方舟子的Blog

有一个退休多年的“农业专家”在媒体上发惊人之论：转基因作物能增产是骗人的，因为没有“增产基因”！目前大规模种植的转基因作物主要是抗虫、抗除草剂品种，它们是没有“增产基因”，但是同样能够增产，只不过是通过防止虫害、杂草造成的损失而间接地增产。那么以后能不能给作物加入“增产基因”，让它们直接增产呢？完全有可能。我们已经知道，有些基因与作物的高产有关，其中主要是一些能提高光合作用效率的基因。

我们可以简单地把光合作用分成两个过程。第一个过程是叶绿素吸收太阳光，把光能转化成化学能，生成能量分子ATP。这个过程叫光反应。第二个过程叫碳反应，在酶的催化下，消耗ATP提供的能量，将二氧化碳和水合成有机物。碳反应的第一个步骤是要把空气中的二氧化碳固定到某个物质上不让它跑掉。对绝大多数植物来说，它们用来固定二氧化碳的物质是一种本身含有5个碳原子的化合物，叫做二磷酸核酮糖，二氧化碳和它结合后让它多了一个碳原子，但是新生成的这个6碳分子很不稳定，立即分裂成2个含3个碳原子的化合物3-磷酸甘油酸。所以采用这种方式固碳的植物，叫做碳三植物。碳固定下来之后，再经过一系列复杂的生物化学反应，最终生成葡萄糖、淀粉。

这个固碳过程需要一种酶的催化，这种酶有个很长的名称叫核酮糖1,5一二磷酸羧化酶/加氧酶，即使用其英文缩写也不短，叫RuBisCO。从名称看它实际上有两种酶活性：羧化和加氧。把二氧化碳加到有机物上面去，让它的碳链变长，这叫羧化。加氧又是怎么回事呢？原来这种酶并不能很好地区分二氧化碳和氧，如果遇到二氧化碳，就把二氧化碳加到二磷酸核酮糖上（羧化），如果遇到氧，就把氧加到二磷酸核酮糖上（加氧），后一过程是一种浪费，简直是在捣乱，大大降低了光合作用的效率。空气中是同时存在氧气和二氧化碳的，而且氧气的浓度要比二氧化碳高很多，幸好RuBisCO对二氧化碳的亲和力比氧强，所以在一般情况下，这种低效率的固碳方式能被容忍，这种在空气中二氧化碳含量高于氧气的远古时代进化出来的古老的固碳方式，就一直保留了下来。现有的植物物种中95%都是碳三植物，例如水稻、小麦。

但是在炎热干旱的条件下，这种低效率固碳方式就很不利了。为了能够从空气中吸收二氧化碳，植物叶子上有很多气孔，但是植物体内的水分也能通过气孔蒸发掉。实际上，植物从土壤吸收的水分，97%都蒸发掉了，只有很小的一部分能被植物利用。在炎热干旱的条件下，水分的丧失就会成为生死攸关的大问题。为了减少水分蒸发，植物不得不尽可能关闭气孔，只在短时间开放。但是气孔开得少了，进入叶子的二氧化碳的量也少了，而光合作用却不断地在产生氧气，结果是叶内的氧气浓度越来越高，二氧化碳浓度越来越少，RubisCO固碳效率也越来越低。而且，温度越高，RubisCO对氧气的亲和力也随之增强。所以，在炎热干旱的条件下，碳三植物的生存面临着巨大的挑战。

有些植物就抛弃了祖先的遗产，发明了新的固碳方式。它们不直接用RuBisCO来固碳，在叶肉细胞里，没有RuBisCO，而是另一种羧化酶，它能很好地区分二氧化碳和氧气，只把二氧化碳固定到另一种化合物上，生成苹果酸或天门冬氨酸。苹果酸或天门冬氨酸含有4个碳原子，所以采用这种固碳方式的植物称为碳四植物。但是植物要利用固定下来的二氧化碳，还是离不开RuBisCO的。碳四植物的RuBisCO哪里去了呢？在维管束周围，包裹着一层鞘细胞，碳四植物的RuBisCO就躲在这里。苹果酸或天门冬氨酸源源不断地跑到了维管束鞘细胞，释放出二氧化碳供RuBisCO使用，而空气中的氧气是到不了这里的，这样，RuBisCO就只发挥其羧化酶的作用，不干加氧的杂活了。

这样固碳的效率大大提高了，就可以缩短气孔开放的时间，减少水分的蒸发。碳三植物每固定一分子的二氧化碳，要丧失833分子的水，而碳四植物只丧失277分子的水。少浪费水还能高效固碳，碳四植物也就特别适合在炎热干旱的条件下茁壮成长。大部分的碳四植物实际上是草（禾本科），但是它们有的长得如此高大，很多人都不知道它们是草，例如玉米、甘蔗、高粱。

既然碳四植物的光合作用效率如此之高，为什么它们没有征服全世界，只占植物中的一小部分呢（大约占3%）？这是因为其高效是以多耗费能量为代价的。由于多出了一个步骤，碳四植物的光合作用要耗费更多的能量，每合成一分子葡萄糖要耗费30分子的ATP，而碳三植物只需要耗费18分子ATP。ATP是由光能转化来的，在阳光强烈、充足的炎热地带，不缺ATP，为了多固碳多耗费ATP是值得的。但是在阴凉、寒冷的地带，多耗费ATP就没有优势了。所以碳四植物最适合在热带地区生长，在其他地区就未必能竞争过碳三植物了。

水稻原产热带，但却没有变成碳四植物，可能是因为它的原产地水分充沛。但是如果让水稻变成碳四植物，提高了它的光合作用效率，不就可以大大地提高它的产量而且还能抗旱吗？但是要把水稻变成碳四植物所需要的基因是水稻中原来没有的，只能用转基因技术，从碳四植物（例如玉米）中引入。这是一个艰巨的任务，因为需要引入的新基因多达13个，而且光是引入基因还不够，还要让它们能够发挥作用，形成特殊的细胞构造。目前国际上有一个碳四水稻研发项目，集中了十几家研究机构的力量。一旦研发成功，将能让水稻增产50%，提高水分利用率1倍，并降低对肥料的需求。大自然没能造就的，人工可以帮助它完成。

2013.10.30.

（《新华每日电讯》2013.11.1）

据媒体报道，农业部委托中国农业大学做转基因大米的小型猪90天喂养试验，结果显示，转BT基因抗虫水稻与非转基因大米对猪具有同样的营养和安全性。这个消息传出后，网上是一片冷嘲热讽，“人和猪是一回事吗？”“农业部专家是把自己当成猪，还是把大众当猪呢？”“猪吃泔水一辈子安全，你们砖家吃吗？”“猪做实验，要么他的脑子和猪很相似吧！”“90天猪出栏了，专家出成果了！”……

人当然不是猪。理想的状态是拿人做试验。比如新药，在做完动物试验后，还要做人体临床试验证明其有效性和安全性。但是要在人身上测试吃某种食品的效果则很不现实。你很难限制人长期只吃由研究人员配制好的实验食品，而如果受试对象自己找食物吃，实验结果可能就不准确了。对动物则可以轻易控制想让它吃什么就只提供什么。而且，动物试验结束后，可以将其处死、解剖，研究其内脏器官发生了什么变化。这显然是无法在人身上做的。所以动物试验有时反而能获得更准确的结果。

实际上营养学的许多重大发现，都是通过做动物试验而获得的。例如，各种维生素、微量元素、必需氨基酸的发现，大部分是通过做喂养大鼠的试验而获得的，其结果是，我们对大鼠的营养需求的了解，超过了任何其他动物。当然，研究大鼠营养需求的目的不是为了让大鼠吃得更健康，而是为了能把这些发现运用到人身上。大鼠价格低廉，容易饲养、繁殖，生命周期短，看着讨厌（所以杀了它不觉得可惜），使得它成为一种很理想的实验动物；而大鼠和人类同属哺乳动物，都是杂食性，生理功能有很多相似之处，因此从大鼠获得的结果，往往可以用到人身上。

但啮齿类动物与人类的亲缘关系比较远，而且身体也比较小，有时就不能将其试验结果用到人身上，需要找另一种动物重复试验。理想的是找一种与人类亲缘关系较近、身体大小较大的动物，比如猴子。但是猴子过于昂贵，一般用不起。通常只能在家畜、宠物中选择，例如狗、猫、兔子、羊、猪。这些动物各有缺陷，狗、猫是肉食性动物，兔子、羊是草食性动物，只有猪是杂食性动物，与人类的食性相同。猪的身体构造和生理功能在许多方面与人类非常相似，包括身体与器官大小、饮食习性、消化功能、肥胖趋势、肾脏结构和功能、心血管结构、呼吸率、社会行为等等多方面。猪与人的亲缘关系要近得多，猪基因组与人基因组的相似性达到60%，而大鼠基因组与人基因组的相似性只有40%。而且，猪和老鼠一样都让人讨厌，拿它做试验不会像拿狗、猫、兔子做试验那样让人觉得不忍。所有这一切，都让猪成为了一种理想的营养学试验动物，缺点是比大鼠贵得多。

可见，专家选猪来做试验，并非偶然。人们对拿老鼠做试验视为理所当然，那些反对转基因技术的人对“老鼠吃转基因玉米长了肿瘤、绝了种”之类的谣言津津乐道，并不否认动物试验结果能应用于人，为何对更理想的猪试验就大加嘲笑呢？还有人批评说，为什么试验“只”做90天？试验时间的长短，是由试验的目的决定的，并非越长越好，时间太长，不仅造成浪费，而且可能出现偏差。对试验时间的长短，国际上早已有了规范。如果是急性毒性试验，一般不长于14天；亚急性毒性试验，一般28天；营养试验，一般42天；亚慢性毒性试验，一般90天；慢性毒性试验，一般一年；慢性毒性与致癌试验，一般两年。

国际上各个食品安全权威机构，对转基因食品的动物试验，只建议或要求做营养试验和亚慢性毒性试验，也就是90天喂食试验。他们认为这已足以用来评估转基因食品的安全性。为什么不做慢性毒性与致癌试验呢？因为从转基因的原理和对产物的成分分析可以判定，转基因食品并不存在产生慢性毒性和致癌的风险，就没有必要做这类试验。另外，研究表明，那些在两年动物试验中发现的不良反应，往往在90天试验中也能发现，也就是说，在多数情况下，两年动物试验是一种时间和金钱的浪费。

国外甚至有很多专家认为，对转基因食品也完全没有必要做90天动物喂全食试验。这是因为，除了动物喂全食试验，还有其他分析方法可以评估转基因食品的安全性，这些方法包括做分子分析发现是否其基因、蛋白质、代谢产物发生了意外的变化，比较转基因作物与其同类非转基因作物的农艺性状、表现型、成分，对新蛋白质做毒性试验和致敏试验等。凡是通过这些分析认定安全的转基因食品，进一步做90天动物喂食试验也都没有发现有任何问题。

因此这些专家认为，政府部门要求（或研发机构自愿）对转基因食品做亚慢性毒性试验，是没有必要的，不是基于科学，而是基于政治考虑。中国农大的这个小型猪喂养试验更是完全没有必要，不仅此前的分子分析、成分分析、毒性试验、致敏试验都已证明了其安全性，而且也做过了大鼠90天喂食试验没有发现有问题，更何况转BT基因食品在美国等国已广泛食用了十六年，没有发现哪怕一例吃出问题的。转BT基因抗虫水稻已在2009年获得安全证书，说明按国际惯例该做的试验都已经做了，其安全性已获得专家委员会的认可。那么现在回头再去做这个猪试验的唯一目的，就是想向公众进一步证明其安全性，没想到却弄巧成拙，让不懂科学试验的公众产生更大误解。据说还要花更多的钱做猴子喂养试验，更是荒唐。拿出了猴子喂养试验结果就能平息舆论了吗？到时候同样会有人质问为什么不做人体试验，而且还要求做两代。难道中国来个国际首创，对转基因食品做人体试验不成？科学研究应该遵循学术规范，而不是屈从舆论去浪费金钱和时间做无用功。

2013.10.23.

（《新华每日电讯》2013.10.25）

今年诺贝尔生理学奖颁发给了发现细胞囊泡运输的调控机制的三名生物学家。外行人很难理解这个发现的重大意义。我见到网上有人说，诺贝尔奖颁发给这么琐碎的发现，可见科学研究已经到头了。而国内媒体更津津乐道的是，获奖者之一是中国人的女婿。那么这个发现究竟有何意义，重大到可以获得诺贝尔奖？
不算介于生命和非生命之间的病毒，生物体都是由细胞构成的。生物学家把细胞分成两大类，一类是细菌的细胞，就像一个没有房间的大仓库，散乱地摆放着各种东西，称为原核细胞。另一类是除了细菌的其他细胞，构成从最简单的酵母菌到复杂的人体，称为真核细胞。真核细胞就像一个公寓，分隔成一个个小房间，称为细胞器。细胞器里含有不同的东西，起不同的作用。
有时候，不同的细胞器之间需要互相传递东西，比如把某种分子从某个细胞器送到另一个细胞器去当建筑材料，或者充当信使告诉它要干什么。多细胞的生物，不同细胞之间也要传递东西，比如为了传递信号，一个神经细胞需要把一种叫做神经递质的分子传递给另一个神经细胞。
构成细胞器和细胞的“墙壁”的是生物膜，膜上会有通道，也就是“门”。小的分子可以从这些门出入。但是有的分子太大了，门过不去，怎么办呢？幸好生物膜不是真的墙壁，它们是可以移动，甚至可以部分分离的。要传递的大分子到了生物膜后，周围的膜可以把它包裹起来，与膜的其他部分分离，形成一个囊泡，变成了一个包裹。这个包裹送到另一个细胞器或细胞的膜外面，囊泡的膜与细胞器或细胞的膜融合在一起，囊泡又变成了细胞的一部分，囊泡里的货物就自然而然地送进了细胞器或细胞里，或释放到细胞外。
当然，包裹不能乱寄。细胞是怎么知道什么时候要寄包裹，要寄到哪里，寄到了以后又是怎么签收的？搞清楚这个调控过程，不仅能加深我们对生命现象的理解，而且有助于诊断、治疗疾病，因为很多疾病的发生，就是由于细胞的包裹运输系统出了问题，包裹乱投寄，或者邮递员干脆罢工不投寄包裹了。今年的三个获奖者，从不同的方面对我们了解细胞囊泡运输的调控机制做出了各自的贡献。谢克曼发现有哪些基因在控制着囊泡的运输；罗斯曼发现有哪些蛋白质具体参与囊泡运输，它们是怎么准确地把囊泡运到目的地的；而祖德霍夫发现的则是细胞是怎么精准地控制运输囊泡的时间的。
其中最核心也最有意思的是罗斯曼的研究。他发现了细胞运输包裹的邮递员——一组特殊的蛋白质，英文缩写为SNARE，刚好是“圈套”的意思。目前发现的“圈套”蛋白质已有60多种，不同细胞用的“圈套”蛋白质不一样，比如神经细胞用的“圈套”蛋白质有三种，有两种在神经细胞膜上，一种在囊泡膜上。“圈套”蛋白质的特点是它们都有一个很特殊的片段，这个片段会形成螺旋状的结构。如果不同的“圈套”蛋白质的螺旋片段靠在一起，就会紧密地结合起来，就像几股绳子拧成一股，难分难舍。
当一个神经细胞准备要邮递包裹时，细胞膜上的那两种“圈套”蛋白质的螺旋片段首先拧在了一起，然后囊泡膜上的“圈套”蛋白质的螺旋片段也过来和它们拧在一起，在这个过程中，囊泡被逐渐拉近神经细胞膜，然后囊泡膜和神经细胞膜贴近、融和，囊泡里的神经递质就释放到神经细胞外。运输过程完成后，又有一种蛋白质过来，把拧在一起的螺旋片段解开，这样“圈套”蛋白质又可以用于下一次包裹运输。
这整个过程，像不像一台机器在精确地运转？所以它被称为“机制”。“人是机器”，在分子水平上尤其如此。细胞就是一个分子工厂，里面有许许多多台分子机器在精确地运转，罗斯曼发现的，就是其中一台重要的分子机器是怎么工作的。正是类似这样的研究，让我们对生命现象的了解，从空泛的描述上升到具体的机制研究，让生物学变成一门精确科学。

2013.10.10

（《新华每日电讯》2013.10.11）

（删节版发表于《环球时报》2013年9月25日）

对转基因的质疑源于不了解

·方舟子·

十年来，每隔一段时间，国内媒体就要对转基因食品争议一番，占主流的是质疑、反对的声音，这恰与科学界的声音截然相反。质疑、反对转基因食品的，除了有些人是带着政治、经济等目的而别有用心，绝大部分人是由于不了解转基因技术，被错误的信息误导而产生了疑虑。很多人习惯从国家利益的角度看待各种问题，转基因食品的安全性也进入了这一视野，在某些人看来，推广转基因食品成了美国的一个阴谋。十年来，这样一个说法以不同的版本反复出现：转基因食品美国人自己不吃，生产了推销给其他国家的人吃。

美国是转基因食品最大的生产国，也是最大的消费国。一个简单的事实可以佐证这一点：去年11月，美国加州选民公投表决要求转基因食品做标识的议案，被否决；今年5月，美国参议院投票表决相似的议案，也被否决。这一事实表明美国人不仅吃转基因食品（已吃了16年），而且不要求对转基因食品做标识（中国是要求的）。美国种植的玉米、大豆、甜菜的90%以上都是转基因品种，它们相当一部分都被做成了食品。据估计，美国超市的包装食品中70%含有转基因成分。还有的转基因食品未经加工或只做粗加工就直接吃的，例如转基因玉米。除了当蔬菜吃的玉米粒，美国人还普遍吃含玉米成分的谷片做早餐，更有占美国人口10%的墨西哥裔美国人是以玉米为主粮的（用玉米面做成卷饼等多种主食）。

美国人之所以大量地吃转基因食品而不做标识，是因为美国食品药品管理局、美国科学院、美国医学会、美国科学促进会等权威机构都认为经过认证上市的转基因食品与同类非转基因食品同样安全，二者实质性等同，所以没有必要加标识加以区分。如果你对美国机构不放心的话，其他国家以及国际权威机构的研究同样得出了相同的结论，这些机构包括世界卫生组织、联合国粮农组织、国际科学理事会、欧洲委员会等等。很难让人相信，这些权威机构都会被美国收买或屈从其压力而违心地做出结论。

转基因技术是一项育种技术，它和传统育种技术一样都是在改造作物基因，只不过更加精准、严格。和其他技术一样，转基因技术也有可能产生风险。例如，如果有“疯狂科学家”故意给作物转入有害基因，或者无意中制造出毒素，那么就会有危害。所以在转基因作物研发、种植、上市之前，要做一系列严格的检测，确保其安全性。各国际权威机构都认为，现有的检测和监控转基因作物的方法是恰当和充分的。这是人类已有的检测食品安全性的最严格的体系。如果你怀疑这一体系，那么不仅应该担心转基因食品的安全性，而且应该担心所有食品的安全性。

有些人把推广转基因作物说成是孟山都公司的阴谋，好像孟山都公司垄断了转基因技术、转基因作物似的。这么说实在是太抬举了孟山都。孟山都仅仅是研发转基因作物的许多公司之一，不仅还有杜邦、先正达等大公司与之竞争，还有众多研发转基因作物的高校、科研机构与之不存在任何利益关系。有人担心一旦中国大力推广转基因作物，市场就会被孟山都占领，而历史事实恰恰相反。在上个世纪90年代中国开始推广抗虫转基因棉时，虽然一开始推广的是孟山都的品种，但是国产品种很快就把孟山都品种挤出了市场，现在国内抗虫棉绝大部分是国产品种。相反地，由于国内至今不批准转基因大豆、转基因玉米的种植，导致长期以来只能大量地从国外进口大豆、玉米来保障国内市场供应。

有些反对转基因的人士口口声声说他们并不反对研发转基因技术，只反对推广转基因作物。但是转基因技术是一项应用技术，如果它迟迟得不到应用，获得批准的前景渺茫，那么研究人员就没有研发的动力，其结果将是在转基因技术研发方面与发达国家的差距也越来越大。现在的转基因作物不仅仅能提高产量、降低成本，更重要的是，由于减少了农药使用，能够保护环境。中国以占世界7%的耕地，用掉了占世界30%的农药，这样的局面是不能长期持续下去的。转基因技术代表着农业技术的未来，它的应用和推广，将会对中国农业的健康发展产生重大影响。中国做为农业大国，更应该把转基因技术的应用和推广提高到事关国家利益的战略高度。

2013.9.24

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.）

几乎所有的人都知道吸烟有害健康，大部分吸烟的人也曾经想过要戒烟，但是只有少数人会戒烟成功。美国有过一个统计：80%的吸烟者想过要戒烟，但是如果不借助尼古丁替代疗法，只有3～5%的人会戒烟成功。为什么戒烟那么难？除了心理、社会的因素，主要就跟尼古丁有关，因为尼古丁是类似毒品的东西，能让人上瘾。为什么尼古丁能让人上瘾呢？

在人的大脑里头，有一块区域被称为奖励中心，在人从事某种对生存、繁衍至关重要的活动时，例如喝水、吃饭、交配、社交时，奖励中心会释放一种叫多巴胺的物质，让人产生愉悦的感觉，从而激励人们继续从事这些有益的活动。但是在抽烟、吸毒时，虽然这些活动对人体有害无益，奖励中心同样会大量地释放多巴胺加以奖励。例如在吸烟时，吸第一口，几秒钟后，尼古丁就会通过血液抵达大脑，进入奖励中心，刺激它释放多巴胺。这个过程非常地迅速，也就非常容易让人上瘾。一个少年只要吸过4根烟，就有可能终身对吸烟上瘾。也就是说，烟草里头的尼古丁绑架了人脑中的奖励中心，让人产生吸烟有益的错觉。

且不说烟草里头含有大量的致癌物等有害物质，尼古丁本身就是一种有毒物质，4根纸烟所含的尼古丁如果全部被人吸收的话，就足以杀死一个人（幸好，在吸烟时，只有很少的一部分尼古丁会被吸入）。尼古丁本来就是包括烟草在内的茄科植物为了防止害虫和草食动物吃它们而进化出来的天然杀虫剂。这种天然杀虫剂是怎么绑架了人脑的奖励中心呢？

人脑中含有很多神经细胞，如果你在显微镜下看过神经细胞的话，会发现它们和其他细胞在外形上很不一样，有长长的突起。神经细胞就通过这些突起相互接触，来接收和传递信号。神经细胞突起相互接触的部位，叫做突触，仔细看的话，两个神经细胞的突触并不是连在一起的，中间留有间隙。信号怎么通过间隙传递呢？这时候就需要用到一类化学物质来当递质了。其中的一个神经细胞接到神经信号后，在它的突起末端释放神经递质，神经递质穿过突触间隙，到了另一个神经细胞的突起末端，这些末端的细胞膜上有很多特定的受体，神经递质与这些受体结合，信号就传过去了。

最早发现的一种神经递质叫乙酰胆碱，和它结合的受体叫乙酰胆碱受体。乙酰胆碱受体实际上是一个由蛋白质组成的离子通道，通道平时是关闭的。乙酰胆碱和受体结合后，离子通道被打开，细胞外的钠离子、钾离子、钙离子进入神经细胞内，引发了一系列反应。如果在奖励中心，这些后续反应中就包括释放多巴胺。然后乙酰胆碱很快被降解、清除掉，受体上的离子通道再次关闭，等待下一批乙酰胆碱的结合。

神经递质和受体的结合，就像钥匙和锁孔的结合一样，是很特定的。但是尼古丁就像一把伪造的钥匙，碰巧能够跟某一类型的乙酰胆碱受体结合（这类受体就叫烟碱型乙酰胆碱受体），打开离子通道，刺激多巴胺的释放。而且，尼古丁和乙酰胆碱受体还结合得特别紧，不像乙酰胆碱那样很快被清除掉，它的半减期（减掉一半的时间）长达2小时。但是离子通道不可能一直就开着，如果钥匙一直插在锁孔里不拔出来的话，通道也会自己关上。这个过程叫做脱敏。在吸烟者持续吸烟的过程中，其体内一直含有尼古丁，其结果是大部分烟碱型乙酰胆碱受体都被尼古丁占着，而且处于脱敏的状态，不能对乙酰胆碱起反应。

但是神经信号还得传递啊，怎么办呢？神经细胞只好制造出更多的乙酰胆碱受体，让它们能够跟乙酰胆碱结合，保证神经信号正常传递。所以在吸烟者的神经细胞上，乙酰胆碱受体的数量要比一般人多得多，大部分被尼古丁占着不起作用，剩下能起作用的乙酰胆碱受体数量才和一般人的差不多。如果吸烟者长时间没有吸烟，例如在睡觉，或者在戒烟，体内尼古丁逐渐被清除掉了，原先被尼古丁占着的那些受体空出来了，也可以跟乙酰胆碱结合了。这下就出问题了，空出的受体比平时多得多，都跟乙酰胆碱结合，神经信号的传递就乱套了（乙酰胆碱数量比受体多，能结合多少是由受体数量控制的），身体就出现了种种不适，出现了戒断反应，吸烟者就感到特别难受，想要尽快吸一颗，让体内空着的受体数量恢复正常。所以吸烟一旦成瘾，已经主要不是为了获得愉悦感，而是为了避免难受。

幸好，这个过程是可以逆转的。如果坚持戒烟，多余的乙酰胆碱受体会逐渐被清除掉，这是一个漫长的过程：戒烟6～12星期后，体内的尼古丁才被完全清除干净，多余的乙酰胆碱受体也才被清除干净，受体数量才恢复到正常水平，不再出现戒断反应。所以戒烟时的戒断反应一般持续两个月，度过了这个难关，才算戒烟成功。大部分人是没有这个意志力的，需要借助于尼古丁贴片、尼古丁口香糖等尼古丁替代疗法，逐步戒烟。

了解了尼古丁绑架奖励中心的原理，就可以据此设计出药物来帮助烟民戒烟。这类药物（比如伐尼克兰（商品名畅沛））相当于另一种伪造的钥匙，能够跟尼古丁竞争，把受体上的“锁孔”占了（但是又不会引起多巴胺大量释放），让尼古丁插不进去，这时候即使吸烟也没法获得愉悦感，没了吸烟的欲望。所以使用这种戒烟药比尼古丁替代疗法更有效，但是它跟受体的结合还是会引起一系列的副作用，包括头疼、恶心、失眠、抑郁等，只能在医生指导下使用，也不能长期使用，美国食品药品管理局批准它只能使用12周。

2013.8.14

（《新华每日电讯》20130816）

人类历史上有很多宗教教派领袖开悟得道或突然得到神启的传说、故事：释迦牟尼在菩提树下坐了七天七夜，身心交瘁，然后突然悟得佛法；圣保罗在去大马士革谋杀一个基督教使徒的路上感到被来自天上的光笼罩，跌倒在地，听到耶稣对他说话，失明了三天之后，变成了基督教使徒；洪秀全25岁时第三次参加科举落第，大病一场，病中听到有人奉上天旨意命他到人间斩除妖魔；美国基督复临安息日会创建者埃伦·怀特在9岁时脑部被人用石头击中，昏迷数周，醒来后看到了“天堂”……

这些传说、故事如果是真实的话，有一个很好的解释：这些人大脑中一个叫颞叶的区域发生了病变，出现癫痫发作。有多项研究表明，颞叶癫痫患者比一般人更具有宗教情怀。例如，一般人对与性有关的词汇（例如“性爱”）非常敏感，听到后会出现皮肤出汗等反应；而颞叶癫痫患者却对这类词汇毫无感觉，比中性词汇（例如“桌子”）还不如，相反地，听到宗教词汇（例如“上帝”）却会让他们非常激动。有的颞叶癫痫患者，在患病之前是很世俗的人，发病之后突然变得超凡脱俗，从此见山不是山，见水不是水，乃至见桌子不是桌子，见椅子不是椅子，见到的是这些东西上面一些常人不会注意的美丽细节，为此感到造物主的伟大和神奇，虔诚无比，到处诉说。

那么，如果一般人的颞叶区域受到某种刺激，会不会暂时也有了宗教情怀？加拿大神经科学家迈克尔·珀辛格认为会。他与另一个神经科学家斯坦利·科伦合作发明了一个头盔（人称“上帝头盔”），戴上后可对颞叶区域施加电磁刺激。按他的实验结果，80%的受试者戴上“上帝头盔”后，出现了幻像，觉得房间里有某个神秘人物、神秘力量与其同在，包括一些信天主教的受试者感到耶稣或上帝的存在，甚至声称看到耶稣出现在房间中。世界新无神论运动的四骑士之一、英国生物学家理查德·道金斯也去试了一下，只是觉得呼吸和四肢运动受影响，并没有见到幻像。有研究者试图重复该实验，但未能成功。

也许珀辛格的实验结果未必可靠，但其他的研究表明颞叶的状况的确与宗教情感有关。但是颞叶并不是唯一与宗教情感有关的大脑区域。神经科学家通过单光子发射计算机断层成像术，可以看到人们在某个时刻大脑区域的活跃情况。在喇嘛打坐入静时，或在修女虔诚祈祷时，观测其脑部的血流变化，发现大脑额叶区域变得活跃，这是一个与注意力有关的区域，表明这些喇嘛、修女在专心致志做某事。但是大脑右顶叶区域的活跃度却急剧下降。右顶叶是位于右耳上方的一个区域，其功能之一是让人有三维空间感，可以判断出周围物体与你的距离。这个区域的功能如果丧失，你对周围的世界就失去了距离感，觉得自己与世界融为一体，进入了物我两忘的超然状态。

修炼、祈祷也许是进入这种无我状态的笨办法，更简单、快速的办法是让右顶叶受伤。美国密苏里大学研究人员调查了右顶叶受创伤的患者，询问他们对上帝的亲密程度、在多大程度上觉得自己是上帝计划的一部分、参与宗教服务的频率、观看宗教演出的频率等。结果发现，右顶叶受创伤越严重，患者的宗教情怀也越严重。

把神经生物学的这些研究综合起来看，可知所谓的开悟、神启其实只是大脑某个区域发生病变的结果，超自然的异象乃是大脑在不正常的状态下虚构出来的幻象。“上帝”不在天上，而在于某些人的脑中。

2013.7.31

（《新华每日电讯》2013.8.2）

二三十年前，神州大地“神仙”辈出，很多“气功大师”纷纷在高校、研究所、政府机关表演特异功能，收了无数信徒。后来出了个司马南，揭露这些特异功能不过是不入流的小魔术，慢慢地信的人也就少了。但人们总是健忘的。当年“气功大师”队伍中没什么名气的几个，近年来突然大出风头。比如，三年前引得众多企业家、娱乐明星膜拜、被揭穿后销声匿迹的“道家神仙”李一，当年是小有名气的“气功大师”李军。近日网上狂转马云、赵薇、李连杰一起拜访江西萍乡王林“大师”，观看其特异功能表演的照片，以及该“大师”表演的几段视频。这个王“大师”在上世纪90年代已经出道，但是当时还排不上号。十几年来王林向来访名人反复表演的，无非是空盆来蛇、断蛇复活、空杯来酒、凌空题辞等几样原本在民间就有流传的小把戏，乐此不疲，那些名人却都看得津津有味，深信不疑。
如果有魔术师在场，很容易就能发现其手法。事实上，由于王林表演手法过于拙劣，一般人如果多留个心眼，放慢速度分析其表演视频，也不难发现其破绽。比如他在饭桌上表演吹断筷架，把视频放慢后可以清楚地看出他用右手接过完好的筷架后迅速偷偷扔掉，从一直隐藏在桌子下的左手那里接过已敲断的另一个筷架，不过是个简单的调包计。
有的小把戏，一般人也许难以破解他具体是怎么操作的，但是也不难戳穿。因为所有的这些表演，都使用了障眼法，需要用一个道具来遮掩人们的视线，把这个道具去掉，“大师”的法术立马失灵。比如王林最喜欢表演的“空盆来蛇”，是把一个盆子倒扣在地上，然后从中掏出几条蛇出来。王林声称这些蛇是他的意念跑到高山上抓来的。既然如此，又何必要扣个盆子？把盆子扔掉，让大家看看蛇是怎么突然冒出来的，不更清楚？难道没了盆子，他的意念也跟着没了？那些围观的名人，怎么就没有一个敢于在王林表演的时候，冲上去掀开盆子看看底下究竟藏着什么秘密？还有，他的意念难道只能抓蛇，抓不了别的？敢让人现场指定抓别的动物吗？
再看“断蛇复活”表演，是用菜刀切断蛇头，让大家看看断头，然后和蛇身对接，用纸一擦，又变成一条完整的活蛇。这里遮眼的道具是捏着蛇身的那个手掌。他是只敢让人看那个断头，绝不敢松开捏着蛇身的另一只手让大家看个究竟的，因为那只手捏着的，乃是一条完整的蛇，而那个断头乃是早准备好的。他要真有本事的话，就把断头、断身都松手放在地上让大家看个明白，再来接接看。
“空杯来酒”，观众可以自带一个造型独特的透明杯子过去，让大家见识见识他是怎么用意念往里面注酒的。如果他坚持要用他家那套瓷杯子来表演，也行，但是别“来酒”或“来水”，根据临时要求来杯果汁、茶、可乐或红酒如何？难道他的意念只搬得动白酒和水？“凌空题辞”，请他不要给要题辞的东西盖上红布或放在茶几下，就拿一张白纸出来，不让他与这张纸有任何接触，请他凌空题题看。
如果是魔术表演，去破坏其道具，现场提要求当然显得很无理。但是王林既然否认自己是在做魔术表演，而是用意念在做特异功能表演，那么观看者就有权不按着其路子走，完全可以提出几个验证其真假的简单要求。可悲的是，那些为其抬轿的名人，遵循着看魔术表演的规矩，不敢轻举妄动，却又坚信他不是在做简单的魔术表演。
魔术本身不是骗术，而是一种艺术，犯不着去较真的。但是把魔术表演说成特异功能，那就成了骗术，就值得去揭露。不久以前我在拉斯维加斯看了大卫·科波菲尔的魔术表演，那是一种高科技的艺术享受，虽然对他是如何操作的我也往往看不出来。幸好他从不声称自己有特异功能，否则会有无数人信以为真，不是有一位来自中国的邪教教主在接受美国媒体采访时声称他相信大卫·科波菲尔真的会飞吗？而中国这些不入流的魔术师，以特异功能大师自居，表演几个老套的小把戏，就能把一些名人骗得团团转。不过这些名人基本上就是一些企业家、娱乐明星，而且有很多质疑、批评、嘲笑的声音，不像在二三十年前，连中国科学家都有很多人相信、研究特异功能。时代毕竟变了。

2013.7.10

（《新华每日电讯》2013.7.12.）

（按：这是去年湖南“金大米”事件时写的，本来是给《新华每日电讯》的专栏写的，但登出时为金大米辩护的段落都被删掉了。国内的舆论环境就是这样，妖魔化转基因作物的言论可以堂而皇之登出，澄清事实的反而登不出来。当时我正在旅游，忘了在网上登原文了。现在因为转基因大豆事件，转基因作物又成为焦点，刚好再拿出来）

最近有报道称美国有机构在湖南用小学生做试吃转基因大米“金大米”的人体试验。“转基因”、“人体试验”在很多人心目中都是很敏感的词汇，消息传出，一时群情激昂，更有名人表示“愤怒”。那么这种“金大米”究竟是怎么回事？

“金大米”是瑞士联邦理工学院的科学家波特里科斯等人在1999年为了补充人体的维生素A和铁元素而培育出来的。如果人体缺乏维生素A，会导致夜盲症，到了晚上眼睛就看不清，还会得皮肤病，有时甚至导致死亡。严重缺乏维生素A的儿童死亡率高达50%以上。世界卫生组织估计，每年有25万至50万名儿童因为缺乏维生素A而失明，这些儿童中一半以上在一年内死亡。全世界大约有4亿人患有维生素A缺乏症，这些患者大多数在亚洲。半岁到5岁的中国儿童中，有12％缺乏维生素A。

大米是亚洲人天天要吃的主食，如果通过吃大米能够补充维生素A，就有助于消灭在亚洲人当中广泛存在的维生素A缺乏症了。水稻的叶子能够合成维生素A的前体，但是在米粒中没有，因此大米的营养成份中缺少维生素A。我们可以通过转基因技术来改变这种状况。科学家们为此向水稻中转入了四种酶的基因，这四种酶能够被水稻细胞用来制造β胡萝卜素，它进入人体后能被转变成维生素A。其中两个基因来自喇叭水仙，另两个基因来自欧文氏菌。这种转基因水稻生产出来的大米是金黄色的，所以被称为金大米。

这几年来科学家们一直在改进金大米的品质。1999年最早的金大米其β胡萝卜素含量为每克大米含1.6微克。后来这个含量被提高到了每克大米含4~8微克β胡萝卜素。2005年，先正达公司的科学家对金大米做了进一步改进，用一个来自玉米的基因取代喇叭水仙的基因，让金大米中β胡萝卜素的含量一下子达到每克大米含37微克。以这种大米为主食，足以满足对维生素A的需求量。

湖南的试验是由美国塔夫茨大学与中国机构合作做的，由美国国家卫生研究院资助，经两国相关伦理委员会批准，从程序看是没有问题的。此前在美国已做过前期试验，这次试验的内容不是为了证明“金大米”的安全性（学术界对此没有异议），而是为了证明“金大米”中的胡萝卜素能被人体利用，并不存在安全风险。试验结果证明吃“金大米”的效果和吃维生素A制剂相似，比吃菠菜的效果好。有人可能奇怪为什么不在美国而要在中国做试验。这是因为“金大米”是为以大米为主食而且维生素A缺乏症流行的地区研发的，中国属于这样的地区，美国不是。

一些反对转基因技术的人说，没有必要吃金大米，可以通过吃其他食物和维生素制剂来防止维生素缺乏症。说这种话的人完全是饱汉不知饿汉饥。在许多贫困地区，一般人每天能够吃上白米饭就已经很满足了，哪里还能奢望让饮食多样化和吃维生素片？美国国际开发署等机构曾经尝试过在一些亚洲国家给学龄前儿童免费发放维生素A制剂预防维生素A缺乏症的做法，但效果并不理想，因为这涉及到人力、财力、生活习惯和发放渠道等诸多问题，只局限于某个时期某个地区，很难长时间全面地推广。而推广金大米，却可以在不增加费用、不改变生活习惯的条件下，几乎是一劳永逸地解决了维生素A缺乏症问题。

一些反对转基因技术的人还把推广转基因作物说成了生物技术公司谋取商业利益的阴谋。这个指责对金大米也完全不适用。参与开发金大米的科学家、生物技术公司是把这当成人道主义援助项目来做的，组成了“金大米人道主义委员会”，不谋求任何商业利益。金大米技术涉及到12项专利，其专利拥有者都宣布放弃了该专利，先正达公司则捐出了金大米种子。金大米种子将免费发给发展中国家的农民。

推广“金大米”的唯一阻力就是反转基因技术的舆论。希望公众，特别是有话语权的名人，在愤怒之前多了解一下情况，不要让一个人道主义项目迟迟无法造福人类。

2012.9.4.

近日有媒体报道说，有五个“外星人”乘着飞碟，穿越漫漫时空来到中国，在山东滨州被一个姓李的海产商用电野兔的电网电死了一个，收藏在自家的仓库内。李某还出示了他和“外星人”尸体合影的照片，据说还有视频为证，并已有专家对“外星人”取样做了研究。“外星人”有做星际旅行的超高科技，居然还躲不过电网，这听上去过于荒唐，所以几乎没有人信，网上充斥了对此事的冷嘲热讽，迫使当地警方在第二天进行调查。结果不出意料，所谓“外星人”尸体乃是用钢丝作为骨架，用骨胶、白色素等制成。

尽管此前国内一直有人声称遭遇“外星人”，但都是空口无凭，这样反而会有人将信将疑，甚至全然相信。这是国内首次有人声称搞到了“外星人”尸体，所以很容易证明其假。在国外这倒不是新鲜事，几年前还有人拍过解剖“外星人”尸体的视频，后来也被证明了解剖的是人工制造的模型。号称遭遇过“外星人”的人对“外星人”的描述，以及照片、视频上的“外星人”，形态大同小异，都是有一个大脑袋，两个大眼睛，两支手，两条腿，直立行走……或者说，长得很像人，只是有些变形。

对国内冒出的“外星人”，可以实地调查将其戳穿。对国外的那些“外星人”，就没有这样的便利了。但是在看了发现者描述、出示的“外星人”模样后，我们可以断定那肯定是伪造的，“外星人”不可能是那个样子，尽管科幻电影、科幻小说里描述的“外星人”就是那个样子。这是为什么呢？

一般人有个误解，以为人类是进化的顶端，是进化的目的，是生物进化的必然结果。因此就以为，如果有“外星人”的话，其形态必然与人类相似。且不说那些可能存在智能生物的星球，其进化、生存环境可能与地球非常不同，即使与地球相似，也不可能进化出和人类相似的智能生物。甚至，把地球上的生物进化历程倒转，从头再来一遍，也不会再进化出人类。

这是因为人类的出现并不是生物进化的必然结果，而是跟其他生物一样，是无数次偶然事件的结果。如果在寒武纪的物种大爆发中，最初的弱小脊椎动物没能幸存下来，则今天或许根本不会有脊椎动物，当然也就不会有人类。如果一种不起眼的鱼类不在鱼鳍中长出了骨头，则脊椎动物或许根本不可能登上陆地，当然也不会有人类。如果不是一个像小行星撞地球这样的偶然事件导致恐龙的灭绝，则小小的哺乳动物可能根本没有机会主宰地球，不会利用恐龙灭绝遗留下的生态空间进化出多姿多彩的哺乳动物物种，也不会有人类。而如果在大约500万年前非洲大草原的气候不变干燥，迫使南方古猿的祖先放弃森林生活下地直立行走，则所谓的人类也许不过是另一类猩猩。地球上产生生命也许是必然的，进化出智能生物也许也有很大的可能性，但进化出人类这个样子的智能生物却是十分偶然的。我们人类不过是进化的偶然产物。

我们人类身上的很多特征，也是偶然产生的。比如我们有四肢，那是因为我们的脊椎动物祖先碰巧有四条腿，而不是说不可能有其他数目的脚，事实上有的动物有六条腿、八条腿、十条腿……我们一支手有五个指头，那是因为我们的祖先碰巧有五个指头，而不是说就不能有四个、六个或其他数目的指头。明白了这一点，再看看那些长着四肢、五个指头的“外星人”，就知道那捏造得有多么可笑了。

即使让地球上的生物重新再进化一遍，也不可能出现像人类这个样子的智能生物，何况外星球的环境与地球非常不同，更不可能说进化出的智能生物碰巧与人长得很像。如果外星智能生命存在的话，会长什么样子，没人知道。我们知道的是，不会是人类这个样子。但是为什么人们描述的“外星人”样子都大同小异呢？除了相互影响之外，有可能有其生理基础：在人们出现某种幻觉时，看到的“人”可能就是这个样子。国外曾做过实验，给大脑的某个部位施加电磁刺激，受试对象产生幻觉，看到了“外星人”。以前出现幻觉的人会觉得是见鬼，现在改叫遇见“外星人”了。

“外星人”乃是以人的样子为蓝图修改而成的，因此也就完全不可信。下次有人要再伪造“外星人”尸体，还是要充分发挥想象力，做出与人类完全不同的样子，反而更可信。

2013.6.12

（《新华每日电讯》2013.6.14）