3688
需用时 07:22
转基因技术和有机农业可能统一吗?

(莘莘深/编译)在加州大学戴维斯分校,18位科学家齐聚于一个实验室里,谈论着喂饱这颗星球的那些新方案。这些人是世界最前沿的水稻专家,几乎所有人都是男性。

但显然,主导着会议的是一位女性。她肤色黧黑,体型匀称,眼睛澄绿,头发灰棕相间,名叫帕梅拉•罗纳德(Pamela Ronald)。不管怎么说,这里就是她的实验室嘛。

罗纳德是加州大学戴维斯分校的教授,一位植物病理学家和基因学家,她的实验室从水稻中分离 出了可以抗病和抗涝的基因。把这些基因插入现有的稻株里,能够在那些量产水稻易受损害的地区帮助农民种植高产作物。去年,通过种植这种携有罗纳德和同事们分离出的基因的种子,七个国家的四百万小农户养活了成百上万人。

但是她的创新之处不局限于科学,还在努力修复基因工程和有机农业之间明显的裂痕。为此,她正在推广一项结合了上述两者的可持续农业形式。她主张,只有取两者所长,我们才能在保护地球资源和面对气候变化的同时,有可能养活世界上不断增长的人口(到2050年,地球上的人口预计会达到92亿)。

帕梅拉·罗纳德所在的加州大学戴维斯分校的实验室分离出了水稻中的抗病和抗涝基因。现在上百万的小农户可以在易受枯萎病和洪涝灾害影响的地区种植高产量的作物。摄影:Deanne Fitzmaurice

这看起来是个激进的想法:在今天,似乎没有比转基因作物的意识形态之争更两极化的了。尽管转基因(GM)其实并非有意义的科学定义(事实上所有的我们食用的食品都经过某种手段的基因改进),大部分批评集中在这样的行为上:将一种生物体的基因在实验室中转移到另一种生物体。多年来,世界各地有许多人对这种基因工程技术持有彻底乃至尖锐的反对态度。(至少说到农作物是这样。不管出于什么原因,很少有人对胰岛素或者其它转基因救命药有异议。

但在罗纳德看来,植物遗传学家和有机农夫不是敌人。事实上,他们可以是生活伴侣:她的丈夫拉乌尔·亚当查克(Raoul Adamchak)就是一位有机农夫,他们共同合作了一本书:《明日餐桌:有机农业,遗传学和食物的未来》。这本书提出了一种农业的综合理论:“有机农业和基因工程都将扮演愈发重要的角色”,而不是毫无必要地二者对立。这本书得到了比尔·盖茨(Bill Gates)和迈克尔·波伦(Michael Pollan)的好评。

“所有这些关于‘遗传改造了什么’的争论,都偏离了真正重要的目标。”罗纳德说,“我们需要生产出安全又有营养的食物,同时消费者买得起而农夫可以从中盈利。我们还需要可以增加土壤肥力和农作物多样性的农业方案,更加有效率地利用土地和水资源,减少使用有毒性的化合物,减少土地退化,逐渐降低二氧化碳排放。我想每个人都会同意上述基本原则。”

如果实现这些原则有那么简单就好了。

高科技的人道主义

这是一个明媚的周三早上,罗纳德坐在罗宾斯楼的办公室中,她刚刚骑了几公里自行车从太阳能供能的家里过来——她和亚当查克以及两个十几岁孩子的家。她开朗,随和,穿着简单:凉鞋,蓝色的印花短裙,和无袖的棉质背心。她常常会大笑,大笑的时候,眼睛下会出现轻微的皱纹。

如果说罗纳德作为一个研究植物基因的科学家格外地平易近人,也许是因为她把她的工作看作是一种高科技的人道主义。“对于水稻这样的主粮,差不多全球70亿人口中有一半都仰赖着它,一点点改变就可以影响到上百万人。”她说,“这是我被这个领域吸引的原因之一。”

她的成长经历是另一个原因。罗纳德的母亲是个环保主义者,父亲是纳粹大屠杀的幸存者。上世纪60到70年代,她同两个兄弟成长于海湾地区和内华达山脉。他们从小就被教育要富有同情心。“我的父亲经常会提醒我们,对于那些不像我们这样拥有食物或者自由的人来说,生活是什么样。”她说,“并且鼓励我们帮助他们。”

罗纳德大学期间在俄勒冈州的里德学院学习生物学,在那里她主要研究圣海伦火山的植被恢复情况,并且“对植物和微生物的交流有强烈兴趣”。她的研究生阶段在斯坦福大学,瑞典的乌普萨拉大学和加州大学伯克利分校完成,主要研究胡椒和西红柿。在伯克利攻读博士期间,她意识到选择专攻什么作物可能会决定她的职业生涯。

“所以我想,‘我可得好好选’。”她说,“我记得当时想,‘水稻是世界上影响范围最大的主粮。它能让我一辈子都有兴趣。’呃,到目前为止,都棒极了!“

遗传学领域的变革推动者

当罗纳德的事业于20世纪80年代起步时,从事STEM(science科学,technology技术,engineering工程或者math数学)职业的女性并不多。今天,根据美国人口普查局的数据,女性从业者约占上述领域的四分之一。而去年,美国在科学和工程领域取得学位的女性比例超过了40%。

“很多事都改变了。”罗纳德说,“当我开始工作的时候,美国大概只有另外两个人也研究水稻。这在当时被认为是亚洲的事——‘我们让亚洲人去干吧。’其它事情也改变了,像是我们对遗传科学的理解。当然,现在科学家当中也有更多的跨学科合作互动。这是大事。”

她说,还在1985年的时候,“在研发了第一个转基因作物(一种耐抗生素的烟草)之后数年,还没有人类或植物的基因被测序。即使农民种植携有抗病基因的植物已有上百年,但没人知道起作用的基因是哪些。接着遗传学研究发现出现了雪崩式的发展,于是一切都改变了。

罗纳德是这一变化的首要推动者。1995年,她分离并确认了一个大米基因 Xa21,这个基因可以使植物对水稻白叶枯病黄单胞菌具有抗性。在非洲和亚洲这种细菌造成了灾难性的水稻枯萎病,而这些地区90%的农作物都是由小型家庭农场种植的。这是谷类植物第一个被分离和改造的此类基因。

但是她的开创性工作还揭示了一个更大真相。处于第11号染色体上的基因Xa21,编码了一种受体蛋白激酶,后者似乎是一种感知和发动防守机制的膜蛋白。“突然间,”罗纳德说,“我们对植物如何能对抗感染有了一个清晰的模型。

接下来几年中的两个主要发现——一个是分离果蝇基因,另外一个是分离小鼠负责免疫的基因(由罗纳德的表兄,免疫学家和基因学家布鲁士·布特勒(Bruce Beutler)实现)——让两个独立的领域里的人们走到了一起,展开了讨论:研究植物的生物学家和研究动物的生物学家们发现,植物和动物有着相似的基因防御机制。

罗纳德说,要生产水稻这样的主粮,遗传工程和有机农业都很关键。“如果今天的目标是可持续性,”她说,“我们应该使用最恰当的技术来实现这个目标。就是这么简单。”摄影: Deanne Fitzmaurice

不怕淹的水稻

在Xa21上取得突破的十年之后,罗纳德和她的同事分离了可以帮助植物在洪涝灾害中生存下来的基因。当时,她在UC戴维斯的同事大卫·麦克吉尔(David Mackill)正在研究一种古老的东印度水稻品种,因为味道欠佳并且产量很低,这种水稻很少被种植。但是它有一个超能力:防水。大部分的水稻品种被淹没三天就会死亡,这一种却可以在完全浸没的情况下存活超过两个星期。

罗纳德和她的博士后许克农(Kenong Xu),与麦克吉尔合作定位了这种造成这种特质的基因,他们把这种基因名为为Sub1。在罗纳德和许克农识别精确的序列并且展示其效力的同时,麦克吉尔和他在国际水稻研究所的同事培育了一种携带Sub1的全新水稻品种。为了实现这一目标,他们使用了“分子标记辅助育种技术”,将特定基因精确地导入Swarna水稻植株,后者是当地农户喜爱的水稻品种。

实验效果惊人。在洪水中,传统水稻徒劳地拼命朝着太阳生长以脱离水面。但是Sub1水稻采用罗纳德称为“屏住呼吸的策略”,等待洪水消退。当洪水退去的时候,Sub1水稻就复苏了。

它们还可以带来更好收成。2014年,Sub1水稻被种植在超过160万公顷易受洪灾的土地上,在农田受涝的时期,它们为农夫增加了三倍产量。

反对转基因的声音?

第一种转基因作物于上世纪90年代在美国种植。自那时起,它们被28个国家所采用,种植在全世界11%的耕地上,每天供几亿人食用。没有任何纪录在案的转基因导致病例,大多数世界顶尖科研机构已得出结论,转基因作物制作的食品是可以安全食用的。

然而,很多人认为,任何时候、任何地方都不该种植转基因作物。或者就算是种植了,也最好打上标记。这些广泛,快速并且激烈地传播着的反转基因言论,通常有以下几种类型。

有些人,比如像印度环保主义者凡达纳·石瓦(Vandana Shiva),认为生物技术会使得种子过于昂贵。像是孟山都这样的跨国巨头(同样是世界领先的传统育种生产者),生产的经过专利认证的种子会让贫农负担不起(甚至会把他们逼上绝路,石瓦说),还会使富裕的农户成为“种子的奴隶。

另一些人,像是作家和食品社会活动家迈克尔·波伦,担心基因工程大多数促进机械化农业生产,这会导致作物单一以及更多地使用除草剂。现在,孟山都的抗农达作物占了美国种植的玉米、棉花和大豆的绝大多数。但因为植物被培育成可以抵抗像草甘膦这类的除草剂,农民不得不喷洒更多更强力的除草剂。

然后,这里还有人认为基因工程在扮演上帝。正如迈克·斯派克特(Michael Specter)去年在《纽约客》写到的,“对农业生物工程最坚持不懈也最常见的反对,就是通过从某一个物种截取DNA片段然后将它导入其它物种,我们逾越了一条看不见的线,创造了不同于‘自然’界任何生物的生命形式。”

共存,而非择一

但是拉乌尔·亚当查克对以上观点并不同意。

在一个酷热的七月下午,加州大学戴维斯分校的认证有机农场上,罗纳德的丈夫正在讨论限度与可能。他61岁,花白胡子,带着一股思考者的气质。遗传工程和有机农业都不是完整的解答,他说。然而,人们却经常把这两者视为非此即彼的命题而不是连续的统一体,这种思考框架本身是错误的。

“在我看来,遗传工程就是植物育种的一项拓展。” 亚当查克说,“在实验室中操控基因,和大自然中可能会发生的突变是异曲同工的。如果突变是有益的,那么它就会被农夫或者自然环境所选择。所以我把基因工程看作是一种‘有意图的’突变。”

他补充道,有机农业“仍不到美国全部农田的1%,它是一种模型,用来建造基于生态的农业系统以解决我们面对的问题。帕梅拉也认可这种途径。她和其他基因工程专家做的工作就是培养植物的某些性状,这也是用来解决某些问题。”

在过去的1万年中,人类一直在改造植物。几乎所有被培养的物种都多少受到了改造,以变得更好吃,更好看,以及生长得更好。

在罗纳德看来,他们的工作并不在做什么新鲜事。人们对植物的改造已经有上万年历史。几乎所有被培养的物种都多少受到了改造,以求变得更好吃,更好看,以及生长得更好。今天所有的农夫——包括有机农夫——种植的都是基因改良过的种子(虽然用的不是基因工程)。

罗纳德的解决问题之道,根植于实用主义多过理想主义。“如果今天的目标是可持续性,”她说,“我们应该采用最恰当的技术来实现这个目标。就这么简单。”(编辑:Ent)

The End

发布于2015-05-28, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

举报这篇文章

Jeremy Berlin

国家地理杂志协作编辑

pic