转基因食品的优势与安全性分析 胡竞雯 上海交通大学数学系，F1107101,5112409035上海200240 摘要：转基因食品作为生物技术应用领域之一，对人类社会发展产生了重大而深远的影响。另一方面，近 年来转基因食品的相对传统食品的优势与安全性也受到了世界范围内的广泛关注。本文将基于对转基因技 术和转基因生物的生物学基本知识，讨论转基因食品的优势和安全性隐患。通过对比分析发达国家与发展 中国家不同的食品现状和粮食需求，来推测世界各国转基因食品现状和相关法律规定的合理性。最后，本 文将从数学专业学生的统计学知识角度，来分析转基因食品安全性，并在附录中通过个别转基因安全事件 来支持全文观点。 关键词：转基因：食品安全：基因污染 Analysis of the advantages and risk of genetic modified food Jingwen Hu Dept.of Mathematics,SJTU,F110710,5112409035 Shanghai 200240 Abstract:Genetic modified food is one of the application areas of biological technology,which made significant and long-lasting influence on the development of the human society.On the other hand,the advantages of genetic modified food toward traditional food and the risk of eating genetic modified food are in the center of debate worldwide recently.This article will discuss the advantages and risk of genetic modified food on the basis of biological knowledge about GM technology.It will also speculate the current situation,relevant laws and regulations of genetic modified food in different countries by offering contrast of food demand and supply between developing and developed countries.At the last part of this article,the safety of genetic modified food will be analyzed at an aspect of mathematics and statistics.And certain instances about genetic modified food in the appendix will further on to strength the thesis. Keywords:Genetic modification,food safety,genetic contamination
转基因食品的优势与安全性分析 胡竞雯 上海交通大学数学系，F1107101，5112409035 上海 200240 摘要：转基因食品作为生物技术应用领域之一，对人类社会发展产生了重大而深远的影响。另一方面，近 年来转基因食品的相对传统食品的优势与安全性也受到了世界范围内的广泛关注。本文将基于对转基因技 术和转基因生物的生物学基本知识，讨论转基因食品的优势和安全性隐患。通过对比分析发达国家与发展 中国家不同的食品现状和粮食需求，来推测世界各国转基因食品现状和相关法律规定的合理性。最后，本 文将从数学专业学生的统计学知识角度，来分析转基因食品安全性，并在附录中通过个别转基因安全事件 来支持全文观点。 关键词：转基因；食品安全；基因污染 Analysis of the advantages and risk of genetic modified food Jingwen Hu Dept. of Mathematics, SJTU, F110710, 5112409035 Shanghai 200240 Abstract: Genetic modified food is one of the application areas of biological technology, which made significant and long-lasting influence on the development of the human society. On the other hand, the advantages of genetic modified food toward traditional food and the risk of eating genetic modified food are in the center of debate worldwide recently. This article will discuss the advantages and risk of genetic modified food on the basis of biological knowledge about GM technology. It will also speculate the current situation, relevant laws and regulations of genetic modified food in different countries by offering contrast of food demand and supply between developing and developed countries. At the last part of this article, the safety of genetic modified food will be analyzed at an aspect of mathematics and statistics. And certain instances about genetic modified food in the appendix will further on to strength the thesis. Keywords: Genetic modification, food safety, genetic contamination
1转基因食品的本质 转基因技术(Genetically Modified Technology)是指使用基因工程或分子生物学技术（不包括传统育种、 细胞及原生质体融合、杂交、诱变、体外受精、体细胞变迁及多倍体诱导等技术)，将遗传物质导入活细胞 或生物体中，产生基因重组现象，并使之表达并遗传的相关技术。转基因克服了天然物种生殖隔离的屏障， 使得生物体能够获得特定的性状。 转基因生物(Genetically Modified Organisms)简称GMOs,指遗传物质基因被改变的生物，是采用基因 工程手段将从不同生物中分离或人工合成的外源基因在体外进行酶切和连接，构成重组DNA分子，然后导 入受体细胞内整合、表达，并能通过无性或有性繁殖过程将外源基因遗传给后代（其基因改变的方式是通过 转基因技术，而不是以自然增殖或自然重组的方式产生) 转基因食品(Genetically Modified Foods)简称GMF,是指用转基因生物制造、生产的食品、食品原料及 食品添加物等。 根据上述概念的介绍，我们可以清楚地看到：人类在“发明”转基因食品的过程中，其实并没有创造 新的基因及性状，而只是将不同生物的不同性状组合在一起。即使在重组的过程中对基因有过修饰，也是 建立在对修饰部分所控制的性状充分了解的基础上的。 可以说，转基因技术在本质上只是常规育种技术的进一步发展，只是前者更有效率，对性状控制能力 更强，同时不受生殖隔离的限制，因而在创造新品种的方面也提供了更多的可能性。 若仅就“性状的重组改良”这一角度来看，转基因食品与常规食品区别并不大，因为我们现在所大规 模食用的动物、植物基本上都是经过人工育种改良过的。 2转基因食品相对于常规食品的优势 缓解粮食危机。转基因技术能够明显提高水稻、小麦等作物的产量，增加它们的抗虫性、抗旱性、抗 冻性等。转基因的农作物能够比常规育种作物更加适应环境，在一些后者难以生长的地区，通过种植转基 因作物可以为当地提供充足的粮食来源。转基因农作物的高产量这一特性将十分有效地解决人口增长、耕 地面积减少所带来的粮食短缺问题。而生存能力强的特性则使转基因作物能够在一些农业技术不发达的国 家和地区被推广和种植。 改善环境。由于转基因动物、植物的强大适应能力和抗病能力，农业工作者在畜养、种植过程中将大
1 转基因食品的本质 转基因技术（Genetically Modified Technology）是指使用基因工程或分子生物学技术（不包括传统育种、 细胞及原生质体融合、杂交、诱变、体外受精、体细胞变迁及多倍体诱导等技术），将遗传物质导入活细胞 或生物体中，产生基因重组现象，并使之表达并遗传的相关技术。转基因克服了天然物种生殖隔离的屏障， 使得生物体能够获得特定的性状。 转基因生物（Genetically Modified Organisms）简称 GMOs，指遗传物质基因被改变的生物，是采用基因 工程手段将从不同生物中分离或人工合成的外源基因在体外进行酶切和连接，构成重组 DNA 分子，然后导 入受体细胞内整合、表达，并能通过无性或有性繁殖过程将外源基因遗传给后代(其基因改变的方式是通过 转基因技术，而不是以自然增殖或自然重组的方式产生) 转基因食品（Genetically Modified Foods)简称 GMF，是指用转基因生物制造、生产的食品、食品原料及 食品添加物等。 根据上述概念的介绍，我们可以清楚地看到：人类在“发明”转基因食品的过程中，其实并没有创造 新的基因及性状，而只是将不同生物的不同性状组合在一起。即使在重组的过程中对基因有过修饰，也是 建立在对修饰部分所控制的性状充分了解的基础上的。 可以说，转基因技术在本质上只是常规育种技术的进一步发展，只是前者更有效率，对性状控制能力 更强，同时不受生殖隔离的限制，因而在创造新品种的方面也提供了更多的可能性。 若仅就“性状的重组改良”这一角度来看，转基因食品与常规食品区别并不大，因为我们现在所大规 模食用的动物、植物基本上都是经过人工育种改良过的。 2 转基因食品相对于常规食品的优势 缓解粮食危机。转基因技术能够明显提高水稻、小麦等作物的产量，增加它们的抗虫性、抗旱性、抗 冻性等。转基因的农作物能够比常规育种作物更加适应环境，在一些后者难以生长的地区，通过种植转基 因作物可以为当地提供充足的粮食来源。转基因农作物的高产量这一特性将十分有效地解决人口增长、耕 地面积减少所带来的粮食短缺问题。而生存能力强的特性则使转基因作物能够在一些农业技术不发达的国 家和地区被推广和种植。 改善环境。由于转基因动物、植物的强大适应能力和抗病能力，农业工作者在畜养、种植过程中将大
大减少兽药和农药的使用量，既增加了农业的经济效益，也在一定程度上保护了当地的环境。 增加食品的可食用性和营养价值。通过转基因技术，可以具有针对性地提高食品中特定成分的含量， 例如提高土豆中的淀粉含量，提高水果中的维生素含量等。提高B-胡萝卜素含量的转基因水稻，对克服贫 困地区因维生素A营养缺乏导致的夜盲症与失明将起到积极作用：转基因技术也可提高水稻中铁元素的含量， 以改善亚洲妇女常见的贫血症等。因此转基因的食品拥有高于常规食品的营养价值，也提高了食品加工厂 对原料的利用效率，例如单位质量的转基因花生和普通花生，厂家可以从前者中生产出更多的食用油。除 了具有更高的营养价值外，由于外源基因的不同，转基因食品还可以获得多种多样的特殊营养成分，例如 在猪肉中有鱼肉的蛋白质，从而改善其营养结构。这是常规食品所不可能具有的。由于对不同生物体基因 进行重组可以带来完全不同的食品，转基因技术为消费者的食谱增加了无穷的可能，大大丰富了人们的物 质生活。最后，转基因食品往往更加“秀色可餐”。 提高食品安全性。有些动物、植物的可食用部分中含有生物毒素，或者存在过敏原，这些都会危及消 费者的健康。应用转基因技术还可以改变某些食物中的致敏成分，使得对这些食物过敏的人群也可以放心 地食用。转基因技术对生物的基因进行重组和改造，删去产生毒素的基因或者将其沉默，或者引入外源基 因将毒素中和，从而提高了食品的安全性。 3国内外转基因食品的现状 作为对食品安全高度重视的发达国家，美国是世界上最大的转基因大豆生产国。有人说美国人自己不 吃转基因食品，美国大豆主要用来出口，根据人民日报记者对美国政府官员、科研机构、农场主以及普通 消费者采访，其实情况并非如此。20世纪90年代，美国的科研机构成功培育出第一代转基因大豆。农业 部的数据显示，转基因大豆的种植比例呈上升趋势，2000年占大豆总种植面积的54%，2012年已提高到93%。 美国大豆大部分用于国内，预计2012至2013年度国内消耗4720万吨，向国外出口3730万吨，约占总产 量的45%。 也就是说，美国人会吃掉自己生产的一半以上的转基因大豆。美国民众实际上每天都消耗大量的转基 因食品。美国斯坦福大学胡佛研究所研究员亨利·米勒2011年的一项研究显示，美国人过去10年总共消 费了3万亿份转基因食品。 与美国相对立，欧盟对转基因食品基本是抵制的态度。他们对转基因技术培育的农作物、家畜以及再 加工食品加以抵制，尤其对美国的转基因玉米己终止了进口，然而对于西班牙和德国的转基因玉米却没有
大减少兽药和农药的使用量，既增加了农业的经济效益，也在一定程度上保护了当地的环境。 增加食品的可食用性和营养价值。通过转基因技术，可以具有针对性地提高食品中特定成分的含量， 例如提高土豆中的淀粉含量，提高水果中的维生素含量等。提高β-胡萝卜素含量的转基因水稻，对克服贫 困地区因维生素A营养缺乏导致的夜盲症与失明将起到积极作用；转基因技术也可提高水稻中铁元素的含量， 以改善亚洲妇女常见的贫血症等。因此转基因的食品拥有高于常规食品的营养价值，也提高了食品加工厂 对原料的利用效率，例如单位质量的转基因花生和普通花生，厂家可以从前者中生产出更多的食用油。除 了具有更高的营养价值外，由于外源基因的不同，转基因食品还可以获得多种多样的特殊营养成分，例如 在猪肉中有鱼肉的蛋白质，从而改善其营养结构。这是常规食品所不可能具有的。由于对不同生物体基因 进行重组可以带来完全不同的食品，转基因技术为消费者的食谱增加了无穷的可能，大大丰富了人们的物 质生活。最后，转基因食品往往更加“秀色可餐”。 提高食品安全性。有些动物、植物的可食用部分中含有生物毒素，或者存在过敏原，这些都会危及消 费者的健康。应用转基因技术还可以改变某些食物中的致敏成分，使得对这些食物过敏的人群也可以放心 地食用。转基因技术对生物的基因进行重组和改造，删去产生毒素的基因或者将其沉默，或者引入外源基 因将毒素中和，从而提高了食品的安全性。 3 国内外转基因食品的现状 作为对食品安全高度重视的发达国家，美国是世界上最大的转基因大豆生产国。有人说美国人自己不 吃转基因食品，美国大豆主要用来出口，根据人民日报记者对美国政府官员、科研机构、农场主以及普通 消费者采访，其实情况并非如此。20 世纪90 年代，美国的科研机构成功培育出第一代转基因大豆。农业 部的数据显示，转基因大豆的种植比例呈上升趋势，2000 年占大豆总种植面积的54%，2012 年已提高到93%。 美国大豆大部分用于国内，预计2012 至2013 年度国内消耗4720 万吨，向国外出口3730 万吨，约占总产 量的45%。 也就是说，美国人会吃掉自己生产的一半以上的转基因大豆。美国民众实际上每天都消耗大量的转基 因食品。美国斯坦福大学胡佛研究所研究员亨利·米勒2011 年的一项研究显示，美国人过去10 年总共消 费了3 万亿份转基因食品。 与美国相对立，欧盟对转基因食品基本是抵制的态度。他们对转基因技术培育的农作物、家畜以及再 加工食品加以抵制，尤其对美国的转基因玉米已终止了进口，然而对于西班牙和德国的转基因玉米却没有
采取措施。1998年4月，欧盟暂停批准15个成员国经营新的转基因食品。1999年该组织还通过新法案，要求 所有的转基因食品必须有明显的标签。 在中国，一方面国家鼓励科研机构进行转基因技术的研究：另一方面，有关部门也对转基因食品投放 市场进行非常严格的审查。 总体而言，世界各国对转基因食品的态度不一。但比较统一的是，各国都要求对转基因食品有明确而 明显的标识，且无论是开发还是抵制，各国对转基因食品投放市场都是非常谨慎的，需要有严格的检测和 审查保证其安全性。 转基因食品的优点非常突出，而缺点和潜在的危害却不明显，甚至完全没有找到。有些国家采取抵制 的态度，往往是出于长远的安全性考虑，在没有弄清楚之前首先拒绝总是不会错的，因而这些国家往往是 发达国家。对于它们来说，在不能确定没有危害的情况下，转基因食品就算有再多的优点也是不能被接受 的。 这只是一种保守的态度，为了不任何冒风险而牺牲明显的利益。但是对于发展中国家而言，它们亟需 解决粮食问题，接受高产量的转基因产品也许是最好的方法。 4对转基因食品安全性的疑虑从何而来 在我看来，转基因食品的安全性在民众中受到质疑，与相关知识的缺乏和媒体误导有关。 转基因食品是新事物，大多数人对它了解甚少，加之宣传不够，而仅有的一些报道也是冠以“转基因 食品惊现市场”、“转基因食品偷偷流入市场”这样的标题，使人们对转基因食品的安全性存有怀疑。 前面已经提到，经过基因改造的食品实际上比常规食品更加安全，尤其是在生物毒素和农药残留方面。 例如，转基因抗虫玉米中黄曲霉毒素等微生物毒素含量比常规玉米低：转基因抗虫植物由于减少施用农药 的次数和数量，因此降低了产品中农药的残留量，提高了食品的安全性。 对转基因食品安全性争论的焦点大致集中在三个方面： 1.对人体健康的影响。在世界范围内确实出现了一些转基因安全事件，一些科学家在动物实验中观察到 了转基因食品的“危害”。例如英国“普兹台事件”：1998年，英国罗伊特研究所普兹台教授说他的实验证 明，幼鼠食用转基因土豆会使内脏和免疫系统受损：另一英国科学家还声称，转基因马铃薯会减弱老鼠免 疫系统功能：2006年，俄罗斯科学家研究发现，食用转基因大豆食物的老鼠，其幼鼠一半以上在出生后头
采取措施。1998年4月，欧盟暂停批准15个成员国经营新的转基因食品。1999年该组织还通过新法案，要求 所有的转基因食品必须有明显的标签。 在中国，一方面国家鼓励科研机构进行转基因技术的研究；另一方面，有关部门也对转基因食品投放 市场进行非常严格的审查。 总体而言，世界各国对转基因食品的态度不一。但比较统一的是，各国都要求对转基因食品有明确而 明显的标识，且无论是开发还是抵制，各国对转基因食品投放市场都是非常谨慎的，需要有严格的检测和 审查保证其安全性。 转基因食品的优点非常突出，而缺点和潜在的危害却不明显，甚至完全没有找到。有些国家采取抵制 的态度，往往是出于长远的安全性考虑，在没有弄清楚之前首先拒绝总是不会错的，因而这些国家往往是 发达国家。对于它们来说，在不能确定没有危害的情况下，转基因食品就算有再多的优点也是不能被接受 的。 这只是一种保守的态度，为了不任何冒风险而牺牲明显的利益。但是对于发展中国家而言，它们亟需 解决粮食问题，接受高产量的转基因产品也许是最好的方法。 4 对转基因食品安全性的疑虑从何而来 在我看来，转基因食品的安全性在民众中受到质疑，与相关知识的缺乏和媒体误导有关。 转基因食品是新事物，大多数人对它了解甚少，加之宣传不够，而仅有的一些报道也是冠以“转基因 食品惊现市场”、“转基因食品偷偷流入市场”这样的标题，使人们对转基因食品的安全性存有怀疑。 前面已经提到，经过基因改造的食品实际上比常规食品更加安全，尤其是在生物毒素和农药残留方面。 例如，转基因抗虫玉米中黄曲霉毒素等微生物毒素含量比常规玉米低；转基因抗虫植物由于减少施用农药 的次数和数量，因此降低了产品中农药的残留量，提高了食品的安全性。 对转基因食品安全性争论的焦点大致集中在三个方面： 1.对人体健康的影响。在世界范围内确实出现了一些转基因安全事件，一些科学家在动物实验中观察到 了转基因食品的“危害”。例如英国“普兹台事件”：1998年，英国罗伊特研究所普兹台教授说他的实验证 明，幼鼠食用转基因土豆会使内脏和免疫系统受损；另一英国科学家还声称，转基因马铃薯会减弱老鼠免 疫系统功能；2006年，俄罗斯科学家研究发现，食用转基因大豆食物的老鼠，其幼鼠一半以上在出生后头
三个星期死亡，是没有食用转基因大豆老鼠死亡率的6倍。 这些事件显然都是个别的，孤立的。如果转基因食品确实对动物或人类健康存在危害，在其出现到现 在这么久的时间里，这类事件应该早已大规模地、不断地爆发。而实际新闻媒体并没有明确关于转基因危 害人类健康的报道，多是模棱两可、似是而非的所谓“转基因安全事件”。至于那些动物实验本身，也被证 实存在诸多问题，并不能用来说明转基因的危害性。（关于转基因安全事件更具体的讨论详见附录） 总而言之，关于转基因食品对人类健康的影响，现在既不能断言它是有害的，也不能说它是无害的。 但是我们对比常规食品，难道情况不也是一样的吗？对于非转基因食品，就能够有足够的证据证明其无害 吗？我们认为某种食品无害，大致是根据经验判断，例如吃了几千年的猪肉，都没有出现大问题（虽然可 能个别人吃猪肉而死)，就说猪肉对健康无害。转基因食品的安全性受到质疑，主要原因还是其存在时间不 够长，人们对其不够熟悉，而非科学上的问题。 2.转基因食品对环境的影响及基因污染。1999年美国康乃尔大学副教授约翰·罗西在《自然》上发表文 章说，一种转基因玉米可产生杀死害虫的花粉，而身为益虫的一种美州大蝴蝶食用了这种转基因玉米花粉 后有44%死亡。2002年，墨西哥环境部门公布了一份报告，显示墨西哥某些地区玉米的基因污染比例达到 了35%。 我认为这才是转基因食品安全性中最应当被关注的问题。和所有的科学进步一样，转基因在造福人类 的同时，会对环境造成不可预知的影响，这些影响缓慢、有时不易被发现但却常常难以逆转。 但是相对于其他科学技术来说，转基因食品对环境的影响是比较容易控制的。将转基因作物的实验田 与周边环境人工隔离开来可以在一定程度上防止基因污染。大规模种植的转基因作物若经过严格的实验检 验，对环境的影响也是有限的。由于转基因技术本质上是对生物的内部进行改造，因而在相对隔离的情况 下，其影响的主要是转基因的目标生物，而不是环境中非转基因生物。 3伦理问题。这方面的问题其实主要是知情权问题，所以在技术上是完全可以解决的。现在世界各国已 经颁布一系列的法律来监管转基因食品，消费者完全可以自主地选择转基因或非转基因。 5在数学专业背景下看转基因的安全性 作为一名数学专业三年级的学生，如果仅仅是用本专业所学的统计知识来理性看待转基因食品安全性， 那么我是赞成转基因食品是安全的。根据数理统计中假设检验的思路，任何一种食品在投放市场前都做过
三个星期死亡，是没有食用转基因大豆老鼠死亡率的6倍。 这些事件显然都是个别的，孤立的。如果转基因食品确实对动物或人类健康存在危害，在其出现到现 在这么久的时间里，这类事件应该早已大规模地、不断地爆发。而实际新闻媒体并没有明确关于转基因危 害人类健康的报道，多是模棱两可、似是而非的所谓“转基因安全事件”。至于那些动物实验本身，也被证 实存在诸多问题，并不能用来说明转基因的危害性。（关于转基因安全事件更具体的讨论详见附录） 总而言之，关于转基因食品对人类健康的影响，现在既不能断言它是有害的，也不能说它是无害的。 但是我们对比常规食品，难道情况不也是一样的吗？对于非转基因食品，就能够有足够的证据证明其无害 吗？我们认为某种食品无害，大致是根据经验判断，例如吃了几千年的猪肉，都没有出现大问题（虽然可 能个别人吃猪肉而死），就说猪肉对健康无害。转基因食品的安全性受到质疑，主要原因还是其存在时间不 够长，人们对其不够熟悉，而非科学上的问题。 2.转基因食品对环境的影响及基因污染。1999年美国康乃尔大学副教授约翰·罗西在《自然》上发表文 章说，一种转基因玉米可产生杀死害虫的花粉，而身为益虫的一种美州大蝴蝶食用了这种转基因玉米花粉 后有44％死亡。2002年，墨西哥环境部门公布了一份报告，显示墨西哥某些地区玉米的基因污染比例达到 了35％。 我认为这才是转基因食品安全性中最应当被关注的问题。和所有的科学进步一样，转基因在造福人类 的同时，会对环境造成不可预知的影响，这些影响缓慢、有时不易被发现但却常常难以逆转。 但是相对于其他科学技术来说，转基因食品对环境的影响是比较容易控制的。将转基因作物的实验田 与周边环境人工隔离开来可以在一定程度上防止基因污染。大规模种植的转基因作物若经过严格的实验检 验，对环境的影响也是有限的。由于转基因技术本质上是对生物的内部进行改造，因而在相对隔离的情况 下，其影响的主要是转基因的目标生物，而不是环境中非转基因生物。 3.伦理问题。这方面的问题其实主要是知情权问题，所以在技术上是完全可以解决的。现在世界各国已 经颁布一系列的法律来监管转基因食品，消费者完全可以自主地选择转基因或非转基因。 5 在数学专业背景下看转基因的安全性 作为一名数学专业三年级的学生，如果仅仅是用本专业所学的统计知识来理性看待转基因食品安全性， 那么我是赞成转基因食品是安全的。根据数理统计中假设检验的思路，任何一种食品在投放市场前都做过