黎蜗藤
本文从科学的角度，详细在分子生物学水平上探讨了BT转基因水稻的风险来源，用于抛砖引玉和理性讨论，求专家的批评与质疑，我必定作出回应与修改。有其他补充的朋友也欢迎指出。那些坚持只要通过国家鉴定就一定没有问题的专家就免了。在此文中故意删去引用，如果需要的请和我联系。转载请注明出处。
提要：BT转基因水稻的安全风险在分子生物学基础上是存在的。生物科学尽管在这几十年已经取得很大的进步，但是人类对生物学的认识还处于非常不足的 阶段。支持转基因的人用几十年前乃至近一百年前的生物学知识来告诉大众，转基因食物的危险在原理上是不可能的。这是一种极不负责任的做法。
在中文里面，食物安全是一个有歧义的词。事实上，它有两方面的含义：第一个含义是食物是否对人体健康有害，这在英文中对应 safety；第二个含义是能否有足够的食物供应，这在英文中对应security。当然，这个两个含义并非完全没有联系，如果食物是对人体健康有害的， 那么这些食物再多又有什么用呢？
转基因食品是否对人体健康有害不能一概而论。一些转基因的作物，比如棉花，它本身不是人类的食物，在中国也很少作为肉畜的饲料（在印度棉花籽倒是作为饲 料），对中国而言自然也没有食物安全问题，因此在中国批准转基因棉花的安全证书是最多的。而作为转基因食物，从低到高又可以分为这几个层次：
一些转基因食物比如转基因大豆，它的基本用途是榨油，在油中既不含转基因蛋白质，也不含基因，它对人体的健康风险大概很低。因此其获得批准上市也很容易，中国市场上已经有大量的转基因大豆油，目前反对转基因大豆已经不是一个现实的做法。
对于主要作为畜类饲料的转基因作物，比如转基因棉花籽，由于并不作为人类的食品，只是通过食用畜类而间接食用，并不直接大量接触人体，它的风险比大豆要高，但不如直接供人类食用的食物。
直接食用的食物又可以分为两个层次，一些作为普通食物的转基因食物，比如转基因三文鱼，尽管是直接由进入人体，风险比前一类又再高一些；但毕竟不是每天食用，并非长期接触，所以其风险也比不上转基因主粮。
转基因主粮，比如转基因大米和玉米（玉米同时也是主要的饲料），这是人们，特别是中国人，每天都要食用的，和人的关系极为密切，它对健康的风险也是最高的。这个逻辑显而易见，我想即便是支持转基因的人也不会否认。
目前广大人民对转基因食物的质疑主要集中在转基因水稻上，因此我也集中讨论转基因水稻。这些转基因水稻主要有几类：一类是添加了"营养物质"基因，例子就 是因为在中国进行非法人体实验而沸沸扬扬的黄金大米；第二类添加了"杀虫蛋白"基因，例子就是中国部分科学家所力推的BT大米，也是目前争论的焦点；第三 类添加了抗杂草基因，例子是孟山都的Roundup大米。此外，还有很多类型的转基因水稻在研究中。
转基因食物是一个对国民生活有决定性影响的农业项目，是否推广转基因主粮关乎14亿人民的身体健康。从来没有一个国家大规模地推广过转基因大米。对于转基 因食物是否有害，各方的说法依然不一样。很多支持转基因的人认为转基因食物在科学原理上是没有危险的，甚至认为现在所做的动物学实验只是单纯为了满足法律 监管的要求。这种论断是武端的。
我在这里主要以转BT蛋白水稻为例子，从科学原理的角度讨论一下转基因食物对健康的风险的分子生物学基础。以下的讨论尽管主要围绕BT转基因，但原理和机制对于转抗杂草基因和营养基因也是适用的。
什么是转基因作物？
首先，我先解释一下什么是转基因作物以及它是如何培育的。所谓转基因，是把一个外来物种的编码基因，通过用基因重组的技术，人为地把重组到植物基因组中。 在植物生长的时候，这些基因就和其他植物基因一起表达，生成蛋白质。因此，在这些植物的体内就有这些外源基因，也有这些外源基因所表达的蛋白质。而人在食 用这些食物的时候，就会把这些外源基因和蛋白质一并吃下去。
以BT水稻为例。目前，中国批准了两个BT水稻品种的安全证书，一个是华恢1号，一个是BT汕优63 。这两个品种其实有亲缘关系，后者由前者和一个叫"汕优63"的水稻品种杂交而得。因此，它们体内的外源基因都是一样的，都来自一种叫苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）的细菌，简称BT。
Bacillus是一类名叫芽孢杆菌的细菌，它分布极为广泛，既有寄生的种类，也有自由生活的种类。一些芽孢杆菌是著名的病原，比如炭疽病（Anthrax）就是由一种叫炭疽桿菌（Bacillus anthracis）的芽孢杆菌所引起的。在2001年，美国发生了著名的炭疽病菌恐怖袭击事件，就是有恐怖分子把这种菌的孢子放在信封内随邮件寄出，以达到恐怖主义生物战的目的。
苏云金芽孢杆菌是一类寄生的种类，它一般寄生在一些鳞翅类（蝴蝶和飞蛾）的幼虫的身体里。在生成孢子的时候，它会分泌出一类叫Cry的蛋白，公众一般就称 之为BT蛋白。这种蛋白对虫类是毒素，会把这些幼虫杀死，但是对人体无害（见后）。于是在二十世纪初，它已经被作为杀虫剂而广泛被使用。在转基因技术出现 之后，有人把这种蛋白的基因重组到植物中，最初是烟草，后来是棉花和玉米，现在是水稻。这些经过转基因之后的植物自身就能够生成这些BT蛋白，于是吃它们 的虫子就死掉了，从而避免了运用农药的杀虫方法。中国所颁发安全证书的两种水稻也是含有这种基因（具体叫做Cry1Ac/Cry1Ab）。
那么这些基因是如何转入植物体内的呢？一般而言，科学家先从细菌体内分离出这种基因，再通过一定的方法把它嵌入一类叫做载体的DNA中。嵌入之后，这段 DNA包括三种基本的元素，BT基因，启动子（promoter）和标记基因。它其实还包括一些其他的DNA组件，但是与我们的讨论关系不大，所以这里从 略。
标记基因一般是一些抵抗抗生素的基因。把它放到载体中是为了让植物细胞摄取这些载体之后获得对抗生素的抗性，之后通过抗生素能够杀死没有摄入载体的细胞， 而仅仅保留下已经摄入载体的细胞，这个过程叫筛选。但这一来，在这些细胞中就拥有了对这种抗生素的抗药性。近年来，有新的方法让这个标记基因在经过筛选之 后再自动把这些标记基因删除。这个方法已经应用到现在被颁发安全证书的两种水稻之上。
启动子是一段DNA序列，它的作用是令BT基因能够表达，即从DNA序列的信息中合成蛋白质。通常用的启动子叫35S，来源于一种叫椰菜花镶嵌病毒（Cauliflower mosaic virus，CaMV）的DNA。这种病毒并不感染水稻，因此在天然情况下，这种启动子也不会在水稻中出现。但是由于它在植物中能够很好地让目标基因（在这个例子中即BT基因）表达，因此也被广泛地应用在转基因植物中。
这种载体准备好之后，就可以通过各种方法把这个带有BT蛋白的载体放到植物细胞中，再利用抗生素筛选出成功摄入载体的细胞。载体进入细胞之后，就能够整合 到植物的基因组中，即插入植物的DNA序列之中。这种整合是相当随机的，科学家事先不知道这些载体会插在什么地方，也不知道有多少个这样的载体会插入到基 因组中（因为一个细胞可以吸收多个载体）。在筛选过后，这些细胞或组织就在实验室内培育出整株的植物。一般到这个阶段，科学家才会通过各种方法去检测这些 外源DNA到底插在什么地方，有多少个插入的拷贝，已经能否表达出目标蛋白（BT基因）这些问题。之后就是育种的工作，以及各种的测试。
因此，在培育出转基因水稻之后，在水稻中存在目标基因（即BT基因）和启动子，很多转基因作物种还有标记基因。这三者都是转基因作物安全隐患的来源。
转基因作物的安全隐患
以前，标记基因的安全隐患是最为科学家所担心的。由于这些标记基因大都是反抗生素基因，万一被肠道中的细菌摄入，则可能令这些细菌产生抗药性，从而可能引 发不可预知的问题。因此，科学家们后来发明了把这些标记基因去除的方法。中国的BT水稻的研究团队在2003年的时候已经进行这方面的实验 ，因此两种BT水稻申报安全证书时已经应用了这一种技术 。通过这种方法，在转基因之后，确实可以使植物体内不含反抗生素的标记基因。
其次引起注意的安全隐患是启动子。前面说过了，大多数转基因作物所用的启动子是一种植物病毒的启动子35S，这种启动子并不天然地出现在水稻之中。一般的 情况下，这些启动子位于目标基因的前面，和目标基因一起整合到植物DNA上。在成功培育出整株的植物之后，才能确定它们插入到什么地方，有几个插入的拷 贝。具体的做法是通过PCR技术扩增出插入位置两旁的序列，再和标准序列对比，以确定插入的位置。在现在基因全测序开始普及之后，也有实验室用全测序来确 定插入位置的，这个方法自然更加准确，但直到目前为止，全测序还是一个比较昂贵和费时的方法，并不能普遍地应用。
由于启动子有很强的诱导表达能力，又并不天然出现在植物基因组中。启动子的安全问题是令人非常关注的。特别是那个35S启动子，它本身调控基因表达的能力 非常强，而实验亦证实它有很强的转移能力，意思指它能够在植物基因组中从一个地方跳到另一个地方。有科学家担心万一它跳到一个原先是不表达的基因附近，是 否能够激活这个基因，从此带来不可预测的后果 。有的科学家认为是不可能的，因为植物体内天然就有很多病毒，也没有证实会激发植物中原有的沉默基因 。但这点并没有定论，因为在植物体内天然的病毒的基因是以整个病毒基因组进入植物的，其稳定性比特意分离出来的一段启动子并不能直接比较。
35S启动子在双子叶植物中效果很好，但是在单子叶植物（比如水稻）中效果不太理想，因此在中国获得安全证书的水稻品种中，目标基因的启动子是一种叫 Act-1的启动子。这种启动子由于在水稻中天然就有，因此其风险没有什么特别的研究，因此是否存在风险也不得而知。我在这儿假定它没有风险。
但是在这个水稻品种中，标记基因却是用35S启动子进行表达的。也就是说35S启动子也在转基因过程中进入了植物体内。只是在后续过程中把标记基因删除之 后，就认为35S也已经被删除了。但这种方法并不排除在标记基因转入后和删除前的这个时间段内，35S可能已经进行了转移。事实上，这并非不可能。在一份 研究报告中，科学家就发现在汕优63的基因组内发现长度为62碱基对的35S的片段 。文中没有解释这个片段时如何留在基因组中的，但这可能是相当随机的。因为在汕优63的介绍中，并没有任何地方提到植物基因组中有35S片段的事 。这表明，开发汕优63的团队很可能对此也是不清楚的。如果是这个团队知道了却不提这个可能会引起警惕或争论的事实，这就是这个团队做法不恰当的地方了。
如果这是随机的事件，那么这表明更长的甚至是完整的35S也可能在植物基因组中出现。专利中的35S启动子DNA长约350碱基对 ，但最重要的两个元素（TATA BOX和CAAT BOX，这里不作详细介绍）仅仅分布在其中长约62碱基对的序列之中（其长度恰好和上述实验检测出的片段相等）。这就是35S的核心部分，其他部分当然亦有用，但是即便35S的片段，如果它包含了这个核心部分，那它也具备表达蛋白质的活性，尽管其效力没有完整的35S高。
因此，尽管汕优63没有用到35S作为目标基因的启动子，但是由于35S作为标记基因的启动子也一并转入植物细胞内，35S转移的风险仍然存在，故其导致植物表达出有害物质的可能性仍然存在。
最后，目标基因转到植物体内会不会导致植物体内产生相关的对人体有害的物质呢？现在没有证据能显示这一点。但是，有人对BT水稻（汕优63）的进行蛋白质 组（proteomics）研究，发现BT水稻的蛋白质组成和普通水稻的尽管大部5206相同，但仍然存在一些显著的差别 。其中，蛋白表达比普通水稻高2倍以上有169种，3倍以上有114种，4倍以上的有45种。注意在这种分析中一般不会说发现了新的蛋白，这是因为一些痕 量表达的蛋白可能在这个实验条件之下无法准确观察。因此表达量大于4倍已经是非常显著的差别了。研究人员并不能完全确定所有的45种蛋白到底是什么，只能 确定其中的13种。其中10种蛋白目前还没有明確的功能描述。而在3种有明確功能它们都是代谢过程中的酶。而另一种转基因水稻（PEPC）还发现了一种蛋 白激酶和另一种蛋白酶的抑制蛋白的表达量发生显著变化。
这个实验结果说明，BT水稻并不是如一些科普家所说的，仅仅比普通水稻多了一个BT蛋白而已。在转基因过程中，植物体内还出现了诸多的蛋白表达的变化，这 些变化可能是原先不表达的蛋白被表达了，可能是原先表达量少的蛋白表达得多了，也可能是原先表达量多的蛋白表达得少了。由于人们对植物体内蛋白认识不够深 入，大部分发现表达量显著差异的蛋白还不能确定到底是什么，也不能确定其功能。
造成这个差异的原因是什么呢？一个原因可能是上面所说的35S启动子转移到植物基因组的其他位置，而启动了一些基因的表达。另一个可能的原因就是由于目标基因（这里的BT蛋白）的表达使得植物体内出现了各种反应，从而改变了水稻体内的表达平衡。
生物体内蛋白表达的调控是极端复杂的。目前有一门新生的学科叫做系统生物学（system biology）来研究这些代谢和调控的过程，但现在还远远没有到达充分了解的阶段。但可以确定的是，一种蛋白，特别是外源蛋白的大量表达，必然会影响生 物体内的调控网络，从而改变了各种不同蛋白的表达与否和表达数量。就从以上提到的这个研究中看，其中的一种蛋白——异三羧酸分解酶（isocitrate lyase）表达量的减少就是植物体内对不良环境压力的一种反应，这个变化非常可能就是由BT蛋白的表达所引发的。
我无意在这里夸大蛋白表达量变化的负面后果。事实上，在天然植物中蛋白表达量变化是一件很常见的事，大部分也不会产生对人类有害的物质。但是对一种从来没 有在天然条件下载植物体内表达过的蛋白，有更为审慎的态度是合理的。因为我们无法预知它会如何影响内源性蛋白的表达，而现有的数据也仅仅能对一少部分表达 量异常的蛋白进行确认（比如在45种表达量极为不同的蛋白中只能确认3种），也无法肯定这些表达异常是固定的还是随机的。因此，声称BT转基因一定不会产 生对人体有毒性的物质仍然是武断的。
目前对BT转基因植物在动物体内的毒性的研究大部分表明BT对动物没有急性的负面后果，但是也有少量研究表明这些负面后果是存在的（见后）。研究者一般直 接从BT蛋白有害的角度出发进行分析，但是也不能排除这些负面的影响是因为BT蛋白影响了植物的代谢网络而造成的。对于这个不足，我只能以"现在的研究非 常不充分"来形容。
综上所述，在BT基因转入植物体内，可能有两种方式造成植物的蛋白表达和代谢的变化，一种是通过启动子的转移激发蛋白的非正常表达，另一种是由于BT蛋白的表达导致对正常蛋白调控系统的影响。这些变化可能是随机与不确定的，可能会产生对人体有害的物质。
BT蛋白质可以进入人体并可能引发炎症
限于目前的研究状况，我的讨论重点还是放在目标基因和目标蛋白上，而不是放在它们可能诱发植物所可能产生的有害物质上。具体说来，我的讨论集中于在食物内的BT蛋白和BT基因是否会对人体造成伤害。
应该承认，一般的情况下，BT蛋白对人体是无害的，因为和BT蛋白结合的受体只有在这些虫子的肠道里才有，在人体是没有的。BT蛋白需要和这些受体的结合 才能实现其毒性。这也是为什么在一般情况下BT蛋白对人体是无害的，这也是为什么它长久以来作为杀虫剂的缘故。然而，如果把BT基因和蛋白作为转基因食物 的一部分，长期而大量地被食用，却不应该如此轻易下定论。
生物学是人类历史上成果最丰硕的学科，但同时也是了解最不足的学科。原因只有一个，就是生物体实在太复杂，而生物的种类又太多了。因此，在生物学的研究 中，永远要记住两个词：复杂（complexity）与例外（exception）。我们要以开放的心态对待新的发现与未知的事物。如果生物学家在学习过 程中他们老师没有这么教过他们的话，那是他们老师的失误。在转基因的问题的认识上也是如此，必须牢记复杂与例外。
支持转基因的人往往以一种极为权威的口吻告诉大众：食物吃进肚子里，蛋白质先会分解为氨基酸，DNA和RNA先会分解为四种核苷酸（ATCG），再被吸收到体内。既然所有食物都这样被分解了，那么BT蛋白和BT基因自然也是无妨的。
我不得不指出，这种对食物消化的认识还是停留在20世纪早期的阶段，在那时的教科书也确实是这样写的。但是经过半个多世纪的研究，这些简单化乃至绝对化的结论早已被证明是完全错误的。我不知道这些装权威的人的这种行为到底算是欺骗还是误导更为合适。
那么就让我先来介绍一下这半个多世纪以来科学界对食物消化的认识究竟提高和深化了多少。
在这几十年的研究当中，科学家发现这些一般性的消化过程理论并不是金科玉律。在食物进入消化道后，蛋白质和基因的分解可以并不完全，尽管它们大部分被分 解，但是少数分解并不完全，甚至根本没有被分解。其主要原因是食物进入消化道时是一种复杂的混合物，而不是像给实验动物喂蛋白粉这样的单独的裸露状态。这 种混合物使很多物质分子处于受保护的状态，无论是胃液还是肠道的酶都无法把食物完全彻底分解。因此，在肠道中，经过充分消化后，食物仍然不会彻底分解为氨 基酸和核苷酸。蛋白质的分解物处于一种既有氨基酸，又有多肽（少数氨基酸的聚合物），又有蛋白片段，甚至还有完全没有分解的蛋白质的混合状态。而DNA和 RNA也是如此，有的变成核苷酸，也有的仍然保持长链的状态。更有甚者，这些分解不完全和没有被分解的物质也有各种途径通过消化道上皮细胞的阻隔而突破消 化道进入人体。
我先讨论一下蛋白质的情况。科学界以前认为只有蛋白质被彻底分解而成的氨基酸才能被肠道吸收。但自上世纪60年代起就有科学家发现在肠道中蛋白质的分解是 不完全的，一些蛋白质只分解到了多肽的程度而不是彻底分解为氨基酸，而这些多肽的吸收甚至比氨基酸更为容易。科学家对此的研究甚丰，甚至已经尝试把这个知 识应用在医学之上。近年来，利用小肠对多肽的吸收而把多肽作为口服药物的介质的研究方兴未艾，这种方法把药物和多肽结合在一起，当小肠把多肽吸收的时候也 把药物吸收入人体。如果如同转基因支持者的所言，所有蛋白质都分解为氨基酸，这个方法怎么可能有用呢？必须承认，当蛋白质分解为多肽而被吸收后不会保持原 先蛋白的功效。但不要忘记，多肽，尽管很短，也可能有很大的生理作用的。在生物学研究中一个热门领域就是有功能的多肽（biologically active peptides）。
当然更重要的是，完整和相对完整的蛋白质也可以通过肠道而进入人体。比如，很多人都会有食物过敏。这个食物过敏反应的原因就是一部分蛋白质在肠道中无法降 解，被小肠吸收而导致体内产生免疫反应。可见蛋白质在基本结构不受破坏的情况下通过肠壁到达血液也是完全可能的。尽管人们认识过敏反应很久了，但对过敏原 是通过什么途径进入血液还不甚了了。一种可能是通过上皮细胞的内吞而进入（transcellular Pathway），另一种可能是通过细胞与细胞之间的空隙钻进去（paracellular pathway）。
过敏这个问题是非常严重的，对研究转基因的人来说当然不可能忽略，于是在设计转基因蛋白的时候都尽量避开已知的过敏原。但是即便如此，转基因蛋白，比如 BT蛋白是否就一定不会进入人体呢？这也不一定。尽管大部分实验都表明BT蛋白不会出现在血液里，但也有一些实验的结果相反。
比如在反转基因人士中被引用最多的加拿大一个研究小组的结果：在允许BT转基因食物的魁北克，在非怀孕妇女和孕妇的血液中都能发现BT蛋白，而孕妇血液中 的含量更高，甚至胎儿的血液中也能发现BT蛋白 。这个实验受到很多的批判，最主要的质疑他们用了一种低敏感度的方法（ELISA），而这种方法对浓度很低的蛋白并不准确。因此，这些科学家认为，这个结 果并不能证明BT蛋白进入到人体之中。而且，即便她们的血液中有BT蛋白，也不能证明是她们食用转基因食物所导致的（这在实验设计中确实有问题，可是研究 人员大概没有能力也不可能专门做转基因食物在人类上的严格对比实验）。但问题是类似的结果并不是只有加拿大一家。比如一篇来自印度的论文 ，用BT转基因棉花的种子和普通棉花的种子喂养羊，在123天之后就发现在羊的血液和组织中都找到BT蛋白的踪迹。这表明，BT蛋白进入血液确实存在一定 的可能。
同时也要指出，很多结果为阴性的实验用提纯的BT蛋白喂养动物，这和实际的消化的过程大相径庭，只有参考的作用。在实际消化过程中，BT蛋白被其他食物组分以各种方式被保护起来，以致逃过了分解的命运，可能是在正常食物中的BT蛋白能够出现在血液中的重要原因。
因此，BT蛋白并不是一定会被完全消化，也是有可能穿过动物的肠壁而进入血液。目前还不知道这些蛋白是如何进入血液的（如果真能进入的话），也不清楚进入血液之后的形态是怎样的，比如是否有活力，是否能成为过敏原等等。但这种担忧不是没有道理的。
事实上，曾经有报告指出，BT蛋白也有成为过敏原的可能。比如在2000年前后，一个古巴和墨西哥的科研组用小鼠进行过一系列的BT蛋白实验，他们把纯化 过的蛋白注射入小鼠的血液中，再对血液的免疫蛋白数量进行观察，他们发觉小鼠的血液与粘膜组织中的免疫蛋白数量明显升高，这表明，BT蛋白有可能引发粘膜 甚至全身的免疫反应，至于这种反应是BT蛋白本身所导致的，还是因为BT蛋白引发了免疫系统对其他过敏原的免疫反应还无法下定论。
诚然，这种把蛋白质直接注射到血液中的方法和通过食物进入血液并不能简单地类比。但是这却不免令人有所担心。免疫反应和过敏反应的机理极度复杂，目前科学 家还无法洞悉其规律。有的过敏原在一开始的时候并不是过敏原，但是会突然变成过敏原。这种事例极为常见，很多人小时候能吃虾蟹，长大后突然就发觉自己对虾 蟹过敏了。因此在这个问题上需要审慎不是没有道理的。
在对BT蛋白的生理作用的研究中屡有报告指出BT蛋白会导致发炎和其他生理异状。比如，澳洲一个研究团队用Bt玉米和普通玉米喂养猪，发觉用Bt玉米喂养 的猪出现胃炎和子宫膨大的现象 。于是他们推断，Bt转基因正是造成这个问题的原因。这个研究也有很多的批评意见，主要集中在两点。第一，在他们的研究中，转基因玉米里发现了黄曲霉素， 传统玉米中尽管也有，但数量比较低，因此有人怀疑胃炎和子宫膨大实际上是由黄曲霉素导致的。关于这个质疑，他们的回应是，他们在设计实验的时候已经考虑到 这一点，才故意检测黄曲霉素的浓度。但是在玉米中，黄曲霉素的含量很低，仅仅只有安全值的百分之一到二，他们还故意在食品中添加上能够吸附黄曲霉素的药物 以最大程度地降低影响。因此，他们认为玉米中的黄曲霉素并不是造成这些差异的原因。我觉得这个解释还令人满意。另一个指责是他们发表文章的杂志档次太低， 因此权威性不足。但这好歹也是一个Peer-Review的杂志，似乎不应该以"恶"的思维去否认别人的结果。为什么食用BT转基因玉米的猪会有这样的反 应呢？他们没有说明，我猜想这大概和BT蛋白进入到血液中引起免疫反应有关。如上一节分析，BT蛋白在植物体内所产生有害物质而导致这个结果的可能也不能 排除。
BT转基因作物的研究中没有提到BT蛋白会导致不育的，我也未能找到在分子水平上与之相关的研究。因此，如果有那个报道说BT蛋白会导致不育，大概并无严肃的出处。
DNA和RNA也可以进入人体
基因有两种载体，DNA和RNA。在自然情况下，DNA较为稳定，RNA较为易分解。人们以前一直认为，在食物中的DNA和RNA会被完全分解为核苷酸而 被肠道吸收。这在大多数情况确实如此，但正如我刚刚提到的，在生物学研究中，永远不要忘记了例外（exception）和复杂（complexity）这 两个词。这正好也应用在基因进入人体这个例子。
RNA是可以进入体内的。在生物体内有一类叫siRNA的核苷酸链，由于在治疗方面的作用，很多科学家研究怎么才可以通过口服的方法把它们送到人体。在自 然状态下，这些RNA会被消化道的酶所分解。但是在被保护的状态之下，这些RNA就能穿过消化道壁进入人体。用来保护这些RNA的媒介可以很复杂很人工， 但是也可以很简单很天然。人工的比如专门设计的多肽（还记得多肽可以穿过肠道进入血液吗？）。天然的，比如一种在精子中和DNA结合的蛋白质（其实是一种 非常碱性的多肽）的片段就可以作为这种载体。在植物的精子（在花粉中）也含有这种蛋白。另一类RNA叫miRNA，它也可以被转运到肠壁以内。直接编码遗 传信息的mRNA是否能进入肠壁还没有确切的报道（就我所知），但这些载体既然能能够保护和传送siRNA，也很有可能可以传送mRNA等其他RNA。
DNA能否进入人体是一个更加值得关心的问题。因为DNA比RNA稳定，也是基因的主要载体。因此在这里我稍微多加一些篇幅。
和一般人的印象不同，DNA其实是一种很健壮的分子。DNA是长链状的分子，因此它容易断裂，但一般情况下，它断裂而成的碎片不会很短，而且也不容易彻底分解为小分子。在很多几千年前的木乃伊上还发现很有用的DNA片段，现在用来作各种科学研究。
另外，DNA和蛋白质有本质上的不同。蛋白质是一种功能性的分子，它的功能依赖于它的结构，而这种结构是很容易被破坏的。比如，食物加热之后，绝大部分的 蛋白质都会被变性，变性之后就基本没有活力了。但基因属于一种"信息性"的分子。它的作用主要依赖自己的序列，只要序列不被破坏，就没有失去自己的作用。 比如DNA在食物煮熟之后，还是那条长链，它也不会丢失自己把本身带有的遗传信息，只要条件合适，这些信息还继续可以用来制造蛋白质。因此，把食物煮熟并 不会破坏DNA作为基因的功能。要把DNA彻底分解，完全破坏DNA的信息功能，需要特定的酶，在肠道中有这种酶，但是这并不保证能够把DNA完全分解。
在食物中，DNA并不是以裸露的形式出现的，它们都被蛋白质所结合，从而形成了紧密的压缩结构。这使这些DNA处于受保护的状态，更难被各种酶所分解。比 如，一项研究指出植物基因或其片段在老鼠进食后49小时内都可以从小肠内找到，在121小时内都可以在盲肠内找到 。正如我上一篇提到的，一些这样的蛋白在医学工程中被作为通过肠道传递RNA进入人体的载体，从而让口服药物的效率更高。正因为如此，在食物中的DNA进 入人体的可能性比裸露的纯DNA要高。而事实上，上文提到可以运载RNA的取自精子的多肽，在自然状态下就是和DNA紧密结合的。
食物中的DNA能否进入动物体内这个课题在上世纪90年代才开始有人研究。其最开始的动机就是研究转基因食物的风险。这个实验很简单，就是在老鼠的食物中 混入特定的DNA，喂养一段时间之后再检测老鼠的各个器官，看一下能否在这些器官中找到这些DNA。实验结果是，尽管绝大部分的这些DNA都能被彻底分解 成小分子，但在老鼠的多个部位仍然都能发现这种相对完整的DNA，比如在肠道上皮细胞、血液、淋巴、脾脏、白细胞中。这些DNA片段的长度达到几百到一千 多碱基对不等，这样大小的DNA足以编码正常大小的蛋白质 。另一项研究表明，对奶牛进行BT转基因玉米喂食后，BT基因的片段也会出现在奶牛的血液和奶之中 。
这表明：第一，在肠道中DNA的分解是不完全的，所谓DNA都能分解成核苷酸再被吸收只是一种理想状态；第二，没有彻底分解的DNA既可能随粪便排出，也可能通过某种方式穿过肠道壁进入血管，再沿血液分布到全身。
这些DNA是如何通过肠壁进入动物体内的呢？具体的机制还不太清楚，可能是被肠壁细胞吞噬进入，也可能是被某些转运蛋白传入。总之，食物中的DNA能够进入动物体内，已经是一个不争的事实。
还有人做过对食物中的BT基因出现在动物体内的实验。在一份研究报告中，研究人员用BT转基因的玉米喂养小猪，35天后在猪的多个器官，比如血液和肝脏中都能发现BT基因的片段 。尽管这个报告指出在这些组织中找不到完整的BT基因或者包含基本功能片段的BT基因，但这个可能只是一个随机的过程。35天的喂养过程找不出不等于更长的时间内找不出。在我看来，这已经证明转基因食物是存在风险的。
更有甚者，在后继的实验中，科学家用含有特定DNA的食物喂养怀孕的老鼠，最后发觉在胎盘和下一代的老鼠中也能发现这些DNA。这证明了这些外源DNA甚 至可以通过血液传给下一代的体内。唯一让人稍微放心的是，在这些实验中，这些外源DNA似乎并没有整合到基因组中，只是以母婴血液传递的方式传到下一代。 但这已经足够让我们警惕，转基因食物的基因到底会不会通过这样的方式"水平转移"到人体。
BT基因是否可能整合到人体基因组？
我们最关心的是这些DNA进入了动物体内之后能不能整合到基因组呢？目前并没有确凿的证据。很大的原因在于这样的实验并不容易做，研究也非常不足，甚至可以说还刚刚开始。但我认为并不能排除这样的可能。
近十年来，生物学出现了一个热点，叫做水平基因转移（Horizontal Gene Transfer）。这是什么意思呢？所谓"水平"，其实是和"垂直"相对的。在生物学上，垂直基因转移指的是把基因从父母传到子女这种代代相传的过程，它是最普遍的一种基因传递的方式，现代遗传学和进化论等都是依据这种垂直传递方式为前提而展开研究的。
但生物中还存在另一种方式，这种方式把一种基因从一个生物体转到另一个生物体。这种转移的对象通常是两种毫无亲缘关系的生物种类，这就称为水平基因转移。 显然，这是完全不同于经典遗传的一种方式，也是对经典遗传理论和进化理论的一个补充。人们很早就发现在原核生物（如细菌）间这种途径很常见，但是直到最近 十几年才发现真核生物（动物植物和真菌）中也有这样的现象。
一个最常见的例子是反转录病毒（HIV就是一种反转录病毒）。一般人可能不清楚，其实在动物和植物体内的基因组中，存在着大量的外源基因，这是因为它们都 会被反转录病毒入侵，而这些病毒会把它们的基因组合到寄主的基因组之中。这些基因大部分都经过自然选择而成为了寄主"垃圾"基因的一部分，就是说，尽管它 们整合了，但是却支离破碎，不再翻译和表达成蛋白（这些"垃圾"很可能有着其他生物学功能）。但是极少数的基因却成功地逆袭，成为这些寄主的一部分。这些 基因多半在寄主中经过改造被挪用成另外的用途。一些外源基因的重组和表达甚至改变了生物演化的进程。一种著名的由反转录病毒带到人体的是一类叫做 Syncytin的蛋白，它来源于一类远古就入侵猴子的反转录病毒。后来，它整合到人体中并在胎盘中稳定地表达，现在是人类胎盘发育中一种不可或缺的蛋 白。可见，外源基因对生物的影响是有可能的，有时甚至很大。
通过反转录病毒传递并不是唯一的途径。一种生长在果蝇体内的叫Wolbachia的细菌能够在不同种类的几种寄主身上生活。它的基因组能够和寄主的基因组 进行交换，从而携带了这个寄主的某段基因。在转换到另一个寄主（很可能是另一种不同的果蝇）身上后，再通过交换的方式把前一个寄主的基因整合到后一个寄主 的基因组中。于是不同种类的果蝇的基因就通过Wolbachia这个中介水平转移了。
水平基因转移在生物中存在是肯定的，但是学界对这种现象到底有多重要，在进化中是否起显著的作用还有非常大的争议。这是不足为奇的。首先，尽管科学家已经 观察到这个现象很久了，但一直没有认识到它可能在进化上起重要作用，直到最近十几年才提出这个概念，还没有进行充分的研究；其次，目前还没有成熟的方法系 统性地发掘这种现象，而只能一个一个案例地研究。但随着越来越多的案例被发掘以及基因全测序的数据增多，这种转移的存在范围肯定比现在所知的要广泛。
我们最关心的是这种水平转移是否可能发生在消化道呢？也就是说，是否会通过进食把食物内的基因也整合到我们的身体中？这个说法听上去很荒谬。有人形容为，人吃了这么多年猪肉，有变成猪吗？
我要指出，这种听上去很恰当的类比其实存在本质的错误。
第一，猪和人的差别是非常大的。要通过基因水平转移而造成这种差别在目前还难以想象。但是如果仅仅是涉及一个或者几个基因的整合，难度可能远远比我们想象的要容易。
第二，也是最重要的，就是一个外源基因能否整合入一个个体的基因组并不等同于这个基因是否能稳定地遗传下来。
我们现在还没有发现通过进食而把外源基因整合到基因组的案例（就我所知），除了这方面的研究非常不足之外，我认为一个重要的原因就是因为把这个整合的结果 遗传下去的困难比单纯整合到一个个体的基因组中要难得多。这首先有是否能够整合到生殖细胞里的问题，其次还有是否因为基因有害而令这个个体在生存竞争中不 利的问题。比如说，如果一个有害的外源基因通过进食的途径整合到一个人的基因组了，因为它是有害的，所以这个人死掉了，这个已经整合到这个人的基因就不可 能继续遗传下去。
现在的问题是，其实我们所首先关心并不是这个外源基因是否能整合到基因组后再一代代地传下去的问题，而是它是否能整合到一个个体的基因组中的问题。如果它能整合到基因组再稳定地在人体表达，而这种表达又对人体有害而导致死亡的话，这已经是我们不能接受的后果了。
前面，我们已经说过BT的基因有可能通过食物而进入人体，而在人体有不少机制能够把DNA片段整合到基因组里面。
比如，人体内有一种叫转移子的基因片段，它能够在人体基因之间跳来跳去。这种转移子需要一种叫做转移酶（transposase）的蛋白，这种蛋白能够把 游离的DNA片段插入到基因组之中。只要外源DNA片段含有符合条件的短小序列，它就可以把这些外源DNA也整合到基因组里。
比如，如果人体当时受到反转录病毒（比如艾滋病病毒，乙肝病毒）的侵害的时候，反转录病毒会生成一种叫做整合酶（Integrase）的蛋白，这种蛋白能够把外源的DNA片段整合到人体的基因组之中。
又比如，在最新发表的一些文章中，已经提及到一种噬菌体病毒，它能产生一种叫终止蛋白的蛋白质，这种病毒可以寄生在细菌中进入动物体内。这个终止蛋白也能 把DNA片段整合到动物基因组之中。因此，如果人体受到带有这类噬菌体的细菌的感染，也有可能把外源的基因整合到基因组之中。
我相信，随着研究的深入，更多可能的整合途径还会进一步被发现。因此，人类通过食用含有BT蛋白的基因而把BT蛋白整合到基因组并不是完全不可想象的事。
如果结合前面提到的在胎儿的血液中也可能出现外源基因的研究结果，一个可以想象的情景就是，BT基因通过母体进食进入母体，再随着母体血液和胎儿血液的交 换而进入胎儿体内，从而还可能进一步整合到胎儿的DNA中。这种类似艾滋病毒的母婴传递的方式不算遗传，但也是一种代代相传的方式。
自然选择对实质等同性原则的破坏
以上讨论的都是BT基因直接和人体打交道的问题。正如上面所论证的，它们都存在一定的可能。但是挺转派提出的一个问题却很能说服一些人。这就是所谓的"实 质等同性原则"。有人认为，转基因食物仅仅比非转基因食物多了一条DNA，"如果只是一段单纯的DNA，无论序列多么奇怪，进了肚子就被分解成ATCG 了，不会对人体造成任何不良影响。"。这个所谓原则所建立的基础还是蛋白质和DNA都会降解为无意义的片段。如果BT蛋白和基因都没有被破坏，那就显然不 是实质性等同的。
但是，接下来的一个问题就有些难度。即使食物中的基因可能整合到人体基因组，那在食物中本来就含有的无数基因也可能整合到人体基因组。在成功地整合到基因 组之前，基因所携带的信息都没有发挥实效，也就是说对于人体来说，它们都不过是一段DNA而已，从这个意义上说这些基因都是等同的。因此在概率上，人体整 合BT基因和整合普通食物中的无数其他基因的可能性也是一样的。那么BT基因有什么特别，人体要恰好整合它而不是数量庞大的其他基因呢？既然我们不担心普 通食物中的基因，为什么要担心BT基因呢？
这确实是一个很好的问题，要回答也确实不容易，但这不等于无法解释。我在这里提出一个可能的途径，它可以解释为什么BT基因可能比其他基因更能被整合。这个途径需要跳出这个过程中只有食物和人两者作用的框框。
在人体肠道中，有着庞大的细菌群落。这些细菌在肠道中其中重要的环境平衡作用。它们也和人一起分享进入肠道中的食物。在这个过程中，食物中的DNA会被这些细菌所摄取。细菌从环境中摄取DNA并整合到自己的基因组中已经是一件被科学界广泛接受的事实 。根据这个推理，肠道细菌摄入食物中的DNA并整合到自己的基因组中亦并非难以想象的事 。这也是水平基因转移的一个例子。作为原核生物，这种情况的发生远比真核生物要容易。
这种摄入外源DNA的过程或许是随机的，但是如果摄入的外源基因能够让这个细菌取得生存优势，那么这个细菌的后代就更多，也就在以后的繁殖中逐步扩大这个 基因的携带者的比例，到最终，携带这个基因的细菌就成为了这个菌落中的优势菌株。在这个过程中，自然选择起到了关键的作用。因此，一开始可能是随机的摄入 外源DNA过程，经过这个筛选之后就变得不随机了。这正是为什么一些基因比另外一些基因更加容易被细菌摄入的理论基础。
肠道细菌当然也可能摄入普通食物中的基因。但是在人类几百万年的进化中，人类、肠道细菌和这些食物长期接触，已经达成了一种平衡。所以这些食物可以被视为 是无害的。但是，BT基因对于人类还是肠道细菌都是新鲜事物，在正常情况下，人类肯定不会长期而大量地食入这种细菌，肠道细菌也无法接触这种基因。但如果 转BT大米被大规模推广，这些肠道细菌将会第一次长期接触这种基因，其后果难以准确预料。
如果这个理论是成立的话，我们需要找出摄入BT基因并表达BT蛋白的细菌比没有BT蛋白的细菌有什么优势。这一点我暂时没有查到相关的资料，但是也不是没 有任何可能。BT蛋白在苏云金芽孢杆菌中主要的作用就是杀死虫子，但这不表示它们不可能拥有其他的生物学功能。在生物学上，很多蛋白原先拥有一种功能，但 是在演化的过程中，却拥有了另外的功能的事例并非罕见。比如有一类叫做CRISP的蛋白，在哺乳动物和蛇都存在，但是担任了截然不同的功能：在蛇里面是作 为毒液中的一种蛋白；而在哺乳动物中，却是作为精液里的蛋白，在受精过程中起重要的作用。它们显然在演化过程中都被挪用了。另一个例子甚至和BT蛋白直接 相关。在虫子肠道中有一种蛋白叫APN。它是一种能够激活BT蛋白的受体（见下一节）。这种蛋白原先是一种蛋白酶，主要的作用是分解虫子肠道中的蛋白。但 是不知怎么地，在进化的过程中，BT蛋白就把这种酶作为能够激活自己的受体了。在这个过程中，APN显然也被挪用了。因此，BT蛋白是否会被肠道细胞用于 有利于自己的用途还是很需要审慎的。
如果某种肠道中的细菌成功地整合了BT蛋白，而通过自然选择又取得了生存优势。这就是会导致一连串的严重后果。这种过程甚至比单纯的BT蛋白质或者BT基 因进入人体更为可怕，因为一旦细菌整合了外源DNA，那么它就会在细菌中一代代地遗传下去，从而大大地增加了BT蛋白对人体的风险。
第一种可能是，这些细菌会源源不断地在肠道分泌出BT蛋白，大大地增加BT蛋白和人体肠道的接触机会。这样会导致两个后果：第一，更多的BT蛋白直接和肠道粘膜相作用；第二，BT蛋白穿过肠壁进入人体的可能性增大。
第二种可能是，这种细菌通过一种叫做细菌转移（bacterial translocation）的方式进入人体。研究表明，肠道细菌是可以穿过肠道进入人体的，再通过血液转移到人体其他器官，这个过程就叫做细菌转移 。一旦这些携带BT基因的细菌通过细菌转移而进入了人体，又会有两种可能的危险：第一，细菌直接在人体内分泌BT蛋白，让BT蛋白直接作用于人体各个器 官。第二，这种进入人体的细菌很可能会和人体的基因组发生基因交换，从而把BT基因转移到人体基因组之中，甚至可能在人体中直接表达。如果大家还记得我在 前面举过的在果蝇体内的Wolbachia细菌的例子，就会知道这并非天方夜谈。事实上，最近有研究表明，人类基因组中确实有从细菌水平转移而来的片段。
尤为值得注意的是，在细菌群落中，不同种类之间通过水平转移的方式互相传递遗传物质并不罕见。这就是说，如果一种对人类危害风险小的细菌吸收了BT基因之 后，它也可以通过水平转移的方式把这个基因转给另一种细菌，而这种细菌可能会是对人类危害风险更大的（比如更容易通过细菌转移进入人体的）。这将进一步放 大通过这种方式危害身体健康的风险。
BT蛋白与癌症的潜在联系
万一，我说的是万一，这种情况真的发生，会有什么后果呢？一般的转基因支持者会告诉你，仍然不会有任何负面作用，因为人体中没有BT蛋白的受体（虫子体内才有）。
但这个说法过于绝对。我们必须清楚食用施用过BT农药的主粮和食用BT转基因主粮的本质差别。BT农药是施用于植物的外表，并不直接和食用部分接触。即使 接触了，通过洗涤的方法也可以把这些附着的残余洗去。但是BT转基因是内源的，蛋白质和基因都会随食物一起入口，这是无法避免的。因此，人类会长期地大量 接触这些物质。这是转基因食物中的BT蛋白和使用BT农药的本质区别。更有甚者，如果BT基因进入了细菌并被稳定地表达，这更大大地增加了接触的量和接触 的时间。况且这时，BT蛋白既不会被食物加热所变性，也不会因为通过胃液的酸性环境的而存在变性失活的可能，基本能够保持原有的结构和活力。这是在肠道或 者身体内部直接产生BT和通过进食摄入BT蛋白的本质区别。正是因为这两个本质区别，BT转基因主粮比施用农药的传统主粮的风险更大。
以上我们谈到了BT蛋白在作为过敏原方面的风险。这里我进一步探讨一下BT蛋白是否能够引发其他的风险。人体没有BT蛋白的受体，是否意味着BT蛋白一定 无害呢？这也不一定。事实上，BT蛋白和癌症可能是有关系的。一份最新的文献描述了一个体外实验，这个实验的做法是把猪肠上皮组织细胞放到含有一定浓度的 BT蛋白的培养液中培养，然后观察一种叫Hsp70的蛋白质的表达量的变化。这个实验发现，BT蛋白尽管不导致上皮细胞死亡，但是会导致肠上皮细胞中的 Hsp70的表达量的增加 。
这个Hsp70是什么东西呢？如果对癌症有一定认识的人就知道，Hsp70和癌症是高度相关的，在早期癌症的诊断当中常常以Hsp70的表达量作为癌症的指标。
Hsp70蛋白是一类叫做侍从蛋白（Chaperone）的一种。细胞中表达很多蛋白，但是这些蛋白的功能依赖这些蛋白能够正确地折叠 （folding），而它们能否正确地折叠则依赖与这些侍从蛋白的帮忙。在癌细胞一类的生长旺盛的细胞中，蛋白大量被表达而产生对细胞正常生理的压力，这 会带来一种叫做压力反应（stress reaction）的极为复杂的细胞生理现象以舒缓这种压力。侍从蛋白（如Hsp70）的表达就是其中之一。因为，如果侍从蛋白表达不足的话，很多蛋白就 无法得到正确的折叠，侍从蛋白的高表达因此应运而生。于是，癌细胞的生长往往伴随着侍从蛋白的高表达。这两者是高度正相关的。一些抗癌药物正是把目标放在 这些侍从蛋白之上。正因如此，侍从蛋白的表达被作为诊断癌症的一个参考指标。
说了这么多，大概读者也明白了，如果BT蛋白在血液或组织中达到一定的浓度，就会使Hsp70的表达增加，这是否意味着致癌的风险呢？这里的细节还未知。 一种可能是：这种增加是由于BT蛋白所直接诱发的，如果是这样，那么Hsp70表达的增加并不和癌症直接相关，但这样可能会影响对癌组织的诊断。但亦不能 排除BT蛋白诱发了一些和癌症有关的基因，从而再引起Hsp70的增加的可能性。考虑到这些新表达的Hsp70并不是用来折叠BT蛋白的（因为它们早已在 体外折叠好了），它们必然有着其他的用途，具体的用途还未知。该文的作者也认为，应该注意这种可能，重视研究BT蛋白除杀虫之外的其他副作用。
我在这儿提出另一种可能，就是BT蛋白所导致的Hsp70的增加会提高细胞对癌变的容忍度，从而可能加速癌细胞的发展。其中的逻辑是，BT蛋白激发了 Hsp70表达之后，原先不能被正确折叠的和癌症相关的蛋白也可以因此而正确折叠了，从而提高了"坏"的蛋白的作用力，增加了致癌和促进癌细胞扩散的风 险。传统上认为Hsp70是一种"被动"的蛋白，但是越来越多的证据显示Hsp70也可以是"主动"的蛋白，它在促进癌细胞生长方面有重要的作用 。Hsp70的表达数量和细胞内的平衡极为微妙，其复杂程度目前还难以摸清。
我们还可以注意到，在实验中用的是肠道表皮细胞，如果BT蛋白仅仅停留在肠道中和肠道细胞接触，而不进入血液中，是否也能同样诱发Hsp70表达的提高 呢？（在肠道中有厚厚的粘液层，与体外实验的条件有很大差异）这大概也是值得注意的。另外，这种影响是和蛋白浓度有关，那么在低浓度但长期接触的情况下， 是否能具备和高浓度短期接触一样的效果呢？这也是一个值得研究的方向。如果考虑到BT蛋白可能整合到肠道细胞当中，又能稳定地表达并释放到小肠，那么这些 蛋白对小肠的作用可能是长期而稳定的。这无疑更加大了BT蛋白的安全风险。无论如何，这里的线索告诉我们，BT转基因食物在分子水平上确实有可能诱发或加 速癌症，尽管具体的风险未知，但这正是需要重视和进一步研究的。
目前在细胞水平上研究BT毒性的文章极少。无独有偶，在2013年的一篇短通讯中 ，一个团队测试不同浓度的BT蛋白（Cry1Ab和Cry1Ac）对人肾脏细胞的细胞死亡率的影响时发现，在Cry1Ab的浓度达到100 ppm的时候，细胞在24小时内的死亡率就会显著增加，但Cry1Ac则没有这种影响。如果BT蛋白和草甘膦联合使用，在10ppm的浓度时，细胞死亡率 就已经显著升高。（草甘膦是除杂草转基因作物所抵抗的化合物，在农业中被作为农药大量使用。）这种细胞死亡率的机理并不清楚，但是我估计还是和BT蛋白诱 导了细胞中的压力反应有关。至于为什么在对猪上皮细胞的实验中观察不到细胞死亡，可能是因为人肾脏细胞和猪肠上皮细胞在对这种压力反应的耐受性有不同之 故。
另外又有另外的对比实验证明，仅仅通过喂食BT转基因玉米给三文鱼也会引起三文鱼的肝脏内Hsp70的表达的显著增高，与此同时肝脏内的超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的活力显著增高而过氧化氢酶（catalase，CAT）的活力显著降低 。后两者都和压力反应有关。现在不清楚这个观察背后的分子生理过程，但我估计是和BT蛋白通过肠道进入鱼的肝脏有关。这个实验的结果进一步提醒我们需要正视BT转基因食物（特别是主粮）的所导致的风险。
BT蛋白在人体内的寻找受体的可能
直到这里，我还没有讨论BT蛋白对虫子的毒性机制。之所以放在这儿才说是因为这也是和演化有关的问题，只有在解释了BT基因被肠道细菌整合的可能之后，再分析BT毒性的机理才能更为让人理解为什么转BT基因食物有潜在的风险。
BT蛋白是一种结晶蛋白，属于一类叫做Cry的蛋白家族，名称Cry即Crystal的缘故。在合成的时候，这些结晶会在细菌内部堆积，形成内含体 （Inclusion Body）。在虫子肠道中，由于肠道的碱性作用，这些结晶被溶解，这是BT蛋白毒性的第一个关键点。在溶解之后，这些蛋白会被肠道中各种蛋白酶所剪切，最 后形成加工过的蛋白，这是第二个关键点。但在这时，BT蛋白还不具毒性，它需要和肠道细胞表面的受体相结合，才能被激活。这是第三个关键点。在被激活之 后，这些蛋白会聚结起来，插入肠道表皮细胞的细胞膜中，形成一个像管子一样的结构（离子通道），离子可以通过这个管道自由穿过细胞膜，这让细胞膜原先分隔 细胞内外环境的功能丧失，从而让细胞死亡。具体细胞是怎么死的还没有公认的结论，有的认为是细胞因为内外压力失衡而胀大致死，有的认为是镁离子穿越后导致 其他连锁反应致死，也有认为两者兼有。不过这个问题对我们的讨论不重要，在这儿提一下就算了 。最后，由于肠道细胞死亡，引起一系列的生理反应，最后导致虫子死亡。这就是BT蛋白的最基础的毒性机理
这里重要的是这几个关键点。如果BT蛋白在人体肠道内这几个关键点被一一满足，那么它就可以形成离子通道，从而引起肠穿孔，再对人体造成无法估计的影响。
按照挺转人士的说法，这三个关键点在人体中都不存在：BT蛋白在酸性的胃液中会变性；剪切可能需要虫子特有的蛋白酶；最关键是在人体肠道内没有这种受体，因此无法激活这些蛋白。
关于第一点我在前面就已经说过，由于蛋白在食物中是以包裹的状态出现的，在胃里可能变性不完全。人肠道中的酸碱度（pH值）和胃里截然不同。在十二指肠内迅速升至pH6，在小肠内的pH值一直升高，到了回肠（Ileum）升到7.4，即弱碱性 。因此，人肠道中也有和虫子一样碱性的环境，也可以让结晶的BT蛋白溶解。第二点有点言过其实了，在虫子肠道中的蛋白酶都是普通的Trypsin和Chemotrypsin，这些酶在人肠道中也有。第三点倒是一个事实，至少现在没有发现这种受体。
人肠道中没有BT蛋白的受体这一点非常重要。它从根本上保证了在BT蛋白作为食物的一部分进入人体内没有类似虫子肠穿孔一样的风险。这也是为什么它被长期作为农药而使用之故。
但是，万一BT蛋白被肠道细菌整合，能够被不断表达并释放到肠道中的话，这就是完全不同的情景了。在这时，BT蛋白直接在肠道生产，不会经过煮熟的加热过 程，不会经过胃，也不会被加热和胃液所变性，释放到肠道中的蛋白可以在弱碱的环境下溶解，被人肠道内的蛋白酶所剪切。唯一未能通过的障碍就是肠道上没有 BT蛋白的受体这一点。
BT蛋白在虫子肠道内的受体主要有两种，一种叫做APN（aminopeptidase N），一种叫做Cadherin 。现在还没有最后定论到底在肠道中它们要联合作用还是仅仅有其中的一种就可以激活BT蛋白了。但从目前的证据来看，似乎仅仅和其中一种受体结合就可以激活BT蛋白，引发BT蛋白的聚合。
我们先来说一说Cadherin这种分子。这类蛋白质属于一个超级大的蛋白家族，在各种动物体内都有其中的成员。在人体内也不例外。比如说在神经系统中，就有一类叫做N-Cadherin的蛋白起到重要的生理功能。
当然这么说不是为了危言耸听。Cadherin这个家族虽然大，但是各个成员之间的结构还是有相当大的不同的。在自然界，有很多种芽孢杆菌，它们寄生在不 同的动物体内，它们分泌出的Cry蛋白基本上只能和它们宿主肠道中的Cadherin受体结合（以下为了准确起见，用Cry蛋白通称这一类蛋白，而BT蛋 白则专指鳞翅目幼虫内寄生的BT细菌所产生的蛋白，即现在用于转基因水稻的Cry1Ab/Cry1Ac）。比如一直用作农药的BT蛋白，也就是在鳞翅目体 内的BT细菌所分泌的BT蛋白就只能和鳞翅目幼虫肠道内的Cadherin结合，只能针对这一类动物。在其他昆虫体内，这种蛋白也无法产生毒性。用科学的 话来说，BT蛋白是一种窄谱农药，有相当大的物种专属性。人体肠道中没有类似的受体，自然也不会激活BT蛋白，这就是为什么BT蛋白一般而言对人体无害的 原因。
但是，如果思考深一层，就会发觉问题其实并不是那么简单。寄生的芽孢杆菌和无脊椎动物的关系是一种典型的寄生与宿主的关系。实际上能够产Cry蛋白的芽孢 杆菌有很多种，每种Cry蛋白都是同源的，但是又有序列与结构上的差别，它们能分别对应自己宿主体内的Cadherin（或其他受体）。从进化的角度看， 有相当值得注意的问题。
这些不同的能够产生Cry蛋白的芽孢杆菌无疑都有同源性。也就是说它们都是从一个祖先中演化而成的。我们设想这个过程大概是这样的。一种芽孢杆菌寄生在一 种无脊椎动物体内，发展出了Cry蛋白，这个蛋白和这个无脊椎动物的肠道中的Cadherin能够结合并对它产生毒性。在以后的历史发展中，这种细菌到了 另一种动物的体内，一开始，它所产生的Cry蛋白并不能和这个宿主的Cadherin结合，也就对这种动物没有毒性。但是在演变过程中，这个基因发生了特 变，这个特变的结果就是新的Cry蛋白能够和新宿主的Cadherin相结合了，对新宿主产生毒性。由于这个特变所蕴含的巨大竞争优势，它就轻而易举地保 留下来。
这个过程是可信的，因为现在确实有很多动物体内都有特有的芽孢杆菌，它们产生特有的Cry蛋白。这也意味着它们都在自然选择过程中发展出针对新宿主肠道蛋 白的结构特性，从而从一种原先无害的蛋白转变为一种有害的蛋白。由于这个生存优势是巨大的，如果有一种细菌到了新宿主体内后，这种特变无可避免地会发生。
目前对其他生物的Cry蛋白受体的研究还非常不充分。但是从BT蛋白能有APN和Cadherin两种受体来看，能够激化Cry蛋白的可能只需要一些特别 的结构，而不是整个蛋白。毫无疑问，APN和Cadherin原本都不是为了结合Cry蛋白而出现的。Cry蛋白只是"劫持"这些蛋白，而用于激活自己。 APN和Cadherin上都有这种所需的特殊结构，但这种结构可能并不是只有这两种蛋白才有。在其他生物中，Cry蛋白的受体可能是其他的蛋白质和化合 物。比如在线虫肠道内，Cry蛋白的受体甚至可以是糖脂（glycolipids） 。
因此，如果一种带有Cry基因的细菌能够成功地在某个新宿主的肠道生活，可能会有几种途径能发展出针对新宿主的有毒的Cry蛋白。一种是通过基因突变适应 这个宿主肠道中的Cadherin蛋白。如果宿主肠道中有Cadherin蛋白的话，这个途径可能是最直接的。如果宿主肠道中没有Cadherin蛋白， 它也可能通过基因突变，找到肠道中其他潜在的受体蛋白。我怀疑，APN蛋白原先就是这么一种有潜在特殊结构的蛋白，最后被Cry基因也成功地"劫持"了， 成为Cry蛋白在Cadherin之外的又一选择。
说到这里，大概读者也明白我要说什么。如果在人体肠道内有一种细菌，它能够成功整合了BT基因的话，那么它就有可能能够挟持人体肠道中的Cadherin蛋白甚至其他的蛋白作为自己的受体，从而激活自己，对人体造成肠穿孔式的伤害。
事实上，在人体小肠内有大量的Cadherin蛋白存在。比如广泛地表达在小肠和直肠的CDH17就是一个例子。这种CDH17蛋白现在并不能和BT蛋白 相作用。但是如果我上述的进化和选择过程成立的话。焉知这种肠道细菌不能突变出能和这种Cadherin（甚至和其他人体肠道内的蛋白）相结合的Cry蛋 白呢？这个过程在无脊椎动物中可是广泛发生过的。
因此，作为食物而进入人体肠道的BT蛋白在由于天然没有受体的缘故，对人体是无害的。但是如果吃下的是BT基因，而这种基因在人体肠道内被细菌所整合和稳定地表达，通过自然选择的作用，完成可能产生出针对人类的新的Cry毒蛋白。
有一个实验可以尝试做的，这就是先把BT基因转到一种能生长在小鼠（Mouse）肠道中细菌之中，让这种细菌能产生BT蛋白，再把这些细菌放入小鼠的肠道 之内，通过长期和大量的动物实验，验证一下这个过程可否发生。小鼠和人一样在小肠中都有CDH17蛋白，因此可以作为一个实验对象。这当然只是一个构想， 具体实验设计还有待细化。
BT转基因水稻的安全风险小结
综上所述，转基因水稻至少有几种可能会影响人体的健康的途径。
第一，BT蛋白质能够通过肠道进入血液和其他器官，从而可能引起发炎和过敏等免疫反应。
第二，BT基因片段通过消化道的吸收进入人体而产生未知的影响，不排除能够整合到人体基因组之中。亦不排除通过母婴传递把基因片段传到胎儿体内再影响胎儿的可能。
第三，BT基因能够被肠道细菌所摄取，可能由于某种生存优势而被保留并使得携带这种基因的细菌成为群落中的优势菌株。这是我所能想象的最恶劣的情况。第 一，这些细菌可以大量生产BT蛋白，从而大大增加人和天然的BT蛋白的接触机会，蛋白直接接触到肠道可能会诱发癌症，蛋白进入血液到达各个器官可能会引发 过敏。第二，这些细菌可以通过细菌转移而进入血液和人体其他器官，而在人体内部直接释放BT蛋白，这比在肠道释放BT蛋白更为危险。第三，BT基因也可能 因为细胞转移而进入人体，从而加大了整合到人体基因组的可能性。第四，BT基因可以通过突变，"挟持"原先不能和BT蛋白结合的肠道表皮细胞上的蛋白，用 于激化自己变成具有毒性的蛋白。
此外，如前所述，外来启动子35S也可能因为在植物基因组内转移之故而激活一些沉默的基因，从而产生有害物质；而BT蛋白的表达在改变植物体内蛋白调控平衡之后也可能产生出未知的有害物质。这些显然也是食品安全的风险来源之一。
应该承认，孤立地看，转基因食物的风险可能是很小的。但我们要记住，这些风险会因为BT水稻被大量种植和食用使得数量极为庞大的人们会在短时间内就会一下 子大量和长期接触这些原先在和人类的关系并不密切的细菌中的物质而成万上亿倍地放大。因此，具体的风险应该如何计算，恐怕还不能轻易地下结论。在这种情况 下，草率地批准转基因食物，可能会有非常严重的后果。
诚然，我上面所说的只是一些非常概括性的可能，目前并没有盖棺定论的证据能证明转基因食物的外源蛋白和基因通过这些途径进入人体并引发我以上讨论的风险。 但是通过以上的分析，这些风险在机理上是存在的。我们还要记住，生物科学尽管在这几十年已经取得很大的进步，但是人类对生物学的认识还处于非常不足的阶 段。这就是为什么生物学的研究至今还是科学研究的主流（看看Nature和Science就知道了）。新的发现每天都有，颠覆性的认识随时可能产生。支持转基因的人用几十年前乃至近一百年前的生物学知识来告诉大众，转基因食物的危险在原理上是不可能的。这是一种极不负责任的做法。
相关日志
没有评论:
发表评论