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“黃金大米”捲土重來,爭議之外您需要知道的真相

供圖, 試劑耗材網www.b2star.com

黃金大米在中國的實驗曾引發輿論旋渦, 正反雙方針對黃金大米的優劣爭得面紅耳赤, 互不相讓, 今天我們就拋開見分歧,

單純瞭解一下黃金大米本身的科學意義以及將會對人類帶來的諸多影響。

黃金大米的研究之初是為了幫助貧困人口應對維生素A的缺乏。 然而, 由於綠色和平組織的強勢干預, 使公眾對這一產品的信任度大大降低, 嚴重干擾了該項技術的研發與商業化進程。 本文基於美國Web of Science資料庫所收錄的相關論文, 對“黃金大米”的研發歷史、科學效果、社會效益和未來挑戰進行了追蹤, 以厘清有關“黃金大米”的研究進展及其相應的科學證據, 供大家參考。

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為什麼要發明黃金大米

維生素A的缺乏會導致營養不良、夜盲症等諸多健康問題。 在亞非一些比較貧困的的地區, 由於無法提供足夠的肉類和蔬菜, 而導致這些地區貧困人口的維生素A嚴重缺乏, 甚至威脅到生命。 據世界衛生組織估計, 全世界有1.2億~2.5億人缺乏維生素A, 每年有1百萬~2百萬兒童因維生素A缺乏失去生命。

大米中, 不含有維生素A, 而大米正是作為貧困地區人們主要食物來源。

由於胡蘿蔔素可以在人體內轉換成維生素A,

為此, 科學家們希望利用基因工程將胡蘿蔔素轉化酶系統轉入到大米胚乳中從而得到了富含β-胡蘿蔔素的大米, 可以借此補充貧困地區人們的營養不良以防止和減少維生素A缺乏症, 這種大米就是黃金大米。 第一代“黃金大米”誕生於2000年, 後又經過5年的不斷改進, 科學家發明了胡蘿蔔素含量更高且更為有效的第二代“黃金大米”。

黃金大米將解決數千萬貧困人口的維生素A缺乏問題

黃金大米最初源自兩位科學家Ingo Potrykus和Peter Beyer的一個人道計畫。 這個計畫針對的就是一些發展中國家貧困人群維生素A缺乏的狀況, 計畫啟動於1992年, 他們決定合作將胡蘿蔔素轉化酶從其他作物轉入到水稻中。

在洛克菲勒基金會、瑞士政府和歐盟等機構的資助下, 經過7年多的嘗試, 他們終於成功實現這一構想, 將水仙花的八氫番茄紅素合成酶等基因成功轉入水稻種子, 這就是第一代黃金大米。

雖然這是一項巨大的成功, 但是大米中胡蘿蔔素含量僅為1.6μg/g, 也就是說一個嬰兒每天需要食用約3公斤才能滿足體內對維生素A的要求, 因而不具有實際的推廣使用價值。 隨後, 經過科學家的不斷努力, 終於發現用玉米的八氫番茄紅素合成酶代替原來來自水仙花的八氫番茄紅素合成酶可以有效提高胡蘿蔔素含量, 這種黃金大米胡蘿蔔素含量高達37μg/g, 是第一代的23倍, 這就是第二代黃金大米。 這時, 一個兒童每天只需要食用大約150g這種大米就可以基本滿足人體對維生素A的需求,

黃金大米有了實際價值。

黃金大米安全性幾何

黃金大米的爭議基本上都在安全問題上, 科學家自然也要對其安全性進行研究。 國際水稻研究所首先對黃金大米的安全性進行了評價研究。 結果表明其遺傳結構符合法規評價要求, 基因表達試驗顯示, 與親本材料相比沒有非預期改變;β-果胡蘿蔔素與其他食物中的β-蘿胡蘿蔔素成分與功能相同, 僅有微量碳轉化成了類胡蘿蔔素, 未發現其它營養成分有顯著改變;轉基因蛋白質沒有致毒作用, 通過生物資訊學分析與檢索, 已排除過敏的可能性, 模擬胃液中的高消化率進一步證明沒有致敏可能;而且正常食用黃金大米不會導致胡蘿蔔素攝入過量。

由於動物模型不能完全類比人類吸收和轉化β-胡蘿蔔素的過程,所以動物模型對人體試驗來說説明並不是很大,這就意味著黃金大米的營養效果研究中,人體實驗必不可少。Tang等學者曾于2009年和2012年發表兩篇文獻,在2009年,5名健康成年志願者參與了試驗,結果顯示黃金大米中的β-胡蘿蔔素可以在人體內有效轉換成維生素A;在2012年,一個6~8歲兒童參與了實驗,結果顯示,食用50g黃金大米便可獲得中國國家推薦維生素A需求量的60%。這兩次試驗中,並未發現不良現象,也就是說黃金大米在現有的實驗條件下是安全的,在營養吸收方面也是有效的。不過有一點需要指出的是,Tang 等學者2012年的這篇文獻在研究過程由於涉及科研倫理等複雜因素於2015年被撤稿,這也提醒科研人員在進行相關科學研究時,一定要尊重和保障參與者的知情權,遵從相關倫理和道德。

除此之外,Li等學者也研究了黃金大米在生態安全方面的影響。他通過田間試驗,比較了黃金大米和普通大米整個種植過程對土壤酶性和根際細菌群落的影響,結果顯示二者並無顯著的差異,也就是說黃金大米對土壤酶活性和根際小細菌群落的影響與傳統大米基本上是相同的。

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黃金大米商業化將帶來什麼

雖然離商業化的道路還有很遠,但其商業化的價值不容忽視。

經濟學家對黃金大米的健康效益和社會經濟福利方面做出了全面的模擬研究。結果顯示,在第一代黃金大米商業化的情景下,雖然不能完全解決維生素A缺乏問題,但作為一種補充而非替代,其商業化將給菲律賓帶來每年1600萬~8800萬美元的健康收益,其研發投資回報率更高達66%~133%。

而在第二代“黃金大米”商業化的情景下,則能減少一半以上的維生素A缺乏病。從健康收益和花費成本看,有關印度研究的結果表明,黃金大米每年可防止40萬兒童死亡。而在過去的10年內,因為延遲批轉黃金大米,印度每年付出的可預見成本至少為1.99億美元,十年來至少140萬人失去了生命。

不過,儘管第二代黃金大米已經誕生10餘年,迄今為止仍依然沒有一個國家批准其商業化。這其中除了各國的法律法規和政策因素外,其政治上和技術上的障礙等仍是限制其商業化的最重要因素。

首先,黃金大米中下游的技術轉化和商業化育種進程遠遠滯後于上游的基因克隆技術的進步(田間試驗不比實驗室,會有很多反對人士的干擾)。雖然黃金大米可以為使用者提供足夠的胡蘿蔔素,但是其產量和傳統水稻相比並不具有優勢,而且穩定性也比較差,這種問題的可能性有很多種,比如基因插入點的位置、歐美水稻品種的地域性障礙等。

其次,由於黃金水稻的商業化遲遲得不到批准,一些高水準的公司為了規避風險均採取了觀望的態度,資金支援無法到位,進而遲滯了選育與開發進程。

最後,作為一種生物技術產品,黃金大米在許多國家產生了爭議,中國也不例外。

支持者認為黃金大米將有助於解決億萬貧困人口的維生素A缺乏,將造福人類;反對者則擔心這些“非自然”的作物會造成健康和環境危害等在內的生物風險,這些反對的聲音以一些環保組織為代表。爭論撕裂了社會,從而對公眾的認識甚至政府的決策都造成了一定的影響。

比如,當告訴那些維生素A缺乏的兒童家長有一種大米能緩解維生素A缺乏使孩子更健康時他們都很興奮,但是當進一步說這是一種轉基因大米時他們卻猶豫了,這就是人們對轉基因產品的不信任感。因此,必須在生物技術和其他方面尋求一定的平衡,通過研發的不斷改進提供更好的產品,通過科普讓公眾減少誤解和不必要的疑慮,通過依法嚴格監管和管理提高政府公信力,從而凝聚全社會共識,減少分歧,趨利避害。

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作為一項新技術產品,在不增加生產和消費成本的條件下,為社會提供了高營養的食品,這一點本身是黃金大米的優勢。其與消除貧困、豐富多樣的食物和維生素A油膠囊等其他方式相比,成本較小,效果也較快,更可持續,是減少貧困的最有效和可持續的措施之一。

如果有一天所有商業化的條件都具備了,相信黃金大米一定會造福人類,不知道那時的你,會不會嘗試一下呢?

注:部分資料源於網路

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由於動物模型不能完全類比人類吸收和轉化β-胡蘿蔔素的過程,所以動物模型對人體試驗來說説明並不是很大,這就意味著黃金大米的營養效果研究中,人體實驗必不可少。Tang等學者曾于2009年和2012年發表兩篇文獻,在2009年,5名健康成年志願者參與了試驗,結果顯示黃金大米中的β-胡蘿蔔素可以在人體內有效轉換成維生素A;在2012年,一個6~8歲兒童參與了實驗,結果顯示,食用50g黃金大米便可獲得中國國家推薦維生素A需求量的60%。這兩次試驗中,並未發現不良現象,也就是說黃金大米在現有的實驗條件下是安全的,在營養吸收方面也是有效的。不過有一點需要指出的是,Tang 等學者2012年的這篇文獻在研究過程由於涉及科研倫理等複雜因素於2015年被撤稿,這也提醒科研人員在進行相關科學研究時,一定要尊重和保障參與者的知情權,遵從相關倫理和道德。

除此之外,Li等學者也研究了黃金大米在生態安全方面的影響。他通過田間試驗,比較了黃金大米和普通大米整個種植過程對土壤酶性和根際細菌群落的影響,結果顯示二者並無顯著的差異,也就是說黃金大米對土壤酶活性和根際小細菌群落的影響與傳統大米基本上是相同的。

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黃金大米商業化將帶來什麼

雖然離商業化的道路還有很遠,但其商業化的價值不容忽視。

經濟學家對黃金大米的健康效益和社會經濟福利方面做出了全面的模擬研究。結果顯示,在第一代黃金大米商業化的情景下,雖然不能完全解決維生素A缺乏問題,但作為一種補充而非替代,其商業化將給菲律賓帶來每年1600萬~8800萬美元的健康收益,其研發投資回報率更高達66%~133%。

而在第二代“黃金大米”商業化的情景下,則能減少一半以上的維生素A缺乏病。從健康收益和花費成本看,有關印度研究的結果表明,黃金大米每年可防止40萬兒童死亡。而在過去的10年內,因為延遲批轉黃金大米,印度每年付出的可預見成本至少為1.99億美元,十年來至少140萬人失去了生命。

不過,儘管第二代黃金大米已經誕生10餘年,迄今為止仍依然沒有一個國家批准其商業化。這其中除了各國的法律法規和政策因素外,其政治上和技術上的障礙等仍是限制其商業化的最重要因素。

首先,黃金大米中下游的技術轉化和商業化育種進程遠遠滯後于上游的基因克隆技術的進步(田間試驗不比實驗室,會有很多反對人士的干擾)。雖然黃金大米可以為使用者提供足夠的胡蘿蔔素,但是其產量和傳統水稻相比並不具有優勢,而且穩定性也比較差,這種問題的可能性有很多種,比如基因插入點的位置、歐美水稻品種的地域性障礙等。

其次,由於黃金水稻的商業化遲遲得不到批准,一些高水準的公司為了規避風險均採取了觀望的態度,資金支援無法到位,進而遲滯了選育與開發進程。

最後,作為一種生物技術產品,黃金大米在許多國家產生了爭議,中國也不例外。

支持者認為黃金大米將有助於解決億萬貧困人口的維生素A缺乏,將造福人類;反對者則擔心這些“非自然”的作物會造成健康和環境危害等在內的生物風險,這些反對的聲音以一些環保組織為代表。爭論撕裂了社會,從而對公眾的認識甚至政府的決策都造成了一定的影響。

比如,當告訴那些維生素A缺乏的兒童家長有一種大米能緩解維生素A缺乏使孩子更健康時他們都很興奮,但是當進一步說這是一種轉基因大米時他們卻猶豫了,這就是人們對轉基因產品的不信任感。因此,必須在生物技術和其他方面尋求一定的平衡,通過研發的不斷改進提供更好的產品,通過科普讓公眾減少誤解和不必要的疑慮,通過依法嚴格監管和管理提高政府公信力,從而凝聚全社會共識,減少分歧,趨利避害。

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作為一項新技術產品,在不增加生產和消費成本的條件下,為社會提供了高營養的食品,這一點本身是黃金大米的優勢。其與消除貧困、豐富多樣的食物和維生素A油膠囊等其他方式相比,成本較小,效果也較快,更可持續,是減少貧困的最有效和可持續的措施之一。

如果有一天所有商業化的條件都具備了,相信黃金大米一定會造福人類,不知道那時的你,會不會嘗試一下呢?

注:部分資料源於網路

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