你可曾见过会发光的动物、不怕猫的老鼠、吐出蜘蛛丝的山羊?这么神奇的动物在自然界不可能存在,但是通过转基因技术却能使这些成为现实。不通过杂交而将体外的基因导入动物个体的技术,即被称为动物转基因技术,而携带外源基因的动物则被称为转基因动物。
二、为什么要发展转基因动物?
(一)可以改良动物生产性状,提高经济效益,增加农民和企业收入
1.提高动物的生长速度。生长激素基因和类胰岛素样生长因子1都有调控动物生长发育的作用,如果将这两个基因转入动物体内,就可以加快动物的生长速度。目前,已获得了含有这两个基因的转基因鱼和猪。和非转基因对照相比,转基因鱼的生长速度提高了2倍,转基因猪的生长速度提高了10%,饲料转化率提高了17%,脂肪减少10%,瘦肉增加7%,如果农户和企业饲养这些长得快、肥肉少、瘦肉多的转基因鱼或猪,就可以显著减少饲养成本、提高养殖收入。
2.提高动物的产毛性能。动物(如绵羊)的产毛性能也受一些基因的控制,如毛角蛋白Ⅱ型中间细丝基因、A2蛋白的主要成分(半胱氨酸)基因等,将这些基因转入绵羊体内就能提高绵羊的产毛性能。现有研究表明,转有这些基因的转基因羊的平均产毛量比非转基因羊提高了6%。如果农户和企业饲养这种产毛多的羊就可以提高养羊收入。
3.改善动物的肉品质。膳食以鱼类为主的爱斯基摩人、日本北海道人和浙江舟山地区渔民,心脑血管疾病(主要包括高血压、冠心病、脑中风、脑血栓等)发病率明显低于其他区域,这主要是因为鱼类中含有丰富的长链不饱和脂肪酸。利用转基因技术,向动物体内转入负责将饱和脂肪酸转化成不饱和脂肪酸的控制基因,就可以大大提高动物体内不饱和脂肪酸的含量,从而大大降低人类食用这些动物患心脑血管疾病的风险。
4.可以提高动物抗寒能力。为什么有的动物能生活在天气严寒的北方,有的动物却不行呢?这种抗冻性状也受某些基因的控制,抗冻蛋白基因AFP就是其中一员。如果将这个基因转入鱼体内,就可以为南鱼北养、扩大优质鱼种养殖范围提供有效的途径。
5.提高动物抗病能力。全世界每年由于动物疾病引起的损失达数以亿计。其实动物的某些疾病是受基因调控的,转入或除去某种基因可增强动物对相应疾病的抵抗力。去除牛体内的朊病毒(PrP),可预防“疯牛病”的发生。将抗流感基因、抗蓝耳病基因转入猪体内,可增强猪对流感病毒和蓝耳病病毒的抵抗能力。将溶葡萄球菌酶基因转入牛乳腺中,可防治奶牛乳房炎的发生。如果农户和企业饲养这些转有抗病基因的动物,就可以大大降低由于上述疾病引起的损失。
(二)发展转基因动物在医学和生物制药领域也具有重大意义
2006年,美国GTC公司利用转基因羊生产的人抗凝血酶Ⅲ获准在欧洲上市,成为世界上第一例成功上市的由转基因动物生产的转基因药物。2009年重组人抗凝血酶Ⅲ获准进入美国市场,转基因动物制药正逐步走向产业化。
(三)转基因动物也可应用于生物材料、个性化宠物设计和环保等方面
水污染问题现已成为一个全球性环境问题,城市中的工业废水、杀虫剂、生活污水等产生的化学物质和致癌物质可能会引起人类肿瘤或其他身体异常。将埃希氏菌属的rpsL基因转入斑马鱼中可用来检测水生环境中的有害物质,这种以转基因动物作为环境检测器的方法更快捷敏感。植物含有许多植酸磷,而普通猪不能吸收利用它,没吸收的磷流散在环境中,从而造成磷对环境的污染问题。将“植酸酶和纤维素分解酶”基因转入猪体内,便可减少猪粪便里的磷含量,以减少环境污染机会。
三、转基因动物安全吗?
尽管转基因动物将为人类带来巨大的益处是人们所共识的,但目前转基因动物真正意义上的商业化生产还未展开。这里面除有技术因素之外,人们考虑更多的还是安全性问题。
(一)转基因动物食品安全吗?
从理论上来说,无论转基因食品还是药品,转入动物体内的基因都是天然存在的,人们平常吃的东西中就含有这些基因,用转基因技术仅仅是把这种基因转到其他动物体内进行生产后再分离出来。因此,在理论上转基因药物和食物是有一定安全保证的,而不是合成新的东西。当然,我们不能仅停留在理论性的安全上,还要做更多的安全性实验。现有的转基因食品饲喂实验表明,摄食转基因动物食品对小鼠和大鼠的生长、脏器发育、血液生理生化指标、繁殖能力及其后代的生长发育均无显著影响。
(二)转基因动物自身安全吗?
由于转基因操作方法的自身缺陷,可能会影响到转基因动物的健康状况。由于外源基因在受体基因组中的整合位点是随机的,因此外源基因的整合给动物带来的伤害是难以控制的。然而我们可以选择插入位点对动物影响小的,而实际上,有严重影响的插入事件往往因为动物死亡或者发育的缺陷而会被排除。另外,转基因表达也会对动物产生一定影响,转入基因的插入突变、异位表达、修饰、表达产物自身等都有可能对动物自身健康造成影响。因此,对转基因动物自身安全性进行检测与评估是必要和迫切的。
(三)转基因动物对环境会产生怎样的影响?
对于环境安全,人们主要是对转基因鱼所存在的生态风险担忧,鱼类易于逃逸、扩散,有很大可能性影响生物多样性并对野生基因库造成污染。除转基因鱼外,转基因动物中规模稍大的就是家养动物(猪、牛、羊等),其去向比较容易跟踪。另外,因其对环境的适应能力较低,很容易控制和捕捉,只要管理科学、措施得当,不会存在有很大的环境问题。目前,国家专门设立了研究转基因动物安全性的项目,说明国家对转基因动物的安全性是非常重视的,并且现在也有来自国外的经验可以借鉴。