转基因食品,指的是利用转基因生物技术获得的转基因生物品系,并以该转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品称为转基因食品。曾经很长一段时间一直是人们关注和争论的对象。
甚至有网友提出了:如何保证转基因作物的“新基因片段”的启动、转录、表达以及在宿主新的“环境”下与其他基因、蛋白等交互作用不会产生非预期的物质和变化?毕竟这些物质可能根本无法运用现有手段检测,又如何判断对人体是否有潜在危害?如果仅对预设的目标物质成份进行检测又如何保证转基因新物种一定安全呢?今天就来和大家聊聊这个问题。
01,关于网友问题的答案
**首先,答案是impossible!**至少,在我们目前可以了解的技术范围和可以预期的未来里,我们无法解决这个问题。(说明:大部分内容,把转基因三个字去掉或者换成其他的,如辐射,诱导等,都成立)
我们从以下角度来解读:
第一部分,我们的食品摄入的不确定性;
第二部分:我们的现有技术手段.
02,我们食品摄入的不确定性
**以植物转基因为例,**从转基因到进入我们体内,大体上有以下三步,如图:
以上每一个过程,都充满了大量的不确定性,事实上,这个不确定性,从生物学角度,所有我们吃的喝的,甚至是呼吸的,活动的,都会影响整个过程的不确定性,因为,太复杂了,而我们现在还处在生物学起步阶段。
下面我们一一来分析。
03,转基因本身的不确定性
转基因本身的不确定性,我从三个方面来说:
**一、基因来源问题。**目前转基因来源都是非宿主本身,来自于其他物种,诸如病毒、细菌或真菌等的基因。这是转基因和杂交育种及诱变育种最大的区别,包括我们目前了解的cas9技术,事实上都属于后者,即编辑已有基因和导入外源基因的差别。这个差别,需要较长的周期来确认。
二、基因插入位置的问题(这绝对是最新的问题,也是我们传统转基因从业者从未意识到的,因为这些进展是这两年才出现的)。如下图所示,传统意义上,我们认为动植物的基因组组成如下
大部分为垃圾区域(90%以上),很长,而我们有效的部分,也就是基因,只是极少的一部分。所以,我们把我们的转基因擦入到图示的垃圾区域,这样就安全了。所有的转基因,不管通过什么方法,都是插入到了如图的垃圾区域。
然而,这个观点同样被颠覆了,我们认为的垃圾区域,竟然是有意义的,最出名的一个内容就是典型作用就是翻译成为lncRNA(长链非编码RNA),这些在剂量补偿效应(Dosage compensationeffect)、表观遗传调控、细胞周期调控和细胞分化调控等众多生命活动中发挥重要作用,成为遗传学研究热点
那么问题来了:既然我们认为插入的垃圾位置突然有了作用,那我们之前的转基因是否还安全的躺在了宿主基因组上呢?
三、转基因对宿主代谢网络的影响。
目前看到的所有转基因产品,都是基于传统的方法检测,比如宿主的常见性状(如育性,毒性,环境影响如异交率等),然而,对整个生命体的其他基因表达影响,没有研究过(技术原因),现在RNA-seq这么物美价廉,有人开始做这方面,基本上,一个转基因,至少会带来上百个基因表达的改变。
这个图是转基因前后基因表达的变化,总共~12,000 基因Gao L, Tu Z J, Millett B P, et al. Insights into organ-specific pathogen defense responses in plants: RNA-seq analysis of potato tuber-Phytophthora infestans interactions[J]. BMC genomics, 2013, 14(1): 340.
这个图示巴西商业销售的转基因玉米和非转基因玉米 面粉的 蛋白表达差异(只是玉米粉,不包括其他的 图上的有区别的蛋白按照分类区分,比例如下:疾病防御相关40%、未知13%、蛋白合成10%、细胞结构7%、细胞生长分化7%、新陈代谢7%、蛋白锚定和储存3%、信号转导3%等Comparative study of transgenic and non-transgenic maize (Zea mays) flours commercialized in Brazil, focussing on proteomic analyses)
说明:第三点不仅存在于转基因中,杂交育种、诱变育种等所有育种都存在这样的内容,只不过,大家盯着转基因而已。只要做个这比较,几乎所有的都会存在热图。我们不关注,但不等于不存在!
04,转基因食品加工
植物的处理过程,完全会影响到后续的效果
一、植物的生长环境
主要包括日照、温度以及土壤、肥料和农药的影响,还有水的影响,都会影响到植物的果实。很多因素,包括重金属污染,植物的生长环境影响(典型的是籼稻在不同区域生长产量差异极大,糯性也受影响)
二、植物的果实采摘
主要包括采摘时间及相应的储存方式的影响。
三、食品加工方法
这一点是非常关键的
各种加工方法,事实上对食品的影响非常大
比如我们的食品加工方法:炖、焖、煨、蒸、煮、熬、炒、卤、炸、烧,每一种处理后,其获得的产品都是有影响和差别的,特别提出的是腌制类食品,由于高盐等原因,容易对心血管有影响,甚至致癌。
05,人体对食品的处理
不同人,对食品的处理结果也不一样
一、人食用差异
包括喜欢的口味、生熟的水平等,还有人吃隔夜食品
二、人体差异
不同人对不同食品摄入的影响,特别典型的是牛奶摄入以及酒精摄入的问题,不同人体质差异太大。
06,我们目前拥有的技术
**食品化学技术。**我不是专业人士,常见的分析,包括毒性、营养成分含量分析,这些基本上已经形成了国家标准
生物学角度:
基因组学:在植物食品方面,个人认为影响不大,一般是用于植物分子生物学分析,在食品方面个人觉得应用不大
转录组学:这一套技术是应用最多最广的,包括那张热图,主要是通过对RNA的捕获来获取植物体内所有基因的表达,这样就可以寻找到差异表达基因
蛋白组学:其实,原则上,我们最直接摄入的是蛋白,因此,如果能够详细的鉴定出蛋白的表达情况,自然是最好不过了。然而,囿于技术问题,我们目前的蛋白组学还不尽人意。因为蛋白组学最大的问题一是蛋白质分离问题(蛋白种类太多而且彼此结合以及活性结构),二是蛋白鉴定问题(测序难)
综上,以我们目前掌握的技术和能力,我们无法给出一个确切的答案,甚至,你这一会儿和下一会儿,你喝了口水和没喝水,都很难区分,如果从这么多指标去分析,那简直是个天文数字,至少一台天河计算机都不够用。
所以,就不要愁了,该咋样就咋样。