方舟子的Blog

近日中国农业大学戴景瑞院士等科学家带领一批网友到试验田体验、品尝抗虫转基因玉米，有网络媒体在报道此事时，配了一张长着五颜六色的玉米粒的玉米棒子图片，暗示这就是转基因玉米。事实上那天品尝的抗虫转基因玉米粒只有黄色一种颜色，除了因为没被虫子咬过看上去更加漂亮外，在外观上与同品种的普通玉米并无区别。那种五颜六色的玉米棒子在美国叫做印第安彩虹玉米，并非转基因品种，而是一种来源比较古老的“天然”玉米。

玉米是在几千年前由美洲原住民培育的，在美洲还保留着一些古老的品种，这些印第安玉米的颜色和我们平常吃的玉米的颜色不一样，有紫色、蓝色、红色等多种颜色。但印第安玉米粒比较硬，通常不能直接吃，而是用来磨成玉米粉。印第安玉米因为五颜六色显得好看，人们也会把玉米棒子挂起来当装饰品。

为什么玉米粒会有这么多种颜色呢？玉米粒是玉米的种子，最里面是胚，胚外面是胚乳，胚乳外面是糊粉层，最外面是种皮。玉米种皮是透明的，所以玉米粒是什么颜色，首先取决于糊粉层是什么颜色，也就是那里含有什么样的色素。糊粉层里的色素属于花青素，根据花青素的种类和含量，表现出紫色、蓝色、红色等颜色。但也有的玉米品种的糊粉层不生产花青素，糊粉层是透明的，这时候玉米粒的颜色就取决于下面的胚乳的颜色。有的玉米品种的胚乳里含有大量的胡萝卜素，这种品种的玉米粒看上去就是黄色的。也有的玉米品种的胚乳粒胡萝卜素的含量很低，这时看上去就是白色的。我们平时吃的玉米，就是不含花青素的玉米，其玉米粒不是黄色就是白色的。

玉米是异花授粉的植物，雌雄同株，主要通过风将雄穗的花粉传播到雌穗的柱头上，完成授粉。如果旁边种的是不同品种的玉米，风把花粉吹来吹去，不同品种之间的玉米就容易出现杂交。如果不同品种的玉米粒的颜色是不同的，杂交的后果就有可能在同一个玉米棒的不同玉米粒出现不同的颜色（每个玉米粒各有自己一套基因）。所以在“天然”状态下，很容易出现杂色的玉米棒。要种清一色的玉米棒，反而需要精心挑选、培育。所以我们现在吃的黄色、白色玉米，其实是长期人工选择的结果。黄色玉米富含胡萝卜素，营养价值较高，白色玉米则较不容易变质，各有优势。

也有的玉米棒子，在同一个玉米粒里就有不同的颜色。例如有的印第安玉米，玉米粒的黄色背景里散布着紫色的色块、色斑、色线，非常好看。这是怎么回事呢？这个问题让研究玉米遗传的美国遗传学家芭芭拉·麦克林托克疑惑不解。她在做了大量的遗传试验后（其实玉米并不是很好的遗传试验材料，因为一年只能种一次），提出了一个惊人的假说。玉米花青素的生产是由一个基因控制的，我们把这个基因叫做C基因。以紫色玉米为例，这个C基因如果起作用，玉米粒糊粉层里有花青素，这时我们就看到玉米粒是紫色的。玉米染色体里还有一个基因叫Ds基因，它能影响C基因是否起作用。有的玉米品种，Ds基因插到了C基因的中间，把C基因分割成两半，这时C基因就失去了作用，糊粉层里没有花青素，玉米粒是胚乳的颜色，例如黄色。

玉米粒的糊粉层是由一个细胞不停地分裂、增殖产生的。一个细胞在分裂成两个子细胞时，有时候基因会发生变化，例如发生了突变。但是麦克林托克提出了一个全新的假说。她认为在细胞分裂过程中，Ds基因有时会从C基因中跑出来，跳到染色体的别的位置上，这个过程由一个叫AC的基因控制。Ds基因跑掉后，C基因变完整了，又可以生产花青素了，那么这个细胞的后代就都含有花青素，出现紫色。这样产生的玉米粒，它的糊粉层既有不含花青素的透明细胞，又有含花青素的细胞，玉米粒看上去就是黄色中夹杂着紫色。Ds基因发生跳跃的细胞出现得越早，其后代细胞越多，紫色面积就越大。

在细胞分裂过程中有的基因居然会跳来跳去？这听上去很不可思议。麦克林托克在上个世纪40年代末提出这个假说时，很少有人相信。当时的遗传学家虽然推崇麦克林托克的研究，但是对她提出的这个跳跃基因假说（叫转座现象）很是怀疑。直到分子生物学在七十年代有了大进展，Ds和AC基因都被克隆出来，基因会发生跳跃的机理也搞清楚了，麦克林托克的假说变成了事实，得到了公认。同时人们也发现，转座现象是一个很普遍、很重要的遗传现象，在其他生物体也会发生，涉及很多功能。1983年，麦克林托克独享诺贝尔生理学奖。玉米的美丽颜色里竟蕴藏着一个重大的遗传秘密，被一个孤独的女遗传家揭示了出来。

2013.9.11

（《新华每日电讯》2013.9.13.）