生物技术安全性

第三节　生物技术安全性

一、转基因生物的安全性

（一）转基因生物的定义

转基因生物在联合国公约《生物安全议定书》上被称为“改性活生物体”。实际上就是将外源DNA导入生物体基因组，引起了遗传改变，改变了生物的遗传组成和性状。这里强调活生物体，活体就是能够遗传或者复制遗传材料的生物实体。比如说种子就是一个活体。

转基因食品是转基因生物的产品或者加工品，它可以是活体，也可以是非活体。比如说转基因动植物直接产品、转基因的油菜子、转基因的番茄，还有一些大豆油、大豆等。转基因生物包括转基因的动物、植物和微生物。目前转基因食品主要来源于植物性转基因生物。目前市场上的转基因动物还不多，几乎没有商业化的生产，主要是转基因的植物。转基因植物从1996年开始大面积推广。

（二）转基因食品安全性的由来

转基因食品被不少人视为“异类”，可以说，转基因食品的安全性备受人们的质疑。

在世界上，美国是转基因技术发展最快的国家，其国内转基因农作物种类最多，种植面积也最大。目前美国60%以上的加工食品都是以转基因农作物为原料。美国公众接受转基因食品的程度也最高，民意测验显示，大多数美国人接受并采用利用生物技术生产的粮食和食品。而抗议和抵制转基因食品最强烈的要数欧洲的消费者。据调查，66%的法国人认为转基因食品对人体健康有害，在英国也只有14%的人接受转基因食品，大多数消费者对转基因食品的安全性持怀疑态度。从目前的情况看，转基因产品确实有些方面还说不清楚。比如，食品安全方面有一些让人怀疑的地方。虽然美国第一批转基因西红柿上市以来，全球有2亿多人食用过数千种转基因食品，5年多来尚未报道过一例食品安全事件，我国进口转基因大豆较多，据估计约有一半的大豆色拉油中含有转基因成分，也没有出现任何问题，但国外的有些报道仍然值得关注。

（三）转基因食品安全性评价的主要问题

1．过敏性

在自然条件下存在着许多过敏源。在基因工程中如果将控制过敏源形成的基因转入新的植物中，则会对过敏人群造成不利的影响。所以转入过敏源基因的植物不能商品化。如美国有人将巴西坚果中的2S清蛋白基因转入大豆，虽然使大豆的含硫氨基酸增加，但也未获批准进入商品化生产。另外，还要考虑营养物质和抗营养因子的含量等。

目前，已有一系列方法分析食品的潜在过敏性，同时可通过建立可靠的动物模型来分析转基因生物的过敏性。

2．有毒物质

转基因食品所导入的外源基因本身或外源性基因所表达的蛋白是否有致毒性是转基因食品安全性评价的问题之一。从理论上讲，任何外源基因转入都可能导致遗传工程体产生不可预知的变化，包括多向效应。因此，必须确保转入外源基因或基因产物对人畜无毒。

对于转基因食品，首先应判断它与现有食品有无实质等同性，对关键营养素、毒素和其他成分进行比较。若发现受体生物有潜在的毒性，就应检测其毒素成分有无变化，插入基因是否导致了毒素含量的变化或产生了新的毒素。目前常使用的检测方法有mRNA分析、基因毒性及细胞毒性分析。当生理生化分析方法不能解决基因修饰带来的安全问题时，可使用动物饲喂实验等方法进行进一步的安全性评估。

3．抗生素抗性标记基因安全性

抗生素抗性标记基因在遗传转化技术中是必不可少的。标记基因通常是一类抗生素基因，它用于基因工程操作中对转基因外植体的最初选择。因为抗生素常用于某些疾病的治疗，因此标记基因安全性评价是转基因食品安全性的一个重要问题。

对于这一问题的考虑主要基于转基因植物中的标记基因是否会在肠道中水平转移至微生物，从而影响抗生素的治疗效果，即人体对抗生素产生抗药性。虽然这种基因水平转移可能性很小，但在评估任何潜在健康问题时，都应考虑人体或动物抗生素的使用及胃肠道微生物对抗生素产生的抗性。

除上述转基因食品带来的食品安全性问题以外，转基因作物中的新基因是否会给食物链其他环节造成不良后果，以及转基因生物的生存竞争性是否会对自然界生物多样性产生影响，即环境安全性也是人们担忧的重点。环境安全性评价要回答的核心问题是转基因植物释放到田间去是否会将基因转移到野生植物中，或是否会破坏自然生态环境，打破原有生物种群的动态平衡。

（四）转基因食品的检测

转基因食品检测的目的在于：通过样品的检验，鉴定样品的转基因食品特性，判定检验样品是否为转基因食品及是何种类型的转基因食品；检测样品中任何可能引起危害的内源成分及含量，确定其危害性，并为转基因食品的使用安全性评价提供依据；分析样品的卫生质量、营养质量和保健功能，为转基因食品的卫生学评价和营养评价提供依据。

转基因食品的样品检验类型按样品检验作用分为转基因食品特性检验、毒害成分检验、营养质量检验、功效成分及保健功能检验以及卫生质量检验等。

（五）解决安全性的重要手段——加强对转基因食品的管理力度

1992年美国食品和药物管理局（FDA）公布了转基因作物不需由FDA作市场前评价，除非它引起新的安全性问题。在美国国会科学委员会下属的基础研究委员会的调查报告中，坚持认为在掌握科学的证据之前不能将转基因食品作为一个新的食品级别。2001年7月美国出台了《转基因食品管理草案》，规定来源于植物且被用于人类或动物的转基因食品在进入市场之前至少120天，生物工程制造商必须向FDA提出申请，并提供此类食品的相关资料，以确认此类食品与相应的传统产品相比具有等同的安全性。

发展中国家迫切需要解决粮食问题，对于高产的转基因产品表示欢迎，这些国家技术落后，没有相关的转基因成分的检测条件，对于标识问题也只能处于被动地位，基本是按国际组织的要求和《生物安全议定书》要求执行。

1993年12月份，原国家科学技术委员会就发布了《基因工程安全管理办法》，提出了转基因的申报、审批、安全控制办法。1996年7月份，农业部又发布了《农业生物基因工程安全管理实施办法》，也是要登记、审查。1999年，原国家环保总局发布了《中国国家生物安全框架》，提出了我国在生物安全方面的政策体系、法规框架，风险评估、风险管理技术准则，以及国家能力建设，还成立了有关的机构，发布了一个框架文件。特别重要的是2001年5月23日国务院公布了《农业转基因生物安全管理条例》，把农业转基因生物进行了定义，规定了对研究、试验的要求，要取得的安全证书。生产、加工，要取得生产许可证；经营，要取得经营许可证。要求在中国境内销售列入目录的农业转基因生物要有明显的标志。对进口与出口也作了规定，所有出口到中国来的转基因的生物以及加工的原料，都需要中国颁发的转基因生物安全证书，如果不符合要求，要退货或者销毁处理。2002年3月20日农业部又发布了三个配套的管理办法。2002年4月8日，卫生部也发布了《转基因食品卫生管理办法》，从2002年7月1号起实施，也要求对所有的转基因食品进行标识。

对转基因食品安全管理相关法律法规的颁布和相关工作程序、方法的不断完善，标志着我国转基因食品安全管理开始进入法制化、程序化管理的阶段。

二、动物克隆

（一）动物克隆的定义

动物克隆是一种通过核移植过程进行无性繁殖的技术。发育早期的动物胚胎细胞或成年动物的体细胞，经显微手术移植到去掉细胞核的卵母细胞中之后，在适当的条件下，可以重新发育成正常胚胎。这种胚胎被移植到生殖周期相近的母体之中，可以发育成为正常动物个体。经过核移植而产生的动物，其遗传结构与细胞核供体完全相同。这种不经过有性生殖过程，而是通过核移植生产遗传结构与细胞核供体相同动物个体的技术，就叫做动物克隆。

（二）动物克隆技术的应用

动物克隆技术主要体现在它的应用上。克隆技术已展示出广阔的应用前景，概括起来大致有以下四个方面：培育优良畜种和生产实验动物；生产转基因动物；生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；复制濒危的动物物种，保存和传播动物物种资源。

对于发展前景，目前公认的看法是有利有弊，有利之处是它使很多不治之症有了治疗的希望，例如克隆猪的成功获得，使人类的异体移植看到希望，因为猪的器官在大小、形状及生理特点等方面与人的器官非常相似，因而克隆猪的成功使异体移植成为可能。

（三）克隆人

克隆羊“多利”的诞生表明，哺乳动物，包括人类自身进行无性繁殖是可能的。在“多利”诞生后，就相继有人提出了克隆人的计划。伴随着牛、鼠、猪乃至猴这种与人类生物特征最为相近的灵长类动物陆续被克隆成功，人们已经相信，总有一天，科学家会用人类的一个细胞复制出与提供细胞者一模一样的人来。自从克隆技术问世之日起，克隆人就成了人们激烈争论的话题。

1．国际社会对克隆人的态度

目前，国际社会对于克隆人研究，普遍的态度是“禁”。2001年12月联合国大会通过决议，决定设立禁止人的生殖性克隆国际公约特别委员会，专门针对制定这一公约有关的问题进行研究，以便为联合国制定这一公约铺平道路。美国、意大利、哥斯达黎加等60多个国家主张禁止包括生殖性和治疗性克隆人在内的一切行为。英国、俄罗斯、中国、日本、比利时、法国、德国等20多个国家赞同禁止生殖性的克隆人行为，但强调是否禁止治疗性的克隆人行为可由各国自主立法决定。一些国家已根据自己的实际情况，对克隆人进行了相关的立法，我国新修订的《人类辅助生殖技术规范》中规定了“十大禁止”，其中明文规定禁止克隆人；日本2001年实施的《克隆技术限制法》严禁克隆人，人类克隆胚胎也属禁止之列，但对后者并没有彻底封杀。

2．克隆人的技术及伦理问题

（1）技术问题　克隆人在技术上不完善。许多国家目前已成功掌握了动物克隆技术，但是，成功率仅为2%左右，而且一旦操作失误，克隆出的动物很可能出现先天性残疾甚至早夭。例如，世界首例克隆羊“多利”，就被发现存在未老先衰现象。因此，将这种极不成熟的技术应用于人类是非常不人道的，如果被克隆的人出现生理缺陷，克隆人患有各种疾病的机会就会增大。

（2）身份问题　克隆人的身份难以认定，他们与被克隆者之间的关系无法纳入现有的伦理体系。克隆人与其供体之间是兄弟姐妹还是父子或母女关系，在伦理学上难以确定。

（3）进化问题　如果通过克隆的方式进行繁殖，则人类繁殖后代的过程不再需要两性共同参与，而无性繁殖本是低等动物的繁殖方式，把它作用于高等动物属于“非自然”、“反进化”之类，这是违背自然规律的。

（4）生存性问题　从生物多样性来说，大量基因结构完全相同的克隆人可能诱发新型疾病的广泛传播，而且基因组相同的克隆人，由于无法随着自然的演变而进化，将来必然缺乏适应自然的生存能力，这对人类的生存及人类进化都是不利的。

（5）社会问题　克隆人可能因自己的特殊身份而产生心理缺陷，形成新的社会问题。除此以外，克隆人技术可能被恐怖分子滥用，成为他们将来企图控制世界的工具。

三、生物武器

生物武器是利用细菌、病毒等致病微生物以及各种毒素和其他生物活性物质来杀伤人、畜和毁坏农作物，以达成战争目的的一类武器。

（一）生物战剂

生物武器是生物战剂及其施放装置的总称，它的杀伤破坏作用靠的是生物战剂。生物战剂是构成生物武器杀伤威力的决定因素。生物战剂是军事行动中用以杀死人、牲畜和破坏农作物的致命微生物、毒素和其他生物活性物质的统称。致病微生物一旦进入机体（人、牲畜等）便能大量繁殖，破坏机体功能，导致发病甚至死亡。它还能大面积毁坏植物和农作物等。由于以往主要使用致病性细菌作为生物战剂，早期它被称为细菌武器。随着科技的发展，生物战剂早已超出了细菌的范畴。生物战剂的种类很多，据国外文献报道，可以作为生物战剂的致命微生物约有160种之多。

1．生物战剂的种类

根据生物战剂对人类的危害程度，可将其分为致死性战剂和失能性战剂。致死性战剂病死率在10%以上，甚至达到50%～90%，主要包括炭疽杆菌、霍乱弧菌、天花病毒、黄热病毒、东方马脑炎病毒、西方马脑炎病毒、斑疹伤寒立克次体、肉毒杆菌毒素等。失能性战剂病死率在10%以下，如布鲁氏杆菌、Q热立克次体、委内瑞拉马脑炎病毒等。

根据生物战剂的形态和病理可将其分为细菌类生物战剂、病毒类生物战剂、立克次体类生物战剂、衣原体类生物战剂、毒素类生物战剂和真菌类生物战剂等。

根据生物战剂有无传染性可将其分为传染性生物战剂和非传染性战剂。传染性生物战剂，如天花病毒、流感病毒、鼠疫杆菌和霍乱弧菌等；非传染性生物战剂，如土拉杆菌、肉毒杆菌毒素等。

随着微生物学和有关科学技术的发展，新的致病微生物不断被发现，可能成为生物战剂的种类也在不断增加。近年来，人类利用微生物遗传学和遗传工程研究的成果，运用基因重组技术，定向控制和改变微生物的性状，从而有可能产生新的致命力更强的生物战剂。

2．生物战剂的防护

（1）戴防毒面具　防毒面具的式样很多，但主要由滤毒罐和面罩两部分组成。滤毒罐包括装填层和滤烟层。装填层内装防毒炭，用于吸附毒剂蒸气，但对气溶胶作用很小。滤烟层是用棉纤维、石棉纤维或超细玻璃纤维等做的滤烟纸制成的。为了增加过滤效果，滤烟纸折叠成数十层，它的作用是过滤放射性尘埃、生物战剂和化学毒剂气溶胶，滤效可达99．99%以上。

（2）使用防护口罩　例如，使用过氯乙烯超细纤维制成的防护口罩。这种口罩对气溶胶滤效在99．9%以上。在紧急情况下，如果没有防毒面具或特殊型的防护口罩，也可采用容易得到的材料制造简便的呼吸道防护用具，例如脱脂棉口罩、毛巾口罩、三角巾口罩、棉纱口罩以及防尘口罩等。此外，还需要保护好皮肤，以防有害微生物通过皮肤侵入身体。通常采用的办法有穿隔绝式防毒衣或防疫衣，以及戴防护眼镜等。

（3）有针对性地打预防针　为了更有效地防止生物武器的危害，在可能发生生物战的时候，可以有针对性地打预防针。对于清除生物战剂来说，可以采用的办法有烈火烧煮和药液浸喷，烈火烧煮是消灭生物战剂最彻底的办法之一。用作杀灭微生物的浸喷药物主要有漂白粉、三合二、优氯净（二氯异氰尿酸钠）、氯胺、过氧乙酸、甲醛等。对于施放的战剂微生物，由于它们可能附着在一些物品上，既不能烧，又不能煮，也不能浸、不能喷，就需要采用烟雾熏杀。此外，皂水擦洗和阳光照射以及泥土掩埋等也是可以采用的办法。

（二）生物武器的特点

生物武器具有致病性强、污染面积大、传染途径多、成本低、使用方法简单、受影响因素复杂等基本特点。

（三）生物武器造成的伤害

生物武器有极强的致病性和传染性，能造成大批人、畜受染发病，并且多数可以互相传染；受染面积广，大量使用时可达几百或几千平方千米；危害作用持久，炭疽杆菌芽胞在适宜条件下能存活数十年之久。带菌昆虫、动物在存活期间，均能使人、畜受染发病，对人、畜造成长期危害。但生物战剂受自然条件影响大，在使用上受到限制。日光、风雨、气温均可影响其存活时间和效力。采取周密的防护措施，也能大大减少它的作用。生物武器是各种武器中面积效应最大的武器。自用于战争以来，给人类带来了恐怖性灾难。中国曾是生物武器的受害国之一，中国坚决支持禁止生物武器的主张，奉行不发展、不生产、不储存生物武器的政策，并反对扩散生物武器。

国际上，从1979年4月苏联斯威尔德洛副斯克市的微生物与病毒研究基地发生的炭疽泄漏事件，造成1 000多人死亡及很多人中毒的情况看，军事大国始终没有停止生物战剂的研制和发展。由于生物武器比其他大规模杀伤性武器更易制造和走私，因此生物战剂的威胁不仅未消除，反而在不断增长。

目前生物武器和生物防御系统的较量中，后者不占优势，但是我们通过加强对反生物武器的生物技术研究，以及充分发挥各国人民的反恐力量，将生物武器的威胁程度降到最低。

本章小结

现代生物技术包含基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程和酶工程。基因工程是现代生物技术的核心内容。生物技术的应用主要体现在农业、食品工业、医药卫生、环境生物技术和能源工业等领域。在生物技术快速发展的同时，生物技术伦理及安全问题日益引起公众的关注。生物武器和转基因食品给人类带来了新的安全问题。

复习思考题

1．现代生物技术包括哪些内容？现代生物技术的核心是什么？

2．现代农业生物技术的发展热点有哪些方面？

3．什么是植物细胞工程？植物细胞工程技术在农业上有哪些应用？试举例说明。

4．什么是生物农药？生物农药与化学农药相比，具有哪些优点？生物农药可分为哪些种类？

5．简述食品生物技术的内涵与研究的主要内容。

6．疫苗的作用机制是什么？

7．目前新型的医学诊断技术主要包括哪些？

8．人类基因组计划的实施取得的成就有哪些？

9．现代生物技术在环境保护中的应用有哪些？

10．如何正确看待克隆人？

11．如何正确看待生物武器？

12．你对转基因食品有哪些看法？

13．转基因食品安全性评价的主要问题有哪些？