從對於越來越大的玉米穗來說,基因工程無所不在,並且在過去的幾十年中已經悄悄地出現在我們的餐桌上。 但文明是如何發展到這一步的?
基因工程的歷史
我們今天吃的大部分食物都是透過傳統的育種方法種植的,其歷史可以追溯到很久以前3萬年。 這些傳統的育種過程有時被稱為「選擇性育種」。 或“人工選擇”,涉及混合來自兩種不同來源(例如植物或動物)的基因(通過性交),以在其後代中產生所需的性狀。 我們可能不認為這種方法與現代基因工程有關,但這兩個原理都依賴相同的想法:你可以透過選擇來影響有機體的 DNA,以產生所需的性狀。
狗的飼養就是一個很好的例子。 有時很難相信像哈巴狗和吉娃娃這樣的現代品種與德國牧羊犬或愛爾蘭獵狼犬具有相同的遺傳譜系,但所有這些不同的狗品種都來自人類馴化的史前狼。
儘管我們不確定這種馴化第一次發生的確切時間、原因或地點,但我們確實知道狗從它們共同的狼祖先中分離出來。27,000 至 40,000幾年前,在舊石器時代晚期,當時我們還是狩獵採集者。 人們普遍認為,馴化是透過選擇性繁殖的過程發生的,其中表現出有用特徵的特定狼被選擇與人類一起生活。 這可能包括根據狩獵技巧和溫順來選擇動物? 因為誰願意與具有攻擊性或害怕你的動物生活在一起?
幾個世紀以來,人們選擇了各種附加特徵,例如大小、毛髮長度、顏色、體型和交配行為,這改變了狗? 遺傳學的發展到瞭如此程度,以至於許多狗品種不再像它們的野生祖先。
同樣,人工選擇已應用於植物物種。 在植物上實踐這一概念的最早例子可以追溯到大約 10,000 年前的西南亞人類馴養繁殖的地方單粒小麥以改善其顆粒分散性。
透過人工選擇對作物物種進行的最令人印象深刻、最戲劇性的轉變之一是玉米。 最初是一種叫做類蜀黍的野草,它產生的穗小,籽粒很少,經過幾個世紀的逐漸培育,穗越來越大,籽粒也越來越多。 透過這個過程,我們獲得了今天所知的玉米類型。 同樣的方法也為我們帶來了其他作物,例如綠色花椰菜頭更大,更甜,更多汁蘋果, 和香蕉含有較小的種子。
選擇性育種可能有助於在生物體物種中產生所需的變化,但在現代世界中依賴它的速度太慢。 這就是現代基因工程技術發揮作用的地方。 這些技術可以實現原本需要幾個世代透過自然選擇才能產生的結果。 它們也在實驗室中進行,使用特定的過程和技術將遺傳資訊從一個物種轉移到另一個物種。
什麼是基因改造生物? 它與食物有何關係?
20 世紀 70 年代初,兩位科學家開發並展示了一種將改變遺傳學未來的技術。 1973年,赫伯特·博耶和史丹利·科恩他們能夠使用一種分離的酵素從一種生物體中切下一串DNA,並有效地將其貼到另一種生物體中。 在這種情況下,他們從一種細菌菌株中取出與抗菌抗藥性相關的基因,並將其插入不同的物種中,從而賦予其相同的抗藥性。 博耶和科恩剛剛創造了第一個基因改造生物(GMO)。
這場革命不僅對我們對基因工程的理解產生了巨大影響,而且對藥理學和醫學治療的實際考量產生了巨大影響。 他們的工作很快在 1974 年完成魯道夫·傑尼施和比阿特麗斯·明茨他將外源 DNA 引入小鼠胚胎。
他們是如何實現這目標的? 要創建基因改造生物,您首先要識別賦予生物體的遺傳訊息或基因? 是植物、動物還是微生物? 一個想要的特質。 然後可以透過使用各種技術來複製該訊息,但通常透過稱為重組。 與博耶和科恩的例子一樣,重組涉及用一種酶(稱為限制性內切酶)切割 DNA,然後將該 DNA 與不同物種的 DNA 結合(或剪接),或創建具有不同功能的基因。 切割後的 DNA 被另一種稱為「酵素」的酵素固定到位。DNA連接酶。 該過程完成後,這些拷貝通常被稱為重組 DNA。
然後培養經過基因改造的細胞或微生物,並產生許多展示新基因的新副本。 透過從供體生物體中專門引入所需性狀的基因,新體可以不含傳統育種技術中可能出現的其他不必要的基因。 例如,當植物育種者想要向植物物種引入新性狀時,他們會透過異花授粉來實現,這也可能會將其他基因引入該物種,從而導致不必要的特徵。 因此,基因工程是實現相同結果的更精確的方法。
圍繞基因改造食品存在哪些爭議?
基因改造 (GM) 食品自 20 世紀 90 年代以來就已上市,尤其是在美國,通常涉及植物產品,例如基因改造番茄、玉米、棉花、油菜、大豆、甜菜、蘋果、馬鈴薯等。 在大多數國家,這些產品的生產受到嚴格的監管,並且在銷售前必須滿足特定的健康和食品要求。 現有的科學證據和研究表明,受監管的基因改造生物是安全的,不會對人體造成危害。威脅為了消費者的健康。
儘管如此,關於基因改造生物作為食品的爭議仍然存在。 人們基於各種宗教和哲學理由提出了反對意見,但他們主要集中在基因改造生物對健康和環境的影響。 特別是,基因改造食品可以導致癌症。 然而,沒有證據顯示這類食物會致癌,也不清楚它們是如何致癌的。想像的這樣做。 科學界在很大程度上達成了罕見的共識,並得出結論:基因改造食品並不比傳統生產的食品更危險。
基於環境影響的反對意見更具挑戰性,但最終,它們往往相當於對現代農業實踐的批評,而不是對基因改造食品本身的批評。 農作物不要損壞環境只是因為它們是基因改造的。 一些農業實踐使用過多的除草劑,對環境產生負面影響,但非基因改造作物也是如此。 耐除草劑的雜草也是如此,這是因為農民反覆種植相同的耐除草劑作物並使用相同的除草劑。
在許多情況下,這些問題,無論涉及基改作物或非基因改造作物,都可以透過負責任的農業實踐來解決。 這可能涉及預留農業用地以促進生物多樣性,以及輪作對不同農藥具有抗性的作物,或使用不同的農藥來防止抗藥性雜草的出現。
基因改造食品的未來
隨著氣候變遷帶來的威脅和挑戰的增加,我們可能很快就會看到對基因改造產品的更大依賴。 事實上,聯合國預測到 2050 年,我們將需要比目前多生產 70% 的糧食來養活全球人口。
目前,科學家正在研發新作物具有優異的抗病和抗旱能力、具有改善的生長潛力的動物以及更有效的藥物。
CRISPR 等新技術使作物基因編輯變得更加容易。基因編輯技術利用細菌系統透過 Cas9 酶切割 DNA 來簡化基因編輯。 細菌利用這種酵素來抵抗病毒; 現在科學家可以利用這個過程來調整許多動物或植物的基因。 CRISPR 技術比基因改造方法更快、更準確,因此將對未來的食品生產產生巨大影響。 除此之外,基因編輯作物不含外來DNA,因此與基因改造作物不同,它們受到的監管和誹謗越來越寬鬆。
然而,這並不意味著傳統的選育方法將會消失。 已經有新的了抗旱作物是透過這些較舊的既定方法開發的。 看來我們問題的答案將取決於新舊結合的技術。
所有? 文章在發佈時經過事實查核人員確認是正確的。 文字、圖像和連結可以在以後編輯、刪除或添加,以保持資訊最新。