在许多国家，引入基因修饰食物引起了许多争议甚至遭到反对。相比之下，美国人则比较愿意接受这种新型食物。作为一名一流的农业生物技术专家，本文作者解释了人们对安全 — 就消费者和环境而言 — 的担忧有些大惊小怪的原因，以及为何这些生物技术食物可能比我们长期以来吃的食物要安全。
“谁能在以前只长单穗玉米和单叶草的土地上种出双穗玉米和双叶草，那么他就要比所有政客更有功于人类和对祖国的贡献更大。”
— 布罗卜丁奈格国王 (King of Brobdingnag)，乔纳森.斯威夫特
(Jonathan Swift) 于1727年所著《格列佛游记》(Gulliver's Travel)。“我认为，我们现在已到了一个伦理和道德的分水岭，若再往前走，便会冒险涉足属于上帝的领地，而且只属于他的领地。除了某些医疗应用外，我们真的有权利用生命的物质去做弗兰肯斯泰因1般的试验吗？”
— 英国王位继承人查尔斯.温莎王子 (Prince Charles)，1998年。 纵观整个人类历史，可以将人们分为两类。一类人接受变化，另一类人因循守旧，认为老方式中的风险至少是已知的。很少有像爱迪生 (Edison) 和爱因斯坦 (Einstein) 那样的人在其有生之年得到应有的承认。由于人类历史的大部分时间里，喂饱我们自己一直是头等大事，人们总是缓慢地接受食物生产的变化。因此，我们进入生物技术时代后，便不应对历史长河的重现感到大惊小怪。自文明曙光初现以来，人类社会的命运便与作物结下了不解之缘，对人类农业历史的认识或许可以指导我们应对社会的忧虑，也可确保将科学追求产生的负面效果降到最低程度。
农民接受新技术是因为它使他们的劳动效率更高、可以保护作物或增加产量、及减少对农药的依赖 — 如果其他产品有相同效果的话，他们宁可不用农药。在13个国家近1.1亿英亩（4400万公顷）的土地上，种植了通过生物技术改进过的作物。世界各地人们消费的数千种食物中都含有生物技术作物的食用成分。然而，尽管人们没有或无法预计它们有害于人类健康或环境的明确证据，还是为它们的价值和安全进行激烈争论。
社会对这种所谓的基因修饰 (genetically modified, GM) 食物的忧虑是可以理解的，而各种各样的因素更是推波助澜。这些因素包括消费者对GM食物不熟悉、缺乏关于目前应用的安全保障措施的可靠信息、新闻媒体不断地提出负面意见、活动分子团体的反对、人们越来越不信任工业，以及大众不了解我们的食品生产体系是如何演变的。科学界既未恰当地应对公众对GM食品的忧虑，也未有效地介绍这一技术的价值。显然，社会能否接受对生物技术在食物和农业中的持续发展和应用是至关重要的。
20年前，许多农业科学家正确地认识到，崭露头角的DNA重组技术作为一种强有力的手段，在促进可持续农业发展的同时，还可以提高作物产量和食物质量。许多这种早期的兴奋和期望迎来了植物转基因方法科学研究的一再成功突破、重要基因的鉴定和几经挫折获得的转基因作物特性。植物育种人员将这一技术视为可与现有作物改善手段相辅相成的又一方法。有史以来第一次，植物培育要接受严格的检验，并制定了一个管理框架，以便在个案基础上监督GM作物的商业化。科学界普遍接受和支持生物技术。积累了几十年的作物改良经验和知识加上专家的判断、科学的推理和实验研究使科学家们相信GM作物不会带来无法识别或消除的新的或更大的风险。任何无法预测的灾害都将是微不足道的、可以控制的或预防的。我们应当监视和测量GM作物的风险，但是，必须将对这些风险的担忧与这一技术带来的巨大利益和其他选择加以权衡。美国公众对其管理机构（食品与药物管理局[Food and Drug Administration, FDA]、美国农业部 [Department of Agriculture, USDA] 和美国环保局 [Environmental Protection Agency, EPA]）的极大信任使GM食品在美国赢得了比在其他国家更高的公众接受程度。
突变食物与黑脉金斑蝶
尽管有指望的好处，GM作物仍遇到来自世界各地的负面反应，从温和的不安直到强硬的反对。对GM作物常提出的问题包括：科学家修饰我们环境中的生物符合伦理标准吗？改变我们的食物来源在道德上正确吗？作物的基因修饰本身有危险吗？尽管有内在的安全保障，我们会不会无意中使我们的食物变得不安全了呢？吃这种食品会有哪些长期后果呢？GM作物会影响环境或野生生态系统，从而减少作物的生物多样性、益虫，或珍贵的黑脉金斑蝶吗？这些作物会导致有害的“超级杂草”的出现吗？我们是否在未充分认识到这一行动的后果的情况下将这种作物引入我们的环境？会不会有基因污染呢？这些基因会不会被转入包括人类和动物在内的其他生物体呢？此外，还有更大甚至更重要的社会政治问题，例如对控制食物和农业系统的担忧，包括对全球化的普遍影响的疑问。
科学家怎样才能消除公众对这些错综复杂的问题的担心呢？认识农业历史或许是我们帮助消除消费者对GM食品的不安的良好开端。它还会使科学家认识到社会背景与我们的研究的关联。从几千年来通过作物种植发展农业的方式，以及过去一个世纪以来我们培育现代作物品种的方式来看，大多数与目前的GM作物有关的风险问题并非史无前例。正如芒特霍利奥克学院 (Mount Holyoke College) 生物学教授艾米.弗雷里 (Amy Frary) 和康奈尔大学 (Cornell University) 植物育种及植物生物学教授史蒂夫.D. 坦克斯雷 (Steven D. Tanksley) 所言：“问题不在于我们是否应修饰作物的基因。我们几千年前首次驯化植物时已走上了这条道路。我们需要权衡这种修饰对社会和环境的潜在后果，而不是简单地对我们改变基因的方式进行判断。”
作物进化与人类文明
农业曾在地球上的许多地方独立地发展，但是，有关种植的最早证据可见于1万年前当今的伊拉克境内。在农业出现前的20万年前的大部分时间里，人类游猎、采集和觅食，只能靠野生动植物生存。随后，使这些野生动植物脱离天然生境的驯化开创了农业之先河，从而使人类社会发生了翻天覆地的变化。
植物也进化了，或者说得更准确一些，人类的干预使它们发生了迅速的变化。今天种植的每一种作物都与其原产地中心天然的野生品种有关。我们的许多作物的来源品种仍可见于野生环境。早期人类必定尝试食用过数量多达25万种开花植物中的几千种野生植物，然后才选中不到1千种的这类植物，随后进行人工栽培，并使其适于耕作。世界各地现在集中种植的作物品种刚刚超过100种，而现在我们食用的大部分食物是由其中很小一部分提供的。经过一个逐渐的选择过程，我们的祖先从野生植物群体中选出了极少的一部分，并使其成为人工种植的作物。在这一选择过程中，植物的表现型出现了一些重大的变化，它们包括有限的生长习性、谷物不再脱落、成熟期一致、较短的成熟期、苦味减轻和有害毒素的减少、种籽散失现象减少、抽芽和休眠、产量更高（包括种籽或果实更大），甚至还有无籽的植物，如香蕉。这些变化降低了作物在野生环境中的生存能力。因此，我们的所有作物都有一个特点：来自野生植物中的杂草特性减弱了。目前作物的生存因而完全依赖于人类的照料，若将现代作物放置于野生环境，便会像英国爱丁堡大学 (University of Edinburgh) 植物生物化学教授安东尼. 特瓦斯 (Anthony Trawavas) 所说：“生存期不超过一条奇瓦瓦小狗在狼群中的存活时间。”
随着跨洋航行的出现和新大陆的“发现”，作物迅速被带到世界各地，在新家往往比在其天然原产地中心或原种植中心的重要性更突出。例如，美国是世界上玉米和大豆的主要生产国，但这些作物其实分别源自墨西哥和中国。世界上贸易量最大的商品咖啡原产于埃塞俄比亚，未受人青睐，但现在咖啡则大部分产自拉丁美洲和亚洲。佛罗里达 (Florida) 橙子源于印度，而甘蔗则出自巴布亚新几内亚 (Papua New Guinea)。一些粮食作物现在已成为旧世界文化和饮食中密不可分的组成部分，例如欧洲的土豆、印度的红辣椒、非洲的木薯，还有日本的甘薯，但它们都是从南美洲引进的。就此而言，在北美洲，除了蓝莓、菊芋、向日葵和南瓜属植物外，所有的作物都是从其他地方引进的。
我们食物来源中的一些品种还是最近才由人工栽培出来的。中国醋栗在中国是野生品种，而且不可食用。但20世纪初它被引入新西兰 (New Zealand) 后，经过精心培育却变得十分可口，并被重新命名为“猕猴桃”。大个的现代草莓是18世纪中叶美国弗吉尼亚州 (Virginia) 和智利的两个野生品种偶然在法国杂交的产物。油菜籽在印度生长了好几个世纪，最近经过传统的人工育种发生了改变，制成了消除了有毒的芥子酸和气味不佳的芥花油 (canola oil) — 加拿大油2。黑小麦是一种全新的作物，几十年前通过人工合成法将小麦和黑麦（这两个各具特性的品种不会自然杂交）的基因进行了组合。世界各地现有超过300万英亩（120万公顷）的土地种植这种作物。制做面包用的现代小麦本身在进化时间表上也是一种比较新的作物，只是到了约4千年前，才通过四倍体硬粒小麦与无法食用的山羊草杂交而成。
从美索不达米亚到孟德尔
人类一直影响着作物的进化，几千年来农民施加的这种影响带来的却是丰富的作物多样性 — 特别是在它们的种植或食用的特性上。与此同时，直到19世纪中叶前，全球人口的增长一直非常缓慢。全球人口从基督教问世时的约3亿人达到第一个10亿经过了1800年。而最近一个10亿的增长只用了12年，从1987年的50亿人增至2000年的60亿。
幸运的是，农业科学的发展与人口增长并驾齐驱，确保了食物生产能跟上过去一个世纪的人口爆炸。从孟德尔3对豌豆的研究开始，有关基因的知识帮助引导了科学的作物开发，研究出高产的作物品种。过去几十年中，包括非洲在内的世界各地的食物生产都有所增长。除部分撒哈拉以南的非洲外，世界各地的人均食物消费也在稳步增加。在美国和加拿大 (Canada) 这类科学发展及其应用的势头最猛，平均每个农民生产的食物足够近150人食用！在受到科学更多关注的作物 — 玉米、小麦和稻米 — 产量增加了好几倍。例如，1928年时，美国玉米种植者每英亩的平均产量为26蒲式耳（916升），而1998年已达134蒲式耳（4722升）。
农业生产这种巨大增长的基础是科学的作物改良方法及其他方面的发展，包括使用灌溉、改善土壤肥力管理、机械化和控制病虫害。为了开发更好的作物品种，科学家运用了一系列手段。人工杂交可以帮助我们从几个品种中获取所需的特性，培育出优秀的栽培品种。无法在栽培作物中找到需要的性状时，可以从其野生的亲缘种中大量地借来基因，引入到作物中。一个作物品种不能与野生品种匹配时，可想方设法使其结合。在玉米和棉花等作物中利用杂交优势来提高产量。当现有的栽培种质遗传变异不足时，育种学家们利用电离辐射（伽马射线、X射线、中子）或致突变的化合物（乙基甲烷硫酸盐、芥子气），或体细胞变异（细胞培养）来创造出新的变种。
大多数担心现代生物技术的人对这一过去用来改变作物的过程知之甚少，或是一无所知。他们可能也没有意识到，作物随着时间的推移一直在改变，如若没有人类的照料，它们将会停止生存。过去几十年中，作物育种学家们利用各种各样的方法，使我们的作物发生了巨大的变化，这些方法包括改变它们的结构（例如培育矮秆小麦和矮杆水稻）、缩短生产周期、培育抗病虫害能力更强的作物（所有作物）、开发更大的种籽和水果。这些作物也更适于管理和各种各样的生态条件。食品品质的提高来自减少毒性（芥花油）、更容易消化（豆类）、增加营养（高蛋白玉米）、更可口的味道、更长的保存期（因而可以经受长途运输和长期存储），以及增加许多蔬菜和水果的新鲜度。一种玻璃球大小的野生蕃茄 (Lycopersicon) 体积增大了1千倍，结果成了重量能达到1公斤的现代蕃茄。
不仅在发达国家，而且在大多数发展中国家，现代农业都在逐渐提供更多较安全、价格低廉和品种丰富的食物。与过去相比，平均每个美国家庭现在只将其收入的11%用于食物，但有了比过去任何时候对更多品种和更有营养的食物的更好选择。没有农业科学的发展，我们只有将每平方英寸的可耕地都种上作物才能生产出同样数量的食物。
因此，利用转基因技术开发GM作物，可以视为过去几千年来我们用以改造作物的方法的符合逻辑的继续延伸。与利用广泛物种杂交或致突变性辐射的粗糙基因改变技术相比，直接将一个或一些基因引入作物产生的变化是轻微的，破坏性也不大，而且是特定的和可预见的。此外，这一进程显然是快速的，因为采用传统的培育方法，培育一个新栽培品种通常需要10至15年。但是，对作物育种者来说，转基因方法最吸引人之处在于提供了利用庞大的基因库来引入所需性状而不受可交配作物物种的局限的机会。
应对公众忧虑
虽然直接转基因仍是一种较新的方法，但是许多对其应用的忧虑可以借助传统人工培育品种的“基准”来应对，因为经过一个多世纪，我们已经积累了有关后者的丰富经验和知识。这种“我不知道我吃的GM食物的成分！”的担忧听起来颇有道理。但请记住，我们以前从未真正有过传统的人工培育作物成分的信息。对于GM作物，我们至少知道引进的是哪种新的遗传物质，因而可以对可预见的甚至许多不可预见的效果进行测试。例如，看一下传统的作物育种者是如何培育抗病性蕃茄的吧。他们会从其野生亲缘种中引入染色体片段，以便引入一个抗病基因。在这一过程中，数百个未知和不必要的基因同时带了进来，因而产生了风险，即一些基因可能对毒素或过敏原进行编码，而这些毒素或过敏原本是野生植物赖以生存的武器。但是，我们从未对大多数传统培育品种进行过食物安全或环境风险因素的常规检测，而它们也未受到任何管理监督。我们一直与食物风险共存，只不过最近的几十年中，我们越来越善于提出质疑了。
为了应对关于GM作物的长期健康影响的担忧，认识到过去大量新的蛋白质（或陌生化学物质）从野生物种中引入人类食物或突变育种带来未知变化时我们并未感到忧虑是很能说明问题的。把国外作物引进成新食物时，我们往往心安理得地将它们纳入我们的饮食。更有甚者，我们以前很少，如果有的话，提过我们现在对GM作物提出的同样问题。
从未有过零风险
现在没有绝对的安全食品，也从未存在过！这并非表明我们的所有食物都是危险的，只不过是表明我们吃的所有食品中都含有少量毒素和致癌物等污染物。
用不着大惊小怪，我们日常食物中本身含有数千种化学物质，其中许多经实验室动物食用超大剂量的研究表明都具有致癌性或危险性。我们每天吃进5千至1万种天然毒素，因为植物生长过程中会产生一系列化学物质，以保护自己不受害虫、疾病和食草动物的伤害。例如，烘烤过的咖啡会有1千多种化学物质，人们对其中27种进行过检测，发现有19种是鼠类致癌物。土豆中会有脂溶性神经毒素茄碱和卡茄碱，在所有土豆食用者的血液中都可检测到它们。那么，通过传统方法转移基因以培育抗害虫作物时，这类有毒化合物的增加经常与抗害虫性结伴而至便不足为怪了。
因此，说传统人工培育品种从未有过问题是不真实的。如果发现任何作物品种构成实际的健康风险，人们会迅速将其从市场上撤下，但这些品种（与GM作物相反）从未接受过常规检测。一种抗害虫芹菜使农业工人出现皮疹，随后发现它含有6200ppm的致癌补骨脂素，而对照组的芹菜仅为800ppm，于是人们不再栽种这种芹菜了。
所有新的改革都是在我们不断地试验与犯错误中完成的。同样，作物改良方法也随着时间的推移不断进化完善。但是，对创新的过分担忧，并认为老的或“天然”产品总归安全些，实为人类天性，不足为奇。
虽然大多数食物的危险之源是病原体，但人们知道，某些食物内含有有毒化合物，长期食用这些食物，会对健康造成损害。木薯是许多非洲人的食物，含有生氰葡萄糖苷，如果不经充分加工便食用，会造成肢体瘫痪。人们知道，蕃茄和土豆内含有的茄碱可造成脊柱裂。巢菜豌豆是一种以耐性著称的常见豆科植物 — 因而是深受印度贫苦农民喜爱的作物 — 但它含有非常危险的神经毒素，可造成极大的痛苦。植物血凝素是一种毒素，见于欠熟的菜豆中。而桃的种籽富含致癌性葡萄糖苷。所有这些食物在进入食物链前都未接受过任何强制性检测，至今也未受到任何管制。但是，如果将目前施加于GM作物的管理标准应用于传统作物，则它们中的大多数将达不到要求。
均衡的食物混合通常可以提供足够的营养。但是，我们今天种植的作物中，没有一种是在考虑到我们的营养要求的情况下被选中的。相反，我们的祖先是凭直觉从他们周围发现可食用的植物后才选中它们的。正因为如此，发展中国家最重要的粮食作物 — 水稻 — 的胚乳中，不含原维生素A，也几乎不含铁。这导致了可怕的问题，例如，以稻米为主食的数百万儿童中因缺乏维生素A而出现失明者，近10亿主食为稻米的妇女患上了缺铁性贫血。生物技术研究远远没有造成任何新的食品安全问题，而且已经在加强人类食物营养质量上显示其潜力，并被用来减少人类食物中存在的有害毒性化合物。
那么环境问题呢？
民以食为天，人类所进行的事业中对生态要求最多的是有组织的粮食生产。1千年来，农业扩展毁坏了世界各地数以百万计英亩的林地。外来植物物种被引入非本土环境，以提供食物、饲料、纤维和木材。结果，当地的动植物种群遭到了破坏。现代农业的某些方面对作物的生物多样性、空气、土壤以及水的质量产生了负面影响。尽管如此，它以足够的营养和买得起的食物滋养和维持了世界60亿人口中绝大多数人的生命。
我们如何才能利用传统作物品种发展的经验，应对关于GM作物对环境潜在影响的忧虑呢？我们通过传统的人工育种方法，不断地将抗病虫害基因引入我们所有的作物。一些作物已引入了抗逆性和抗除草剂等性状，作物的生长习惯也已改变。作物基因流向其杂草亲缘种的风险始终存在。只要有可能，这种“基因流动”便会发生。因此，认识到自现代植物育种方法问世以来，还没有出现大规模“超级杂草”，足以令人欣慰，尽管有一些例子表明作物变成具有杂草性状或杂草由于来自作物的基因而变得更具蔓延性。
当作物种植于能与其匹配的杂草亲缘种的地区（经常见于它们的原产地中心），或当这类物种属于混杂的异交作物时（如芥花油)，而最重要的是引入的基因会加强受体杂草的繁殖能力时，基因转移到野生植物的风险便会增大（尽管无论通过传统方法还是生物技术方法，引入作物的大多数基因在野生环境中并无价值）。无论传统作物还是GM作物，基因转移到杂草的风险是相似的，不依我们将这些基因引入植物的方式而定。我们必须警惕的是，确保杂草不会由于种植了任何新的作物品种而变成有害的。目前针对生物技术作物的个案检测和监视方法是今后一种良好的体制，而以往在传统作物上取得的经验可以确保此类风险减少到最低限度并且可以控制。
作物的生物多样性是另一个引起关注的议题。高产品种的推广使主要作物中的遗传变异范围变得狭窄。如果战略性地应用生物技术，那么它可以通过恢复种植因缺少某些性状（例如对新类型疾病的抵抗力）而被放弃的旧品种，来逆转这一趋势，因为现代转基因技术可以使旧品种获得抗病性。生物技术研究还可以开发出更好的种质细胞系非原位保存方法，例如超低温贮藏方法。利用这种方法，可以存贮有价值的种质细胞系，从而使其免于灭绝。
将单个的Bt基因转移引入玉米，引起了对其生态影响的一些担忧。不应无视这种忧虑，而应斟酌我们对玉米本身的认识和经验。这一引进的外来物种现生长于美国7500万英亩 （3000万公顷）的土地上，而1千年前这里根本没有玉米。将一种作物引入一个新环境，同时并引入了数千新基因。它种植于大片土地上时，会对当地包括益虫在内的动植物种群造成重大的生态影响。相比之下，将一两个基因引入有5万个基因的玉米中，对环境的影响要少得多。尽管有人最初因Bt玉米伤害黑脉金斑蝶的报道而担忧，但在进一步研究中该结果未得到证实。同时也要考虑到其他作法（例如喷洒杀虫剂）的负面作用，并认识到GM作物针对目标昆虫的特异性给益虫带来积极影响的潜力。
事实上，相对外来引进作物的巨大“风险”，任何有关“基因污染”的担忧未免小题大做，当今美国农田的95%由这类作物组成。还有人表达了对基因从GM作物横向转移到细菌等其他生物的忧虑。但是，这种风险的出现是因基因引入方法似乎很不可能。生物技术的一个固有特性是非常适于对引入基因进行分子检测，但一个真正的风险测量只能源于极少或几乎没有进行这类研究的传统人工培育作物的比较。有人表示了对由于基因转移造成随机基因插入、基因不稳定性、基因组破坏等问题的关注，但这些问题并非是GM作物所特有的。根据我们目前对植物中基因组变化的了解，它们并无太大意义。对来自无关的物种的基因融合在一起的忧虑则忽略了植物人工培育的历史，以及现在物种之间极其相似的基因序列。尽管如此，结合适当的监测和代管，开展旨在风险分析、预测和预防的科学研究必须继续下去，以便将GM作物对生态的负面影响控制在最低程度。许多由科学提出的问题可以由科学本身的发展加以解决。例如，合适的启动子有可能确保花粉不具有对益虫的毒素，而基因在表型中的表现方法，如不孕花粉，则可减少基因流动的风险。
人们还应认识到GM作物对环境的潜在好处，例如，减少农业扩张以保护野生生态系统；促进减少耕作和减少农药和燃料的使用以改善空气、土壤和水质；通过恢复老品种和改善益虫环境来促进生物多样性；通过植物来清洁污染的土地和空气。
在我们详尽规划基因组学等令人振奋不已的生物技术进展，以及解决消费者接受创新产品产生的问题时，有关社会接受技术创新的历史知识可以为科学家提供一些有价值的视角。许多今天可能会引起消费者不安和担忧的创新产品，过去引入时并未引起忧虑因为当时公众对创新产品了解较少。预防原则从未用来在科学上确保经核辐射或化学诱变方法开发的作物品种是安全的。而人们也从未要求对添加了数百个未知山羊草基因而得到改善的面包小麦附有食品标签。
我们生活中许多其他在现在看来很平常的创新在首次引进时都受到过质疑和反对。这种对技术的担忧在与食品相关的创新产品上表现得尤为明显（例如，巴氏灭菌法、罐头食品制造、冷冻和微波炉）。但是，一旦消费者认识到，创新产品可以提高他们的生活质量，并弄清楚风险要么很少，要么是可以控制时，这种技术最终会为公众所接受。这包括那些推陈出新的“破坏性技术”（如汽车取代了马车，光盘取代了盒式录音带）。
人类和作物总是相互依赖共生存，人类导向的作物进化将继续下去，但将在更大程度上以知识为基础和更负责。对农业发展史的认识，可以为我们提供有用的路线图，以制订适当的战略，使社会对作物改良作出知识性和理性的反应。用美国哲学家乔治.桑塔雅那 (George Santayana) 的话说，忽略历史会使我们重蹈覆辙，而了解过去可以使我们走向光明的未来。◇
经Plant Physiology 同意重新刊载。版权所有2001年American Society of Plant Biologists。保留所有权利。
- 弗兰肯斯泰因是小说《弗兰肯斯泰因》中的人形怪物 。 — 译注
- canola 这个名字由Canada (加拿大) 、oil (油) 、low (低）和acid （酸）构成。 — 编注
- 格雷戈尔.约翰.孟德尔： (1822 - 1884) ，奥地利遗传学家，基因科学创始人。在主要是豌豆的试验中他发现遗传特性的原则来自亲本细胞基因的组合。 — 编注
交流杂志
