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一项研究,两种命运:双重用途研究的挑战

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Wendee Holtcamp

Wendee Holtcamp,定居于德克萨斯州休斯顿市,专门撰写科学和环境方面的文章。她的文章曾刊登在《科学美国人》(Scientific American)、《气象中心》(Climate Central)、《史密森尼》(Smithsonian)和其他杂志。

过去50年里生物技术和遗传学的快速发展已经改变了医学、农业和工业。就在这些发展快速进行之时,科学界却才刚刚开始处理新出现的实际问题和道德问题。例如,一些旨在服务于人类的研究有事关国家安全的风险。这些所谓的双重用途研究可能被用于有益或有害的目的,因而给全世界的研究人员、资助机构以及科学期刊带来了一些棘手的问题。

新政策应对新研究

白宫于2012年3月29日发布了一项关于双重用途研究的新政策,而这项政策正是在一个围绕提交给《自然》和《科学》杂志的两篇文章展开的国际争论期间出台的。两篇文章都声称其实验获得成功,可以使致命的禽流感(H5N1)病毒更容易在哺乳动物之间传播——因此有可能被用作更有效的生物武器——从而在科学界掀起了轩然大波。

这两项研究均使用雪貂作为动物模型,显示了转基因的禽流感病毒可以很容易在哺乳动物之间传播,不过目前还不清楚这种病毒是否会影响人类。除了担心未来的恐怖分子可能会利用这项研究之外,人们也非常担忧转基因的禽流感病毒可能会从实验室逃脱。据世界卫生组织资料显示,感染禽流感病毒的人死亡率为60%,不过这个数字仍然备受争议,因为它没有包括那些可能被感染但是没有去看医生的人。在自然界中,这种病毒极少从鸟类传播到人类(只感染那些和鸟类近距离接触的人,如家禽工作人员),在人类之间的传播则更加罕见。

这两篇文章被递交到了美国国家生物安全科学顾问委员会(National Science Advisory Board for Biosecurity, NSABB)。该委员会是美国政府在2001年的炭疽袭击事件后成立的,为和双重用途研究有关的国家安全事宜提供咨询、指导和领导。与大多数科学家不同的是,生物安全委员会的成员拥有“秘密”的安全权限,因而有资格评估各项研究的国家安全风险。经过内部商议以及与两篇论文的主要作者——荷兰伊拉斯谟医学中心(Erasmus Medical Center)的Ron Fouchier和美国威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)的Yoshihiro Kawaoka——协商后,生物安全委员会的全体23位成员于2011年12月全体投票通过,建议这两份期刊对这两篇文章的关键部分进行编辑,使其敏感部分只提供给那些确实需要知道详情的科研人员。虽然没有法律义务采纳这项建议,但是这两份期刊和研究人员均表示同意合作。不过《科学》杂志要求美国政府提供一份“透明的书面计划”,以确保“所有负责任的科学家只要提出要求”就可以获取那些被编辑的内容,这算是政府需承担工作的一部分。

紧随生物安全委员会的决定之后,39位流感研究人员包括Fouchier和Kawaoka自愿同意将禽流感研究暂停60天,之后又把暂停期非正式延长。北亚利桑那大学(Northern Arizona University)的生物学教授,生物安全委员会主席Paul Keim把此事称为科学史上的“阿西洛马时刻(Asilomar moment)”,指的是1975年科学家们聚集在加州的阿西洛马会议中心,为安全推进当时新兴的重组DNA技术制定指导方针,该会议被广泛誉为科学界自我监督的典范。

随着研究的暂停以及文章的延迟发表,科学家和公共卫生官员召开了多次国际会议讨论这种两难的困境。某些关于危险病原体的研究是应该像核研究那样由政府进行分级保密管理,限制人们获取资料?还是可以由科学家们进行自我调控?这项研究以及其它具有双重用途潜力的研究是否根本就不应该进行呢?一旦研究完成,研究成果真的能够完全受控制吗?有什么最好的办法可以使更多的科学界人士对各自研究的双重用途潜力进行思考呢?

生物安全委员会做出初步决定之后的几个月里,互联网、媒体以及各种会议上充斥着指责和激烈的言辞。 “我出席过纽约科学院(New York Academy)关于此议题的一次会议,那是我记忆中最有火药味的会议,”国家研究委员会(National Research Council)2004年关于双重用途研究的一份很有影响力的文件的作者之一、路易斯维尔大学(University of Louisville)生物学教授Ron Atlas说道,“参会成员分成两派,一派坚决支持继续禽流感病毒研究,另一派则认为应该将其束之高阁。”

然而情况却发生了出人意料的变化。在2012年2月世界卫生组织总部日内瓦召开的会议上,来自11个国家的22名科学家和公共卫生官员签署了一封信,呼吁将禽流感研究论文无删节出版,这和生物安全委员会的建议完全相反。几天后,美国政府要求生物安全委员会重新考虑修订版的文稿——这些文稿含有这两项研究中工程化病毒传播能力的相关信息。出乎意料的是,生物安全委员会的态度逆转,建议进行无删节发表全文。董事会的共识是这项研究并没有最初看起来那么危险。然而,这并不是这次转机中的唯一原因。
“事实是,他们发现这种编辑工作根本无法进行,因为缺乏一个良好的国际机制把研究细节传达给那些需要知道的人,也没有哪个机构愿意承担这项任务,”生物安全委员会成员之一、佛罗里达大学(University of Florida)分子遗传学教授Ken Berns说。对研究进行分类和控制也有可能削弱1975年“生物和毒素武器公约”—— 禁止使用、拥有和生产生物武器的一个多边裁军条约——下的国际合作。

《自然》杂志上的文章是2012年5月2日在网上发表的。截至本文发稿时,《科学》杂志的那篇文章还没有发表。

许多学科都存在双重用途研究

这份国家研究委员会2004年的报告——俗称《Fink报告》——对双重用途研究的定义是:可以被误用而对人类健康、农业、环境、经济以及国家安全造成重大危害的研究。 生物安全委员会认为双重用途研究的一个子集——“双重用途研究关注”(dual-use research of concern, DURC)——如果被误用则尤其具有危害性。

许多学术领域都存在双重用途研究。当原子物理学问世时,原子核链式反应的发现者Leó Szilárd意识到了其潜在的大规模杀伤力,与其他核科学家讨论是否应该对他们的工作进行自我监控,把实验结果保密,以防止核反应被用于制造武器。事实上,研究结果后来被其他物理学家公布,最终导致了原子弹的诞生,现在美国的大多数核武器研究都是保密的。双重用途研究也可以包括加密及密码学、可以用于开发精神控制技术的心理学研究、关于电网设计缺陷以及建筑设计缺陷的工程学研究以及有关公共健康脆弱性的研究。

在双重用途研究的历史上,最有争议的论文之一是2005年的一项研究,其结果显示只要在一个乳品厂投放4克肉毒杆菌毒素就可以杀死40万人。作者的本意是研究如何保护美国的牛奶供应,但却遭到政府责难,因为这些研究结果很容易被人恶意利用。美国卫生与公众服务部(Department of Health and Human Services)要求《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)不要发表那篇文章,但该杂志还是发表了,而且在一篇社论中指出不仅应该让公众意识到危险的存在,而且这种自由和开放的科学探究最终可以使公众更加安全。

环境健康科学方面的双重用途研究潜力不是那么明晰,但它确实存在。例如,植物学学生Arthur Galston在1943年发表了他的论文,是关于可以加快开花植物发育过程的化学物质。军事研究人员阅读了他的论文后,利用他的研究成果开发出了化学脱叶剂“橙剂(Agent Orange)”并且在越南战争中使用,之后引发了一系列人类健康问题。Galston的论文本来也不可能被列为双重用途研究,因为他并没有提到军事用途。但是这个例子说明,看似无害的研究可能会导致意想不到的后果。

国立环境健康科学研究所(National Institute of Environmental Health Sciences, NIEHS)的生物伦理学家David Resnik认为,大多数可能造成危害的环境健康研究,不会达到某些危险的病原体可能导致的危害规模或范围。尽管如此,这种可能性仍然存在,因此国家卫生研究院(National Institutes of Health, NIH),包括国立环境健康科学研究所,都会进行内部培训,使研究人员时刻警惕其研究的双重用途潜力。

欧洲疾病预防和控制中心(European Centre for Disease Prevention and Control)的社会科学家Jonathan Suk和他的同事们认为,应该更加关注一些低技术含量的威胁,例如食物和水的直接污染,因为与获取、设计或者将危险病原体作为武器相比,其技术障碍要低得多。他们指出,恐怖组织在美国使用生物武器的唯一已知案例也只是一次低技术含量的袭击:1984年奥修邪教在俄勒冈州达尔斯市(Dalles)餐厅的沙拉内投放沙门氏菌,造成751人中毒,但是没有人死亡。另一方面,日本邪教奥姆真理教试图获取和散播炭疽杆菌和肉毒杆菌毒素,但是没有成功。“基地”组织在21世纪初企图获取制造生物武器的技术,也没有得逞。

自我监督与政府监管

新发布的关于双重用途研究的联邦政策,旨在对研究的申请阶段进行监管,因为一旦研究手稿已经完成并被提交到杂志社之后,再去处理的话会遇到许多实际的挑战。例如,杂志社的编辑们可能没有足够的能力对这些研究的生物安全风险进行充分评估,而且研究手稿一旦完成,几乎无法控制其在全球范围内传播。

该政策适用于所有由政府资助的外部及内部研究,但不适用于其他经费来源资助的研究。根据这项政策,所有对研究进行资助的政府机构必须对目前已经申请的和正在进行的研究项目进行审查评估,以确认是否涉及这15种高度关注的病原体和毒素(见方框内容)。凡是被确认的研究项目,研究人员必须准备 “风险缓解计划”。如果他们无法拟定一份合格的计划,按照政策规定“联邦部门和机构将视情况做出如下决定:(a)要求对研究出版物或通信进行自愿编辑;(b)将该研究列为保密级别…… 或者(c)不提供或终止研究经费。”

令Berns感到欣慰的是,白宫终于听取了委员会在6年前就提出的一项建议,并付诸行动颁布了这项政策。“人们通常会等到研究结果交付出版时才开始考虑其双重用途的影响,生物安全委员会的成员们对此一直忧心忡忡,”他说,“这样一来,人们可以在整个研究启动之前考虑它可能意味着什么、可能会出现什么问题,而且研究人员和资助方都可以采取相应措施。”
一些人认为,研究人员并不总是会心甘情愿地把国家安全利益置于自己的职业发展之上。“学术界内部有意义的自我监督可不是现成的,”罗格斯大学(Rutgers University)的微生物学家Richard Ebright说道,他对这两项禽流感病毒研究进行了公开批评,认为这些研究根本就不应该进行。Ebright更喜欢政府方面积极主动的做法,“监督需要来自公众和政策制定者,”他指出,“病原体研究人员已经明确表示:一旦被放任自由,他们将置公众利益于不顾。”

但是研究人员可能并不总是有足够的能力对其研究的风险进行评估。澳大利亚莫纳什大学(Monash University)人类生物伦理学中心主任Michael Selgelid在2009年世界卫生组织公报(Bulletin of the World Health Organization)的一篇文章中对此发出警告,他这样写道:“因为科学家们普遍缺乏安全方面的培训,他们可能缺乏所需的专业知识对出版可能导致的安全隐患进行评估。”

这种缺乏专业知识的一个例子是发表在《病毒学杂志》(Journal of Virology)上的一篇文章,是关于创造一种烈性的“鼠痘”病毒株,可以杀死通常对此病毒具有耐受性的小鼠。虽然对人类没有危险,该技术却可能被用来创造一种更致命的天花病毒株,然而研究人员和杂志编辑均没有权限阅读关于天花病毒繁殖的政府机密信息。如果之前能获取这些信息,研究人员本来是有可能在研究开始前对其双重用途可能性进行评估,并采取相应措施。

对于双重用途研究监管的增加,人们意识到其挑战之一是这种监管会耗费时间、金钱和人力。然而,美国国立卫生研究院研究人员进行的两项调查却有不同结果。Molly S. Stitt-Fischer和同事们回顾了3444份于2009年提交给国立卫生研究院的年度研究进展摘要,初步筛选只发现其中2.9%具有双重用途潜力。Megan C. Morgan和同事们回顾了2004年和2008年之间提交给国立卫生研究院生物安全委员会(Institutional Biosafety Committee, IBC)的734份研究注册文件,初步筛选发现其中1.6%可能属于更高限制级别的“双重用途研究关注”类,但经过更详尽的审查之后,他们认为这些研究的数据或产品均无法被轻易用来危害公众。

“仅对非常少数的研究项目进行监管根本不可能像有些人认为的那样‘阻止科学前进的脚步’”Ebright指出。事实上,他认为如果不监测这些项目实际上会给科学研究带来更大的风险。他认为如果没有监督,那么少数几个“双重用途研究关注”项目会把绝大多数研究置于极大风险中。“当第一次出现重大的工程化病原体实验室事故时,公众和政策制定者会有强烈的反应,”他说道,“这种反应不会集中在那些极少数需要监管的研究上,而是会针对整个生物医学研究。”

把意识转化为行动

但是,一些研究人员比较担心以国家安全名义而增加政府监控的未来前景。“我认为大多数科学家都希望在发表自己的研究成果时,不用担心繁文缛节或者政治争议,”Resnik说,“大多数杂志编辑不愿意应付来自政府或任何其它组织的外部干扰。”
Resnik和国立环境健康科学研究所的同事们对400份生命科学期刊进行了一个随机调查,以确定有多少期刊已经制定了关于双重用途研究的政策。有155份期刊给予了回复,其中只有7.7%具有书面政策关于如何处理那些可能出现在他们办公桌上的具有双重用途潜力的研究手稿,其中5.8%在过去五年中曾经审阅过这类研究。在该调查的书面回复中,一位编辑声称曾经审阅过一份具有双重用途潜力的研究手稿,但是从来没有听说过 “双重用途”这个词。有些则对双重用途研究政策这一理念持反对意见。例如,一位编辑认为这样会需要采用两种不同的方法进行同行评议。

《环境与健康展望》于2009年开始积极地对文章的双重用途潜力进行评估,并于2010年2月在《作者指南》中增加了一项声明:编辑如果对研究手稿存有顾虑,将会征求其他专家的意见。“我们的编辑大力支持不限制研究成果的交流,但是杂志社也有责任不发表那些很容易被用来危害公众的研究成果,” 《环境与健康展望》的科学编辑Jane Schroeder解释道,“到目前为止,我们还没有收到任何这类文章,这并不奇怪,因为大多数会被视为‘双重用途’的研究都不在我们杂志的专业领域之内,不过我们仍会继续监督提交至本刊的文章。”

如果研究人员从一开始就考虑其研究的双重用途潜力,他们更有可能对某个项目的效益和风险进行评估、并在项目开始之前降低任何潜在的风险,而且在研究结果出版时引发争议的可能性也更小。“科学家们真的应该警惕他们正在从事的研究是否可能被滥用而危害公众,” Berns说道。

大学层面的生物安全委员会有对研究申请的双重用途潜力进行审查的体系基础,但这些委员会的真正使命是审查重组DNA技术和实验室安全。“我觉得这些机构并不考虑双重用途,他们只关心生物安全,另外承担一份工作就是一个额外负担,”Atlas表示。

在本文撰写过程中,对多个机构进行的一项非正式调查表明,关于大学的生物安全委员会是否有双重用途研究政策的问题是五花八门,尽管这是《Fink报告》的关键建议之一。 “这个理念还没有被科学界广泛接受,”Atlas说道。

当科学家们在20世纪70年代在阿西洛马进行讨论时,他们应用预防原则制定了一份关于如何对自己的重组DNA技术工作进行监督的共识声明。目前的“阿西洛马时刻”也有可能像早期对生物技术进行监管一样获得成功。但是作为一项具有全球意义的议题,国际合作肯定是必要的,以确保公众安全以及科学前进的步伐。

“即便能够做到美国可以对研究进行保密分类,他们也只能在美国国内进行,而不能对国外的研究进行保密分类,”Atlas指出,“最终解决方案在于生命科学界自愿采取行动。这并不是说不应该有政府的建议,例如生物安全委员会,但是当你需要应对的是一个全球性的事情时,强制监管不会发挥作用。如何将其发展成一个全球认可的政策还有待观察。”

译自EHP 120(6):A238-A242 (2012)

翻译:周江

PDF 格式

*本文参考文献请浏览英文原文
原文链接:
http://dx.doi.org/10.1289/ehp.120-a238

 

 


藐视科学和科学辩论之区别

February 20, 2013 Comments Off on 藐视科学和科学辩论之区别

Wendee Holtcamp

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究竟贴不贴标签?–加利福尼亚州准备对基因工程食品投票

December 28, 2012 Comments Off on 究竟贴不贴标签?–加利福尼亚州准备对基因工程食品投票

自从20世纪90年代中期首次商业化种植以来,基因工程(geneti­cally engineered, GE)作物在全球范围内不断扩展,为农民们提供了基因改良的优势:强化的抗干旱、抗除草剂、抗虫害能力。根据一个生物技术作物宣传组织——国际农业生物技术应用服务组织(International Service for the Acquisition of Agri-Biotech Applications, ISAAA)的数据,29个国家的农民在2011年种植了将近4亿英亩的商业化基因工程作物,比上一年增长8%。据估计,60%至70%在美国加工的食品中含有基因工程作物的成分,而大多数美国农作物是基因工程玉米和大豆。

虽然基因工程作物的种植面积一直在稳步增加,但是一些地方的人们同时也越来越担心生产和食用基因工程食品可能会带来意想不到的环境和健康危害。在缺乏有力的健康安全数据的情况下,全球许多国家的政府已采取措施,将其境内的基因工程食品限制在最低数量。在欧洲,6个国家(奥地利、法国、德国、希腊、匈牙利、卢森堡)已经颁布法令禁止种植和进口基因工程产品,全球近50个国家规定所有基因工程食品必须要以标签注明。

在美国,消费者对基因工程食品的公众关注则相对滞后。但是这一状况正在改变——今年秋天在加州的全民公决有可能从根本上改变美国全国的有关基因工程食品的现状。 2012年11月6日,加州选民将投票决定含有转基因生物(genetically modified organisms, GMOs)的食品是否必须以标签注明。

如果获得通过,加州基因工程食品知情权法案——也称为“37号修正案”——将要求所有含有转基因生物的未加工食品贴上“基因工程化”的标签,所有含有转基因生物的加工食品贴上“含有部分基因工程化成分”或“可能含有部分基因工程化成分” 的标签,并于2014年7月1日开始贯彻实施。该法律将豁免来自饲料中含有转基因生物的动物的肉类、奶制品和其他产品,但将涵盖来自转基因动物本身的这些产品。该法律也将豁免餐厅出售的食物和酒类。

该倡议已经在加州引发了一场激烈的论战。一方面,支持标签明示的倡议者们声称转基因食品安全与否还不清楚,而消费者有权知道他们的食物中含有什么成份。持反对意见的是一些来自主流农业企业、食品行业、以及生物技术行业的群体,他们中的许多人将承担新的标签法的实施成本,以及由于消费者的小心谨慎——他们不知道这些标签到底什么意思以及是否应该担心——而可能导致的销量下降所造成的损失。

“反对欺骗性食物标签制度同盟”(Coalition Against the Deceptive Food Labeling Scheme)代表了这些群体,其发言人Kathy Fairbanks声称该举措将“迫使加州家庭由于食品价格上涨而多花几百美元,在政府官僚体系上花费数百万美元,而不会产生任何健康和安全的效益。”该联盟也指出,该法案的许多豁免条款没有任何意义,只会迷惑和误导消费者,并在其网站上发问,“如果37号修正案真的是关于‘知情权’,那为什么又包括了这么多特殊利益豁免条款?

但是Fairbanks的反对者,支持标签明示组织“加州知情权”(California Right to Know) 的发言人Stacy Malkan认为,这种通过标签法案会增加加州居民食品花销的说法根本没有任何依据。她还说,尽管没有确凿证据表明转基因食品不安全,但也没有确凿证据表明它们是安全的。“许多科学家指出在面对科学上的不确定性时,标签明示是一个帮助监测潜在健康风险的重要工具,”她说。

消费者联盟的高级科学家Michael Hansen举出了一个理论上的例子来说明这种监测如何作用:“如果你提取一个猕猴桃基因,把它转入番茄内,然后做成番茄酱抹在你的披萨饼上,你吃了后产生了过敏反应,而只有这种转基因番茄才会导致这种过敏反应…… 这并不像和传统食品有关的过敏反应,因为问题将会是一个特定性的生物工程修饰。如果不用标签标明的话,你怎么找到原因呢?找不到的。所以这么多国家都在使用标签。

已被接受的技术

虽然在加州支持和反对基因工程标签的活动主要侧重于其经济影响,但真正的辩论则围绕着一个科学问题:这些食品是否真正安全?

“公平地说,大多数科学家认为[创造基因工程作物]所使用的技术本身并不危险,” 加州大学伯克利分校植物和微生物学系的一个合作扩展专家Peggy Lemaux说道。事实上,欧盟委员会于2010年发布了一份关于过去25年中有关转基因食品的50个研究的分析报告,其结论是:基因工程技术并没有比常规育种技术造成更大的风险。

要创造一个转基因的作物株,研究人员首先从某个不相关的植物、动物或微生物物种体内——内含他们想要转移给宿主作物的物种特征——确定一个基因,然后利用聚合酶链反应,连同启动子和终止子基因(它们负责上调和下调该目标基因)、以及标记基因(负责给出基因修饰成功的信号)一起复制该基因。这个基因包通过各种途径被传送到宿主作物中,包括使用细菌载体穿透细胞而把重组DNA引入宿主作物基因组中。

“我不担心转基因生物并不是因为有人用一项重大研究说服了我它们是安全的,”加州大学伯克利分校遗传学、基因组及发育学副教授Michael Eisen说,他同时也是霍华德·休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)的研究员。“是因为我明白这项技术是怎么回事。他们把已经特征化的蛋白质引入作物中,我根本看不出有任何理由质疑它们的安全性。”他补充说,“人们似乎并不明白这一点:内含可以杀死昆虫的细菌毒素的玉米做成的高果糖玉米糖浆,和传统玉米做成的高果糖玉米糖浆并没有什么不同,它们在分子水平是完全相同的。”

至于实际的健康影响,Lemaux提到了她的关于转基因食品安全的由两部分构成的一篇文献综述,“我没有发现任何证据表明市场上的任何产品比现在常规生产或有机生产的食品造成更多的健康问题。”

一篇关于喂养基因工程饲料的动物研究的综述也没有发现任何证据显示其健康危害。作者仔细调查了24个研究,这些研究中的动物饲料中添加了基因工程玉米、马铃薯、大豆、水稻或小黑麦(小麦和黑麦的杂交种),其中一半的研究使用了多代动物。他们的结论是,“对这些研究的综合回顾表明,基因工程植物与非基因工程同类植物的营养成分相当,可以安全地用于食品和饲料中。

而在2012年5月,欧洲食品安全管理局(欧盟的食品安全管理部门)否决了法国禁止种植MON 810——孟山都公司(Mon­santo)开发的一种基因工程玉米的抗虫害株——的尝试,因为“没有具体的科学证据显示其对人类和动物健康或环境有危害”,所以没有理由禁止种植。

危险信号

然而,一些科学家认为基因工程食品的安全问题还远远没有得到解答。忧思科学家联盟(Union of Concerned Scientists)食物及环境项目的高级科学家Doug Gurian-Sherman说,问题不在于基因工程食品是否有风险,而在于其风险是否大于传统食品。“由于基因工程食品为食品供应提供的数量更难估算,我的观点是它具有较高的潜在风险,”他说,“其他科学家并不认同,但我认为这场辩论还没结束。”

Hansen对没有证据表明基因工程食品有危害的言论做出如此回应:“根本不是这样的。我可以给你看科学文献中有各种各样的研究已经……发出了危险信号,需要进一步研究。”在其中一项研究中,研究人员详细回顾了19个关于哺乳动物饲以基因工程大豆和玉米的研究。他们发现“好几组收敛数据似乎表明转基因饲料引发了肝脏和肾脏问题,”其中肾脏影响多见于雄性,而肝脏影响多见于雌性。作者也意识到了这些28天和90天的实验研究的局限性,指出目前基因工程食品并不需要做慢性毒性试验,其实这些研究也是需要的。

另一项研究由加拿大魁北克省的30名孕妇和39个非孕妇参与,内容涉及这些妇女暴露于和基因工程食物有关的杀虫剂的风险,包括Cry1Ab蛋白——苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringi­ensis, Bt)产生的一种杀虫毒素,被引入一些基因工程作物以产生抗虫害性。研究人员在93%的受试孕妇体内、80%的受试胎儿体内、69%的受试非孕妇体内发现了Cry1Ab蛋白。作者也引用了其他研究在饲以基因工程玉米的牲畜胃肠道内容物里发现有微量Cry1Ab蛋白,指出这种毒素在人体内不能有效清除(可能对脆弱的胎儿产生潜在影响),以及食用受污染的肉类可能造成暴露风险。对Cry1Ab蛋白暴露的人体健康影响尚不清楚。

与此同时Hansen也认为,有证据表明基因工程作物和过敏性之间有关联,他认为这个理由已经足够充分来标签那些转基因食物。他指出疾病控制和预防中心的数据显示从1997年到2007年之间,儿童食物过敏的病例增加了18%。“而基因工程作物在同一时期产量增加,这之间是否有什么联系呢?”他问道。“我们不清楚,因为如果没有标签或其他方法来鉴别的话,你怎么可能知道呢?”

对没有人因为这些作物而生病的说法,Gurian-Sherman如此回应,“这在科学上毫无依据。我并不是说会有人生病,我的意思是他们没有数据支持其论点。除了急性毒性之外,如果不做流行病学调查你根本无从得知。这就是为什么我们要做食物中饱和脂肪、反式脂肪和化学物质的流行病学研究,因为其影响不够明显。

上市前测试

美国医学协会(AMA)众议院代表最近考虑过一项提案以支持标签明示基因工程食品,但最终还是否决了,协会声称“截至2012年6月,并没有科学依据支持为生物工程食品作为一种食品种类而贴上特殊标签,自愿贴标签如果不配以消费者的侧重教育也没有任何意义。” 相反,美国医学协会采纳了一项政策声明,敦促“政府、行业界、消费者权益保护团体以及科学界和医学界对公众进行教育,并增加关于生物工程食品的公正的信息和研究活动。”

美国医学协会也赞成强制对所有基因工程食品进行上市前安全测试。在表明其立场后,委员会的理事成员Patrice Harris在一个对《洛杉矶时报》的声明中说,“我们意识到生物工程食品安全性涉及公众利益,新的政策也支持食品和药物管理局(FDA)对这些食物进行上市前强制性系统安全评估,作为确保公众健康的预防措施。我们还敦促FDA时刻注意有关生物工程食品健康影响的新数据的出现。”Hansen声称对上市前强制安全评估的支持具有“重大意义”。

根据1992年的美国基因工程食品政策,FDA基本上认为这些食品与传统食品相比没有什么不同,上市前的测试也是自愿的。批评家指责这样导致的结果是企业生产基因工程产品的科学过程完全缺乏透明度。“目前还没有多少人进行独立的研究或者对其研究进行回顾评审”,Malkan说。

同样的道理,FDA发言人Curtis Allen说,“[基因工程食品]和非基因工程食品一样,必须符合同样的法律标准,包括安全标准。”Allen说,企业可以自愿通过标签注明食物是否来自基因工程产品,该政策还建立了一个自愿程序,生产商可以通过此途径在产品上市之前向FDA咨询关于安全和监管的问题。

Gregory Jaffe是华盛顿特区公共利益科学中心(Center for Science in the Public Interest)的生物技术项目主任,他说该组织在很久以前就开始努力推进对基因工程食品进行强制性上市前批准,但没有推进标签制度。“我们认为如果对这些食物的安全有任何怀疑,就根本不应该吃它们,”他说,“它们根本不应该被允许投放市场,而标签明示不应该成为安全保证的替代品。因此我们的观点是:如果有任何安全问题,就禁止其进入食品供应。我们希望强制性标签制度只用于和现有食品的健康和安全有直接关系的产品。”

抗杂草性

虽然Lemaux认为基因工程食品本身是安全的,但是她也确实认为基因工程产品的另一个方面应该引起更认真的关注:对环境的影响。“我认为我们最需要关注的是过度应用除草剂和Bt作物,”她说,“之前我们已经从其他农业技术了解到,过度使用会引发问题,而我们现在已经看到一些迹象了。”

Lemaux指出,越来越多的证据表明,对于基因工程作物的抗杂草能力,大自然已经迎头赶上了。多年来,许多农民一直依靠单一的策略来管理杂草:发现杂草后即对生物工程改造的“耐草甘膦”作物使用除草剂草甘膦。这种方法使得农民可以从事免耕农业,土壤扰动降至最低限度,从而减少劳动时间以及化学物质径流。

但在基因工程商业化实验的第二个十年中,研究人员已经得出看似矛盾的结论:随着时间的推移,这些作物是否真正减少除草剂的使用。在过去的几年里,已经有不少报告关于对草甘膦免疫的“超级杂草”的出现,迫使农民采取更猛烈的化学手段,例如2,4-D,一种在橙剂(一种脱叶剂)中使用的除草剂。

陶氏益农公司(Dow AgroScience)已经向美国农业部申请批准出售一种新的可以抗2,4-D的基因工程玉米种子,批准与否将在2012年秋季揭晓。农业部已经收到了很多针对陶氏公司申请的指责,其中一个是由一大串农业、食品、卫生、公共利益、消费者、渔业、以及环保组织联名上书的,他们认为这样只会导致更多的除草剂耐受性。“如果没有抗草甘膦的杂草肆虐流行,农民根本不会对抗2,4-D作物有兴趣,”他们这样写道。“就凭在抗草甘膦作物那里一败涂地的方法——自愿“管理”计划和种植者教育——是不可能阻止或减缓野草对2,4-D产生抵抗性的。”

与此同时,在加利福尼亚州,基因工程辩论的重点是在食品生产链的另一端,双方展开一场激战,力图在选举日之前争取选民。但是,无论加州提案通过与否,关于基因工程食品的问题看来还会持续相当长一段时间。

“你永远不可能用任何可以科学验证的方式来证明基因工程食品是‘安全’的,只有当它们不安全时,你才能确认,”美国爱荷华州立大学利奥波德可持续农业中心(Leopold Center for Sustainable Agriculture)杰出研究员Frederick L. Kirschenmann说。“这并不意味着基因工程食品不安全,这只是意味着我们不知道,因为我们并不知道我们是否想到了这项创新技术所有可能的不安全层面。从我的角度来看,这是对标签制度最有力的论据,这样每个人都可以自己选择是否吃这些食物。”

 

Richard Dahl,波士顿自由撰稿人,自1995年以来为EHP写作。他还定期为麻省理工学院撰稿。

 

译自EHP 120(9): A358-A361 (2012)

翻译:周江

*本文参考文献请浏览英文原文

原文链接:

 

http://dx.doi.org/10.1289/ehp.120-a358

 

 


活性氮之争:减轻污染战略

December 28, 2012 Comments Off on 活性氮之争:减轻污染战略

 

加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)研究人员的一个为期两年的研究结果显示,得益于加州中部得天独厚的农业环境,几十年来整个北美地区杂货店的货架货源充足,但同时也使得加州中部的地下水供应中出现了硝酸盐。为成千上万人提供饮用水的蓄水层硝酸盐浓度普遍超过州安全标准,增加了甲状腺疾病、不良生育结局、循环系统疾病以及癌症的潜在风险。

这项研究的名称为SBX2 1,是由2008年的一项加州参议院法案催生的,该法案要求加州水资源控制委员会提供一份关于饮用水硝酸盐污染的报告,大约20年前州政府就提出了这个问题。该报告由加州大学戴维斯分校的流域科学中心撰写,采集了大约二十几个私立和政府机构的数据,汇集成一个包含来自近2万口井的10万个样本的数据库,报告结果在2012年3月13日的一个研讨会上正式宣布。

该报告的结论是,迄今为止,监管行动未能遏制地下水的硝酸盐污染,而这种状况可能在未来的几十年中会变得更加糟糕。然而,作者补充说道,确实存在着低成本和中等成本的方法可以有效地控制污染,但前提是要通过合适的政治及工业意向来加以实施。“我很乐观地认为,再过二十年就不会再有另一份报告提交立法会了,”课题主任Thomas Harter在三个小时的研讨会——包括设计一系列解决方案的小组讨论——之后如此总结道。

这种观点反映在2012年冬季版的《生态学议题》(Issues in Ecology)中,其副标题为“美国的环境中过量的氮:趋势、风险与解决方案”(Excess Nitrogen in the U.S. Environment: Trends, Risks, and Solutions)。由伍兹·霍尔研究中心(The Woods Hole Research Center)的执行主任及高级科学家Eric A. Davidson领导的团队在他们的报告中声称已经“在减少氮的大气排放上取得了重要的成就,并且已经改善了空气质量。”他们还指出,减少农业氮流失的有效方案已经确立,“但是妨碍实施的政治和经济障碍仍然存在。”

什么是活性氮污染?

凡是氮改变了空气、水、土地的地方,氮污染的影响随处可见。其罪魁祸首均为活性氮,即除了非反应性的大气N2以外的任何其他形式的氮元素。反应发生时,最常见的产物是一氧化二氮(N2O)、二氧化氮(NO2)、三氧化氮(NO3)、氨(NH3)以及氮氧化物(NOX)。

环境中的活性氮大部分来自农业。1909年诺贝尔奖得主德国化学家Fritz Haber和Carl Bosch发明了哈柏法,使得用于化肥和炸药的氨气生产形成了工业规模。在接下来的一百年中氨的价格暴跌,现在全球每年对氨的需求量超过4000亿磅,而大多数最终用在了农民的田地里。其他人为来源的活性氮包括工业、交通和发电,而自然来源则包括闪电和细菌固氮。

联合国环境规划署和伍兹·霍尔研究中心2007年的一份综述报告显示了世界各地不同环境中的活性氮所造成的问题。例如在内燃机蓬勃发展的地区,会产生大量的氮氧化物,而这些物质已知与呼吸系统疾病、心肺功能减低以及生殖问题有关联。氮化合物也可以和其他空气污染物发生反应,形成有毒的臭氧和颗粒物。

在发达国家,立法措施要求制造商限制这些排放,并已获得显著成效。根据一份由美国环保署科学顾问委员会于2011年发布的报告《活性氮在美国:来源、流向、后果以及管理选择的分析》(Reactive Nitrogen in the United States: An Analysis of Inputs, Flows, Conse­quences, and Management Options),该机构在过去十年中进行的空气质量测试结果显示:在1990年和2002年间,与燃烧化石燃料相关的氮氧化物排放量下降了三分之一,而与发电相关的排放量下降了70%。

同样,内布拉斯加州普拉特河流域的研究人员在过去几年里展示了SBX2 1报告中一项关键建议的价值。通过将该研究区域内大约17%的地区的沟渠灌溉改成控制性更佳的洒水灌溉,减少了化肥用量,而作物产量有所增长,这意味着该地区内的植物吸收了更多的氮。因此,地下水中的硝酸盐浓度在1994年到2003年间得以缓慢但是稳步地下降,研究人员因而预测在未来几十年后,其浓度将远低于有害水平。

然而在其他地区,很多社区仍然在努力控制活性氮。在人口稠密的切萨皮克湾(Chesa­peake Bay)流域,居民不得不应对一些氮来源,如发电厂的烟囱、污水处理厂和农田径流。虽然该地区的空气质量和水质自20世纪90年代以来有所改善,但是由于持续的发展和人口的增长,很难降低进入海湾的氮量,而湾内的酸度和硝酸盐含量升高已经影响了当地的渔业。由于有6个州以及哥伦比亚特区毗邻这个巨大河口,使得减少排放的法规监管力度更加复杂化。

与此同时,美国农业部的保护效果评估项目在关于降低密西西比河流域硝酸盐浓度的最佳方式上得出了相互矛盾的结果。该流域的硝酸盐最终导致了墨西哥湾的大量缺氧区,号称“死区”。在河流上游限制径流氮的努力收效甚微,而沿岸一些地方的硝酸盐浓度自1980年以来增幅高达76%。但是这条河的主要支流并没有硝酸盐浓度增加的迹象,而密西西比河本身的硝酸盐浓度在春季融雪和降雨后出现季节性增加,表明其硝酸盐来源实际上可能是周围的地下水。

SBX2 1报告侧重于加利福尼亚州图莱里湖盆地和萨利纳斯山谷的硝酸盐污染。该地区涵盖了美国5个农业产量最高县的其中4个,一年四季为整个北美大陆提供数百种不同的食物。这个地区的土壤自二战以来就一直被密集耕种,自2006年到2010年间许多地方地下水的硝酸盐浓度普遍超过州最高污染物水平45 mg/L。大约25万使用这些地下水的人们是由不具备处理这种硝酸盐污染能力的水处理系统供水。

 解决方案:简单却不易执行

SBX2 1报告的另一个作者Harter警告说,地下水的硝酸盐污染问题没那么容易解决,如果不改变农业政策和耕作方式的话,情况很可能会继续恶化。这些硝酸盐污染绝大多数是由长期施肥造成的,而近来施用的肥料将继续在未来几十年内逐步进入蓄水层,没有什么好的技术方案可以就地解决这些污染,即使有也是代价不菲。

 然而,SBX2 1报告提出了一系列颇有前景的解决方案来应对活性氮带来的挑战,作者说所有这些方案不需要进一步的科学研究或技术开发就可以实施。唯一的前提是政策取向,包括现有法规的执行或者增加新的法规以改善水管理的公众监督。

SBX2 1报告中提到一个具有成本效益的方法:以一种更有效的方式用含氮丰富的地下水灌溉作物。其它的实用方法则是在更接近其来源的地方处理活性氮,而不是等它已经进入到土壤或水体之后。例如,人工湿地或农业用地外围安装的生物反应器能够获取并处理富含硝酸盐的径流,阻止其进一步扩散到外围环境中。

作者们也指出,遗憾的是这种基础设施耗资巨大,会增加农业经营者的工作负担;囊中羞涩的加州政府很难为这些设施提供财政补贴,农业经营者们也无力承担。一个更简单的策略也许是化肥税,这会提供一个直接动力以减少肥料的应用,从而减少进入土壤中的氮,同样也可以向氮流量——根据农田径流及其他废水流测得——征税。但是模型分析表明农业产出和收入可能会减少,这取决于如何征这些税。

SBX2 1报告指出了区域和州一级的水委员会实施监测和评估的关键作用。但是作者在他们的研究中也指出“在获取由众多地方、州以及联邦机构已经收集到的地下水和地下水污染数据的过程中,我们经常遇到无法逾越的困难。水井记录的保存、标签以及命名的不一致性,使得不同数据库中、或由不同机构收集的数据中的同一口井的数据合并非常困难。需要全国一起努力来整合具有一系列不同司法权限的众多州级机构和地方机构的各种与水有关的数据收集活动。”作者认为这些活动可以通过征收化肥和水的使用费得到强化。

将会处于这种监督前沿的人物之一是Celeste Cantu,圣安娜流域工程管理局的总经理。作为SBX2 1报告发布后的小组讨论成员,她强调任何解决方案都应采取合作的方式。

“我们没有什么捷径可走,但有很多蹊径可辟,”她这样说,同时指出任何可行的解决方案都应该是多层面的,把各种成本和收益分摊给各个合作伙伴。“应该按区域不同来分别打造,每一次都应视其独特的土壤和独特的情况来制定独特的方案,”她说道。

至于饮用水水质已经受损、并会这样持续一段时间的地区,作者认为在用水地点进行处理是最可行的方案。通过购买必要的设备来去除硝酸盐污染,可以在短期内解决各家各户的问题。最终可以将这种援助扩展到较小的城市,帮助他们升级原有的水处理设施,或把这些处理设施与已经具备去除硝酸盐能力的较大的区域性工厂进行整合。

扼住活性氮命运的咽喉

但是这些措施只是摆在我们面前的大量工作的第一步,加州大学戴维斯分校的社区发展、环境科学与政策教授Tom Tomich如是说。他是一个独立但又相关的项目——加州氮评估项目——的课题主任。该项目已经运行三年左右,得到当地倡议团体以及重要农业生产商等的广泛参与。这一举措是受另一条加州法律——全球变暖法案AB 32的启发,该法案把科学家和立法者汇集到一起来磋商关于N2O(一种很强的温室气体)的排放问题。

氮现在被认为可以帮助调节碳循环,并且可以对气候产生冷却和暖化的影响。例如,氮化合物能通过刺激树木生长和减缓某些土壤中有机物质的衰变,来增加碳封存而产生一种降温效应;也可以通过增加颗粒物污染来调节太阳的辐射量,从而产生一种短期的冷却效果。另一方面,寿命较长的N2O的暖化能力大概是二氧化碳的300倍。

虽然大气数据表明N2O在所有温室气体中只占很小比例,但是加州氮评估项目中也出现了一些更清晰的见解。例如,在所有以肥料的形式进入土壤的氮中,实际上只有大约一半随后被作物吸收利用,其它的都流失在周围环境里。“每一个进入加州的氮原子,”Tomich说,“有四分之一最终以硝酸盐的形式进入到地下水中。”

据《生态学议题》(Issues in Ecology)报告的合著者、目前担任美国国家科学基金会环境生物部主任的Alan Townsend说,氮污染研究工作面临的更大挑战是:这些研究依赖于间接监测氮流量。在2008年《科学》杂志的一篇文章中,Townsend和同事们认为,大量的不确定性会阻碍任何扼制活性氮命运的努力。他们认为大约氮总量的三分之二会积聚在土壤、植被和地下水中,在这里它可以被除氮化,生成简单的氮气然后排放到大气中,但这些不断积聚的氮的最终命运仍不清楚。

“活性氮被除氮化的速度越快,你就能够越快地将这些活性氮分子从其‘疯狂作案’中捉拿归案,把它放回到不会产生危害的地方,”Townsend说,“但是这一进程由于太细微而很难在任何尺度上衡量,例如实验室或条件控制的野外。”

Townsend和同事Stephen Porder在一份新的报告中指出,从地质角度来说,人类对自然界氮循环的大量干扰所持续的时间不过是一眨眼的功夫。因此我们只有一个很短的观察窗口,以此来预测这种干扰造成的最终环境后果,其“遗留问题将会延续几代人。”同时,活性氮生产在全球范围内加快并可能会这样持续下去,这取决于各个国家是否改变其农业战略。

尽管如此,Townsend仍认为《清洁空气法案》在减少大气活性氮上获得的巨大成功——美国环保署估计仅在2010年就防止了将近16.5万例的过早死亡——证明了在相对较短的时间内就可以取得如此成绩。“你可以看到这种方法是有成效的,并不需要某种形式的巨大的社会或经济剧变,”他说。

在这方面,他认为这些倡议比如SBX2 1和加州氮评估项目可以作为模板,使已经证明自身价值的政策获得公共和私人的支持。他说,“不仅仅是概述问题和获取数据,还要与所有利益相关者进行深入交流,寻求共同点和解决方案,这才是前行之道。”

 

Tim Lougheed,来自加拿大渥太华。1991年成为自由撰稿人,加拿大科学作家协会前任主席。他写作题材广泛,涉猎科学、技术、医学和教育方面。 

译自EHP 120(5): A200-A203 (2012)

翻译:周江

 

*本文参考文献请浏览英文原文

原文链接:

http://dx.doi.org/10.1289/ehp.120-a200