转基因的起源
人类为求生存,从原始社会开始就得通过采摘和狩猎的方式来寻找食物。后来发现这种觅食方式十分不稳定,所以后来采取通过种植农作物的方式来获取稳定的食物来源。但祖先们发现,早期从野生植物驯化来的农作物存在各种缺陷,如不耐病虫害、形状不好、口感不好等,需要通过长期选育,才能使农作物变得易栽培、产量高、少病虫害。例如原始的玉米像野草麦穗那样,是印第安人经过6000年驯化选育才变成现在长玉米棒状的栽培品种。玉米基因也因此转换了好几组。从古至今的玉米基因转变种类,可能比我们现在看到的转基因品种还要多。正是因为这些基因的变化改善了育种的过程,让人类的食物来源越来越稳定。今天我们吃的大多数农作物都是人类长期进行人工选育、转移基因的品种。
但因我们的祖先早期并不知道遗传的规律,所以要获得食物性状的改善,有时需要机遇和时间,例如通过气候变化产生的基因突变。后来科学遗传学奠基人孟德尔发现了杂交的方式,这使育种变得更快,并且使物种变得更丰富。再后来有了转基因技术,我们可以通过基因修饰来寻找我们所需要的性状,再把这种性状表达出来。转基因技术大大缩短了育种时间,这也是转基因这项技术出现的原因。
大多数农作物都是人类长期人工选育、转移基因的结果
实际上,转基因在大自然中一直存在,是可以自然发生的,今天我们见到的物种也是经过亿万年演化而来的。我们吃的大部分农作物都是人类长期人工育种、转基因的结果。野生的玉米根本不像我们现在吃的玉米,它经过了长期的选育才成为了全世界三大谷物中最重要的谷种。番茄、大米从野生到栽培都经历了这样的过程。
许多媒体都在问,大众吃的圣女果是转基因的吗?其实不是,野生的醋栗番茄比我们吃的圣女果还要小。在野生醋栗番茄被人类驯化为栽培番茄的过程中,果实大了100倍,这也只不过是几个基因的改变。马铃薯原产于南美洲,野生马铃薯不规则。马铃薯在驯化过程中块茎增加了几十倍,形状更加规则,便于食用。在西双版纳、印度有野生黄瓜,果实为椭圆形,特别苦,经过人类的长期选育、栽培,黄瓜失去了苦味,果实变为长条形。人类通过无意的基因操作选择了人类所需要的基因。
从野草麦穗样驯化为玉米棒
从野生醋栗番茄驯化为大番茄,果实变大了上百倍
从野生祖先马铃薯驯化为栽培马铃薯,在马铃薯驯化过程中,块茎变大了几十倍,形状变为更加规则,便于食用
从野生谷子驯化为栽培稻
生物进化的重要原因之一,就是在种属内外,甚至不同物种间基因的水平转移,不断打破原有的种群隔离,红薯就是比较典型的天然转基因作物。科学家们在研究的291个红薯样品中,都发现了农杆菌T-DNA的序列,这表明在红薯进化过程中曾被农杆菌侵染而转入过基因,并在随后的自然选择中保留了下来。比起自然转基因,现在的科学家进行的转基因研究具有更强的针对性、精准性和科学性,实验室的长期研究实际上起到了人工“物竞天择”的作用。
近几年,我国基因组编辑工作有了长足的进步,这大大促进了农作物生物育种的发展。由于这些年的努力,我国已经初步建成了独立完整的生物育种研发体系,包括基因克隆、遗传转化、品种选育、安全评价、产品开发、应用推广等各个环节在内的转基因育种科技创新和产业发展体系,中国转基因作物研究开发的整体水平已经领先于发展中国家,但是与发达国家还有较大差距。同时,重要基因的自主知识产权和核心技术,如棉花、水稻、玉米等转基因作物的基础研究和应用有着自己的优势和特色。
现在,网上被误传为转基因的作物品种有很多。例如圣女果、胡萝卜、玉米、小黄瓜、小南瓜、彩椒、紫红薯等,实际上这些都不是转基因品种,这些都是自然界早就存在的品种。实际上,我国市场上可能含有转基因作物成分的食物只有番木瓜、大豆油、油菜籽油。转基因食品种类在美国就更多了。有人看到美国超市很少见到转基因食品的标识,因此就认为美国人不吃转基因食品。实际上,美国有相关规定,凡经过科学论证,并经政府审批通过的转基因食品等同于非转基因食品,无须进行强制性标记。这样,企业就基本不标注了。实际上,美国市场上可能含有转基因作物成分的食品远远多于中国,包括面包、巧克力、薯片、酸奶、乳酪、番茄酱、蛋糕等。2015年11月,美国食品与药物管理局(FDA)确认了转基因三文鱼的食品安全性及有效性,正式批准其上市。
今天我们吃的大多数农作物都是人类长期进行人工选育、转移基因的。育种技术的发展和主要瓶颈:育种技术的发展导致品种的遗传多样性减少,很难选出突破性品种。现有育种手段主要依赖于经验,因效率低,新品种培育一般需要8年以上。