對於基因的插入，生物體中每一種細胞類型各有各的回應。 他進一步指出，在生物體被插入的不是自體基因而是外源基因的情況下——轉基因糧食作物總是這樣干的——有機體的基因變化的規模和範圍會更大。

　　隨意插入的每一個外源基因片段上的35S啟動子，可以把基因擾亂的後果放大。因為這個來自病毒的助推器太強大，它能導致宿主基因表達不穩定，或者激活一些處於沉默狀態的生物化學途徑。每一種後果都可能會激發產生非預期毒素，或者造成有害處的失衡。

　　此外，由於那個35S啟動子總是開着，從不關閉，被移植進來的的外源基因不會聽從宿主生物體的精巧複雜的控制系統，就像一個入侵的病毒的基因那 樣，而本體基因卻總是和諧共處的。其結果就是，有機體的每一個細胞都被迫生產本物種中從未有過的一種物質，而且還被迫毫無節制地干——這樣干會破壞複雜的 生化反饋迴路、合成意外毒素。我們看到在第一章看到，EMS疫情【譯者註：好像是日本給美國提供的轉基因細菌生產的食品添加劑，導致幾十人死亡數千人殘廢 (沒時間去查對)】就是幾個基因被迫過度表達造成迴路中斷，形成了一個或更多的有毒副產物。

　　在那個事件中，過度表達的均非異源基因，而是該生物體的某些基因的多餘拷貝。如果是異源基因出事，風險將會更大。這種失控現象是非常不自然的， 它違反了生命系統的一個基本原則：能源有效利用。這是生物體一定要堅守的原則。例如，大腸桿菌進行生命活動需要用的能源來自兩種糖：葡萄糖和乳糖。為了利 用乳糖，大腸桿菌必須合成比使用葡萄糖所需要的更多的幾種酶，因此只要有葡萄糖可用，支配乳糖酶合成的啟動子就不幹活，哪怕有很多的乳糖存在。只有當葡萄 糖都用完的時候它們才開動，也就是說，有機體開動一個耗能更多的程序，必定是出於必要而非隨意的選擇。

　　與此相反的是，病毒啟動子顛覆了有機體的節儉原則，迫使它們花費相當大的能量去生產它們不需要的物質。這種持續不斷的能量消耗可能是轉基因作物減產的原因。例如孟山都公司的抗除草劑轉基因大豆減產5%可以直接歸咎於基因操作。

　　所以，生物技術專家不僅擅長於使政府對自己的企業管制最小化，他們還有辦法為自己插入到目標生物中的外源基因解除監管，而且是徹底的解除。而那個監管體系，本來是屬於大自然的。