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34年前世界上第一条转基因鱼诞生在中国

来源: 编辑: 时间:2022-10-18
34年前世界上第一条转基因鱼诞生在中国
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2019年年底,农业农村部批准为192个植物品种颁发农业转基因生物安全证书目录,其中包括2个玉米品种和1个大豆品种,这是继2009年2个水稻1个玉米获得转基因生物安全证书后,首次有主粮作物获得转基因生物安全证书。

▲上一次的安全证书颁发于 2009 年 8 月 17 日,三张证书中包含了华中农业大学的2种抗虫水稻和中国农业科学院生物技术研究所的转基因植酸酶玉米。

不过,当中国消费者终于有望吃到国产的转基因玉米和大豆时,美国消费者却已经架好平底锅,准备迎接即将在超市上架的转基因三文鱼了。作为全球首个上市的供食用的动物转基因产品,转基因三文鱼备受关注。

2019年年初,美国食品药品管理局(FDA)正式取消对美国生物技术公司水赏科技公司Aqua Bounty Technologies的转基因产品AquAdvantage转基因大西洋鲑鱼卵进口的禁令。转基因鲑鱼使用的生长激素DNA片段源于同一个科下的“大鳞马哈鱼”。蛋白质测试显示转基因鲑鱼在化学成分上与原来并无二致,只是生长速度加快了。

被改造过后的大西洋鲑生长期缩短了超一半(只有18个月),可节省75%的饲料成本。按生长周期计算,预计2020年年中左右,美国消费者就能尝鲜这种转基因三文鱼了。

▲图为总部位于美国马萨诸塞州沃尔瑟姆市Aqua Bounty Technologies公司研制的转基因鲑鱼(2010年)。

转基因三文鱼肉:获取更多、更快、更健康

既然能直接在海里捞三文鱼,那为什么还要费九牛二虎之力,培育转基因三文鱼呢?答案很简单:因为它足够壮、长得快、肉健康,能解决当今三文鱼供不应求的现状。

转基因鲑鱼的平均重量达到了1340克,而普通大西洋鲑鱼的平均重量仅为663克。由于大大缩短了成长周期,因此转基因三文鱼的饲养成本将更低,其受到的污染和体内聚集的有毒物质残留也比普通鲑鱼少得多。

三文鱼爱好者都知道,像大西洋鲑这种野生三文鱼,每年就产一次卵,从一粒卵长成鱼,如果顺利的话最少要花3、5年,碰上天灾人祸可能就要更久。一面是人类吃货停不下来的嘴,一面是“长得不如吃得快”的鱼,眼看着野生三文鱼都要被打捞得绝种了,美国人灵机一动:“转基因,搞快点儿!”

他们将大西洋鲑鱼体内加入大鳞马哈鱼(Oncorhynchus tshawytscha)的基因,使AquAdvantage在“青壮年期”能比非转基因三文鱼长得更快、更大。

▲Aqua Bounty Technologies的转基因三文鱼体积大于同龄非转基因大西洋鲑。(图片来源:newsdeeply)

为了吃,美国人真的是拼了,然而你知道吗,我们中国人其实比他们更拼——最早被人类成功“改写”了DNA的不是这些美国印第安纳州的大西洋鲑,而是由中国科学家自己培育的、黄河流域土生土长的鲤鱼。转基因鱼的研究,凝聚着三代中国科学家的心血与探索。

超前的“童鱼”:首次打破遗传不可改变的学说

很多国人并不知道,早在上世纪60年代后期,中国科学家就已经开始了对鱼类细胞核的移植工作,而牵头的正是中国克隆之父、著名生物学和实验胚胎学家童第周。

不同的鱼类,将他们的细胞核和细胞质混合在一起,让细胞核与细胞质杂交,结果会如何?

为了解开这个谜题,童第周进行了各类试验,尝试将草鱼的囊胚细胞核注射到被剥除了细胞核的武昌鱼卵中。

▲童第周(中)1977年在中科院动物所与严绍颐(左一)等观看实验结果。(图片来源:《南方周末》)

1973年,英国皇家科学院的大英百科全书刊印了一种全新的金鱼的照片;著名画家吴作人还专门为这条金鱼创作了《睡莲金鱼图》,来记录了这个生命科学的奇迹——图片里,几尾小金鱼嬉戏着穿梭在莲叶中,打头一尾却与众不同:金鱼的身子却长着鲫鱼的尾巴。

▲与普通的双尾金鱼不同,“童鱼”(右)拥有类似鲫鱼的单尾。

▲吴作人创作的《睡莲金鱼图》

它的名字是:童鱼。这算得上是中美生物科技第一次交流合作的成果——中国科学家童第周和美籍华人科学家牛满江以金鱼为材料,去研究细胞质中的核糖核酸在发育遗传中所起的作用。他们发现了显著的金鱼尾鳍变异现象,后来国际生物学界用培育者的名字为其命名。

▲“童鱼”标本

“童鱼”诞生于1973年10月,将人类对生物进化和细胞遗传与变异的研究推到新高峰——要知道1997年,第一头克隆羊“多利”才在英国出世,但彼时的童第周已经用“童鱼”首次打破了遗传不可改变的学说,在此领域带领团队早早走到世界前列。

1979年3月6日,童第周为2000多名科研人员做报告时,心脏病发作、晕倒在讲台上,同年3月30日,于北京病逝,享年77岁。

后来,他的学生朱作言,彼时还是中国科学院水生生物研究所(以下简称水生所)一名普通研究员,接过了老师的衣钵并下定决心,鱼类基因工程研究这条路,一定要继续走下去!

全球第一条转基因鱼:初始灵感来自鲮鱼

接棒了老师的事业后,朱作言一直在思考一个问题:如果不做细胞核移植,而是做点儿更“超纲”的——比如,把一种生物的遗传物质载体DNA提取出来,注射到另外一种生物的受精卵里面,那会发生什么?

为此,朱作言决定先从抗寒性上做实验,他选中的目标正是广东鲮鱼——你没猜错,就是超市里常见的“豆豉鲮鱼”那个鲮鱼。

身为华南地区主要的经济鱼,鲮鱼味美肉鲜且产量大、单产高,唯一的缺点就是不耐寒,水温低于7°就死,寒潮一来渔民几乎就是“条鱼无收”。

为此,朱作言及其团队找来了喜凉耐寒的内蒙瓦氏雅罗鱼——虽然长得慢,但极其耐寒,零下十几度的水温都能存货。他们将内蒙瓦氏雅罗鱼的DNA剥离出来,注射到广东鲮鱼的卵里,比对后竟然发现,这些“杂交”鱼耐寒性竟然有了明显的提高!

▲朱作言带领团队将重组人生长激素基因导入鲫鱼和泥鳅受精卵。(图片来源:中国科学院水生生物研究所)

1986年,一个重磅消息传来:朱作言及其团队成功培育出了全球第一批转基因鱼,同时,他们还给出了对应的完整转基因鱼模型理论。

1990年11月27日,美国《纽约时报》专门发表长篇文章介绍此事,那时人们才知道,朱作言及其团队所做的试验工作,足足比后来的美国同行领先3年之久。

▲1990年11月27日出版的《纽约时报》曾就中科院水生所转基因鱼研究做唱片专题报道(供图:中科院水生所)

实验室里大获成功的“冠鲤”

广东鲮鱼都能不怕寒了,那能不能再来点儿更厉害的,比如,让鱼长得更大、更快?朱作言的回答是“能”。

在国际上打出了名声,朱作言的动力也更大了,这次他们将目光盯上了鱼类的生长基因:将长得快的草鱼的生长激素基因提取,再导入黄河鲤的受精卵里,重组基因、选育、再重组……就这样,转基因黄河鲤“冠鲤”于1991年问世了。

▲现存中国科学院水生博物馆的冠鲤标本(摄影/张星海)

相比于普通的黄河鲤,冠鲤的生长速度非常快:原来养2、3年才能上市的黄河鲤,养冠鲤只需要1年,而且它的饵料转化率也很高,多吃多胖还长得快。

这对养殖户来说意味着什么?长得快、好养活、饲养成本低、效益翻倍。无怪乎看着这种新品种,彼时负责养殖试验的工人师傅都跟朱作言感慨:“如果政府准许养殖这种鱼,恐怕没人会养别的鲤鱼了!”

9年后,水生所率先完成了冠鲤的中试,专家学者更是从生态和食品等多角度认可了冠鲤的安全性。科学的认证、成熟的技术、养殖户的认可……一时间,“让冠鲤走进市场”似乎是一件呼之欲出的事儿了。

▲朱作言带领助手崔宗斌、汪亚平、张甫英、胡炜、许克圣、陈尚萍等于1996年获得转“全鱼”基因黄河鲤。朱作言团队选择克隆草鱼生长激素基因和鲤鱼β-肌动蛋白基因的启动子并进行重组,因其重组得到的生长激素基因的结构元件全部来自鱼类,不含其他非鱼源的基因元件,故称为“全鱼”生长激素基因。(图片来源:中国科学院水生生物研究所)

但是,在实验室里大获成功的冠鲤,踏入市场上的那一步,却一直没有迈出去。



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