2020年即將到來。2020年，美國將上市轉基因三文魚；此前，轉基因三文魚已經在加拿大售出4000公斤。
今年3月8日，美國食品藥品監督管理局解除了一項針對轉基因三文魚的進口警報，此舉意味著該水賞科技培育的轉基因三文魚將進入美國市場。
轉基因魚到底能不能吃？
海鮮指南編者註：本文觀點不代表海鮮指南立場。
《朱作言：轉基因魚的前世今生》
來源：基因農業網
*朱作言，中國科學院院士，發展中國家科學院院士，中科院水生生物研究所前所長、研究員，北京大學生命科學學院教授，《中國科學》《科學通報》總主編。本文系朱作言先生在12月舉辦的2019年全國媒體記者轉基因報導研修班的報告。他的報告主題是《從細胞到基因層面的育種嘗試》。以下為現場文字記錄，文字已經作者審閱。
各位記者朋友、各位專家，非常高興有機會跟大家講講有關新技術在魚類育種中的嘗試。我想了個題目，從細胞到基因層面的育種嘗試。
整個育種歷史，始終跟人類文明進步緊密聯繫在一起。雖然我們無法考證原始狩獵和動物圈養的細節，但可以想像，狩獵的動物吃不完，養在那裡以後再吃。我們也很難考證刀耕火種時代的留種與選育的細節，水稻起源於東亞，玉米在南美，小麥在中東，這三大主要的糧食作物分別起源於不同的地方。我想，在刀耕火種時代，沒有育種這個概念，只是慢慢從實踐中知道留種子，而且把好的種子留下來明年再種。在這個過程中，人類文明進步留下的步步腳印，正是先民們在數萬年的實踐中積累的經驗，形成了經典的引種、馴化和選育的育種技術。
文藝復興以後歐洲，開起了現代科學的征程。19世紀中葉以後，對遺傳性狀傳遞的規律了解日益加深。上世紀以來，逐步揭示了遺傳的本質，有可能從遺傳物質的本身來考慮育種的問題，比如說從細胞到基因層面的育種問題。
我現在講講在中國科學院水生生物研究所做的研究，也就是以魚為研究對象的基因工程，也就是大家通常說的轉基因。這項研究工作發源於位於武漢的中科院水生所，水生所就位於中國最大的城中湖——東湖邊上。
我先講講在這之前細胞層面的研究，即童第周先生領導的魚類細胞核移植研究，我有幸參與的一項工作。然後我講講針對廣東不耐寒的鯪魚開展的總DNA轉移的工作，當水溫低到一定程度，這種魚就不能越冬了，廣東每幾年一次的寒潮，它們就會被凍死。最後我談談為什麼水生所會有魚類基因工程研究的開端，以及關於轉基因魚品種冠鯉的培育。
細胞核移植
首先是關於細胞核移植。大家可能聽說過童第周先生，他是有名的胚胎髮育生物學家，上個世紀60年代在我國開創了魚類的細胞核移植研究工作。細胞核移植這個詞大家不一定熟悉，但另外一種說法大家肯定熟悉，那就是「克隆」。童先生的一項主要貢獻就是，研究細胞核與細胞質在發育過程中的相互作用，開創魚類核質雜交育種的新嘗試。將不同魚的細胞核和細胞質放在一起，他稱為細胞核與細胞質雜交，簡稱核質雜交。我們看看這就是魚卵，受精以後開始分裂，細胞1變2、2變4的分裂下去。請看細胞越來越多，一條小魚的雛形就出現了，眼泡形成了，肌節一個個長出來。這個過程很有趣，可以用肉眼在低倍的顯微鏡下看到魚的受精卵發育的全部過程。這個生動的視頻，告訴我們生物體是如何從受精卵慢慢發育而成的。哺乳動物，比如小鼠、兔子、豬，包括我們人在內，受精卵發育過程大致都是這樣，只是有的時間長有的時間短。不同的是哺乳動物發育過程在子宮裡完成的，無法直接看到，所以魚是很好的試驗材料。
具體講童先生設計的研究是怎麼做的呢？舉個例子跟大家說明，比如說這是一對草魚，雌魚和雄魚。草魚卵子受精以後發育到多細胞的囊胚期時，把胚盤切下來並讓囊胚細胞彼此分開，然後用比頭髮還細的玻璃微吸管吸一個細胞，製備「細胞核供體」備用。另外，同時準備了雌性的武昌魚，也稱鯿，讓它產卵而不受精。通過顯微手術把武昌魚卵的細胞核去除，製備不帶細胞核武昌魚「卵受體」，立即將準備好的草魚囊胚細胞核顯微注射進去，使之形成帶有草魚細胞核的武昌魚卵。很顯然，這是一個草魚細胞核與武昌魚細胞質的「雜交卵」。魚類胚胎髮育很快，這個精密的顯微操作過程必須在10多分鐘的時間內完成，一般成功率僅在5%以內，只有極少核移植卵最後可以發育為成魚，即童先生稱謂的「核質雜交育魚」。這就是上世紀60至70年代進行的在細胞層面改良魚類性狀的研究。童先生對這一結果非常興奮，試圖用這樣的技術培育魚類新品種。不幸的是童先生在1979年就去世了。
這是一項有開創性意義的研究工作。這裡有一本美國出版的科學編年史，記錄著世界最早出現的科學技術和發明。在這本書的第586頁，記錄了童先生這項研究，細胞質因子與細胞核相互作用的生物技術。但是我們國內並不太關注這項研究工作的重大意義。這個圖大家會很熟悉，這是1996年英國科學家培養的克隆羊多利，多利羊是取了一支羊耳朵的細胞核，移植到另一隻母羊的去掉了細胞核的卵里去，從而發育而成的。消息一公布便引起了世界的轟動。實際上童先生早在20多年前就已經完成了的工作，原理和科學結論都是一樣的，只不過童先生是用魚作為研究對象，研究細胞核和細胞質的相互作用。
如果再擴展開來看，上世紀60年代到70年代，世界上有兩位著名的科學家做克隆研究，一位是英國的John Gurdon博士，他用一種蛙做的試驗，用蛙的上皮細胞核進行核移植，把一個細胞核，移植到同種蛙的去掉細胞核的卵里去，完成生物個體的克隆。另外一位就是童先生，他用不同種的魚做研究，鯉魚、草魚等，從生物分類上講差異是非常大的，前面是同種生物的克隆，後面是異種生物的克隆，難度要大多了。John Gurdon博士於2012年獲得了諾貝爾獎；可惜童先生不在世了，他在極為困難的條件下，領導完成了這項最接近諾貝爾獎水平的研究成果。
有個問題，通過細胞核和細胞質相互作用，即克隆形成的個體，這一個體多大程度上影響生物的性狀？我們做了一些觀察，包括通過X光檢查知道脊椎骨的數量會受到受體魚細胞質的影響，但總體來講，通過細胞質對細胞核的影響來改變生物性狀，這種改變還是比較有限的。
當時我就意識到，能不能不做細胞核的移植，而做其他的事情，例如把一種生物的遺傳物質載體DNA提取出來，注射到另外一種生物的受精卵裡面，這樣的話會發生什麼情況。剛才提到廣東鯪魚不耐寒，能不能通過另外一種耐寒魚DNA的移植來提高耐寒性？我們找到了生活在內蒙古的瓦氏雅羅魚，它能夠在寒冷的內蒙過冬。我們把瓦氏雅羅魚的DNA提取出來，注射到鯪魚的受精卵里去，做了好幾千例，最後獲得了兩百多尾魚苗。半年之後，我們發現有部分魚的耐寒性能居然有提高。運回武漢來的時候，對照的廣東鯪魚在11月份都死掉了，而少部分實驗組的魚能存活一段時間。我們當時得到了啟示，極很有可能轉移的抗寒魚的DNA在不耐寒的鱗魚受精卵發育中起了作用。
到上個世紀70年代末到80年代，關於基因的認識和基因的操作技術在發達的西方國家逐漸發展起來了。比如說細胞內的細胞核有染色體，我想這個概念大家都是熟悉的。實際上染色體就像是一條繩子，這條繩子就是DNA鏈，上面包裹著蛋白質，將DNA捲曲和壓縮得很緊密。如果把這根繩子拉直，人的一個細胞的DNA大概長2米左右。人有40-60億個細胞，40-60億個2米是多長呢，大家可以算算，這個長度可以從地球到太陽來回幾十次。你可以想像生物體複雜和精密達到何等程度！
這個拉長為2米的DNA，有多少基因呢，裡面的基因大概兩三萬個。這麼多基因，但是基因所占的位置，只是DNA總長度很小的一部分。這是一個基因的結構示意圖，前面有發揮馬達功能的啟動部分，中間是有間隔的編碼序列，後面有發揮剎車功能的轉錄終止序列。後來的技術發展到，可以把某個基因拿出來進行克隆擴增，獲得能夠在體外進行操作的一個基因的量。在克隆基因的基礎上，發展了基因重組技術，對兩個不同基因片段進行拼接。再有就是基因轉移，把加工重組的基因轉移到微生物、受精卵等受體裡面去，以期讓受體獲得某種新的性狀。現在，還有基因編輯技術，簡單理解就是類似於文字編輯，比如說「我們都喜歡武漢」，把都改為不，就編輯成了完全不同的意思。基因編輯也是一樣，把基因編碼序列中的一兩個鹼基進行修改，功能就完全不一樣了。這幾個方面統稱就是基因工程。我今天所講的基因工程只包括基因克隆、基因重組和基因轉移。
有了這些手段，我們可以把某個特定基因或基因原件拿出來擴增，進行重組，然後注射到受精卵裡面去，觀察對受體魚發育和性狀的影響。1983年至1985年間，我們在中國科學院水生生物研究所做研究的場景，有的在拉玻璃微針，有的在取卵，有的在進行顯微注射，這都是是三十多年前的事情。我們把與生長有關的基因注射到魚卵裡面去，比如說鯽魚、泥鰍、鯉魚等的受精卵。結果顯示，負責生長的基因被轉移後到受體魚後，的確可以促進魚體的生長。我們進一步詳細研究和刻畫了基因在魚體細胞中的擴增過程，如何整合到受體基因組，產生什麼樣的表現性狀等問題，從而建立了第一個完整的「轉基因魚理論模型」，這一模型直到今天對轉基因魚研究還有指導意義。我們研製的首例轉基因魚，於1985年在國際學術期刊上正式發表，受到國際學術界的關注。後來紐約時報在其科技版發表了長篇評述文章，同時配發了我們的這兩組照片，介紹我們的工作，即中國什麼人在什麼地方做了什麼研究，並明確指出這個工作比美國相同研究早了3年。
考慮到用來自於魚自身的基因元件用於基因轉移，我們在上世紀80年代末期克隆了草魚的有關生長的基因和鯉魚的肌動蛋白基因啟動子序列，將它們進行重組，顯微注射到鯉魚受精卵里去，由此得到快速生長的基因改良的鯉魚，經過6代選育，我們培育了「冠鯉」品系，它的生產性狀跟對照相比大不一樣，不僅僅長得快，生長周期縮短，而且食物轉換效率高。一般鯉魚在長江中下游需要兩年的養殖周期，冠鯉養殖一年就可以了，養殖效率成倍增加，對生產者來說是非常重要的事情。負責養殖實驗的工人師傅就說，「如果政府准許養殖這條魚，恐怕沒有人養別的鯉魚了！」這是因為效益成倍的增加，這一結果是常規育種技術無法實現的。中國科學院在2000年組織了成果鑑定會，得到與會專家的充分肯定。
特別要強調的是，與此同時，我們做了嚴格的養殖生態安全性和食品安全性的試驗，有關的問題下午將有專門的詳細報告。
在我們開展這項工作幾年以後，美國和加拿大用大西洋鮭魚（三文魚）開展了類似的工作，2015年，美國政府監管部門證實批准轉基因大西洋鮭與非轉基因大西洋鮭一樣安全可以食用，有關研發機構用了20年的時間向政府安全主管部門申請，最後得到了批准。這張圖片里，這是我們的冠鯉，這是他們培育的大西洋鮭，兩種魚在快速生長這個特點上的確非常相似，冠鯉8個月可以長到1-2公斤，轉基因大西洋鮭魚18個月可以長到1-2公斤。
小結一下，我講了這麼多，給在座的媒體朋友們說明我們在武漢開創了魚類基因工程育種研究。但是，目前社會上關於轉基因的「危害性」似乎家喻戶曉，為什麼會有這樣？「轉基因」是不是帝國主義陰謀？實際上魚的轉基因研究是從中國，從武漢開始的，「帝國主義」三年以後才開始。與我們通常所知道的「雜交育種」做一個比較，就會發現，我們進行的轉基因魚研究的實質，是精準的把一種魚的一個特定基因與另外一種魚的全套基因組進行雜交。大家習以為常的傳統雜交，如驢和馬雜交產生騾子，那是驢的全套基因組和馬的全套基因組的雜交。而我們只是拿了一個草魚的基因與一套鯉魚的基因組（大概3萬左右）雜交，說簡單一點就是一個基因和一個物種雜交，是一種精準的分子雜交。從科學原理上來說，我們根本勿需擔心這種轉基因產品。
總之，我的發言時希望向大家說明幾個問題：
（1）大約30多年前在武漢中科院水生所開創的轉基因魚研究，是全世界包括農作物轉基因在內的首例基因工程育種嘗試；
（2）轉基因育種技術的出現，是現代生命科學發展、對遺傳本原認識深入、相關基因操作技術日趨成熟的必然結果；
（3）在兩種可食魚類之間（或兩種作物之間），轉移一個目的基因所產生的遺傳擾動，只是這兩個可食魚類（或兩種作物）雜交遺傳擾動的幾萬分之一，甚至更小；
（4）基因工程育種技術的效率是傳統育種技術無可比擬的，如果政府准許養殖這條魚，恐怕沒有人養別的鯉魚了，因為效益成倍的增加；
（5）轉基因育種受到政府有關部們的嚴格監管，因此國家正式批准的轉基因產品經歷了層層審核才會上市，它和普通產品一樣的安全，剛才舉了美國三文魚的例子
（6）科學普及與高科技研發同等重要，社會認可和市場需求是高新技術發展的重要前提。
正是因為這樣，負責任的科學家和團體對這個問題反覆發聲，美國科學院、英國皇家學會、德國馬普學會、中國科學院等最有權威的科學團體集體發聲，支持基因育種研究。而且大家也知道，一百多位諾貝爾獎獲得者同時簽名支持這件事情。據我所知，世界上沒有第二件事情會引起這麼多諾貝爾獎獲得者集體的重視、關心和支持。
我們的這項研究持續了30多年時間，在國內外學術期刊發表近300篇相關研究論文，獲得了多項國際和國內授權專利。這裡是我們的合作者，前前後後一共有五六十位同仁和學生參加了這項研究工作。這裡是我們的實驗室，謝謝大家。
互動環節
記者：朱老師你好，我是知識分子主筆，我聯想到前幾年有個報導，講的是亞洲鯉魚，我不知道準確的應該叫什麼，種群入侵泛濫什麼的。我的意思是冠鯉是不是新的物種，有沒有從實驗室跑出去造成生態的災難，謝謝。
朱作言：任何新的品種，對它的生態安全性應該要有嚴格的監管。回答這個問題之前我講一個故事，到過雲南的人會知道，那裡高原湖泊有豐富的特種魚類，上個世紀八九十年代為了提高產量，引種銀魚等外來魚類。由於缺乏科學論證，引種的銀魚大量繁殖，吃掉了大量本土魚所產的卵，造成整個高原湖泊的生態災難，很多原有土著魚銳減甚至瀕臨滅絕的邊緣。我們培育的冠鯉人在實驗池塘養著，下午胡老師會跟大家介紹嚴格的冠鯉生態評估，以及它在整個生態系統中所占的生態位。總起來講，它的繁殖力、生存力、逃避敵害的能力都較弱，因而難以形成優勢種群。這個問題提得很好，任何基因產品都應該接受嚴格的生態和安全的檢驗。
記者：朱老師好，就剛才的問題我想進一步諮詢，關於基因漂移的問題，如果不影響到生態問題的話，會不會同時影響到轉基因生物跟其他普通生物之間再進一步的雜交，如果再進一步雜交，相當於是新的品種，還是什麼樣的物種？還有另外的問題，基因工程過程中，在實驗室操作的基因脫靶問題怎麼解決。
朱作言：這是兩個問題，第一個問題還是生態問題，生態問題包括可以跟周圍的種群進行雜交可能產生的影響，這是安全評估的內容之一，下午胡老師將詳細介紹有關情況。我要提到的一點是，我們和湖南師範大學合作培育的轉基因三倍體「吉鯉」是完全不育的，根本不存在與普通鯉魚雜交的可能。第二個問題是基因脫靶，這是技術層面的事情。目前談得多的所謂脫靶，是指在基因編輯過程中，出現非靶位的「誤編」事件。與基因編輯不同，轉基因則是關心外源目的基因的整合位點，我們用定點整合技術加表型選擇的方法，獲得理想的轉基因個體。在我們的研究中，以快速生長為重要目標性狀，結合傳統選育技術，多代選育，不具有快速生長性狀的個體會被淘汰，留下來的都是穩定整合有促生長基因且快速生長的魚。不知道有沒有解釋清楚你的問題。
提問：老師好，我是環球時報的編輯。轉基因有效性和安全性的重要問題，外國很多科學機構和科學家聯名支持這個事情，但是從我們的工作經驗看，很多讀者政治傾向有關，我們發現轉基因問題上比較堅持和懷疑態度的群體，大部分認為這是帝國主義國家的陰謀，有時候我們感覺在國際科學機構對這個事情的認可，反而加劇了帝國主義陰謀的想法，不知道您這裡有沒有其他好的論證方向，讓我們在報導上有效適應這類群體的偏見。
朱作言：其實，剛才我也提到過，我們的轉基因魚研究比他們提到的「帝國主義」還要早三年。我覺得，媒體在這些錯誤的觀點或概念的傳播過程中，要負一定的責任。比如說，有一個被廣泛傳播的報導，說是法國科學家發現小鼠吃了轉基因玉米後會致癌。但是，後來大家發現，他從實驗設計到實驗結果，方方面面，漏洞百出，而媒體對此少有報導。至於是否是「帝國主義陰謀「，我想澄清的一個事實就是，美國人已經吃轉基因產品吃近30年了。我們的記者朋友，可能需要利用很多新的媒體渠道，比如說微信公眾號，抖音等大眾喜聞樂見的形式來傳播正確的科學觀點。
主持人：接下來我想問個問題，您剛才提到我們比美國的研究早三年，但是美國在2015年三文魚批准上市了，您對我們轉基因魚的前景有沒有預期呢？
資料圖
朱作言：從技術層面講的確早三年，但是從商業化運作，如何跟政府監管部門打交道，我們遠遠不如人家。那個公司的總裁在2002年，也就是商品化申請的過程中，到水生所來和我們進行交流。他說當跟美國政府FDA提供的文件，那時候是紙質文件，有一米這麼厚，不停地和他們打交道。美國批准轉基因動物沒有先例，所以批准過程也是非常謹慎的，直到2015年才獲得成功。另外我就有感慨，我們國家的科學家往往關注實驗室的研究比較多，關注成果的轉化比較少，如何使室驗室研究成果成為社會產品，得到社會的認可，我們遠遠不如人家。這裡要說明的一點是，在美國，並不是從事實驗的科學家在那裡進行成果轉化的操作，而是交給專業的公司和政府打交道，這是我們國家非常缺乏的。我跟有關部門提過建議，不要讓科學家從實驗室到市場，這是很難做成的，因為成果轉化是個專業，就像大家做媒體一樣，專業人做專業事。而我們中國，非常缺乏成果轉化的專家，特別是早期成果轉化的專家，而美國在這一方面，他們的社會發展和分工非常成熟。
記者：我是北京科技報的記者，我想問您，您是否相信自然界優勝劣汰的規律，如果您認為我們通過改造某個物種的某個基因，將它改良，認為它會生長成更有優勢的物種，為什麼不放回自然，是否適合自然發展規律呢？
朱作言：什麼叫好物種，這個好是對誰說好，這個概念本身就需要界定。我說冠鯉好，是因為它長得快，吃了飼料轉化效率高，而且生長周期短，這是三點好，針對養殖者和消費者的好。但是，並不意味著對自然生態環境或者物種進化上的「好」，「冠鯉」放到自然界以後，自然界的水體生態系統是不是接受這三個條件，這是另外一回事情，所以需要有長期嚴格的生態評估。我們專門構建了100畝的人工池塘，從構建到最後實驗七八年，其中實驗有5年時間。從大自然的角度來講5年是很短的，但已經說明了一些問題，一旦這個魚放到野外，它的生存力和競爭能力是比較差的，所以從你剛才提到的「優勝劣汰」和「自然競爭」的角度而言，似乎冠鯉又是比較有弱勢的。即便是這樣，我們沒有將它釋放到野外自然水體，也不準備將它釋放到自然水體，等待的是政府監管部門審批後在可控水體養殖。
提問：朱老師，水稻作物已經進展到基因編輯，而且非常精準，也在快速的進展當中。動個字母性狀變化會很大，跨境種子流通的時候，根本沒有辦法檢測出到底是基因編輯還是自然突變，這就帶來了極大的挑戰，除非把它登記下來，要不然根本檢測不下來。在動物比如說魚上面，如果不登記，是不是根本檢測不出來，還是說根據形狀大小去定義，我不知道動物和作物之間是不是有不一樣，實際上這是新的挑戰，未來根本沒有辦法檢測，跟自然突變是一樣的，不知道是怎麼回事。
朱作言：的確是這樣，從科學的角度來講，動了一個字母，我不說動了哪裡，甚至有沒有動也不說，那是很難判斷的。但是，從實質上來說，這種動了一個字母或幾個字母的情況，也應該是與自然界篩選的自發突變基本等同的。正因為此，在美國和日本等好幾個國家，他們監管部門都決定，對這種微小的基因編輯育種，與常規育種同等對待，不做特別監管。
另一方面，現在轉基因育種或者基因工程育種這麼強大的一個重要原因，是因為這一技術可以解決常規育種手段達不到的育種目的。比如說，驢和馬的雜交產生騾子，騾子非常強壯和吃苦耐勞，但不能傳代繁衍。如果有一天我們搞清楚了騾子的這種強大性狀是來自驢的某個（幾個）基因，那我們就用不著將驢和馬雜交，而直接把這驢的有關基因克隆出來，轉移到馬的受精卵里去，這樣不但得到了轉基因「騾子」，而且可以繁衍傳代。基因工程的強大就在於，能夠完成常規育種技術所達不到的目的。
有關於你提到的「登記」或者說是「標記」基因工程產品，實際上從科學的層面來說，如果並沒有證據表明這個產品會導致負面的效應，理論上並不應該作特別的標記或登記，除非是為了國際貿易壁壘的需要。這是因為，標記就可能意味著偏見和歧視。當然，一個農業企業如果認為轉基因食品或者有機食品，是你希望進行標榜的一個特徵，當然可以在基於事實的基礎上進行標記。當然，在目前這個輿論和公眾認知的環境下，大多數企業也只會標記「有機食品」。我們希望的是，社會發展到一定的程度，大家對於基於現代生物技術培育的基因工程產品的好處有足夠的認識，到時候企業會主動標榜自己出售的是「基因工程產品」！