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基因工程带动农业革命

2024年12月29日  来源:生命的未来 作者:[美]爱德华·威尔逊 提供人:kengpo70......

基因工程带动农业革命

最可能因为了解野生物种而获益的关键产业中,农业是其一。世界粮食供应目前全系在生物多样性很有限的几种植物上。在目前已知的25万种植物中,人类粮食有90%来自其中的100多种。111其中负担最重的有20种植物,里面又只有3种是攸关人类生存与发展的禾本科作物,这就是小麦、玉米和水稻。对世界大部分地区而言,最主要的20种作物,只不过是差不多1万年前各地农业兴起时,当地碰巧存在的植物。这些各自兴起的农业地带包括:地中海一带和近东、中亚、非洲的岬角、亚洲热带的水稻区、墨西哥高原、中美洲以及南美安第斯山区。

然而,还有约3万种野生植物拥有可食用部位,曾喂养过早期靠打猎采食维生的人类,只是这些植物多半都不是生长在上述的农业兴起的区域内。在这3万种可食用植物中,起码有1万种可以发展成人类的主要作物。其中有几种甚至马上就具备商业发展价值,譬如,美洲的三种苋类植物、安第斯山的秘鲁胡萝卜(arracacha)以及亚洲热带的翼豆(winged bean,或称四棱豆)。112

一般而言,这25万种植物(事实上应该说所有生物),都有可能提供它们的基因,经由基因工程(genetic engineering)植入作物内,来改良品种。只要植入适当的DNA片段,就可能创造出耐寒、抗虫、多年生、生长快速、高营养价值、多用途、具备水土保持能力乃至更容易播种和收获的品种。此外,和传统育种技术相比,基因工程技术不但全面,而且实时。113

这个分子遗传学革命的附加产物——基因工程技术,始于1970年代。1980—1990年代,在世人还没有完全会过意来之前,它便悄悄成熟了。譬如,有一种苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)的基因被植入玉米、棉花和马铃薯的染色体中,以便让这些作物制造出某种能杀死害虫的毒素。不用再喷洒杀虫剂了,基因改造过的植物现在会自己照顾这一点了。黄豆、油菜(canola)等植物,也被植入其他细菌的基因,因此可以抵抗化学除草剂。如今,农田清除杂草的代价便宜得多,因为不会伤害到其中生长的作物。

到目前为止,最重大的突破完成于1990年代末,那就是黄金稻(golden rice)的登场。这种带有细菌与喇叭水仙基因的新种稻米,能够制造维生素A的前驱物β-胡萝卜素。由于原本缺乏维生素A的稻米,是地球上30亿人口的主食,额外添加的β-胡萝卜素,对人类的贡献可不算小。差不多同时期,借由两项近乎马戏班杂耍的伎俩,基因工程技术证实了它那无穷的潜力:一个细菌基因被植入猴子体内,另外一只水母的生物荧光基因则被植入一株植物体内。

基因工程引起反对声浪,几乎无可避免。对许多人来说,人类的生存基础等于被神不知、鬼不觉地转换掉了。在缺乏警示的情况下,基因改造生物(genetically modified organism,简称GMOs)溜进我们的生活,充塞在我们四周,悄悄改动了自然界与社会的秩序。针对这种新工业的抗议活动,始于1990年代中期,1999年时整个爆发,恰恰赶上成为千禧年的天启预言活动。欧盟禁止了转基因(transgenic)作物,英国的威尔斯(Wales)王子则把这种方法比喻成“扮演上帝”,激进的示威者更是要求全球禁止基因改造生物。“科学怪食”、“超级野草”以及“农场末日”(Farmageddon)等新词也应运而生;按照英国报纸的说法,它们是“基因黑暗面的疯狂力量”。有些著名的环境科学家发现,无论就技术层面还是就伦理层面,基因工程都有商榷的必要。

在我撰写本书的时候(2001年),各国舆论和官方政策对于此一议题的态度,可以说是天差地别。法国和英国坚决反对,中国强力赞成,至于巴西、印度、日本和美国,则是态度谨慎。尤其是美国,直到“瓶中精灵”(转基因作物的封号)被释放出来后,大众才意识到这个议题。1996—1999年,美国种植转基因作物的农田,由154万公顷,猛蹿升到2871万公顷。在20世纪结束时,超过半数的黄豆和棉花,以及接近三分之一(28%)的玉米,都是转基因产品。

事实上,基因工程确有值得顾虑之处,现在我就来总结并评论一下。114

◆除了哲学家与神学家外,还是有许多人对于转基因技术的道德层面感到不安。他们承认这项科技带来的益处,但是,他们也觉得如此东一点、西一点修改生物,令人不大舒服。虽说人类自从有农业以来,早就培育出许多动植物品种,但是从未有过像基因工程所开创的这般大规模与快速。此外,在传统植物育种的年代,杂交通常只限于同一物种的不同品系之间,或最起码血缘极相近的物种之间。反观现在,杂交范围扩大到整个生物界,从细菌、病毒,到各种动植物都可以作为杂交的对象。到底我们应该替这种科技订定多大的容许范围,一直是还没办法解决的道德议题。

◆任何一种新的转基因食物,对于人体健康究竟有何影响,目前还难以判断,而风险当然也是有的。不过,这些产品也可以像其他新上市的食品一样,先经过测试,然后取得认证,之后才申请商标。现在我们还没有理由认为,它们所造成的影响会有什么根本的不同。然而,科学家大致都同意,这种转基因产品本质上变动幅度是很大的,理由如下:所有基因,不论是生物体原有的或源自其他物种的,都具有多重影响。它们被看上的原因多半只是主要的功效,例如制造杀虫物质等。但是,它们还是有可能同时产生要命的影响,例如产生过敏源或致癌物等。

◆被转入的基因有可能通过杂交从植入的作物体内,脱逃至和该作物生长在一起的野生近亲体内。在农业上,杂交一向极为普遍,早在基因工程问世前便已如此。在全球13种最主要的作物中,有12种都曾经在某时、某地留下杂交的记录。然而,它们的杂交后代从来不会兴盛到反过来压抑野生种母株。我从未见过任何杂交品种能在自然环境中,胜过血缘相同或极为接近的野生种,我也从未听说过有任何杂交种变成超级野草,变得和地球上危害最大的非杂交野草一样。无论在自然环境还是人为改造的环境中,人工培育出来的物种或品种,竞争力都比不过它们的野生种,这已经变成一条通则了。当然,转基因有可能改变这条通则。只不过,现在一切都还言之过早。

◆转基因作物有可能借由其他方式,降低生物多样性。眼前就有一个最著名的例子,某种用来保护玉米的细菌毒素,可以附着在花粉上随风飞行距离农田60米或更远处。然后,它们便降落在马利筋属植物上,进而杀死靠这种植物为生的帝王蝶(monarch butterfly)幼虫。另外一桩意外之事是,在种植“可抗化学除草剂的作物”的田中喷洒除草剂后,野草虽然清理光了,但是鸟类的食物也因此减少,使得它们在当地的族群数量跟着下降。这些现象对环境造成的次级影响,尚未经过详细的田野调查。然而,基因工程普及后,这些影响到底会变得多严重,目前还有待观察。

◆许多人一意识到基因工程可能对日常食物造成威胁后,就很自然地相信,他们的自由又被某些暗处的公司(不信的话,看看有谁能叫出三家这方面主要企业的全名),借由他们无法控制甚至无法理解的科技给夺走了。同时,他们也害怕,这种依赖高科技的工业化农业,可能会因为一个偶发的小错误就酿成大灾难。这种焦虑其实源自深深的无力感。在公众言论领域,基因工程之于农业,就好比核工程之于能源。

横在我们眼前的问题是,接下来的数十年间,如何能在确保其他生物存活的情况下,喂饱新增的几十亿张嘴,并且不用陷入浮士德式的交易:出卖自由或安全。没有人知道这难题应如何解决。同时研究基因工程利弊的科学家及经济学家大都认为,基因工程所带来的利益还是超过风险。利益一定是来自“永续革命”(Evergreen Revolution)。这项新行动的目标在于大力提升食物生产量,必须远超过1960年代绿色革命的成绩,然而,当年使用的技术和管理政策甚至比现存的还要先进和安全。115

基因工程几乎肯定会在永续革命中扮演要角。认识到基因工程同时存在的利益面与风险面,大多数国家因此开始积极调整政策,以便管理转基因作物的销售问题。推动此一快速发展过程的最大动力,来自国际贸易。

2000年,这项议题迈出了重要的第一步,超过130个国家和地区初步同意遵守《卡塔赫纳生物安全议定书》(Cartagena Protocol on Biosafety),这项公约授予各国限制转基因产品进口的权力。该议定书同时也设置了生物安全信息交流中心(biosafety clearing house)来发布相关的国家政策信息。差不多在同时,美国国家科学院邀集另外五国(巴西、中国、印度、墨西哥、英国)的科学院,以及第三世界的科学院,一起支持转基因作物的开发。他们对于风险评估以及核发执照提出建议,并强调发展中国家有必要更进一步研究并投资。

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