编码生命信息的化学物质

我们周围的植物、动物，包括我们自己，体内每一秒都会发生数百万次化学反应。一些反应是降解物质，另一些则是合成这些物质。一些反应传递化学信号，另一些则是处理这些信号。一些反应释放能量，而另一些则使用能量。这些错综复杂的化学反应的核心，是一种非常独特的化学物质。

上面所描述的化学物质便是脱氧核糖核酸，即DNA，一种在所有物种中都有的承载遗传信息的生物高分子。DNA是生命的模板，它包含了一个生命体的全部生物化学信息。DNA容易复制，能够传递信息，以及在细胞中对反馈做出反应。

DNA组成单元

无论DNA链是长是短，它们都是由三种基本的化学单元组成：含氮碱基、脱氧核糖和磷酸基团。

JamesWatson和FrancisCrick结合Franklin获得的DNAX射线衍射数据和之前的关于DNA的化学和生物分析创建了DNA的结构模型。

JamesWatson

FrancisCrick

MauriceWilkins

RosalindFranklin

JamesWatson,FrancisCrick和MauriceWilkins因为对理解DNA结构的贡献共享了年的诺贝尔生理医学奖；尽管RosalindFranklin获得的晶体数据在此发现中至关重要，但是她在年去世，未能获得年的诺贝尔奖。

DNA复制的示意图

由于这样特殊的结构和过程，人们可以在这基础上进行改造，从而产生“转基因”物种。

让玉米变得“不简单”

玉米原产于美洲，该地区的原住民改造了类蜀黍植物的基因。不同于现在的玉米在植株中部产生玉米棒子的结果方式，这种植物的果实结在茎秆的顶部。改良培育这种类蜀黍植物为我们提供了更为丰富和更具有营养的食品。

位于现代玉米穗下方的是其早期的祖先——类蜀黍

这可以说是很早之前的“转基因案例”。

一大片并不像它看起来那么简单的玉米田

这片玉米田绝不仅是简单的玉米田，尽管看起来并无二致。实际上，玉米田是一个小型的、不平衡的生态系统。对玉米而言，玉米田是它的家，土壤中含有营养物质，其上有阳光照耀，同时有很多的水分。对杂草而言，玉米田是一片肥沃的可以去占据的土地，杂草快速生长，摄取营养物质，一些甚至会阻挡阳光。对昆虫而言，玉米地是一个不错的家，可以孵育幼虫，也可以享受美味。许多昆虫已经进化到可以利用我们种植的玉米田。

一只忙碌工作中的欧洲玉米螟

对玉米种子进行两处常规的基因编辑就可以使玉米植株能够抵抗类似欧洲玉米螟或者西方玉米根虫的昆虫，以及像是甘草膦这样的除草剂。这种玉米植株能够产生它自己的杀虫剂，这使得农民可以少喷洒些杀虫剂。同时这种玉米植株能够耐受一种常见的除草剂，这意味着农民可以只喷洒这种除草剂而不必喷洒其他的，这样就可以减少水域中毒素的积累。

这就需要提到“转基因”的概念。基因组被分成许多短的片段，这些片段分别去指导细胞中相应特定反应、化学物质以及事件的发生。转基因技术的原理是将人工分离和修饰过的优质基因片段，导入到生物体基因组中，从而达到改造生物的目的。基因片段的来源可以是提取特定生物体基因组中所需要的目的基因，也可以是人工合成指定序列的DNA片段。

基因工程的过程示意图

比如，被称为苏云金杆菌的土壤细菌中就含有产生上述抗虫蛋白质的基因。从这个细菌中取出基因，然后将其插入到玉米中，我们便可以得到能够产生杀虫蛋白质的玉米植株。

当下人们对“转基因”还是无法接受

一、转基因植物将会进入野生环境中。

考虑一下开始提及的转基因玉米。这种转基因玉米可能通过种子、花粉的意外释放，或者和附近的野生杂草近亲杂交，传入到野生环境中。如果野生的杂交体携带新的基因，这可能导致新的具有抗性的超级杂草种群的产生。尽管很多国家禁止在其野生近亲的附近培育转基因作物，这种规定仍不能阻止非法种植及其他的偶然生长等情况。例如，墨西哥的玉米地里已经发现了转基因玉米，这一区域有不同类型的原产玉米和它们的野生近亲。

#回应#

尽管理论上不是不可能的，但基因转移到自然界中并传递下去的可能性微乎其微。这种情况存在一个天然的障碍，因为转基因植物和它们与野生型的杂交体在与野生型的竞争中远远处于下风。虽然杂交体有可能会含有具有优势的抗性基因，但它同时也接受了其他不利的基因（比如浅根系系统，无法竞争有限的水源）。在实验中，杂交体难以在野外生存。另外，一些转基因植物是不育的，它们无法通过杂交传播自己的基因。

二、转基因作物威胁了生态平衡。

在实验室实验中，转基因作物的花粉危害到了除目标害虫以外的毛毛虫和其他昆虫。对一般昆虫种群的危害将会因为鸟类对这种有毒和受到污染的昆虫的捕食而蔓延到整个食物链。广谱的杀虫剂也可能会危害到对于授粉和土壤恢复至关重要的昆虫种群。尽管实验室中试验使用的花粉量比实际情况要多，但是在农田中，转基因植物暴露在花粉下的时间要长得多，甚至会持续好几代。这种长时间的威胁还未可知。

#回应#

理想情况下，转基因作物会减少农药的使用。如果基因编辑的性状选择得当，那么就只有目标害虫会受到伤害，而对其他昆虫的影响是很小的。昆虫多样性会因为选择性杀死其中一小部分而变得更好更健康。另外，高级的基因工程甚至可以控制目的基因的表达时间和在植物中的表达部位。如果杀虫剂只在叶子中产生，那么和花粉有关的昆虫受到的伤害的风险就会很小。最后，当我们谈到对生态平衡的危害时，我们也必须考虑到我们赖以理解周围环境的标准也是在不断变化的。

三、转基因作物将会迫使害虫进化。

在转基因植物周围的生态系统中，目标杂草、昆虫、细菌在不停地运动、死亡和进化。如果这些物种进化了，转基因植物将会失去对它们的抵抗力。历史上，我们应对这种问题的方式，就是在该作物现存的突变种中寻找到具有相应天然抗性的植株，进而通过选择杂交的方式创造一个新的更具竞争力的杂交体。当我们所依赖的作物突变体为数不多时，我们就不再有可以利用的基因多样性了。

#回应#

尽管在实验室中，昆虫很容易进化出一些新的抗性性状，但实际情况中，仅有为数不多的报道。美国和欧盟的监管机构要求在转基因作物旁边种植一些传统的没有基因编辑毒素和抗性性状的作物。这种混合种植方式意在阻止昆虫通过进化发展出抗性，因为对作物的抗性不再是一个生存的要求。当转基因作物更为普遍时，科学家需要进一步探索种植多少非转基因作物，才能减少产生新抗性昆虫的风险。

当然，这些争议是集中与对局部环境造成的影响，而另外一个更重要的因素——“人”，是不容忽视的。

所以，究竟“转基因”会不会进入大众视野，成为“寻常之物”，还需要时间去考究。

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