全球人口不断增长,对粮食的需求也越来越大。改变动植物的基因或许会是解决办法——这类办法统称为转基因生物技术(GMO)。长期以来,人们围绕这一话题一直争论不休,但多数负面的声音都是针对转进因技术的用途的。有迹象表明,这一技术未来可能以另一形式实现不同目的,继续为人类服务。比如:通过转基因技术提高粮食产量;减少农用杀虫剂对环境的影响,收获环境效益;减少水土流失;减少养鱼场的养分外流。

提高粮食产量

据联合国预测,为满足日益增长的人口需求,到2050年,全球粮食生产将增长70%。新的耕地是有限的,因此提高耕地的产量才是解决之道。

这看起来是一项无法解决的难题——这不是人类第一次挑战这一难题。十八世纪的农业革命,人类通过实现农业机械化使单位面积产量翻番——农业机械化水平直接决定了单位产量:西方国家每公顷耕地的产量往往是非洲地区的十倍。与此同时,人们通过种植新的谷物和改变农耕方式,也让农田单位面积产量有了大幅提升,一方面,用高产杂交作物逐渐替代低产作物;另一方面,使用化肥和农药促进产量提升。现在,围绕是否引进转基因生物技术,人们展开了一场争论。

什么是转基因生物

转基因食物首次面世是在1994年。当时是一种经改良后成熟缓慢的西红柿。从此,转基因作物逐渐覆盖了全球10%的耕地,主要是大豆和棉花,另外有三分之一是玉米和油菜。目前还没有获得批准的转基因肉类食品,但美国正在研究一种迅速生长的鲑鱼,这或许会是首例。

转基因生物是通过改变基因来获得新的特性。即从一个有机体中分离一个或多个基因,植入另一个有机体中,或抑制某个现有的基因显现。实际上,这些基因组是通过一种土壤细菌植入植物细胞中的。

甚至连传统植物育种也可以改变基因组。最大的难点在于将两种无法直接杂交的物种的特性结合起来。目前还有在子步骤中改变基因的新育种技术,但尚未成熟。

抵御害虫和农药

研究项目的高投入让一些企业看到了商机,并开始负责生产转基因作物。人们关注的重点在于大规模种植的效益,以及像大豆、棉花、玉米和油菜等作物在美国、巴西、阿根廷、印度以及加拿大的培育情况。

转基因生物所占比例在不同地区有很大差别,尤其是在欧洲与美国之间。在美国,转基因食品及其培育过程不会经过特殊处理。但欧盟针对转基因生物颁布了严格的法律法规,导致市面上几乎没有转基因食品,尽管许多作物允许进口。

如今已成熟的转基因作物又新增了两种特性:可抵御害虫(BT作物)和农药(耐草甘膦作物)。

苏云金杆菌上的孢子一直被用作天然杀虫剂,它们可以产生一种对害虫有毒的蛋白质。BT作物从细菌中获取了一个基因,利用这种蛋白质抵御某些昆虫的侵蚀。

草甘膦是某些农药中的活性成分(尤其是孟山都公司的除草剂)。它通过抑制一种氨基酸的生长杀死植物。人类和其它哺乳类动物没有这一反应过程,草甘膦对我们的危害相对较小。耐草甘膦作物经过转基因后,可以通过别的方式产生这种氨基酸,因此它们可以生存下来,而周边的野草却死了。耐草甘膦作物可以种得密一些,因为它们不需要机械除草。

产量更高、营养更丰富

人们对转基因生物技术最关心并不是它是否会危害健康——至少大量调研工作还未能证实任何风险的存在,而是它有可能破坏生态系统、影响基因通过异花受粉传播以及生物的抵抗力训练。

另一大争议,是少数利益集团利用专利限制垄断产品,尽管许多专利即将到期。尤其是他们选择研究的特性范围很狭窄——例如耐虫性和耐草甘膦,并没有广泛地开发营养成分更高的、土壤养分吸收能力以及耐旱、耐盐性更强的作物。

许多人认为这些才是实现又一次绿色革命的关键,才是可持续性的、有弹性的,而不再是依赖化石燃料的单一种植方式。但基因工程是可以用来凸显这些特性的,办法很多。

多年生作物有许多优点:无需每年耕地和播种,减少了外界侵蚀和养分流失的风险以及机械成本。基因学在改良一年生作物方面扮演了重要的角色,可在育种阶段为它们提供多能生特性。

木薯是撒哈拉以南非洲地区的最重要的作物,人们对它寄予了很高期望。它含丰富的淀粉,耐旱,可在贫瘠的土壤中生长。但它缺少蛋白质、维生素和矿物质,并含有有害物质,需要在烹饪时中和掉。而且它很容易染上某些病害。人们认为基因工程可以弥补这些不足,使木薯成为一道主食。

C4大米即将成为现实。植物的光合作用可捕获二氧化碳,但地球上有大约3%的植物(包括玉米)还有另一套更高效的光合作用法。大米可是全球最重要的作物,而这种大米更坚韧,产量可提高50%。

大米也可以进行基因改良,使其能够产生β-胡萝卜素、维生素A,以及提高其吸收能力。菲律宾的试验田中种了这种大米,名为「黄金米」,因为它是黄色的。人们希望这种大米不仅是一种主食,还可以为发展中国家营养不良的人口提供维生素A,改善他们的健康状况。黄金米拥有许多专利,但当它被卖到最终的家庭农场时,专利所有者们都放弃了相应的报酬。

开源基因工程

越来越多人在强调开源才是基因工程的出路。非营利组织Cambia的BIOS许可便开创了先河,他们效仿开源软件那样:即允许任何人自由地使用,并以此为基础设计计算机程序。这样也可以换来进一步的发展。

类似的例子还有Syngenta公司,他们通过一套许可证审批程序为小型企业提供技术。针对发展中国家进行的研发及产品可获得优先权。

开源代码使创新如雨后春笋一般涌现,也带来了巨大的发展。而类似的基因工程体系或许可以更加多样化,让针对转基因生物技术的争议更少。

本文于2013年11月发布