Bt毒蛋白存在广泛的非标靶效应

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　近日华中农业大学张启发团队开发的华恢1号Bt抗虫大米完成美国食药局FDA咨询，可以供人类食用和用作动物饲料，这一新闻似乎给国内转基因利益集团打了一剂强心针，各种挺转宣传甚嚣尘上，有必要泼点冷水。其实笔者早在长篇原创文章《盘点那些转基因作物之Bt抗虫作物篇》( http://t.cn/R81FcAl )以及译作《转基因Bt毒素：对人类和环境安全或者是超级毒素?》( http://t.cn/R81FcAW )中就详细介绍并讨论了转基因Bt抗虫作物的弊端以及潜在健康和环境危害(也都在“今日头条”发表过)，但有读者反映文章太过专业和冗长，不利阅读和传播，故笔者借此热点事件之机，将该文作了摘要改写，感兴趣的读者可以搜索并阅读原文，以了解更详细信息和所引用证据的来源。
　　Bt毒蛋白是由苏云金杆菌分泌的一类毒蛋白，能杀死多种鳞翅目、鞘翅目、双翅目等等的标靶害虫，因此农业上常把它们用作生物杀虫剂，转基因科学家把苏云金杆菌产生Bt毒蛋白的基因转到作物中去，使作物本身表达Bt毒蛋白，而标靶害虫吃了作物就会死亡。转入作物的基因所表达的Bt毒蛋白主要包括Cry1、Cry2和Cry3三大类，以及少量Cry9。
　　这样一来作物就成了农药工厂，从发芽到收获的过程中作物的每一个部分都持续表达Bt毒蛋白，最后这农药直接就被人类和动物食用了。
　　由此带给人们的顾虑就是：虫子吃了会死，人吃了没事?转基因科学家解释说：Bt毒蛋白只有在标靶害虫的肠道环境和特定蛋白酶作用下，才能消解成活性蛋白(分子量65 KDa左右)，与害虫中肠上表皮膜的受体结合，形成特异性穿孔，从而杀死害虫。而其他非标靶昆虫及人类的肠道环境不同、也不存在相应受体，因此不会与Bt毒蛋白结合，反而Bt毒蛋白会被完全消化降解。这听起来很美好，转基因砖家所谓的科普，反反复复说来说去的也一直是这个论调，欺骗了不少盲目而无思考能力却整天把科学挂在嘴上的挺转者。可是他们告诉我们的只是事情的一个方面，还有下面这些事实被他们刻意隐瞒了。
　　1，Bt毒蛋白的杀虫机理不明：
　　实际上科学界对Bt毒蛋白的杀虫机理并没有完全确定，目前存在两种不同的机理，分别是“顺序结合模型”(也就是上述转基因砖家给我们科普的模型)和“信号传递模型”，还有人提出了结合这两种模型的机理。目前科学家对Bt毒蛋白的杀虫机理，尚处于只知其一不知其二的状况，甚至由于新的研究结果和证据的出现，使得这种状况变得更加混乱。更为可笑的是提出“顺序结合模型”的墨西哥夫妻档科学家被揭发篡改了十一篇文章中的图片，作为支持其模型的证据，因而受到惩处。
　　2，Bt毒蛋白存在广泛的非标靶效应：
　　一直以来都不断有科学研究证明Bt毒蛋白(包括单个种类的Bt毒蛋白和多种Bt毒蛋白的混合物)以及转基因Bt抗虫作物对标靶害虫之外的生物带来危害，研究对象包括了从真菌、肠道菌群、非标靶昆虫(瓢虫、水蚤、草蛉等等)、有益的害虫捕食者、蝴蝶和蜜蜂等授粉益虫、水生生物、土壤生物、到哺乳动物(如小鼠、奶牛等)等广大范围内的生物以及人类细胞，带来的危害包括对小肠、肝、肾、脾和胰腺的毒性效应、扰乱消化系统功能、损伤雄性生殖器官、干扰血液生化和免疫系统等等。
　　而这些非标靶生物体内并不存在针对Bt毒蛋白的特定受体，有鉴于此，科学家总结说，Bt毒蛋白可能不像以前所相信的那么特异，它对非标靶生物存在不同的作用机理，可能意外地伤害非标靶物种和生态群落。
　　3，Bt毒蛋白在哺乳动物和人体内并不像转基因砖家告诉我们的那样完全消解：
　　有研究发现孟山都MON810玉米中的Cry1Ab毒蛋白在奶牛体内未能完全分解;模仿人类胃液的体外消化实验则发现Cry1Ab即使在胃液的酸性条件下也能稳定存在并引发免疫反应;更令人震惊的是加拿大魁北克的科学家发现非孕妇、孕妇血液内能检测到Bt毒蛋白，且能通过胎盘进入胎儿体内。这个发现动摇了Bt毒蛋白会在人类消化系统中完全消解因而Bt作物可以安全食用这一论调的基础。
　　4，多抗转基因Bt作物有更强的非标靶效应，同时带来协同毒性效应：
　　针对害虫对转基因Bt作物产生抗性，科学家开发了多抗Bt作物，即把多种Bt毒蛋白整合进同一个作物品种，转基因科学家说如果多抗作物中引入的Bt毒蛋白在单独存在时是安全的，则把多个这样的Bt毒蛋白组合在一起，得到的多抗转基因Bt作物也安全。
　　但是大量研究表明，这些不同的Bt毒蛋白之间会产生协同毒性效应，也就是说它们共同作用的结果，其总和毒性并不是其中最大的那个毒性，也不是它们简单的加和，而是要大得多。相应的，多抗Bt作物也会对更大范围的生物产生非标靶效应，而针对多重Bt毒蛋白再加上除草剂的协同毒性效应的研究还很缺乏。
　　5，监管机构对单抗和多抗转基因Bt作物安全性的评估存在漏洞：
　　监管机构对Bt作物安全性的评估不是检测Bt毒蛋白在作物中表达时的毒性，而是检测经细菌表达并提纯后的蛋白的毒性(理由居然是转基因公司认为从转基因作物本身提取足够的Bt毒蛋白既困难又昂贵)。而且监管机构接受了转基因科学家的前述说辞，在评估多抗Bt作物安全性时，一次只独立评估一种Bt毒蛋白。美国甚至不强制要求动物喂养实验，欧盟虽有此要求，但也只是90天短期喂养实验，并且接受转基因公司用亲本单抗作物所作的动物喂养实验结果，而不是使用完整的多抗作物来进行长期实验，完全没有考虑这些Bt毒蛋白之间的协同毒性效应。同时Bt毒蛋白对非标靶生物的危害作用，并不是如对标靶害虫那样是较快致死的，更可能是长期和亚致死的，这些根本都没有得到评估。
　　6，转基因Bt抗虫作物的大量种植导致超级害虫滋生，而外用Bt生物杀虫剂则不会：
　　外用Bt杀虫剂只在害虫滋生之时使用，既可以控制用量也可以控制次数，而且在日照雨淋之下很快降解，害虫与之接触时间短，Bt杀虫剂使用了很多年也基本没有带来具抗性的超级害虫。而Bt作物在整个生长过程中都在作物的各个部位不断表达Bt毒蛋白，在一年中大部分时间这是没有必要的，标靶害虫长期持续与之接触，因而很快进化出抗性，出现超级害虫，而针对超级害虫设计的多抗Bt作物也并没能延缓害虫抗性的出现，反而带来能对抗多种Bt毒蛋白的超超级害虫。随之而来的结果是Bt作物越来越难以抵御害虫侵犯，农民不得不使用越来越多的杀虫剂，例如印度棉农的经历就是个惨痛教训，这证明Bt抗虫作物是不可持续的技术，根本赶不上害虫进化的速度。
　　7，转基因Bt抗虫作物导致次生害虫泛滥：
　　在Bt作物出现的早期，抗虫效果显著，标靶害虫受到抑制，结果导致原来处于次要地位的非标靶次生害虫泛滥，这有中国的盲蝽蟓和印度的粉虱为例，农民损失惨重，不得不使用大量杀虫剂来对付次生害虫。以拒绝试吃转基因食品而闻名的转基因砖家吴孔明关于这方面的研究发表在著名《科学》杂志上，他哀叹“就像任何其他的新技术，转基因Bt棉在害虫控制上发挥重要作用的同时，可能引起无法预计的后果或风险。我们对大规模种植Bt转基因作物对生态环境带来的潜在影响缺乏经验”。
　　8，转基因Bt抗虫作物实际上并不能降低杀虫剂使用量：
　　好些研究报告显示Bt抗虫作物降低了杀虫剂的使用量，但是这些研究的一个共同特点是只研究了外用杀虫剂的情况。Bt作物固然减少了外用杀虫剂的使用，但是别忘了，Bt作物本身就是农药工厂，它的内部还表达了大量杀虫剂毒蛋白，而美国环保署是把Bt作物中的Bt毒蛋白当作农药来管理的。多项研究显示，Bt作物整个生长期表达的Bt毒蛋白远远超过理论上它能取代的外用杀虫剂的用量，特别是多抗Bt作物，其在Bt作物中所占比例逐年增加，其表达的Bt毒蛋白总量比单抗Bt作物要多得多。如果算上作物内部表达的Bt毒蛋白，再加上超级害虫的出现、次生害虫的泛滥，迫使农民使用更多杀虫剂，Bt抗虫作物实际上很可能是增加了杀虫剂的用量。
　　9，转基因Bt抗虫作物并不能减少环境污染：
　　Bt作物的一个承诺就是降低农药杀虫剂用量，减少环境污染。如上所述，Bt作物实际并不减少杀虫剂用量，这不仅是因为超级害虫和次生害虫泛滥的原因，更因为Bt作物本身表达了大量Bt毒蛋白，最为可笑的是这作物内部产生的大量杀虫农药，除了少部分存在于果实中的、以及用来作为饲料的少部分茎叶中的、被人畜食用摄入体内并可能带来健康危害之外，绝大部分存在于根茎叶以及花粉中的Bt毒蛋白却还是都留存在了环境中，根本就起不到所宣称的保护环境的作用!而且相比于外用Bt杀虫剂在风吹雨打日晒下易被降解，这些存在于作物内部的Bt毒蛋白则更加难以降解，并泄漏到土壤和水系中，污染环境。
　　10，转基因Bt抗虫作物不能提高产量：
　　转基因利益集团一直宣称转基因作物能增产，可是美国科学院报告发现虽然转基因抗除草剂和抗虫作物的产量总体是增加了，但从长期历史来看，没有证据显示其平均增长速率有变化，也就是说这种增长是由于农耕技术进步、化肥农药的应用等因素带来的，与转基因无关，传统作物也能获得同样增长;《纽约时报》长篇调查报告则发现拥抱转基因技术的美加与农业技术同样发达却拒绝转基因的德法等欧洲强国相比，其作物产量没有优势。那种只有转基因才能喂养日益增加的世界人口的宣传说辞是无稽之谈。
　　11，转基因Bt抗虫作物表达的Bt毒蛋白与有机农业使用的外用Bt杀虫剂有根本区别：
　　转基因砖家为Bt作物辩护说，有机农业中也使用Bt杀虫剂作为应对虫害的生物防控方法，如果Bt作物有害，那有机农业使用Bt杀虫剂也同样有害。
　　但是他们没有告诉我们的是Bt作物表达的Bt毒蛋白与有机农业使用的Bt杀虫剂有着本质的不同。后者通常含有经过弱化甚至灭活的Bt细菌，其中所包含的是Bt毒蛋白的非活性前体，必须在害虫体内特定的条件下剪裁成一定大小的蛋白，才能成为有活性的杀虫毒蛋白，再加上喷洒出来的Bt细菌只存在于作物表面，在日光雨水中快速降解，在食用时即使有任何残留，也很容易洗去，所以外用Bt杀虫剂虽然有长期使用历史，却没有发现对人畜和环境造成危害。
　　而Bt作物中所表达的却不是毒素前体，而是已经被剪裁截短的预活化的毒素蛋白，例如孟山都转基因玉米MON810表达的就是截短的预活化的Cry1Ab(分子量只有91 KDa，而完整的Cry1Ab毒素前体的分子量是130 KDa)，华恢1号和Bt汕优63表达的融合Bt毒蛋白Cry1Ab/1Ac甚至可能就是已经活化的毒蛋白(其分子量只有60 KDa左右)，它们都更接近于具有活性的毒素形式，而绕过了活化所需要的特定条件，削弱了其针对标靶害虫的特异性;而有些Bt作物表达的则是自然界中根本不存在的人工融合Bt毒蛋白，例如张启发的转基因大米表达的Cry1Ab/1Ac融合蛋白;此外，所有转基因Bt蛋白都在作物细胞内被进一步修饰，因此转基因作物本身会改变Bt毒蛋白的本性。很多研究表明，所有这些大大提高了Bt作物中Bt毒蛋白的毒性，也降低了其特异性，扩大了其非标靶效应的范围，使之成为“超级毒素”。同时，它们存在于作物内部，不易降解或洗脱，就直接被人类和动物食用了。
　　而这些事实都被转基因生物安全监管机构忽视了，它们反而接受工业界的说法，认为外用Bt杀虫剂有长期安全使用史，所以Bt抗虫作物也是安全的，甚至在作安全评估时，允许用提纯的Bt毒蛋白来代替实际的Bt作物进行实验。可实际上，外用Bt杀虫剂与Bt作物内部表达的Bt毒蛋白，不仅有着上述本质的不同，而且前者作为一种杀虫农药，从来不是设计来供人畜食用的，它具有的是安全使用史，而不是安全食用史(它被人畜食用的机会极低)，不能因为外用安全就宣称作为食物的一部分也安全，而Bt作物内表达的Bt毒蛋白则是会被人畜食用的。
　　12，商业化转基因Bt抗虫作物的每个部分（包括果实）都表达Bt毒蛋白：
　　有挺转者宣称Bt毒蛋白只存在于Bt作物的茎叶中，人畜食用的果实或胚乳中则没有，这是来自方舟子的谣言。插入的Bt基因会在哪些组织中表达，取决于所使用的启动子，为保证受作物自身排斥的外源基因能有效表达，目前商业化种植的Bt抗虫作物几乎都使用强启动子，表达能力是一般植物基因的几十、上百、甚至上千倍，能控制Bt基因在作物的各个部分表达，例如最常用的是来自花椰菜花叶病毒的CaMV 35s启动子，让人吃惊的是，它除了具有启动子的作用，本身还编码了某些病毒蛋白，被称为病毒第VI基因，这就是网上盛传的转基因作物中隐藏有病毒基因的由来，而它本身在作物中是否会表达并带来负面影响，却从未得到深入研究。
　　有科学家在研究使用“组织特异性启动子”，可以控制Bt基因只在特定组织中表达，而在其它组织(比如果实或胚乳)中则几乎不表达或表达量很少，但目前应该还没有商业化应用。
　　13，美国环保署并没有一次性豁免所有转基因Bt抗虫作物中Bt毒蛋白的残留量：
　　美国环保署把Bt作物中插入的外源Bt基因及其表达的Bt毒蛋白都当作农药来登记管理，并一律归类为“化学农药残留”，但对多种转基因Bt抗虫棉、玉米、大豆和其它食品中的Bt毒蛋白的残留量却不作限制，这是延用外用Bt杀虫剂的安全使用史、对Bt作物中的Bt毒蛋白浓度作出的豁免。前文已经指出这存在很大问题，因为外用Bt杀虫剂与Bt作物中的毒蛋白有本质不同，而且安全使用不等于能安全食用，要记住，转基因砖家告诉人们Bt作物减少了杀虫剂的使用，但减少的这些杀虫剂是要让你吃下去的。
　　另外，美国环保署并没有一次性豁免所有Bt作物中的Bt毒蛋白残留量，而是采取个案处理政策，即每一种Bt作物表达的每一种Bt毒蛋白，都必须单独申请豁免。而如果已经有人为某种作物的某种Bt毒蛋白申请了豁免并获得批准，那么后来的为同样的Bt毒蛋白所作的申请就很容易获批。华农的华恢1号所表达的融合蛋白Cry1Ab/1Ac获得美国环保署豁免，估计也是借了别人的东风，因为此前已经有转基因公司为Bt作物中的Cry1Ab和Cry1Ac分别申请了豁免。
　　14，转基因科学家解释不了转基因Bt抗虫作物的非预期效应：
　　实际上，转基因科学家根本不清楚作物中插入外源基因会带来怎样的非预期效应。非洲的布基纳法索素来以其高质量的棉花而闻名，可自从改种孟山都的转基因Bt棉花之后，棉花质量逐年下降，纤维长度和轧棉率降低，该国三分之二的棉花被评级为低质量中等纤维长度，“损害了布国棉花的声誉，使其在国际市场贬值，再加上低轧棉率导致的总棉绒量的降低，劣质的转基因棉花使布国棉花公司的经济利益受损严重”。布国棉花衰败的事实指出了转基因过程的一个普遍问题：即插入的基因会影响其它看起来本不相关的基因，孟山都的科学家却“不能精确解释导致这些问题的机理”。最后布国淘汰了转基因Bt棉花，转而种植本土常规品种棉花，同时还向孟山都提出2亿8千万美元的赔偿要求。
　　另一方面，有证据显示中国、印度和巴基斯坦的转基因Bt抗虫棉也已经或正在经受着棉花质量下降的困扰，这说明了外源基因的插入，会产生意料之外的影响，最终的产物与常规作物并不实质等同，而转基因Bt抗虫大米，也同样可能存在未知的问题。
　　15，转基因Bt抗虫作物破坏生物多样性：
　　由于转基因作物的大量种植，侵占传统作物种植面积，使得种植品种日趋单一化，同时通过基因漂移，污染了传统作物品种，这些都破坏了生物多样性。以印度为例，引入孟山都Bt抗虫棉之后，很快占据了90%以上的棉花种植面积，虽然最初几年抗虫效果明显，农民获得收益，但随着标靶害虫抗性增大、次生害虫泛滥，Bt棉花迅速丧失抵抗棉蛉虫和粉虱的能力，农民损失惨重。而当印度政府决定采取措施逐步推动本地传统棉花种子时，却发现后者在种子市场上已经很难找到，传统种子的供应难以跟上需求，这就是转基因巨头垄断种子带来的后果之一。
　　可以看到，转基因Bt抗虫作物最初的承诺没有一样得以实现，相反却给环境带来危害，也给人畜健康带来潜在风险，实在看不出其有什么存在的必要。回到题目中的问题，笔者并没有明确给出虫子吃了Bt抗虫作物会死，人吃了会如何的答案。但是我们可以知道的是科学家对于Bt毒蛋白的杀虫机理并不确定，有很多研究证明Bt毒蛋白和转基因Bt作物对非标靶生物(包括哺乳动物)有危害，而这些都是挺转砖家没有告诉我们甚至是刻意隐瞒的，他们的话要是可信，老母猪都能上树。
　　而有良知负责任的科学家则告诉我们：转基因Bt抗虫作物也许给某些农民带来益处，但“这些益处伴随着严重的健康和环境风险”，需要在批准上市前加以研究;应该对非标靶生物、动物和人类食用者进行“彻底的系统、器官、组织和细胞检测，特别是胃肠道、免疫系统、泌尿生殖系统、呼吸和神经系统”;对Bt毒蛋白应该进行亚慢性、慢性和免疫毒性效应研究，特别是针对人类。