为何吃进去的病菌能致病，转基因食品却安全？
提要：转基因作物中的外源基因及其生产的蛋白质，跟食入的微生物或有害蛋白完全不同。
卫平 文
前些日子，短文“不必担心转基因作物”发表后，收到了几个反馈问题。
针对文中“抗虫转基因的Bt蛋白，跟食物中的其他大分子物质一样，在体内会被消化分解，吸收再利用。若未被消化，则被排出体外”的说法，有读者提出疑问：“如果食物只有上述两条归宿，那么，吃进去的细菌、病毒为何能让人生病？口服疫苗为何能发挥作用？”
问题很棒，真心赞一个！
这些问题，涉及到了生物化学、感染性疾病和免疫应答方面的内容了。作为从事生物医学研究的科研人员，我很乐意就这些疑问，从生命科学角度跟大家一起聊聊。
若能为读者朋友就“转基因和健康”释疑，我会很开心。好，咱从下面的问题开始吧。
1 人与微生物，冤家？朋友？
自然界里充满了微生物。微生物，顾名思义就是微小的、有生命的物质。包括细菌、病毒、真菌及藻类等。
微生物种类浩繁，有对人有益的，也有有害的。
大家都熟悉的蘑菇、灵芝是真菌类；酿酒、酿制酱油醋、酸奶和面包生产等，离不开发酵菌，它们都属于有益微生物。
人的体表和体腔内长期居住着大量细菌。如果按个数来算，组成人体的细胞数远远少于人体携带的细菌数。二者的比例，大约是1:9。换句话说，人体是由10%的细胞和90%的细菌组成的。
这些细菌，已经同我们的身体形成了一个和谐共生的环境。通俗讲就是，互为依存。
那么，人体和体内菌群是怎样和谐共生的？
以肠道菌群为例。肠道菌群，就是居住在我们肠道内的细菌。它们以肠道细胞的分泌液、脱落细胞及食物残渣等为食物。同时，菌群的某些代谢产物，比如维生素K和B族维生素类，又是人类离不开的营养物质。肠道菌群甚至还参与人体的抗衰老、抗肿瘤和免疫平衡作用。
肠道菌群，通过促进免疫器官，而发挥免疫平衡作用。抗衰老作用，主要是通过菌群产生的酶，参与消除自由基，使细胞免受损伤。如果肠道菌群比例失衡，会引起一系列疾病。
有害菌，又叫做病原微生物，诸如痢疾杆菌、霍乱弧菌、艾滋病毒、肝炎病毒等。
病原微生物感染人体的途径很多，包括呼吸道、消化道、皮肤、血液、精液等。
今天的话题，是“转基因食品会不会像病原微生物一样，导致我们生病“。所以，咱就围绕“吃入”体内的细菌、病毒如何致病；为什么说转基因作物中的抗虫Bt蛋白和抗除草剂的EPSPS酶，跟病原微生物不同，不会吃出病来。
要想解答上面的问题，咱还需要简单了解一下消化系统。
2 勤劳的消化系统
我们的消化系统，每时每刻都在工作。
消化系统，就像一个工厂。根据我们”吃“进去的不同”原料“，一道工序又一道工序，加工处理。它从来不休息，连检修都不停工。时时刻刻兢兢业业地工作，从我们出生的那一刻起，直到生命的终点。
消化系统，不仅负责加工“原料”，还要负责质量检查。只有合格的“终产品”，才会被输送给身体的各个组织器官。
消化系统包括两大部分，消化道和消化器官。消化道，是指从口腔、咽、食管、胃、小肠、大肠、直肠到肛门，一条上下贯穿的管道。消化器官，主要有胰、肝和胆囊。因为它们分泌消化酶，参与食物大分子的分解工作。这几个器官是“多工种“的技工，它们不仅参加“消化系统“的工作，还要负责其他重要工作。比如说，胰脏，既要生产和分泌胰液（消化液）；又要生产和分泌胰岛素。
消化道，有点儿像一架大功率的多功能“粉碎机“。通过牙齿咀嚼、舌头搅拌、胃肠蠕动等物理作用，再通过消化酶分解的化学作用，把“吃”进去的粗料（食物）碾碎、分解，变成可以被肠道细胞吸收利用的合格“细料”（小分子）。只有质检合格的小分子，才能被吸收，派上用场。没有碾碎或无法分解的部分，会被扣上“不合格”的章，排出体外。
消化道，时时刻刻努力工作，承受的压力却很大。它跟外界相通，免不了会受各种“有的没的“的影响。比如，吃进去“不友好”的病原微生物。事实上，这种情况每时每刻都在发生。因为，我们的手上和物体的表面有很多微生物，空气中也漂浮着微生物。不过，也不用太担心。因为，在几百万年的进化过程中，消化道已经进化出了抵御病原微生物感染的本事。
首先，我们的胃液是很强的酸性液体。正常情况下，进食后，胃液大量分泌，胃里的pH值可以降到2～3。强酸环境，可以有效地杀死食物里的细菌病毒，保证胃和肠道的安全。与此同时，在酸性环境下，胃里原本没有活性的胃蛋白酶原被激活，变成有活性的胃蛋白酶，帮助消化食物。在物理性搅拌的同时，通过蠕动把初步消化的食糜向下送，送入肠道。
其次，肠道就像一个复杂的化学反应器。里面有各种各样的消化酶。它们各司其职，进一步分解食物中的多糖、淀粉、脂肪、蛋白质、DNA等大分子物质。分解生成小分子后，被吸收，提供我们生长所需。
既然人体内的消化酶能把食物中的大分子都分解成小分子，那么，为什么经水或食物进入我们身体里的细菌和病毒能让我们生病呢？
这才是今天的重点。下面进入重点。
3 机体同“吃进去的”病原微生物的博弈
很多细菌和病毒都可以通过吃，进入我们的身体，导致生病。比如说痢疾、霍乱、小儿麻痹症、甲型肝炎。
痢疾和霍乱是由细菌感染引起的疾病；小儿麻痹症和甲型肝炎是由病毒引起的。它们的致病机制不同，但却有几个共同特点：
通过消化道进入。
病原微生物的数量足够多。
机体免疫力较低。
细菌或病毒能逃避胃酸和消化酶的“杀戮”，进入肠道。
进入肠道后，能够特异性结合肠细胞表面受体，进入细胞。或者，它们的代谢分解产物(蛋白质片段)，能够黏附在肠壁细胞上，引起一系列病理反应，也就是导致疾病。
吃喝时，病原微生物可以随着食物和水进入胃里。当细菌或病毒进入的量很大，或由于种种原因，我们的胃酸浓度不够或消化酶出错时，它们中的一部分可以“幸存”。
这些“漏网分子”进入肠道后，肠道内的碱性环境对它们就不构成威胁了。如果它们仅停留在肠腔，不跟肠壁细胞结合，不进入细胞，不产生毒素，那么，就可以跟人体和平共处，最终会被排出。
有些比较讨厌的细菌和病毒。它们表面，有小小的凸起或小树杈样或小链子样的“物件儿”，恰好可以跟肠道细胞表面的受体结构特异性结合。这些“小物件儿”跟受体之间的关系，类似于钥匙和锁。一种钥匙开一种锁。这就是为什么不同的致病微生物会侵犯身体不同系统的原因。比如，流感病毒“佩带”的钥匙只能打开呼吸道上皮细胞表面的锁（受体）。所以，流感以呼吸道症状为主。痢疾杆菌“佩带”的钥匙只能打开肠道细胞的锁，因此，痢疾症状集中在消化道。
不同的动物，细胞上的受体“锁”可以不一样，体内的酶可以不一样，免疫系统也可以不一样。A动物的致病微生物有可能是B动物的营养餐。比如，狗狗不能吃巧克力，鸡瘟不会感染猪，伤寒杆菌只侵犯人类。
转基因作物中的外源基因及其生产的蛋白质，跟食入的微生物或有害蛋白完全不同。
它们是“无生命”的，没有自身繁殖的需求；
它们会被消化酶消化；
即使部分不被消化，由于没有“佩带”打开肠细胞表面受体的“钥匙”，无法进入细胞；也不会黏附在细胞表面，故而不会干扰细胞功能；
有可能导致人体免疫系统反应的外源物质不允许被用作转基因。
所以，它们的体内旅程，只有两条路，一是被分解吸收利用；一是排出体外。
根据世界卫生组织对转基因食品的安全指南，所有转基因作物中转入的外源物质，在研发和审批过程中，必须经过一系列的安全评估。确保转入的外源物质不会跟人体细胞表面的受体结合，是最基本的要求。
首先，安评要求外源基因的DNA序列、蛋白质序列、蛋白以及它们的主要代谢产物的结构，必须不同于任何已知的主要过敏原或毒素。其次，需要做一系列体外及动物试验，以证实它们不致敏、无毒、无害。最后，转入的外源蛋白不可以影响作物的营养成份。
顺便说一下，外源基因/DNA不会直接被人体细胞吸收利用，人体细胞中的DNA是细胞自己合成的。细胞内DNA的合成方式，会根据合成的原料、场所和身体代谢水平的不同，而有区别。这些太过于“术语”，咱就不在这里展开说了。
有读者可能会质疑：“外源DNA有可能进入我们的基因组，基因治疗就是例子“。这种说法本身没错。但是，基因治疗中涉及的外源基因，需要特定的苛刻条件，才可能进入细胞。食用路径则不行。
篇幅所限，今天就先聊到这里。欢迎提问。关于转基因食品不会像口服疫苗那样刺激免疫应答的问题，咱下次再谈。
参考文献
JuliaE.etal.,Currentstateandchallengesindevelopingoralvaccines.
AdvDrugDelivRev.2017,114:116-131
Principlesfortheriskanalysisoffoodsderivedfrommodernbiotechnology.
WHO,CAC/GL44-2003.(adoptedin2003,amendments2008and2011)
