转基因真相：天然的“外源基因（图）

爱相随

三年前发明的CRISPR-Cas9标志着基因组编辑（同样是基因工程）的革命。该技术也逐渐堵住了反转阵营“恶魔食品”核心说辞，即把“外源基因”从一个物种“转”到另一个物种中是恐怖的，比如西红柿加一个鱼头、或孩子被转基因蔬菜所吞噬的漫画。

　　基因组编辑等新一代基因工程技术让植物科学家可以删除、剪切并拼接某种植物的DNA，而不添加任何其它植物的遗传物质。抗褐变的“北极苹果”使用了基因沉默技术，降低了引起褐变的酶的表达。辛普劳公司（Simplot）的马铃薯品种，抗黑斑病毒，也减少了毒素丙烯酰胺的量，也是通过沉默不良性状基因的表达产生。

　　

　　对于科学家而言， 现在使用“外源基因”这个术语是有争议的。几十年前科学家认为基因是固定在染色体上的，生物演化是线性的。但自然选择的标准理论并不能解释为什么许多精巧的生物能从其他物种获得“外源基因”。

　　这种线性的理论模型在20世纪70年代开始崩溃。因为转座子，俗称为“跳跃基因”的基因元件被发现。结果显示，玉米基因中高达85%的基因，人类基因组中多达50%以上的基因都是在基因组上从一个位置转移到另一个位置的。这种转移通常发生在物种内部，但也有很多例外发生在物种之间。科学家称前者为 “垂直”基因转移，称后者为“横向”基因转移；后者是演化论的理论基础。当时，科学家们认为“横向”基因转移事件是罕见的，也许不适用于人类，现在呢？

　　犹他州立大学的遗传学家塞德里克·费舒特（Cedric Feschotte）认为，我们人类的基因组好像是布片缀成的花布，来自不同的物种，发生在不同的地质时期。

　　“研究结果显示，横向基因转移比十年前预想的更为普遍和根本”，达尔豪斯大学的生物化学家福特·杜利特尔（Ford Doolittle）同意这个结论。

　　年复一年，对“外源基因”抱有的固定看法显得越来越荒谬。今年年初，剑桥大学的科学家阿里斯太尔·克里斯普（Alistair Crisp）和基娅拉·博斯凯蒂（Chiara Boschetti），在《基因组生物学》一书中写道，已确证人类有145个基因是越过了 “物种障碍”而整合到基因组中的。例如，我们的ABO血型系统似乎继承自细菌。

　　这么看来，横向转移来的基因只占人类20000余个基因中的一小部分，平均4百万年左右转入一个基因，所以它不是在千年尺度上发生的。该研究领域依然很新，并确定了越来越多的例子。但很显然，人类作为一种生物，基因组是由细菌、真菌、藻类和其他许多生物的基因组组成的一个混搭，每一个混合发生的历史或早或晚。

　　《Gene》杂志上4月有篇文章报道，科学家研究表明横向基因转移是脊椎动物和无脊椎动物基因组的一个明显特征，此文也给出了更多的人类基因组中基因转移的例子。

　　5月份刊发的一个详尽的研究论文表明，人类和酵母的氨基酸序列具有惊人的32%的重叠性。科学家们把人类基因“转”到酵母中，发现这些基因功能良好，目前已积累数百个基因的例子。

　　“这是相当惊人的”，关注这一进展的印地安那大学伯明顿分校的进化生物学家马修·哈恩说， “这意味着，分开10亿年后同源基因可以重新行使同样的功能”。

　　“这完美地表明了基因组是生物界的共同遗产”，德州大学奥斯汀分校的系统生物学家马科特·爱德华说。

　　这个共同遗产——共享于真核生物（包括人类）与原核生物（如细菌）之间，有助于解释为什么转基因作物或动物可以安全地表达外源基因：遗传密码在地球上所有生命形式中都是相似的。这意味着一个特定的DNA序列在所有物种中将编码出相同的蛋白质。这也意味着，不同物种中序列相似的基因会有相似或相关的功能。

　　由于这种蛋白质表达系统的相似性，科学家可以按照蛋白质编码方式来编辑DNA，并添加其他基因，这就是转基因农业的原理。这不是一个“对大自然犯罪”的做法。现在看来，大自然并没有遵守所谓的“物种屏障”。

　　在转基因技术早期，人们对横向基因转移的知识非常少，使得“恶魔食品”的说法出现了。现在我们知道了自然界中基因混杂的种种现实，在科学原理上“违背自然”的说法就很难再占得住脚了；无论是对于把来自细菌的基因引入大豆基因组（来抗虫），还是对于把抗除草剂的基因转入玉米基因组中。