从对于越来越大的玉米穗来说,基因工程无处不在,并且在过去的几十年里已经悄然出现在我们的餐桌上。但文明是如何发展到这一步的?这对我们的食物意味着什么?
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基因工程的历史
我们今天吃的大部分食物都是通过传统的育种方法种植的,其历史可以追溯到很久以前3万年。这些传统的育种过程有时被称为“选择性育种”或“人工选择”,涉及混合来自两种不同来源(例如植物或动物)的基因(通过性交),以在其后代中产生所需的性状。我们可能不认为这种方法与现代基因工程有关,但这两个原理依赖于相同的想法:你可以通过选择来影响有机体的 DNA,以产生所需的性状。
狗的饲养就是一个很好的例子。有时很难相信像哈巴狗和吉娃娃这样的现代品种与德国牧羊犬或爱尔兰猎狼犬具有相同的遗传谱系,但所有这些不同的狗品种都来自人类驯化的史前狼。
尽管我们不确定这种驯化第一次发生的确切时间、原因或地点,但我们确实知道狗从它们共同的狼祖先中分离出来。27,000 至 40,000几年前,在旧石器时代晚期,当时我们还是狩猎采集者。人们普遍认为,驯化是通过选择性繁殖的过程发生的,其中表现出有用特征的特定狼被选择与人类一起生活。这可能包括根据动物的狩猎技巧和温顺来选择动物——因为谁愿意与具有攻击性或害怕你的动物生活在一起呢?
几个世纪以来,人们选择了各种附加特征,例如大小、毛发长度、颜色、体型和交配行为,这改变了狗的遗传学,以至于许多狗品种不再像它们的野生祖先。
同样,人工选择已应用于植物物种。在植物上实践这一概念的最早例子可以追溯到大约 10,000 年前的西南亚人类驯养和繁殖的地方单粒小麦以改善其颗粒分散性。
通过人工选择对作物物种进行的最令人印象深刻、最具戏剧性的转变之一是玉米。最初是一种叫做类蜀黍的野草,它产生的穗小,籽粒很少,经过几个世纪的逐渐培育,穗越来越大,籽粒也越来越多。通过这个过程,我们获得了今天所知道的玉米类型。同样的方法也给我们带来了其他作物,例如西兰花头更大,更甜,更多汁苹果, 和香蕉含有较小的种子。
选择性育种可能有助于在生物体物种中产生所需的变化,但在现代世界中依赖它的速度太慢。这就是现代基因工程技术发挥作用的地方。这些技术可以实现原本需要几代人通过自然选择才能产生的结果。它们也在实验室中进行,使用特定的过程和技术将遗传信息从一个物种转移到另一个物种。
什么是转基因生物——它与食品有何关系?
20 世纪 70 年代初,两位科学家开发并展示了一种将改变遗传学未来的技术。 1973年,赫伯特·博耶和斯坦利·科恩他们能够使用一种分离的酶从一种生物体中切下一串DNA,并有效地将其粘贴到另一种生物体中。在这种情况下,他们从一种细菌菌株中取出与抗菌耐药性相关的基因,并将其插入到不同的物种中,从而赋予其相同的耐药性。博耶和科恩刚刚创造了第一个转基因生物(GMO)。
这场革命不仅对我们对基因工程的理解产生了巨大影响,而且对药理学和医学治疗的实际考虑产生了巨大影响。他们的工作很快于 1974 年完成鲁道夫·杰尼施和比阿特丽斯·明茨他将外源 DNA 引入小鼠胚胎中。
他们是如何实现这一目标的?要创建转基因生物,首先要识别赋予有机体(无论是植物、动物还是微生物)所需特征的遗传信息或基因。然后可以通过使用各种技术来复制该信息,但通常通过称为重组。与博耶和科恩的例子一样,重组涉及用一种称为限制性内切酶的酶切割 DNA,然后将该 DNA 与不同物种的 DNA 结合(或剪接),或者创建具有不同功能的基因。切割后的 DNA 被另一种称为“酶”的酶固定到位。DNA连接酶。该过程完成后,这些拷贝通常被称为重组 DNA。
然后培养经过基因改造的细胞或微生物,并产生许多展示新基因的新副本。通过从供体生物体中专门引入所需性状的基因,新生物体可以不含传统育种技术中可能出现的其他不需要的基因。例如,当植物育种者想要向植物物种引入新性状时,他们会通过异花授粉来实现,这也可能会将其他基因引入该物种,从而导致不需要的特征。因此,基因工程是实现相同结果的更精确的方法。
围绕转基因食品存在哪些争议?
转基因 (GM) 食品自 20 世纪 90 年代以来就已上市,尤其是在美国,通常涉及植物产品,例如转基因番茄、玉米、棉花、油菜、大豆、甜菜、苹果、土豆等。在大多数国家,这些产品的生产受到严格的监管,并且在销售前必须满足特定的健康和食品要求。现有的科学证据和研究表明,受监管的转基因生物是安全的,不会对人体造成危害。威胁为了消费者的健康。
尽管如此,关于转基因生物作为食品的争议仍然存在。人们基于各种宗教和哲学理由提出了反对意见,但他们主要集中在转基因生物对健康和环境的影响上。特别是,转基因食品可以导致癌症。然而,没有证据表明此类食物会致癌,也不清楚它们是如何致癌的。想象的这样做。科学界在很大程度上达成了罕见的共识,并得出结论:转基因食品并不比传统生产的食品更危险。
基于环境影响的反对意见更具挑战性,但最终,它们往往相当于对现代农业实践的批评,而不是对转基因食品本身的批评。农作物不要损坏环境只是因为它们是转基因的。一些农业实践使用过多的除草剂,对环境产生负面影响,但非转基因作物也是如此。耐除草剂的杂草也是如此,这是因为农民反复种植相同的耐除草剂作物并使用相同的除草剂。
在许多情况下,这些问题,无论涉及转基因作物还是非转基因作物,都可以通过负责任的农业实践来解决。这可能涉及预留农业用地以促进生物多样性,以及轮作对不同农药具有抗性的作物,或使用不同的农药来防止抗药性杂草的出现。
转基因食品的未来
随着气候变化带来的威胁和挑战的增加,我们可能很快就会看到对转基因产品的更大依赖。事实上,联合国预测到 2050 年,我们将需要比目前多生产 70% 的粮食来养活全球人口。与此同时,基因工程技术正在不断改进,并将在这一努力中发挥至关重要的作用。
目前,科学家们正在研发新作物具有优异的抗病和抗旱能力、具有改善的生长潜力的动物以及更有效的药物。
CRISPR 等新技术使作物基因编辑变得更加容易。基因编辑技术利用细菌系统通过 Cas9 酶切割 DNA 来简化基因编辑。细菌利用这种酶来抵抗病毒;现在科学家可以利用这个过程来调整许多动物或植物的基因。 CRISPR 技术比转基因方法更快、更准确,因此将对未来的食品生产产生巨大影响。除此之外,基因编辑作物不含外来DNA,因此与转基因作物不同,它们受到的监管和诽谤越来越宽松。
然而,这并不意味着传统的选育方法将会消失。已经有新的了抗旱作物是通过这些较旧的既定方法开发的。看来我们问题的答案将取决于新旧结合的技术。
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