浅谈转基因技术的利害
姓名:赵功伟 班级:11食工2 学号:[1**********]
基因工程,是指将生物体内控制特定性状的基因作为外源基因,按照人类的意愿在体外进行加工操作后,再引入受体生物,使其在受体生物体内稳定存在并表达,从而生产出人们所期望得到的产物或者达到某种目的的过程。基因工程中应用最广泛的技术就是转基因技术,它可以克服物种之间的遗传屏障,按照人的意愿创造出自然界里原来没有的生命形态或者稀有物种,以满足人类的需求。转基因技术作为一种新兴的生物技术,为人类解决诸多方面面临的困难带来了福音,同时也带来了很多令人类措手不及的问题。
1.转基因技术给农业带来的革命
由于在提高生产力以及提高产品品质上的突出成绩,转基因技术已经成为正在进行的农业技术改造的最重要的组成部分之一。
1.1抗病虫害的农作物
目前已经发现了多种杀虫基因,其中应用最广的是Bt毒蛋白基因和蛋白酶抑制剂基因。Bt毒蛋白基因来源于苏云金芽孢杆菌,将该基因转移到植物体后,植物体内能合成Bt毒蛋白,被害虫吞食后可导致害虫死亡;蛋白酶抑制剂基因最早从菜豆中分离,害虫食入它的表达产物后会无法消化某些必需蛋白质从而导致死亡。另外,动物的毒素基因以及植物凝集素基因也被应用于杀虫并且成绩斐然,在抗病害方面,人们将病毒的外壳蛋白基因、病毒的卫星RNA基因、异种植物编码的抗病基因导入植物体内,利用它们的表达产物对付病毒的侵害;将植物抗毒素基因、几丁质酶基因等导入植物体内使植物获得抗真菌的能力等等[1]。
1.2利用植物生产疫苗
在人生的旅途中,人类时时刻刻在与疾病做着顽强的斗争,而疫苗是人类在斗争中的重要武器之一。传统的生化方法生产疫苗成本高、危险性大,为了解决这个问题,科学家利用转基因技术[2],使得某些植物具备了产生人类需要的疫苗的能力。
细胞生物学家米奇海因正在培育可以防止霍兰产生的苜蓿苗。他将霍
乱的抗原基因切下来,把这些基因导入到能够引起植物冠瘿病的土壤杆菌细胞中,让苜蓿感染这种带有外来基因的冠瘿病毒。通过这种方法将霍乱抗原基因带入苜蓿苗中,当人们食用这些苜蓿苗后,就可以获得对霍乱的免疫力。种植这种植物来生产疫苗成本低、产量大、危险系数小,而且食用植物疫苗不需要注射器,可以避免注射器传染疾病的威胁。
2.转基因技术给畜牧业带来的变化
2.1利用转基因技术实现优质高产
动物品种的遗传改良,即提高其抗性、品质和产量,为增加肉、蛋、奶及其他畜产品的生产起了很大的作用。例如在美国,奶牛的品种改良在过去30年中使奶牛的平均产奶量提高了一倍[9]。目前在一年305天的泌乳期内,许多大量养殖牛群的平均产奶量已经达到5450公斤--6300公斤,个别高产奶牛可达到13620公斤。而生物技术专家将生长激素基因和来自北大西洋鱼类的耐寒性基因转入耐寒性较差的鲶鱼体内,有望得到既耐寒又生长快的鲶鱼新品种。
2.2利用动物生产药物
利用转基因技术,人类把人的基因嵌入到哺乳类动物的受精卵中,使动物乳腺有目的的生产某些蛋白质。例如荷兰科学家利用奶牛生产抗菌素乳铁蛋白、美国科学家实现了利用猪生产以用蛋白质人类蛋白C、法国科学家让转基因兔子生产凝血因子7和红细胞生成素等等。
3.转基因技术给医学带来的新思维
3.1用动物器官代替人类器官
传统的器官移植主要面临两个难题:供体器官紧缺和异体器官的排斥。而利用转基因技术,可以将人的基因注入猪等与人器官相近且繁殖率高的动物的受精卵中,经过几代的检测筛选后可以得到具备人类基因的猪,其器官可以避免被排斥。这一技术有望实现用动物器官代替人类器官,从而解决上述两个难以解决的问题,并且避免了伦理纷争[3]。
3.2基因诊断
基因诊断是指通过对受检者基因组进行直接分析来测定某个基因的结构是否正确,从而判断受检者是否携带有致病基因,以达到对遗传病的诊
断目的[7]。基因诊断的方法有很多种,总的来说是将受检者的基因与正常人的标准基因序列(图谱)进行比较,找出其差异即可判断有无致病基因。该方法的诊断率相当高。传统的诊断总是根据发病后的临床症状进行,而基因诊断是根据基因型来判断表现型,所以又称为“逆向诊断”。它解决了遗传病发病前的早期诊断,携带者的致病基因的检出,因此基因诊断是医学诊断史的重大革命。
4.转基因生物可能引起广泛的生态环境安全性问题
4.1可能诱发害虫和野草的抗性
许多转基因生物的改良品种含有特定基因作为外源基因,这种目标基因会产生一种对昆虫有害的蛋白质。若长期大面积使用这种转基因生物,由于进化也可能使害虫产生抗药性,使转基因植物不再抗虫。另一方面,在自然生态条件下,有些转基因作物可能与周围生长的近缘野生品种通过花粉等媒介发生杂交,从而将自身的外源基因传入野生品种。如果传入的是强抗病虫害能力和抗旱能力的基因,就会出现抗病能力强、蔓生速度快的超级杂草,扰乱生态系统的平衡[8]。而且这种污染不同于化学污染,它在合适的环境条件下可以扩增并永远存在。
4.2可能诱发食物链的破坏
完整的食物链是维系自然界万物共生、生态平衡极为重要的一环。一旦食物链遭到破坏,生态环境将会遭到致命威胁。转基因农作物作为一种新的人造品种进入原有的食物链,可能会导致食物链的改变甚至破坏。
4.3毒性问题
尽管迄今为止还没有具有说服力的研究报告表明转基因食品的毒性,但是巴西豆过敏事件、转基因马铃薯引起大鼠器官生长异常、抗草甘膦转基因大豆的不明基因片段等等都表明转基因作物及其食品存在潜在的健康风险。
4.4免疫力问题
转基因生物及其产品有可能降低动物乃至人类的免疫能力,从而对动物及人类的健康安全甚至生存能力产生影响。1998年8月英国科学家披露,实验白鼠在食用转基因大豆后,器官生长异常,体重减轻,免疫系统遭受
破坏。
5.转基因产品的其他一些可能的安全隐患
5.1可能危害有益昆虫类群
大量转基因农作物转入了Bt毒蛋白基因作为其抗虫的外源基因,虽然其表达产物Bt毒蛋白对人类无害,但若是以农作物为食的害虫消失殆尽,以这些害虫为食的益虫边也遭受灭顶之灾了。长期大面积种植这种作物可能会对有益昆虫类群造成难以挽回的危害,一旦这种现象发生,不仅会对农业造成危害,也将是对生态环境的沉重打击[4]。
5.2可能导致土壤肥力下降和化肥的滥用
大量种植以抗杂草基因作为外源基因的转基因作物,会使土壤中自然的腐殖质逐渐消耗殆尽,使土壤本身的肥力下降,为了保证产量,农民不得不大量使用化肥,从而导致土壤结构的改变,土质的恶化以及环境(主要是水)的污染。
6.减轻转基因植物对生态环境可能的危害的措施
6.1将目的基因导入植物叶绿体DNA中
我们已经知道,植物通过与其他近缘生物杂交导致“基因污染”的主要途径之一是花粉传播,那么我们只要使转基因植物的花粉中以及胚珠中不含有外源基因,就可以在很大程度上减少转基因植物对生态环境可能造成的危害。而花粉和胚珠都是不含有叶绿体的,我们将外源基因导入受体植株的叶绿体DNA中[5-6],既可以使其表达产物发挥作用,又可以有效避免外源基因通过花粉造成的泛滥。
6.2对转基因作物与普通作物进行合理间种
转基因作物与普通作物合理间种,可以避免杂草的“寸草不生”,使土壤腐殖质保持在相对稳定的水平,避免土壤的贫瘠化和过多使用化肥带来的环境污染;同时可以避免害虫的灭绝,保证以害虫为食的生物种群数量的相对稳定,进而保证食物链食物网的稳定和生态系统的平衡[10]。
6.3严格控制转基因作物的种植范围
建立完善的法律法规,规定转基因作物在规定的有限地区内种植,尽量使其进行种内基因交流,避免其过多地介入自然界原有的食物链系统,
保证食物链和食物网的稳定。
总之,转基因技术是把“双刃剑”,但其作为一种客观存在的事物本身并不存在对与错、好与坏,人类是利用它斩破现在诸多方面面临的困难,将人类带入更加美丽的天堂,还是因为使用不当,让它反噬人类甚至对整个生物圈造成不可挽回的毁灭性打击,就看现在人类是否能正视其所可能引发的危险并积极地寻找解决的方法。
参考文献
[1] 刘晓兰,王仁华.动物转基因技术及其应用[J].湖南饲料,2010(1):20-30
[2] 陈学敏.转基因技术与生物多样性的冲突[J].华中师范大学学报.2010(3):32-38
[3] 刘松鑫.基因重组技术与伦理研究[J].攀枝花学院学报.2010(6):27-44
[4] 童学军.重组DNA技术开发研究[J].福建农业科技.2008(4):33-44
[5] 刘松鑫.基因重组技术与伦理研究[J].攀枝花学院学报.2010,6(27):45-54
[6] 杨立灵. 转基因技术的伦理道德思考[J].科教纵横.2010(6)99-107
[7]叶庆富,舒庆尧. 转基因植物根系对土壤微生态的影响[M].应用生态学报.2009(7):99-110
[8]潘迎捷.农业转基因生物安全性研究[J].2009(8):90-102
[9]陈吉美.转基因植物的研究进展[J].德州学院学报,2012(2):88-99
[10]文平,王仁祥.转基因植物研究进展[J].生物学教学,2013(12):110-124
浅谈转基因技术的利害
姓名:赵功伟 班级:11食工2 学号:[1**********]
基因工程,是指将生物体内控制特定性状的基因作为外源基因,按照人类的意愿在体外进行加工操作后,再引入受体生物,使其在受体生物体内稳定存在并表达,从而生产出人们所期望得到的产物或者达到某种目的的过程。基因工程中应用最广泛的技术就是转基因技术,它可以克服物种之间的遗传屏障,按照人的意愿创造出自然界里原来没有的生命形态或者稀有物种,以满足人类的需求。转基因技术作为一种新兴的生物技术,为人类解决诸多方面面临的困难带来了福音,同时也带来了很多令人类措手不及的问题。
1.转基因技术给农业带来的革命
由于在提高生产力以及提高产品品质上的突出成绩,转基因技术已经成为正在进行的农业技术改造的最重要的组成部分之一。
1.1抗病虫害的农作物
目前已经发现了多种杀虫基因,其中应用最广的是Bt毒蛋白基因和蛋白酶抑制剂基因。Bt毒蛋白基因来源于苏云金芽孢杆菌,将该基因转移到植物体后,植物体内能合成Bt毒蛋白,被害虫吞食后可导致害虫死亡;蛋白酶抑制剂基因最早从菜豆中分离,害虫食入它的表达产物后会无法消化某些必需蛋白质从而导致死亡。另外,动物的毒素基因以及植物凝集素基因也被应用于杀虫并且成绩斐然,在抗病害方面,人们将病毒的外壳蛋白基因、病毒的卫星RNA基因、异种植物编码的抗病基因导入植物体内,利用它们的表达产物对付病毒的侵害;将植物抗毒素基因、几丁质酶基因等导入植物体内使植物获得抗真菌的能力等等[1]。
1.2利用植物生产疫苗
在人生的旅途中,人类时时刻刻在与疾病做着顽强的斗争,而疫苗是人类在斗争中的重要武器之一。传统的生化方法生产疫苗成本高、危险性大,为了解决这个问题,科学家利用转基因技术[2],使得某些植物具备了产生人类需要的疫苗的能力。
细胞生物学家米奇海因正在培育可以防止霍兰产生的苜蓿苗。他将霍
乱的抗原基因切下来,把这些基因导入到能够引起植物冠瘿病的土壤杆菌细胞中,让苜蓿感染这种带有外来基因的冠瘿病毒。通过这种方法将霍乱抗原基因带入苜蓿苗中,当人们食用这些苜蓿苗后,就可以获得对霍乱的免疫力。种植这种植物来生产疫苗成本低、产量大、危险系数小,而且食用植物疫苗不需要注射器,可以避免注射器传染疾病的威胁。
2.转基因技术给畜牧业带来的变化
2.1利用转基因技术实现优质高产
动物品种的遗传改良,即提高其抗性、品质和产量,为增加肉、蛋、奶及其他畜产品的生产起了很大的作用。例如在美国,奶牛的品种改良在过去30年中使奶牛的平均产奶量提高了一倍[9]。目前在一年305天的泌乳期内,许多大量养殖牛群的平均产奶量已经达到5450公斤--6300公斤,个别高产奶牛可达到13620公斤。而生物技术专家将生长激素基因和来自北大西洋鱼类的耐寒性基因转入耐寒性较差的鲶鱼体内,有望得到既耐寒又生长快的鲶鱼新品种。
2.2利用动物生产药物
利用转基因技术,人类把人的基因嵌入到哺乳类动物的受精卵中,使动物乳腺有目的的生产某些蛋白质。例如荷兰科学家利用奶牛生产抗菌素乳铁蛋白、美国科学家实现了利用猪生产以用蛋白质人类蛋白C、法国科学家让转基因兔子生产凝血因子7和红细胞生成素等等。
3.转基因技术给医学带来的新思维
3.1用动物器官代替人类器官
传统的器官移植主要面临两个难题:供体器官紧缺和异体器官的排斥。而利用转基因技术,可以将人的基因注入猪等与人器官相近且繁殖率高的动物的受精卵中,经过几代的检测筛选后可以得到具备人类基因的猪,其器官可以避免被排斥。这一技术有望实现用动物器官代替人类器官,从而解决上述两个难以解决的问题,并且避免了伦理纷争[3]。
3.2基因诊断
基因诊断是指通过对受检者基因组进行直接分析来测定某个基因的结构是否正确,从而判断受检者是否携带有致病基因,以达到对遗传病的诊
断目的[7]。基因诊断的方法有很多种,总的来说是将受检者的基因与正常人的标准基因序列(图谱)进行比较,找出其差异即可判断有无致病基因。该方法的诊断率相当高。传统的诊断总是根据发病后的临床症状进行,而基因诊断是根据基因型来判断表现型,所以又称为“逆向诊断”。它解决了遗传病发病前的早期诊断,携带者的致病基因的检出,因此基因诊断是医学诊断史的重大革命。
4.转基因生物可能引起广泛的生态环境安全性问题
4.1可能诱发害虫和野草的抗性
许多转基因生物的改良品种含有特定基因作为外源基因,这种目标基因会产生一种对昆虫有害的蛋白质。若长期大面积使用这种转基因生物,由于进化也可能使害虫产生抗药性,使转基因植物不再抗虫。另一方面,在自然生态条件下,有些转基因作物可能与周围生长的近缘野生品种通过花粉等媒介发生杂交,从而将自身的外源基因传入野生品种。如果传入的是强抗病虫害能力和抗旱能力的基因,就会出现抗病能力强、蔓生速度快的超级杂草,扰乱生态系统的平衡[8]。而且这种污染不同于化学污染,它在合适的环境条件下可以扩增并永远存在。
4.2可能诱发食物链的破坏
完整的食物链是维系自然界万物共生、生态平衡极为重要的一环。一旦食物链遭到破坏,生态环境将会遭到致命威胁。转基因农作物作为一种新的人造品种进入原有的食物链,可能会导致食物链的改变甚至破坏。
4.3毒性问题
尽管迄今为止还没有具有说服力的研究报告表明转基因食品的毒性,但是巴西豆过敏事件、转基因马铃薯引起大鼠器官生长异常、抗草甘膦转基因大豆的不明基因片段等等都表明转基因作物及其食品存在潜在的健康风险。
4.4免疫力问题
转基因生物及其产品有可能降低动物乃至人类的免疫能力,从而对动物及人类的健康安全甚至生存能力产生影响。1998年8月英国科学家披露,实验白鼠在食用转基因大豆后,器官生长异常,体重减轻,免疫系统遭受
破坏。
5.转基因产品的其他一些可能的安全隐患
5.1可能危害有益昆虫类群
大量转基因农作物转入了Bt毒蛋白基因作为其抗虫的外源基因,虽然其表达产物Bt毒蛋白对人类无害,但若是以农作物为食的害虫消失殆尽,以这些害虫为食的益虫边也遭受灭顶之灾了。长期大面积种植这种作物可能会对有益昆虫类群造成难以挽回的危害,一旦这种现象发生,不仅会对农业造成危害,也将是对生态环境的沉重打击[4]。
5.2可能导致土壤肥力下降和化肥的滥用
大量种植以抗杂草基因作为外源基因的转基因作物,会使土壤中自然的腐殖质逐渐消耗殆尽,使土壤本身的肥力下降,为了保证产量,农民不得不大量使用化肥,从而导致土壤结构的改变,土质的恶化以及环境(主要是水)的污染。
6.减轻转基因植物对生态环境可能的危害的措施
6.1将目的基因导入植物叶绿体DNA中
我们已经知道,植物通过与其他近缘生物杂交导致“基因污染”的主要途径之一是花粉传播,那么我们只要使转基因植物的花粉中以及胚珠中不含有外源基因,就可以在很大程度上减少转基因植物对生态环境可能造成的危害。而花粉和胚珠都是不含有叶绿体的,我们将外源基因导入受体植株的叶绿体DNA中[5-6],既可以使其表达产物发挥作用,又可以有效避免外源基因通过花粉造成的泛滥。
6.2对转基因作物与普通作物进行合理间种
转基因作物与普通作物合理间种,可以避免杂草的“寸草不生”,使土壤腐殖质保持在相对稳定的水平,避免土壤的贫瘠化和过多使用化肥带来的环境污染;同时可以避免害虫的灭绝,保证以害虫为食的生物种群数量的相对稳定,进而保证食物链食物网的稳定和生态系统的平衡[10]。
6.3严格控制转基因作物的种植范围
建立完善的法律法规,规定转基因作物在规定的有限地区内种植,尽量使其进行种内基因交流,避免其过多地介入自然界原有的食物链系统,
保证食物链和食物网的稳定。
总之,转基因技术是把“双刃剑”,但其作为一种客观存在的事物本身并不存在对与错、好与坏,人类是利用它斩破现在诸多方面面临的困难,将人类带入更加美丽的天堂,还是因为使用不当,让它反噬人类甚至对整个生物圈造成不可挽回的毁灭性打击,就看现在人类是否能正视其所可能引发的危险并积极地寻找解决的方法。
参考文献
[1] 刘晓兰,王仁华.动物转基因技术及其应用[J].湖南饲料,2010(1):20-30
[2] 陈学敏.转基因技术与生物多样性的冲突[J].华中师范大学学报.2010(3):32-38
[3] 刘松鑫.基因重组技术与伦理研究[J].攀枝花学院学报.2010(6):27-44
[4] 童学军.重组DNA技术开发研究[J].福建农业科技.2008(4):33-44
[5] 刘松鑫.基因重组技术与伦理研究[J].攀枝花学院学报.2010,6(27):45-54
[6] 杨立灵. 转基因技术的伦理道德思考[J].科教纵横.2010(6)99-107
[7]叶庆富,舒庆尧. 转基因植物根系对土壤微生态的影响[M].应用生态学报.2009(7):99-110
[8]潘迎捷.农业转基因生物安全性研究[J].2009(8):90-102
[9]陈吉美.转基因植物的研究进展[J].德州学院学报,2012(2):88-99
[10]文平,王仁祥.转基因植物研究进展[J].生物学教学,2013(12):110-124