吃了這麼多年轉基因食品 我們的基因改變了多少
編者按：
在紀錄片《食物進化》（Food Evolution）的開始，夏威夷島的居民激烈討論是否應限制或禁止使用轉基因，他們擔憂的與眾多中國普通民眾一樣，認為轉基因是入侵物種，會影響人們的健康……但實際上，轉基因技術拯救了夏威夷的木瓜以及烏干達的香蕉產業。這部由電影製片人斯科特·肯尼迪拍攝的紀錄片將反對或支持轉基因的雙方觀點一一呈現，2017年在北美上映，4月19日在中國舉辦了點映會。
正如《轉基因問題是如何撕裂中國社會的？》中分析的那樣，人們對轉基因的恐慌可以理解。「反」「挺」雙方長期並不在一個語境中對話。如果我們掌握一些基本的生物學知識，也許能更順暢地探討這個話題。
本文作者王堯，退休前為同濟大學醫學院生化教研室主任、教授、研究生導師，從事《生物化學》和《分子生物學》的教學和科研工作多年，他試圖用最通俗易懂地語言闡釋基因與轉基因，告訴我們為什麼吃轉基因食物不會被轉基因。希望大家能夠讀完文章再留言。
撰文 | 王堯
責編 | 程莉
很多朋友對轉基因食品持否定態度，究其心理，主要是害怕食用了轉基因食物會導致自己被轉基因，從而罹患什麼疾病。一篇「反轉」的文章中寫道：「驢和馬交配生產來的是騾子，而騾子喪失了生育能力，你琢磨一下轉基因食品的害處有多大吧！」這是不少民眾反轉心理的充分寫照。其實這些都是不必要的擔心！為什麼呢？且聽我細細道來。
人常說：「龍生龍，鳳生鳳，老鼠生的會打洞」，這說明了生物的遺傳性具有相當的保守性。當然，生物也具有變異性，但是，其保守性要比變異性穩定的多。不可能今天是狗，明天又變成了貓。那麼，為什麼遺傳性會非常穩定呢？這是因為任何一種生物都有保衛其基因穩定的嚴密措施，從單細胞生物細菌到最高等的人，都具有這種保衛能力。
要說清楚這個問題，必須從分子生物學的角度加以闡明，我們先從基因說起。
基因是什麼？
基因的知識，如今在中學的生物學裡都會學到。也許您年長一些，錯過了這個內容的學習，那也沒有關係，讓我們稍作補習。說的淺顯一些：基因就是記載著生物遺傳密碼的載體，也可以理解為遺傳密碼的「天書」。各種生物都按照這部載體（天書）中的密碼來建造自己的結構和運行自己特有的功能和代謝類型。當然，這種科普的語言肯定有其不夠嚴謹之處，但不太離譜就行。那麼，這個載體是什麼？經過無數科學家不懈探索，如今可以肯定地回答說：載體就是核酸。
核酸是一種生物大分子，它分為兩大類：核糖核酸（RNA）以及脫氧核糖核酸（DNA）。除了部分病毒，絕大多數生物的遺傳信息都記載於脫氧核糖核酸分子上。
核酸的組成單位是核苷酸，往往由數十、數百、數千乃至更多的核苷酸連接起來形成核酸。核苷酸又是由三部分更小的分子組成：磷酸、核糖（或脫氧核糖）以及鹼基。
每種核酸有四種不盡相同的鹼基，由於它們的化學名稱拗口難記，在這裡用四種大家熟悉的撲克牌花色來代替：紅桃、黑桃、梅花和方塊。在這個卡通畫中，中間穿黃色衣服的小人代表脫氧核糖，他右手拿著一個磷酸，左手舉著一個鹼基。三者一起代表一個核苷酸。因為鹼基有四種，那麼脫氧核糖核酸（DNA）中就有四種核苷酸（見圖2）。
也可以用文字來簡單表述核苷酸的結構：
磷酸-脫氧核糖-鹼基（四種之一）
許多個核苷酸連接起來，構成了核酸（圖3）。
圖3所表示的核酸鏈僅僅是其起始端的一段，只包括6個核苷酸。其實，一個核酸鏈中可能有上百、數千、過萬個核苷酸，由於篇幅的原因，這裡僅僅示意罷了。從圖來看，核酸鏈實際上是一條不斷重複的磷酸-脫氧核糖所形成的鏈子上掛了一串四種不同的鹼基。正是四種不同鹼基的排列順序，記載了複雜多樣的遺傳密碼。
有人會問：僅僅4種不同的密碼符號能有足夠的複雜性嗎？回答是肯定的。君不見莫爾斯電報密碼僅僅由點（嘀）和劃（噠）兩種符號構成，它可以表達世界上各種繁雜的電文含義；又比如電子計算機的基本數學語言是「0」和「1」兩個符號，就足以完成複雜的運算、繪圖、著文等本領；那麼核酸具有四種符號不就更加能夠勝任有餘地編碼世界萬物的生命密碼了嗎？
生物體內的信息流，是從核酸流向蛋白質和酶（酶是具有催化活性的蛋白質），換言之，核酸的遺傳信息決定了蛋白質和酶的結構（在這裡為了簡化，省去了RNA的環節），而蛋白質和酶進一步決定生物體的結構、功能和代謝類型，也就是決定了該生物的一切性狀。通俗地說，它決定了是人、是馬、還是牛，或者是什麼植物；如果是人的話，你是男還是女，是丹鳳眼或者杏仁眼，身材像武松還是武大郎。
那麼，核酸中的鹼基序列是如何編碼和決定蛋白質的呢？現在知道是採用「三字經」的原則。即三個鹼基密碼符號決定一個氨基酸（蛋白質的組成單位），這種三字經也沒有逗號，但採取每三字一斷句。例如：
「人之初性本善性相近習相遠。」讀作：人之初 性本善 性相近 習相遠 。
雖然沒有逗號，卻有句號，句號也是由鹼基密碼編碼的。它代表編碼一種蛋白質的信息到此結束，下面可能會開始另一個蛋白質的編碼。
核酸中鹼基密碼決定蛋白質中氨基酸排列順序的方式可參看圖4。
蛋白質中氨基酸的數目、種類和排列順序，決定了它具有什麼功能。
胰島素是已知的最小的蛋白質之一，它由51個氨基酸組成。我們可以想見編碼胰島素至少需要有51X3 = 153個鹼基。而由這51個氨基酸照此排列組成的蛋白質——胰島素，就具有調節糖代謝的重要功能。不同的蛋白質具有不同的功能，眾多的蛋白質和酶則決定了個體的性狀。
好了，我們有了這些基本知識，就容易討論和說明問題啦。
食物中的基因載體物質會不會改變我們的基因呢？
01 層層設關，嚴加把守
記載著人類生命信息的核酸，它深藏在細胞王國的宮殿——細胞核中，食物中外來的基因物質要達到細胞核可以說絕無可能。
1、胃腸道內的消化關：
食物進入胃腸道，必須經過消化，才能吸收，尤其是那些大分子物質，更需如此。澱粉需水解成葡萄糖才能吸收，蛋白質需消化為氨基酸才能吸收，而核酸大分子在消化道中更遭遇到分化瓦解。
核酸首先在消化道中強大的磷酸酶的作用下，被分解為其組成單位核苷酸（見圖5）。
核苷酸的分子量仍然比較大，它進一步在磷酸酶的作用下，切掉磷酸，分解為核苷和磷酸（圖6）：
核苷在核苷酶的作用下，分解為脫氧核糖和鹼基（圖7）。
至此，核酸的巨大分子在消化道中被酶分解為分子較小的鹼基、脫氧核糖和磷酸，加上少量殘留的核苷酸，可被腸道吸收。
上面講到：遺傳信息是由掛在核酸鏈上的鹼基排列序列決定的，因此可見，當核酸被分解為這些小分子的物質之後，就喪失了遺傳信息載體的功能。試想，當一部三字經被碎紙機切成碎片之後，你還能從這些碎紙片讀出任何意義嗎？
總之，食物中無論是動物性或者植物性的基因物質，無論是「原生態」的、還是自然雜交的、人工授粉的、還是用高科技進行轉基因的所有農作物的基因物質，都毫無例外地在人體的消化道中被「千刀萬剮」而「粉身碎骨」。即使有少數漏網者，也因為它們是大分子不能吸收而隨大便排出，結果「遺臭萬年」。「粉身碎骨」和「遺臭萬年」的結局向我們提示：食物中外來的基因物質，對人體不會造成基因干擾。
2、肝臟「海關」的嚴防把守：
如果我們把消化道比喻為一條流經人體城市的運河，那麼從運河上岸的貨物都必須先送到「海關」——肝臟進行檢查。消化道吸收的血液並不是直接注入血液大循環的，而是彙集為門靜脈流入肝臟。如果有毒，則必須經過肝細胞的解毒和滅毒處理；另外，肝竇中布滿了免疫系統的免疫細胞——「庫夫氏細胞」，它們可被看作是一批訓練有素的「緝私隊員」，專門查扣「洋煙、洋酒」一類的走私品，也就是非自身的、外來的細菌、細胞和高分子，把它們包圍繼而消滅之。這些緝私英雄們，個個橫刀立馬，用火眼金睛洞察一切，凡發現偷渡和走私分子，就立刻緝拿逮捕並法辦。
3、血管壁和細胞膜組成的「森嚴壁壘」：
血液循環運送的各種「物資」，要進入細胞，也絕非來者不拒。對於高分子而言，那是「一概免入」，除非你有獨特的「受體」，可以接受你的信息；小分子物質往往也不都是可自由出入；就連一些離子，例如鈉離子、鉀離子等都有其專用的離子通道。核酸是高分子，那當然是堅決拒之門外了。想混進去是：沒門！
4、細胞內的「看家犬」：
在細胞王國中，豢養一些諸如「狼狗」、「藏獒」之類的看家犬，它們能夠清楚辨認主人和外來人，對自家人是忠心耿耿，倍加愛護；而對外來者則是瘋狂撕咬，扯碎為止。這種看家犬就是「限制性核酸內切酶」。這種酶不但人類和高級生物有，就連單細胞生物——細菌等也是裝備齊全。它們對自己的核酸溫柔體貼，但對外源性的（即其他生物的）核酸則堅決分解撕碎。這是所有生物保衛物種純潔性和遺傳穩定性的共有的自衛武器。
5、細胞核——細胞王國的「皇宮」戒備森嚴：
人的遺傳物質是深藏於細胞核之中的，細胞核的核膜又是一道難以逾越的「城堡」。在細胞核中，遺傳物質——脫氧核糖核酸更是被嚴密封鎖在「保險箱」——染色體當中。只有當細胞的生理或者代謝需要的時候，「保險箱」才能按照指令部分打開或者有序打開。「外賊」是很難接近這裡的核心機密的，即使外賊混進來，還沒有等他來得及下手，已經被「藏獒」們撕個粉身碎骨。
由上述可見：食物中外源性的核酸（遺傳信息物質）要想過五關斬六將從而達到人體細胞核內與人的核酸雜交，那隻能是天方夜譚。試想，自從有了人類以來，我們每天食入各種各樣的食物，有動物的，有植物的，五花八門。有人開玩笑說：我們中國人，特別是廣東人，不管是天上飛的，地上跑的，都會拿來吃。如果食物的基因物質可以與人體的基因任意雜交而改變人體的性狀，那麼，人早就不是人了！如果我們天天吃豬肉，就會長豬耳朵；常常吃牛肉，就會長牛蹄。大概只有科幻小說里才能有這樣荒唐可笑的想法。
有人會說：天然食物、或者是自然雜交的農作物、甚至人工雜交的農作物都是安全的，唯獨用高科技的轉基因的方法雜交的農作物是有害的，可能會使人像驢和馬雜交一樣，使人發生轉基因。這種觀點顯然只是憑自己想像，是完全沒有科學根據，完全沒有道理的。很可能是被三氯氰胺、地溝油、蘇丹紅、硫磺等等非法添加劑嚇壞了的民眾的一種恐懼心理。其實，無論是天然食物、自然雜交的農作物、人工雜交的農作物還是轉基因的農作物，其遺傳信息載體都是核酸，化學本質並沒有區別，都會在人體的消化道中被分解，也都無法過五關斬六將到達人體細胞的細胞核與人體基因雜交。而且，基因改造的過程發生在農作物的改良過程中，而不是發生在農作物作為食物被食入人體之後，所以這種擔心是多餘的，是完全不必大驚小怪的。
當然，世界上沒有絕對的事情，唯一例外的是病毒。病毒是一種連單細胞結構都沒有的最簡單的生物，它僅僅由蛋白質外殼包裹著核酸內芯組成，卻是生物界臭名昭著的梁上君子——「時遷」。它善於穿牆打洞，把它的遺傳信息物質——核酸注入到動物或者植物的細胞中去搗亂。不過，科學家對農作物進行轉基因是為了改善該作物的某種性狀，會轉移一個更優秀的基因進去，不會轉一個病毒基因進去。這裡提到病毒，只是一段題外話。
02 另立爐灶，從頭合成
食物中的核酸在消化道分解為鹼基、核糖（和脫氧核糖）、磷酸以及少量的核苷酸，吸收到體內之後，一般並不被利用作重新合成人體核酸的材料。這一點是與糖類、蛋白質有明顯的區別。多糖澱粉在消化道中分解為葡萄糖，當吸收到體內以後，部分葡萄糖可以根據生理需要合成糖元（人體的多糖）；蛋白質在消化道中分解為氨基酸，吸收後可以作為建築材料，重新按人體的遺傳密碼指令來建造人體特有的蛋白質。但是人體細胞（以及各種生物）都基本是另起爐灶，利用一些營養非必需氨基酸、甚至代謝廢物二氧化碳等小分子物質為原料來合成自身特有的核酸，這叫「從頭合成」。這一事實，也可能更加體現了機體防止外來基因物質的干擾，徹底保證物種的純潔性和遺傳的穩定性，防止發生變異。
只有在極個別的情況和個別的部位，也可以利用核苷酸和核苷來合成自身的核酸，這叫「補救合成途徑」。在這裡，單個的核苷酸和核苷，已經失去了原來的編碼意義。就像我們可以利用原來三字經中的單個字，例如「人」、「善」、「遠」等單字來寫我們自己的新文章，絲毫也不會影響我們文章的獨特性和新穎性。很少量地利用吸收的核苷酸和核苷，也絕不會影響我們自身基因的獨立性和純潔性。
核酸在消化道中的分解產物有四種鹼基，其中兩種屬於嘌呤類化合物。嘌呤對人體無用而且有害，人體需要將其轉變為毒性較小的尿酸，然後從尿排出。但是如果食入嘌呤太多，生成的尿酸就過多，導致「高尿酸血症」，尿酸會在骨關節及組織中沉積下來，引起痛風病。從這個角度來看，食物中的核酸，可以被看作「垃圾食品」，把他們看成能影響人體基因的物質，那是看走了眼。多年來，我們國內流行一種核酸飲料保健品（例如「XX核酸」等），他們的宣傳廣告曾鼓吹：食入核酸可以修改人的核酸從而治療基因病，使人長壽等等。這類謀財害命的騙人廣告，可能會使不少人受騙上當，產生錯誤的認識，為接受「轉基因食品有毒」論，打下基礎。前面已經說了很多，食入的核酸在消化道中就分化瓦解了，而且想達到細胞核中與人體核酸相遇也絕無可能，它們只能充當垃圾，不會變成妖精或惡魔。
本文轉載自「梅斯醫學」，有修訂刪改。
作者簡介：
王 堯，退休前為同濟大學醫學院生化教研室主任、教授、研究生導師。
此前，曾先後在延安大學醫學系、蘇州醫學院 腦研究室、上海鐵道醫學院和上海鐵道大學醫學院任教。
多年來，從事《生物化學》和《分子生物學》的教學和科研工作。科學研究主要涉及腦腫瘤的基礎研究、神經系統的蛋白質研究、腦基因的克隆與表達等。著作有《神經生物化學與分子生物學》一部；參編大學教材4部；在中、英、日文的期刊和雜誌上發表實驗論文、綜述、科普文章、譯文等共計逾百篇以上。科研成果獲得省部級科學進步獎計10項次。文章曾獲得《生命的化學》十周年徵文獎的一等獎和三等獎。曾榮獲鐵道部優秀教師稱號和國務院專家特殊津貼。
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