科学技术的快速发展有时候真的是令人忧喜交加。转基因技术作为一种高科技技术，由于其蕴涵着巨大的市场和商机，目前正在全球范围内发挥着重要作用。但转基因技术与生俱来的安全不确定性与风险性也成为人们的困扰。科学家们对于转基因技术的应用对生态环境的影响一直存在着激烈的争论。由于科学知识的有限性、生态环境的复杂性以及转基因技术的新颖性，科学在转基因作物对生物多样性问题上还没有定论。
随着生物技术的发展，转基因技术日趋成熟，越来越多的转基因农作物品种投入环境释放和商业化生产，以转基因技术为核心的农业生物技术产业在全球范围内已经形成。加强转基因技术的研究，完善评价转基因技术环境风险的理论与方法，制定出科学、合理的生物多样性保护措施十分必要和紧迫。
一、转基因技术的应用现状
转基因技术即基因工程技术，又称作DNA重组技术，是将人工分离、纯化或合成所需要的特定基因,通过限制性核酸内切酶的切割和连接酶的连接，在体外将目的基因与具有自我复制能力的载体基因结合组成重组基因，即构建成含目的基因的重组载体；将重组载体导入自身细胞或另一受体生物体细胞中, 使所含目的基因在受体生物体细胞内复制与表达，有目的实现动物、植物和微生物等物种之间的DNA重组和转移，使现有物种在短时间内趋于完善或创造出新的生物类型。
也就是说转基因技术是根据人们的意愿操作，对基因进行修饰、改造等，从而定向地改变生物遗传特征，培育生物新品种的技术。简而言之转基因技术就是把大自然不同物种的优秀基因组合到另一个新的物种里面。新的基因信息可以按照要求转入另一种机体，借以提供一种手段来改造农作物的性状和改良家畜品种，或生产安全高效的药物，或制作预防严重疾病的疫苗，或进行基因治疗，或制作一系列的食品或蛋白质等。它是现代生物技术的核心技术，对于发展工业生产和医药学，解决人类的粮食、健康、能源、环境等问题，具有重大的作用和意义，它的发展已经渗入到社会领域的方方面面。 1973年转基因技术由美国斯坦福大学Cohen和Boyer等人创立。从上世纪八十年代开始向改良高等动、植物物种的遗传特征方向发展。1983年，科学家实现了以农杆菌为媒介，将基因转入植物体，转基因植物从此诞生。至今已有培育成功的转基因植物35科120多种植物，包括水稻、玉米、棉花、大豆、番茄、马铃薯、烟草、油菜等重要农作物。转基因技术主要应用在粮食作物生产方面，转基因技术是转基因食品生产的核心技术。世界很多国家都投入大量的人力、物力、财力来扶持转基因食品的发展，把转基因食品列为国家优先发展的重点领域，1996-2005年全球转基因作物种植面积连续10年以两位数递增。2009年由华中农业大学研制的转基因水稻“华恢1号”和“Bt汕优63”由我国农业部批准获得了安全许可，这意味着中国将成为世界上第一个种植转基因主粮的国家。由于我国转基因技术应用的现状, 2012 我国首次通过立法对转基因技术进行管理,说明转基因技术的应用引起了国家的重视。
转基因食品的优势显而易见，包括增产、控熟、提高营养、保健和增加新品种。按转基因的功能对其分类：①增产型：通过转移或修饰农作物相关的基因，使其在生长分化、肥料、抗逆、抗虫害等方面改善，故而达到增产效果。目前转基因作物、蔬菜和水果等各类转基因食品早已上市销售, 进入人们的日常生活中。②控熟型：为了使转基因作物的成熟期提前或延迟，通过转移或修饰与控制成熟期有关的基因，以期适应市场需求。最典型的例子是延熟速度慢，不易腐烂，好贮存。③高营养型：许多谷类食物有限制性氨基酸，缺少人体必需的9种氨基酸中的一种或几种，那么可以从改造种子贮藏蛋白质基因入手，使其表达的蛋白质具有合理的氨基酸构成。现已培育成功的有转基因玉米、水稻和菜豆等。④保健型：通过转移病原体抗原基因或毒素基因至粮食作物或果树中，人们摄取这些粮食和水果的同时，相当于服用了疫苗，起到预防疫病的效果。⑤新品种型：通过不同植物品种间的基因重组可形成新品种，由此获得的转基因食品可能在品质和色、香、味等方面具有新的特点。
转基因食品是解决世界人口增长与粮食匮乏这一日益尖锐矛盾的有效途径。2010年2月美国《科学》杂志重点关注世界粮食问题，认为转基因技术可能是未来解决世界粮食危机的重要手段，将会在世界粮食安全方面发挥重要作用。据推测，到2025 年全球人口将达到80 亿，其中大部分新增加的人口集中在发展中国家。我国是一个人口大国，逐年增加的人口和逐渐减少的耕地面积对粮食产量是一种威胁，在转基因食品发展过程中如何保护生物多样性，做到科学发展对我国的未来至关重要。转基因等生物技术是解决我国粮食和环境问题的一个有力手段，已经成为国家的一种战略选择。迄今为止, 包括世界卫生组织（WHO） 、联合国粮农组织（FAO） 和经济合作与发展组织（OECD）等国际组织的研究报告都认为目前上市的转基因食品是安全的。尽管如此, 转基因食品的安全性还需要经过时间的检验, 世界各国和地区针对转基因食品都采取了比较谨慎的态度。
二、保护生物多样性的意义
生物多样性是指生物及其所在生态复合体的种类、丰富度和相互之间的差异性。是指各种生命实体,包括了上百万种植物、动物、微生物所拥有的基因和由各种生物与环境的相互作用所形成的生态系统，以及他们的生态过程。生物多样性分为基因多样性（或遗传多样性）、物种多样性和生态系统多样性。遗传多样性是指所有生物遗传信息的总和，包含在生存于地球的所有生物的遗传信息内；物种多样性是指地球上所有生命的多样性； 生态系统多样性与生物圈中生物的生境、群落和生命过程等的多样性有关，三者之间的关系是相互依赖、密不可分。生物多样性涉及了生物的基因、物种、群落、生存环境等各个层次的丰富度、复杂性、差异性和规律性。全球生态环境的平衡有赖于生态系统多样性的维护，生物多样性保护已经受到国际社会的高度重视。
生物多样性是人类赖以生存的物质基础，是人类可持续发展不断进化的基础。其价值可以从以下两个方面得以理解： 第一，直接价值。人类能够直接获取或使用的产品或资源，包括消耗性利用价值与生产性利用价值；即从生物多样性的野生和驯化的组分中, 人类得到了所需的全部食品、许多药物和工业原料, 同时, 它在娱乐和旅游业中也起着重要的作用；第二, 间接价值。间接价值主要与生态系统的功能有关,主要表现在固定太阳能、调节水文学过程、防止水土流失、调节气候、吸收和分解污染物、贮存营养元素并促进养分循环和维持进化过程等7 个方面。随着时间的推移, 生物多样性的最大价值可能在于为人类提供适应当地和全球变化的机会。生物多样性的未知潜力为人类的生存与发展显示了不可估量的美好前景。保护生物多样性关乎人类未来，保护生物多样性就是保护人类的未来。
三、转基因技术对生物多样性的影响
理论上讲，转基因生物已经突破了传统的界、门概念，具有普通物种不具备的优势特征，若释放到环境，有可能改变物种间的竞争关系，破坏原有自然生态平衡，导致生物多样性的丧失。
每个物种都是一个基因库，物种和生态系统多样性的降低或丧失，必然破坏这些基因库，带来遗传多样性的破坏和消减。以食物品种来说，自20世纪50年代以来，“绿色革命”中出现的玉米、小麦、水稻和其他农作物品种的“优良品种”迅速传播，很快就排挤了各种本地品种，使得当地的农作物种类大大减少，甚至完全丧失。
生物多样性保护归根结底是遗传多样性保护，如果缺乏遗传基础的保护，生物多样性是无法实现的，而遗传多样性保护的重要任务则是对基因多样性的保护。遗传信息储存在染色体和细胞器基因组的DNA序列中。虽然动植物和其他生物一样，都能准确地复制自己的遗传物质DNA，将自己的遗传信息一代一代地遗传下去，保持遗传性状的稳定性, 但有许多因素能影响DNA复制的准确性。这些影响因素有的是来自外界的，有的是本身的。可能引起的变化是多种多样的, 小的可能是一个碱基对的变化，大的可能由于DNA片断的倒位、易位、缺失或转座而引起多个碱基对的变化，从而导致不同程度的遗传变异。随着遗传变异的不断积累, 遗传多样性的内容也就不断地得到丰富。
众所周知, 物种水平的多样性到目前为止我们还远非了解。据Woodruff 统计,仅有约几千个物种进行过遗传学研究, 后者仅占已描述物种的很小一部分。而对这种状况，唯一的出路在于确定优先重点。目前, 国际上遗传多样性研究最多的生物类群就是家养动物和栽培植物及其野生近缘。这方面研究可为遗传资源保存、品种改良以及生物生产力提高提供重要理论依据。
四、转基因食品对生物多样性的影响
基因转移的发生
基因转移（亦称基因逃逸）是指植物同其生活习性不同的野生亲缘植物自然杂交后，插入到植物中的基因可以从植物本身水平转移（被俘获）到亲缘种中的过程。转基因植物环境释放后，可以通过花粉或种子将基因从基因修饰植物向非靶植物或杂草扩散，从而对生物多样性造成负面影响，因此基因转移也被称为基因污染。基因转移发生的可能性以及扩散范围的大小，受许多因素的影响，其中主要的因素有" 相关野生种的近缘性、授粉同步性、发生杂交的适合性、远系繁殖能力、花粉授粉模式、种子扩散模式、花粉的生育能力和竞争能力以及气候、当地环境、物理屏障等等。如果条件和环境适宜，从理论上讲，各种转基因的性状所对应的基因就有可能通过有性繁殖进入非靶植物或杂草，从而造成新的竞争。
食物链中有益物质的富集或有害物质的聚集对上一级生物的健康极为关键。目前, 转基因作物大多用于饲料, 这类转基因生物加入其原来没有的抗病虫害基因或抗杂草基因, 其自身会有哪些富集变化, 被家畜富集后又会怎样, 人食用后会产生什么影响等问题, 尚缺少全面系统的科研结论。
转基因作物的生态安全性
转基因作物的生态安全性问题，涉及转基因作物释放到田间去，是否会将基因转移到野生植物中,是否会造成原有的生态平衡破坏,改变物种间的竞争关系和生物多样性等。
第一，是否破坏生态系统。正像我们知道的那样，生态系统是一个有机整体，任何环节遭到破坏都会危及到整个系统。转基因植物可能会对土壤中的微生物、昆虫、软体动物等产生负面效应, 进而对土壤环境的生态平衡产生长远的影响。例如，一些盐碱地、沼泽地、热带雨林以及某寄生虫分布的不适合农业种植区域，但是科学家在些地区种植转入了耐盐碱、耐高温、耐高湿、抗病虫害基因的农作物，就使原本生活在这里的生物栖息地丧失，从而造成物种减少、退化乃至灭绝，使原有的生态系统结构与功能遭受破坏。
第二，对非目标生物尤其有益生物产生危害。抗虫作物的抗虫基因不仅直接作用于目标害虫，对非目标害虫也可能直接或间接地产生伤害，甚至会导致一些有益生物死亡，进而对生物多样性产生影响。有田间试验结果表明，与常规作物相比，转基因作物田中昆虫群落、害虫和天敌亚群落的多样性指数、均匀度指数和稳定性等都有显著降低。另外，转基因生物可能增加目标害虫的的抵抗性，刺激害虫进化，加大害虫控制的难度。如果这种具有转基因抗性的害虫变成具有抵抗性的“超级害虫”，就需要喷洒更多的农药，将对农田和自然生态环境造成更严重的危害。
第三，可能降低生物多样性和食物多样性。保持食物多样性是减少疫病侵袭的重要措施。转基因作物作为外来品种进入自然生态系统，往往具有较强的“选择优势”，可能会影响植物基因库的遗传结构，淘汰原来栖息地上的物种及其它遗传资源，致使物种呈单一化趋势，造成生物数量剧减，甚至会使原有物种灭绝，导致生物多样性的丧失。遗憾的是，由于转基因作物的入侵性和污染性，大面积推广转基因作物将导致生物多样性尤其是食物多样性降低，从而加大食物安全隐患。
第四，导致“超级杂草”。 由于导入新的外源基因，转基因作物获得或增强了生存竞争和繁殖能力，使其在生长势、越冬性、耐受性、种子产量等方面，都强于亲本或野生种。而自然界生物间的协同进化或生物与非生物抑制因子间的对抗最终会出现适应或淘汰的结果。若被推广种植，这些转基因作物释放到自然环境中的机会特别大，更有意思的，它们将“俘获”人类转入作物中的抗草甘膦基因武装自己，成为人类难以去除的“超级杂草”。例如，加拿大商业化种植具有抗除草剂及自播种特性的转基因油菜，仅几年后,其农田便发现了对多种除草剂（包括草甘膦、固杀草和保幼酮等）具有耐抗性的杂草化油菜植株。据专家预言，这种杂草化的转基因油菜，将成为加拿大草原地区危害最为严重的野草。
转基因食品的安全性问题
由于无法预测将基因转入一个新的遗传背景中会产生什么样的作用,转基因作物及其产品的安全性问题一直是广泛争论的焦点。早在联合国于1992年公布的《生物多样性公约》条款中，就已明确提出转基因作物的潜在生态风险，要求制定或采取办法酌情管制、管理或控制由生物技术改变的活生物（LMO或GMO）在使用和释放时可能产生的危险，既可能对环境产生不利影响，从而影响到生物多样性的保护和持续利用，也要考虑到对人类健康的危险。在转基因生物安全管理上，目前我国已基本建成了转基因生物安全法规、技术规程和管理体系，积累了丰富经验。
转基因技术在为农业生产、人类生活和社会进步带来巨大利益的同时，也可能对生态环境和人类健康产生潜在的风险。目前关于转基因产品的安全性问题多数并没有得到最终的证实, 有的只是在动物试验中获得了证据, 而且发生的概率也很低。但由于此类问题一旦发生, 则会对人类产生不可逆的负面影响, 所以, 即使是存在某些潜在的危害, 人们也十分敏感。明确转基因技术的合理性, 不是笼统的认识理性与价值目的统一, 不该在转基因技术上止步不前, 放弃它所带来的与日俱增的巨大优势。那么, 当越来越多的转基因食品呈现在我们面前时, 首当其冲的问题就是: 转基因食品是否会引起人体的变异, 对人类健康是否会造成伤害。由于相对于传统的自然食品，转基因食品是新生事物，需要有更加严格的监督管理。目前，各国政府对转基因植物的商品化都制定了严格的准入制度，对转基因食品更是制定了严格的安全性评价体系，包括相关机构和法律法规等，并对转基因作物的实验室实验、大田实验、产业化申请审批，以及种植过程中的环境监控和种植产品的安全性检测都作了详细的法律规定。
科学是存在局限的, 对转基因食品的效果进行评估的科学而完整的数据要等到许多年后才能获得。无论研究方法多么严格, 结论总会具有某些不确定性, 而政府不能等到最坏的结果发生后才采取行动。生物多样性面临危机，当生存与发展的基础开始丧失，人类将何去何从？
五、针对转基因技术的保护生物多样性措施
虽然当前的科学技术水平并不能提供转基因技术是否具有风险的充足证据，但这不应该成为我们怠于采取措施防止其不良影响的理由。应对转基因产品进行长期实验，确定鉴定、测试转基因作物更科学的工具和实验步骤，分步在动物和人类志愿者实验，确保其安全性，并倡导发展可持续的、多产的健康农业。转基因食品也许并不是洪水猛兽，但需要严格的程序与确凿的证据来保证其清白与安全。
制定转基因食品的评价标准
1993年，经合组织（OECD）首次提出了转基因食品的评价原则——“实质等同”的原则，即：如果对转基因食品各种主要营养成分、主要抗营养物质、毒性物质及过敏性成分等物质的种类与含量进行分析测定，与同类传统食品无差异，则认为两者具有实质等同性，不存在安全性问题；如果无实质等同性，需逐条进行安全性评价。经多年建设，我国已有35个转基因生物安全评价和检测机构经过国家计量认证和农业部审查认可，研究制定了62项转基因生物安全技术标准，开展了转基因生物长期生态检测，部分成果获得国际科学界的高度评价，为我国转基因生物安全监管提供了有力的技术支撑。
使用物种多样性指数
使用物种多样性指数评价生物多样性，主要有Shannon-Wiener 指数和Simpson 指数等。生态系统水平多样性测度的难度较大, 主要是生态系统的边界不确定, 本身的结构又比较复杂。但是, 如果用一系列的标准来定义生态系统, 其数量和分布还是可以测定的, 也有人从种间关系或营养结构的角度构造生态系统多样性指数。遗传多样性的测度要困难的多。形态上判定的传多样性如作物或家养动物的品种可以参照物种水平的方法测度，而染色体、蛋白质和DNA水平的遗传多样性的测度则很困难，目前还没有确定很好的测度公式或指标。但群体遗传学中遗传一致性、等位基因频率和遗传距离等的计算方法有一定参考价值。
保护生物多样性的DNA条码技术
DNA条形码是近年提出的一种分子鉴定新技术，该技术有利于发现新物种和保护生物多样性，可有效实现有害生物及入侵种的快速查验及准确鉴定，并可形成统一鉴定标准，构建数据库平台，与全球网络信息相通，可有效保护生物多样性。应用DNA条形码技术建立有害生物及入侵种DNA条形码数据库及快速检测系统。Bucklin等的研究表明，DNA 条形码序列能够区分近缘种，使生物多样性分析更加细致全面。DNA条形码技术利用较短的基因保守序列进行种的鉴定，可以在更大范围应用于生态保护研究。基于DNA条形码技术的COI序列已经在海洋浮游动物物种快速鉴定、隐种发现、营养关系研究、生物入侵种监测、群落历史演变反演、种群遗传学以及生物地理学中得到成功应用。我国学者也在DNA 条形码技术运用于生物多样性研究领域做出诸多成果，陈之端等利用DNA 条形码序列，重构系统发育关系，并用于数个生物多样性丰富类群研究。李德铢等在进行植物分类、种质资源保护以及生物多样性研究上使用DNA 条形码技术取得了可以借鉴的成功经验。
小结
转基因植物既存在减少化学农药对环境的影响、提高农作物产量、改善品质等多方面潜在的优势, 同时又有可能对自然生态环境和人类健康产生潜在危险。对待转基因产品，科学慎重的态度并不是拒绝的态度。人类对转基因植物的生态安全性及其可能带来的环境问题的认识是逐步深入的, 从一开始的恐惧和极其严格的限制, 逐步发展到通过科学的检测、评价和管理、控制转基因植物给自然生态环境带来的负面影响。我们必须理性认识和客观对待转基因植物, 努力摸索出能够快速准确检测转基因植物生态风险的新方法和新技术, 建立转基因植物生态安全性评价的技术体系。相信随着科学技术的发展和完善, 人类一定可以解决转基因食品的生态安全性问题。
转基因技术对人类而言是一个崭新的领域，很多东西都还没有定论。限于技术条件的障碍，也由于各方利益和立场的不同，不同的科学家甚至得出完全相反的论断。科学家目前所获得的关于转基因作物和转基因食品的风险与安全性的科学证据，还很难说是结论性的或是绝对可靠的。由于转基因技术可能带来的后果具有很大的不确定性——可能会是人类一场科学技术的伟大革命，但也可能是一场万劫不复的灾难。人类有必要在此问题上更为慎重，生物多样性的保护任重道远。
作者单位：吉林大学公共卫生学院 博士
