轉基因的未來(圖)

【看中國2013年07月15日訊】用阿納斯塔西婭·博德納爾（Anastasia Bodnar）的話來說，開發第一批經過基因改造的農作物時，「我們彷彿看到了火箭噴氣背包」──未來的超級營養作物將為菜籃子帶來奇異的產品，餵飽這個飢餓的世界。博德納爾是非營利轉基因技術倡導組織生物強化（Biology Fortified）的生物技術專家。

可是直到目前為止，她說，轉基因技術的大部分好處是由農業公司所獲得──為它們盈利的，幾乎都是經過基因改造過後，可以對殺蟲劑或害蟲有抗性的農作物。種植這些作物，農民可以獲得更高的產量，減少殺蟲劑的用量。

但問題是，這些進步是普通消費者感受不到的，博德納爾說。相反，這些進步倒給反對轉基因的人火上澆油。反對者認為，轉基因作物讓權力和利益集中在少數大公司手中，此外轉基因作物正是科學家無視危險，干涉自然的最佳例證。

轉基因食品，有未來嗎？（看中國配圖）

不過，如今新一代轉基因作物走出實驗室、走向市場之際，情況將會改觀。從延緩變色的蘋果，到營養增強、可以改善貧窮國家人民飲食的「黃金大米」和亮橙色香蕉，一些新作物將解決新的問題。

新一代作物中，還有一些會用到更先進的基因技術，可以更精確地「編輯」植物本身的基因組。用這樣的方法，就不太需要向經濟作物中轉入其他物種的基因，而引入外源基因正是反轉人士的一個主要攻擊點。這樣一來，想必將會減少公眾對轉基因食品的不安。

不過也不一定。無論這些作物在實驗室裡表現出的前景是多麼美好，它們還必須通過辛苦、昂貴、精細的田間實驗來證明其優勢，通過層層關卡，並且消除公眾通常會有的疑惑。最後一步並不容易，菲利普·波利諾（Philip Bereano）說。波利諾在華盛頓大學研究新技術的政治社會影響，他指出，有關轉基因生物的爭論涉及安全性、標籤貼示、專利申請的倫理問題等方方面面。「大家都很在意給孩子吃了些什麼，」他說，「這一點不會變的。

儘管如此，絕大多數研究轉基因生物的人看來都信心十足地認為，最嚴重的技術問題業已克服，未來是光明的。假如我們盼望的是轉基因食品的噴氣火箭時代，博德納爾表示，「現在就是時候」。

第一波轉基因作物主要面向的市場是農民，目標是讓他們工作更輕鬆，產量更高，利益更大。舉例來說，1996年，生物技術公司孟山都推出了他們第一個暢銷品種：「抗農達」（Roundup Ready）。這是一個大豆品種，轉入了細菌基因，可以耐受孟山都公司生產的除草劑草甘膦（商品名「農達」）。這意味著農民們可以只需一種除草劑就能除掉大多數雜草，同時還不損傷莊稼。接著，很快出現了其他轉基因作物，包括孟山都公司的Bt棉花：這種棉花經過了改造，可以產生一種能殺滅棉鈴蟲的毒素，從而減少殺蟲劑的用量。

農民依然會是新一代轉基因作物的主力市場。譬如，在位於英國哈普敦的洛桑研究所，科學家正在開發一種新作物，種植這類作物所需殺蟲劑比Bt棉花還少，甚至根本不用殺蟲劑。在這些作物中，起關鍵作用的是一種有警示性的外激素，某些野生植物品種在演化過程中會產生這種外激素，模擬蚜蟲（溫帶地區最主要的作物害蟲）受到攻擊時釋放的化學警告信號。把表達這種化學防衛物質的基因轉入小麥後，會讓小蟲子們誤以為身陷危境，從而達到驅蟲的目的。和Bt棉花以及其他現有的轉基因生物不同的是，這種作物在防蟲的時候完全不需要用到殺蟲劑。

洛桑研究中心的負責人莫里斯·莫洛尼（Maurice Moloney）表示，目前正在進行田間試驗。「在溫室裡非常成功，」他說，「要是能讓它在田間起作用，我們就能充分利用這一點，使其變成穩定的性狀」，以適用於大規模種植。莫洛尼說，他們希望以此為起點繼續拓展，在其他作物中尋找自然演化出的其他保護和威懾因子，並研究如何增強或調控這些因子來對抗特定害蟲。「舉例來說，可以用一種揮發性的化合物，來威懾毛蟲、天牛之類的害蟲，」莫洛尼說，「有可能我們一旦弄出這樣的東西，應用範圍之廣會非常驚人。」

當地的問題

很多研究轉基因作物的科學家正致力於那些不太被大公司關注的問題。比如在蘇黎世的瑞士聯邦理工學院，由赫爾夫·範德休倫（Herve Vanderschuren）領頭的植物生物技術課題組正在研究木薯，這是一種熱帶灌木，其塊莖在發展中國家作為主食。他說：「沒有人給這種作物的種植、改良等問題做大的投資。」

範德休倫的課題組正在做的研究是利用基因工程手段，將抗木薯褐條病毒的基因，插入天然就能抵抗木薯花葉病毒的自然突變體，從而得到對這兩種病毒都有抗病能力的木薯。範德休倫說，這種適應於當地的轉基因作物是「我們在此處所做的研究中非常重要的一環」，而這點也是那些出售全球化商品的大型農業公司極少願意做的。範德休倫等人已成功培育出這種轉基因植物，目前正與非洲的大學合作安排田間實驗，以確認它們能夠在田間生長。

發展中國家的農作物研究有大部分是關注營養增強的問題，最著名的例子就是黃金大米。大米是全世界半數人口的主食，黃金大米正是一種經過改造的大米。它的獨特黃色來自添加的β-胡蘿蔔素，也就是維生素A的前體，藉以彌補很多東亞國家飲食中所缺乏的維生素A。自2000年第一代黃金大米問世，經過多年的不懈努力，經歷了反轉基因組織的諸多非難後，黃金大米目前已在菲律賓開展田間實驗。可以明確的是，黃金大米到2014年可以通過最終的監管審批並到達農民手中。

其他作物緊隨其後。澳大利亞昆士蘭科技大學熱帶作物與生物用品中心負責人詹姆斯·戴爾（James Dale）就在研究可抗黃葉病（真菌引起的香蕉枯萎），同時增加β-胡蘿蔔素、鐵等營養元素的香蕉。他解釋說，在烏干達等非洲國家，「微量元素真的非常缺乏」，而香蕉是他們的主食。目前他們已在澳大利亞展開田間實驗。

儘管大部分新一代轉基因作物是以農民為目標，不過也有一部分針對的是食品生產鏈的下一個環節：食品加工商。譬如，美國農業研究局（Agricultural Research Service）阿巴拉契亞水果研究工作站的分子植物生物學家克里斯·達迪克（Chris Dardick）解釋說，傳統的李子很難加工，因為給李子去核時，往往會留下堅硬而尖利的碎片。他們目前剛開展的一項研究，是利用一種基本無核的常規育種李子，通過基因工程手段改造成完全無核的水果。「我們最關心的是這個東西能否被工業界和消費者所認可。從我們現在得到的反饋來看還是很不錯的。」他說。

接下來，就是直接面向最終消費者而設計的轉基因食品了。先鋒之一是「北極蘋果」（Arctic Apple），它的特點是切開或啃咬後不會很快變成褐色。這也是拜轉基因所賜，插入的基因來自某些多酚氧化酶（造成變色的生化反應中關鍵的一種酶）水平較低的蘋果品種。

「我和太太本身都是蘋果果農，蘋果的消費量正在下跌，這讓我們很擔心。」尼爾·卡特（Neal Carter）說。卡特是加拿大奧卡諾根特種水果公司（Okanagan Specialty Fruits ）的總經理，這家公司正是北極蘋果的開發商。卡特說，超市裡的蘋果漸漸被胡蘿蔔等洗淨切條，開袋即食的瓜果所取代。如果蘋果也能加工成這樣的食品同時又不會變色的話，那就給食品工業帶來了大福利。要是蘋果效果好，卡特說，接下來還可以再做北極鱷梨、梨甚至生菜。

技術進步

迄今為止，轉基因研究依靠的技術雖已成熟但相對粗放，例如「基因槍」，就是在納米金顆粒外麵包上來源於其他生物的DNA，然後打入目標植株的細胞，使DNA隨機插入植株的基因組。新的工具可以提高基因改造的精確度。舉例來說，轉錄激活因子樣效應物核酸酶（transcription activator–like effector nucleases，簡稱TALEN）和鋅指核酸酶（zinc-fingernucleases，簡稱ZFN）能夠按人所需在DNA的特定位置剪切。控制DNA缺口的修復，就可以在精確的位點引入突變、單核苷酸改變甚至是整段基因，美國明尼蘇達大學的丹·沃伊塔斯（Dan Voytas）說，而他使用的也是這種技術。「正因為能夠明確基因插入的位置，我們可以知道外源基因在染色體的哪一段。」因此，研究人員可以在基因組上，選擇一個讓新基因表達的最好位點，並盡量減少對植物自身基因組的干擾。沃伊塔斯小組用鋅指核酸酶改造菸草植株，轉入了抗除草劑基因；還有些研究組利用鋅指核酸酶，把抗除草劑的基因轉入玉米，或用轉錄激活因子樣效應物核酸酶，把水稻中與白葉枯病有關的基因剪切下來。

但沃伊塔斯表示，這些技術的「真正威力」在於，能夠通過修飾植物的原有基因而給植物帶來新的性狀。譬如，研究人員想要獲得抗旱植物時，可以不用給植物轉入耐寒細菌的基因，而是調整植物自身的多個基因，從而達到使其在乾旱環境存活的目的。「實際上，技術的下一步發展將是同時導入和調節多個基因。」他說。

德雷克·揚茨（Derek Jantz）是位於美國生物技術公司Pescision BioSciences的合夥創始人之一，他對改造植物本身的基因也很感興趣。孟山都公司在培育抗農達作物時，向作物轉入了細菌的EPSPS基因，而實際上，所有植物都含有類似的基因，也就是說，修改植物自帶的這個基因而不是轉入外源基因，應該也有可能產生抗除草劑的效果。

和其他轉基因公司的研究人員一樣，揚茨出於商業機密的考慮而不願多談具體的研究項目。但概括說來，他表示，「我們現在想做的，是充分利用隨時可用的功能基因組學數據。」

基因育種法

有一些研究人員在利用基因改造手段，加快傳統育種技術的發展。阿巴拉契亞水果研究工作站的植物科學家拉爾夫·斯科扎（Ralph Scorza）所領導的小組正在培育轉基因李樹。改良李樹只能在溫室中生長。而在插入了楊樹的基因後，它們會比傳統李樹的開花時間早且長。也就是說，研究人員能夠全年育種，這樣一來，只需幾年時間就能用篩選、雜交等傳統技術培育抗病性狀，而不是像過去那樣，往往要用十年或更長時間。一旦培育出所需的性狀，以前轉入的促使開花的基因可以再被敲除，這樣得到的新品種就不是轉基因植物了。採用這種「快速」育種策略，斯科扎等人正在致力於培育抗李痘病毒的李樹，並使果實的含糖量更高。這種做法也被其他地方的研究人員應用於柑橘類植物。

美國監管人員已經提出，利用這些新技術改造的植物不含其他物種的DNA，要與傳統轉基因作物區別對待。這或許也能減輕公眾的憂慮。加利福尼亞大學河濱分校的分子遺傳學家艾倫·麥克尤恩（Alan McHughen）認為，「我們完全有信心至少使一部分反對者改變態度。」

除此之外，博德納爾還提到，轉基因實驗也很難禁止。她指出，基因工程的門檻相對較低，「生物黑客」在車庫、家裡就可以用細菌開輾轉基因實驗（見擴展閱讀），而相同的技術，未來也很容易用到植物或動物身上去。

「現在是越來越容易了。我覺得，人們渴求這種東西。」博德納爾說。「火箭噴氣背包，人人想要。我想現在是時候出現了。市場不給你由上及下的提供，那草根自會蓬勃發展。」