著者：《环球科学》杂志

责任编辑：王瑜玲

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出版发行：中信出版集团股份有限公司

（北京市朝阳区惠新东街甲4号富盛大厦2座 邮编100029）

（CITIC Publishing Group）

版本：电子书

版次：2015年11月第一版

字数：30千字

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严肃科普转基因食品（科学圆桌系列）

《环球科学》杂志社 编

中信出版社

转基因食品是高尚的

与其战战兢兢控制自己的饮食习惯，不如对自己好点。

撰文 [1] 迈克尔·舍默（Michael Shermer） 翻译 红猪

1980年，我靠“排毒饮食”（cleansing diet）生活了一周，当时只准自己喝清水，吃番椒、柠檬和蜂蜜，最后还骑了250多千米的自行车，骑完后我只能趴在路边一直呕吐。在练习骑自行车的那段时间，我试过很多流行的食谱，但在提高成绩方面，没有一种比得上我一位车友“见啥吃啥”的招。

基本上，这种见啥吃啥的食谱被称为“远古食谱”（Paleo diet），它并不是现在流行的食谱。但有趣的是，现在很多流行的食谱却建立在对远古饮食习惯错误的认识上。有人认为，在旧石器时期，我们的祖先只吃某一类食物，吃的比例也非常固定。实际上，人类学家发现古代的食物五花八门，比如马赛人的食物以肉、奶和血为主，而新几内亚人的主食是番薯、芋头和西米。至于食物的调配比例，也非一成不变。2000年发表在《美国临床营养学杂志》（American Journal of Clinical Nutrition）上的论文《世界各地狩猎－采集者饮食中的动植物摄取比例及营养素能量估算》中，列出了古人摄取的各种营养物，其中碳水化合物的比例是22%到40%，蛋白质是19%到56%，脂肪是23%到58%，变化幅度很大。

况且，到底怎样才算是“自然”呢？在10000多年前，人类就已经开始借助选择育种的方法改变食物的基因。如果当初没有选择育种，今天就不会有擅长抵御病原体、除草剂，营养更丰富的转基因作物，地球也只能养活现在人口中的一小部分。以黄金大米为例，它利用转基因提高了维生素A的含量，能使数百万第三世界的儿童不会因为营养不良而致盲，而这只是它众多好处之一。那么对人的健康而言，转基因是否安全？根据欧盟委员会在2010年发表的《欧盟资助转基因研究十周年回顾》（A Decade of EU-Funded GMO Research）中的说法：

在超过25年的时间里，我们考察了500多个独立研究团队开展的130多个研究项目，发现生物技术本身，尤其是转基因技术本身，并不比传统的植物栽种技术风险更大。

既然如此，为什么还有这么多人对转基因作物怀有恐惧心理？加利福尼亚大学洛杉矶分校的人类学家艾伦·费斯克（Alan Fiske）提出了一项四元关系模型的理论（four-factor relational model）来解释人在处事时的情况，或许这个模型可以做出一些解释。这四种关系是：（1）公共分享（众人均分）；（2）权威分层（分出上下级）；（3）平等匹配（一对一交换）；（4）市场定价（由易物变成金钱买卖）。在旧石器时代，我们祖先生活在人人平等的部落中，大体上，食物也会在部落成员之间平等分配（公共分享）。当这些部落结合成部落联盟和国家，食物和其他资源的不平等分配就变成了常态（权威分层）。随着体制的发展，慢慢又出现了市场定价。

理解了上述关系遭到破坏的过程，我们就能理解转基因食物为什么会被当作道德问题，而不是生物学问题来看待了。举例来说，合租的室友只能各吃各的食物；如果吃了对方的，就必须为对方作出补偿（平等匹配），而伴侣之间就不必这样斤斤计较（公共分享）。如果你请朋友到家吃饭，但朋友向你付钱，你一定觉得不高兴。但是，如果你去餐馆吃饭就必须付钱，而不是把餐馆主人请到家里招待一餐水平相当的美食。这四种关系模型的根基是我们与生俱来的，是对公平和互惠的向往，当其中的一种遭受破坏，就会使人觉得愤愤不平。

依我的猜想，由于食物对人类的生存和繁衍起着重要作用，人们可能会认为转基因食物对公共分享和平等匹配构成了侵犯，尤其是转基因食物总是牵扯到孟山都这样遵循市场定价原则的大型公司。另外，将“天然食品”抬高到近乎神话的地位，再给许多转基因技术套上重重禁忌（还记得吗？人工授精也曾被认为是不自然的），就造成了转基因食品是在亵渎自然的假象。

事情大可不必如此。转基因食品在科学上有根据，在营养上有价值，在人口不断膨胀的时代，也使人们能够继续生存，因此它在道德上也是高尚的。所以，且放开怀抱，尽情吃喝吧。GS

[1]迈克尔·舍默是《怀疑论者》杂志的出版人。他的最新著作是《道德的弧度》（The Moral Arc）。 欢迎在Twitter上关注他：@ michaelshermer。

争议漩涡中的转基因水稻

2009年，两种转基因水稻获得了农业部发放的安全证书，也让对转基因的争议在中国爆发。作为中国人的主食，转基因水稻是否安全？

本刊记者 褚波 罗绮

转基因农业的美好前景似乎就在眼前。

2010年3月5日，国务院总理温家宝政府工作报告中指出，今年要“以良种培育为重点，加快农业科技创新和推广，实施好转基因生物新品种培育科技重大专项”。

几天后，农业部副部长危朝安也表示，推进转基因生物技术研究是大势所趋，是中国科技兴农的重要战略措施。

政府高层的接连表态，显示了我国发展转基因农业的决心。然而，这条路从一开始就注定是不平坦的，因为“转基因技术是科学史上引起争议最大的一项新技术发明”。尽管从今天看来，诞生于上世纪七八十年代的转基因技术已不是一门新技术，但当这项技术涉足我们的日常生活时，人们往往会表现出本能的抗拒。

转基因产品到底安不安全？随着生物技术的不断进步，这个问题已渐渐明晰，只是在这个问题之外，还有更难的问题需要解决。

国民自杀计划？

2009年8月17日，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室花费15年时间开发的 “转基因抗虫水稻华恢1号”和“转基因抗虫水稻汕优63”，获得了农业部农业转基因生物安全管理办公室颁发的安全证书，有效期为五年。这是中国首次为转基因水稻颁发安全证书。

安全证书是转基因作物上市前最难的一个关口，该证书的获得意味着转基因品种的生产性试验结束，并获得农业主管部门认可，可以申请生产许可证了。

然而，直到两个多月后的10月22日，这个被华中农业大学称为“2009年全球生物技术最重要的一个亮点”的重磅消息，才由农业转基因生物安全管理办公室公布在中国生物安全网上。平常，这个网站的点击率并不高，而与转基因水稻相关的信息又与一堆转基因棉花品种混杂在“2009年第二批农业转基因生物安全证书批准清单”之中，在较长的时间内，这些信息都未引起媒体和公众的注意。

2009年11月底，媒体逐渐从一些专家那里获得消息，相关报道发表后，迅速被各大网站转载，转基因水稻几乎在一夜之间成为全国关注的焦点，而相关部门遮遮掩掩的态度，更是在一定程度上加剧了人们的质疑。

中国人民大学农业与农村发展学院副院长郑风田在接受媒体采访时质疑说：“在全球还远未达到共识的情况下，我们贸然去进行转基因水稻大面积的商业化种植，这种‘敢为天下先’的做法是不是太超前了？”

“我们并不反对转基因水稻的商业化种植，但担心背后的风险。”环境保护部生物多样性研究首席专家 、中国科学院植物研究所的生态学家蒋高明也向记者表达了对转基因水稻安全性的担忧。

而在普通人中，这种质疑更为直接：

“现在研究出的转基因水稻的最大特点就是抗虫抗病，虫子吃了都受不了的东西，人吃了会怎样？”甚至还有人直呼，大规模种植转基因水稻无异于一个“国民自杀计划”。

抗虫蛋白有无毒性？

在基因学家眼里，这些质疑似乎有些多余。

一直从事转基因研究的中国科学院遗传与发育研究所研究员朱桢告诉《环球科学》，对转基因食品的最早质疑发生在1998年。当时，英格兰Rowett研究所普茨泰教授（Pusztai）的一项研究表明，幼鼠在食用转基因土豆后，幼鼠的器官生长异常，体重和器官重量减轻，并且免疫系统也遭到破坏。这项研究随即引起轩然大波，全球都开始讨论转基因食品的安全性。

虽然在1999年5月，英国皇家学会发表声明，普茨泰教授的研究“充满漏洞”，他得出的转基因土豆有害生物健康的结论完全不足为凭，但转基因食品的安全性问题还是在消费者心中留下巨大的阴影，79%的英国人都反对试种基因改良作物，抵制转基因食品进入市场。因此，很多生物学家认为，人们对转基因食品的抵制，“很可能源于不正确的认识”。

农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。农杆菌通过感染植物伤口进入细胞后，可将自身基因（一段T-DNA）插入到植物基因组中。将目的基因插入到经过改造的农杆菌内，借助农杆菌的感染即可实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。除农杆菌介导转化法以外，常见的植物转基因方法还有基因枪介导转化法和花粉管通道法等。

此次华中农业大学开发的两种转基因水稻引入的是Bt抗虫蛋白。这种蛋白来源于自然界普遍存在的苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）。虽然在分类学上，该细菌与蜡样芽孢杆菌（能引起食物中毒，产生恶心、呕吐、腹痛等症状）和炭疽杆菌（可引发炭疽病）属于同一个属，但迄今没有证据表明，苏云金芽孢杆菌也会致病。

相反，科学家发现苏云金芽孢杆菌能让害虫“生病”，已有近百年的历史。早在20世纪初，科学家就发现苏云金芽孢杆菌具有抗虫特性，并开始用于农业。最早把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因转入农作物的是比利时植物遗传系统公司，他们在1985年就开发出了抗虫转基因烟草。1990年，中国农业科学院与江苏省农业科学院合作，成功地将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花中，由此得到的抗虫棉已在大规模种植。

长期从事转基因研究的中国农业科学院生物技术研究所研究员郭三堆告诉《环球科学》，Bt抗虫蛋白是苏云金芽孢杆菌产生的一种晶体蛋白质。鳞翅目昆虫摄食该蛋白后，在昆虫肠道的碱性环境下，蛋白酶将把这些蛋白水解，形成具有杀虫活性的毒性多肽分子。这些多肽分子会与昆虫肠道中的某些蛋白结合，插入细胞膜，破坏细胞的离子平衡，使细胞肿胀甚至裂解，从而导致昆虫停止进食，最终死亡。

研究已证实，只有鳞翅目害虫的肠壁细胞上含有与毒性多肽分子的结合位点，而人类肠道上皮细胞根本没有这些位点，因此不会对人体造成伤害。况且，“在烹饪的过程中，蛋白质会变性，而且还要经过消化过程，被各种酶类分解为氨基酸（这是人体的营养成分），在这种情况下，不大可能对人体造成伤害”。

为了安全起见，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室还做过较长时间的动物试验。研究人员给小鼠灌食纯Bt蛋白，剂量达每千克体重5克（如0.1千克重的小鼠的灌食量为0.5g），但并未发现小鼠有中毒、过敏、体重异常和脏器病变的现象。“每千克转基因稻米含Bt蛋白不超过2.5微克，按小鼠灌胃剂量折算推知，一个体重60千克的人吃掉120吨稻米也不会发生中毒、过敏、体重异常、脏器病变。如果按每天吃500克稻米计算，一个人活上120岁，也只吃掉约10吨稻米，不及小鼠灌食剂量的十分之一”。

在接受媒体采访时，张启发院士曾这样描述转基因水稻的安全性：“对人体无毒的Bt蛋白在转基因大米中的含量，比国家标准规定的食品中的亚硝酸盐含量还低。我们研发的转基因大米比达标的饮用水还安全。”

杂交水稻也是转基因？

即便如此，仍有不少质疑的声音，因为在很多人看来，转基因技术是人为改变了作物特性和遗传规律，可能产生无法估计的后果。

但对于生物学家而言，这似乎也不是问题。

美国食品及药品管理局的生物学家马里扬斯基表示，“自从耕种作物以来，人类就从未停止过对作物的基因改良。作为我们食物的主要农作物，都经过了近万年的人工遗传修饰，修饰的基因数以千计，在人类的食物中很少还有真正‘自然’食品”。而且“自然”并不意味着安全。实际上，自然界中大多数植物都会产生毒素，以抵御危害天敌，比如野生马铃薯中就存在一种对人畜有毒的龙葵碱。

传统育种技术主要通过有性杂交和自然界产生的突变，并通过人工选择培育新的作物品种。由于这种传统育种方法的操作对象是整个基因组，往往使几种作物的几千种基因相互混合，需要很长时间才能剔除不需要的特性。而且，在传统育种技术中，遗传物质的交流只能在同一物种间进行，比如小麦只能与小麦交换基因。

转基因育种技术的优势则非常明显：可以准确地将某一个经过充分研究的基因转入农作物，并能准确预测作物后代表现出的性状；转基因技术可以跨物种进行，比如华中农业大学开发的转基因水稻，就是将细菌基因转入植物中；可以在相对较短的时间内培育出新品种。“由此可见，转基因技术是对传统技术的发展和补充，更为精准、安全、可控。它只会改变作物的抗虫、抗逆等遗传特性，不会改变作物的遗传规律”。

包括中国农业大学食品科学院院长罗云波教授在内的食品科学家也认为，食用转基因食品的风险并不比通过传统育种技术生产的食品高，他自己就吃转基因食品，他的同行包括做这方面研究的人员，都不拒绝转基因食品。在他看来，人们怀疑转基因食品可能对人体产生种种危害，主要是因为对基因工程不了解，而这些“危害”是毫无科学根据的。

注：*表示同一调查周期害虫平均数间具有显著性差异。

将诞生超级杂草？

相对于食品安全问题，转基因水稻对生态环境的威胁引起的关注度较低，但涉及的不确定性因素却更多。

转基因作物对生态环境的潜在威胁主要来源于基因逃逸——通过花粉授精杂交等途径，基因在种群之间扩散。转基因植物基因逃逸的途径大致有两个：一是通过转基因植物的种子或组织扩散到新的生境中并生存下来；二是通过花粉向同种或近缘种非转基因植物转移。

2001年，《自然》杂志曾报道，位于墨西哥偏远南部山区的奥斯科萨卡从未种植过转基因玉米作物，离它最近的转基因玉米生产基地也在100千米之外。但在美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员从奥斯科萨卡采集的6份当地玉米样本中，4份都带有常用于转基因研究的抗虫基因。这是转基因作物发生基因逃逸的典型例子，在国际上引起了广泛关注。

转基因作物的抗虫、抗除草剂等基因如果转入其他植物，而这些植物恰好是杂草，它们就可能变成“超级杂草”。此外，甘蔗、水稻、马铃薯、油菜、向日葵、燕麦等作物，它们的祖先本身就具有杂草特性，而它们也保留了这些特性，一旦采用转基因技术导入外源基因，它们就有可能变成杂草。但中国农业科学院油料作物研究所的卢长明研究员肯定地说：“事实上，在全球范围内，迄今为止还没有出现过真正意义上的‘超级杂草’。”

2001年2月，加拿大转基因油菜变成杂草的事件，曾让许多媒体惊呼“超级杂草出现”：1995年，加拿大首次商业化种植转基因油菜，种植后不到3年，某些田块就出现了一些自生油菜植株，它们可以同时对抗3种除草剂，还会通过花粉释放，污染近缘品种。如今，在加拿大的农田里，这种自生油菜已比较普遍。不过，科学界对此并不是非常担心，卢长明研究员认为，这些自生油菜并非无法控制的超级杂草，因为它们只对3种除草剂有抗性，“用其他除草剂就很容易控制它们”。

另外，转基因进入植物基因库，进而扩散开来，可能会影响基因库的遗传结构，威胁生物多样性。转基因油菜的外源基因就可以通过花粉向油菜、白菜和芥菜类植物扩散。一朵油菜花有大约6万粒花粉，由于重力作用，50%的花粉会落在距离单植株3米的范围内，93%的花粉飘落在距离散粉花朵10米范围内，只有7%左右的花粉像粉尘一样随风飘散。

但这7%的花粉可能飘到1.5千米外，而以昆虫做媒介，这些花粉最远可以传播到4千米以外的地方。值得庆幸的是，水稻是自花授粉的植物，它们的雌蕊只接受同一朵花雄蕊上的花粉，通过花粉发生基因逃逸的概率很低。而且在将来可能种植转基因水稻的地区，现在种植的大都是杂交稻，因为杂交稻不用留种，就算周边的杂交稻因为基因逃逸被转入外源基因，也不会产生多大影响。

破坏生态平衡？

“华恢1号”和“Bt汕优63”的最大优势在于抗虫性，可以减少农药使用量，这也是转基因研究者们的希望：让农业更绿色。“转基因抗虫棉就是很好的例子，”中国农业科学院植保所所长吴孔明研究员在接受《环球科学》采访时说：“迄今为止，转基因抗虫棉的种植，使总的农药使用量减少了50%～70%。”

从20世纪50年代开始，中国开始研发并大范围使用化学农药。现在，农药在农业生产中不可或缺，但也对环境和人类健康造成了很大的威胁。吴孔明研究员介绍说，农药的杀虫机制是作用于昆虫的神经受体，或干扰它们的代谢机制，而昆虫与包括哺乳动物在内的很多动物的代谢机制大部分都是相同的。因此，很多农药都对人类具有很强的毒性，大规模使用农药肯定会对生态环境中的其他生物造成危害。而Bt蛋白只对特定昆虫有生物活性。因此，从理论上来说，“Bt作物对生态环境的安全性是农药不能比拟的”。

但一些生态学家也认为，转基因抗虫植物仍可能对环境产生负面效应。中央民族大学生命与环境科学学院的薛达元研究员认为，转基因抗虫作物的商业化种植不仅可能造成害虫对转基因抗虫作物的抗性进化，还可能危害相应生态“并不是说种了转基因抗虫作物，所有问题就都解决了，而问题没有解决，就是抗虫作物的错。”系统中的昆虫、鸟类、野生动物等非靶标生物，威胁生态平衡。

以抗虫棉为例。2001—2004年，种植转基因棉花的确给农民带来好处：农药使用量下降，种植成本下降，并且亩产量上升，因此转基因抗虫棉迅速普及。但如今，抗虫棉已经出现了问题：由于转基因棉花的抗虫基因单一，其他害虫反而增加，使得农药施用量再度上升。许多人担忧，转基因水稻商业化种植后，会出现同样的问题。

吴孔明研究员也证实了这些问题的确存在。他告诉记者，农田里往往有数十甚至数百种害虫，其种群动态一直处于变化中。抗虫棉种植前，中国棉田内的主要害虫是棉铃虫和棉花蚜虫，防治它们的主要办法是施用农药，这样一来，也同时杀死了其他害虫。抗虫棉种植后，不再需要用农药来防治棉铃虫，农药使用量减少，其他害虫的种群数量就会有一定程度的回升。

不过，吴孔明认为，“这是一个非常正常的现象”，某些害虫的天敌对它们的控制作用比较强（如棉花蚜虫），因此种植抗虫棉对这类害虫的种群数量影响不大，甚至因为天敌被农药杀死的情况减少，它们的种群数量还可能下降。而有一些害虫，天敌的控制能力较弱（如盲蝽蟓），在种植了抗虫棉，农药使用量下降的情况下，基数量就有一定上升。张启发院士强调：“‘毕其功于一役’的想法是不现实的，一个品种解决不了所有的问题。”

虽然现在还没有观察到害虫对抗虫棉产生抗性的情况，但“如果单一地用转基因棉花去防治，害虫产生抗性是迟早的事。”吴孔明研究员认为，应该采用化学农药、生物防治、转基因棉花以及其他一些物理措施，构建一个综合防治体系，把整个害虫的种群水平控制在经济允许的范围之下。

对于转基因水稻，他认为道理是一样的。Bt水稻主要是防治鳞翅目昆虫，因而鳞翅目害虫发生较多的地区，种植转基因水稻是一个非常好的选择，“如果虫灾不严重，或过几年就没有了，就没有必要种植转基因水稻”。

张启发院士委托华中农业大学生物科学传媒中心转告《环球科学》：“转基因水稻不会也没必要‘一统天下’。” 从保护水稻种质资源与农业传统种植习惯的角度来考虑，在作物生产中应注意品种的合理搭配，避免大面积地种植单一品种。“在野生稻资源丰富的地区，包括杂交稻和转基因水稻的种植都应该进行十分严格的监管”。

不久前，农业部也强调，发放安全证书是对转基因研究相关成果的评价与肯定，但并不等同于允许商业化生产。不论是否赞成商业化种植转基因水稻，科学家都认为，国内外关于转基因植物生态环境安全性的研究已获得了一些科学试验数据和评价管理经验，但还存在很多未知或认识不充分的问题。吴孔明研究员认为，风险评估需要合理的试验设计和严密科学的试验程序，积累足够多的数据，谨慎是必需的，“靠逻辑推论不能确切地预测转基因植物的生态风险，应该对商业化大面积种植转基因植物的生态风险进行长期的监测研究”。SA

▲玫瑰没有生成蓝色翠雀花素所需的酶，因此传统育种方法绝不可能培育出蓝色玫瑰。日本一家公司通过向白玫瑰中转入从蓝三叶草中提取的蓝色素基因，培育出了蓝玫瑰。

“转基因作物应该占据更重要位置”

农业研究巨头罗杰·比奇说，转基因作物受到了环境保护论者不公正的打击。

采访 [1] 布伦丹·博雷利（Brendan Borrell）

翻译 白文钦

转基因作物的角色

一位开发转基因食品的先驱，被任命为美国农业部食品与农业研究院的院长，这是一个很有影响力的职位。

罗杰·比奇坚持主张，转基因作物应该占据更重要位置，他认为转基因作物为不使用化学制剂的可持续农业提供了基础，它们对环境的好处远大于常规的害虫和杂草控制措施。

与此同时，反转基因食品的人对比奇的上任表示非常懊恼。

比奇声称，如果没有转基因农作物，农民们将回到旧的农业生产方式，造成农业生产力下降，农产品价格升高，对健康不利的农业化学制剂的使用也将增加。

罗杰·比奇（Roger Beachy）说，自己成长于一个传统的阿门教派家庭（amish family），在美国俄亥俄州有一个小农场，“使用古老的方式”种植作物，几乎不使用杀虫剂、除草剂或其他农药。后来他成为了著名的植物病毒专家，并种下了全世界首个转基因作物——一种番茄，含有能抵御毁灭性番茄花叶病毒（tomato mosaic virus）的基因。比奇认为，他现在致力发展一种新型农业技术的职业生涯，与他淳朴的、科技含量不高的少年时期之间没有任何矛盾。他认为，对粮食作物进行遗传改造，可以减少化学试剂的使用量，从而保护那些采用传统耕作方式的小农场。

2009年，比奇开始掌管美国农业部一个新成立的研究部门——美国国立食品与农业研究院（National Institute of Food and Agriculture，NIFA），拥有15亿美元的预算以追求他理想中的未来农业模式。在过去的一年，比奇的研究院已经资助了一些雄心勃勃的农业研究计划，包括对5000个小麦和大麦株系的大规模基因组研究；还资助了一些意想不到的项目，比如投入1500万美元对美国的农业州儿童肥胖症开展的一项行为研究课题。

比奇的任命在环保主义者当中激起了争论，因为他的工作帮助启动了一个价值110亿美元的全球农业技术产业。种子公司从未将他的抗病毒植株商业化，但他们的成功——转基因番茄对多种病毒具有近乎完美的抗性，预示这一技术具有让美国农民最终广泛接受它的潜力。今天，美国超过90%的大豆和棉花以及超过80%的玉米，都是能够抵御除草剂和害虫的基因工程产物，这些基因工程都利用了与比奇以前开发的技术类似的方法。有机耕作者和本土膳食（locavore）主义者（指只食用在居家外围约160千米范围内生产出的农产品的人），对比奇和农业巨头之间的联系有些担心——他的番茄研究所用资金大都来源于孟山都（Monsanto），同时对他倡导的转基因粮食作物也很担心。但比奇始终坚持他的看法。虽然他相信种子公司可以为发展中国家的食品安全提供更多帮助，但他坚持认为要为全球稳定增长的人口提供食物，转基因技术是必需的。

《科学美国人》：1987年，你亲眼见过伊利诺伊州试验田里种植的第一批转基因番茄吗？

比奇：噢，我的上帝，它们是我种的。我去给它们锄地。我每周都要去一次田里观察发生的一切，我女儿有一次还去给番茄地锄过草。我确实想去地里看看有什么进展。

《科学美国人》：你对抗病毒基因如此有效感到惊讶吗？

比奇：当然了。没有抗性基因的亲本植株长得越来越差，而拥有抗性基因的植株看起来就很棒。我还保存着25年前的原始照片，它们相当引人注目，即使现在看着照片，我都会说：“天哪，我们的东西确实有用！”其他人已经看到，同类技术在黄瓜、木瓜、南瓜以及青椒中也有效果，很多人都惊讶于这个概念之简单，以及它所带来的影响之巨大。

■美国种植的玉米中，转基因玉米占了80%以上。

《科学美国人》：当然，这抗性不会永远有效。现在我们已经看到这些技术改造提供的抗虫效果没那么好了。你认为，这个产业过于依赖遗传工程，把它们当成是“灵丹妙药”了吗？

比奇：我不这么认为。任何植物育种中都会发生这类事情，不论是传统育种，还是我们现在正在从事的分子育种。在上世纪六七十年代，新型小麦锈病顺着风从墨西哥传播过来，植物育种者竭尽全力找到了抵抗这种锈病菌株的方法。但是，几年后，另一种菌株又会出现，因此他们不得不继续寻找新的应变措施。

持久稳定的抵抗力基本上是不存在的，这就引出了为什么我们最初要创造出转基因作物这个问题。过去15～20年，我们得到的是大量从未在环境中使用过的杀虫剂。现在我们想知道的是，我们是要像过去那种只使用化学制剂，还是将有能力找到对付世界各地所知害虫的新基因。

与美国不同，热带地区，包括中国的部分地区，一直面对着来自多种昆虫的压力。为了控制各种对作物有害的昆虫，科学家将需要各种不同的遗传技术，否则大概就必须使用一些非遗传技术来控制害虫，比如各种已被证明有效的杀虫剂。总的来说，我们会在一个国家寻找各种能够抵抗粉虱的基因，在另一个国家寻找抗蚜虫的基因。如果我们成功了，我们就拥有了解决这些问题的遗传方法，而不需要使用化学制剂，我认为这更具可持续性。

《科学美国人》：农业生物技术产业的评论家抱怨，这样只是着眼于给农民提高效益，而不是为消费者改善食品质量。你有什么想说的吗？

比奇：早些年，我们这些大学学术圈中的许多人都在考虑，用基因工程来提高食物中的维生素含量，改善种子蛋白质量，培育出不需要杀虫剂的作物——我们认为，这些都应该有利于农业和消费者。生物技术产品的审批程序繁琐、价格昂贵，搞研究的学者也不清楚其具体程序。这就需要私人企业成功研发这些新技术，并找到机会将高质量的农作物提供给农民。但是购买这些作物的食品公司，如通用磨坊公司（General Mills）、 凯洛格公司（Kellogg’s），一向不会给含有更多营养的小麦、燕麦等农作物或含更高矿物质的蔬菜付更多的钱。

《科学美国人》：为什么不呢？

比奇：因为美国公众不愿意为那些产品付更多钱。

《科学美国人》：今天消费者乐于为贴有“有机”、“非转基因”标签的农作物付更多的钱，因为他们认为这些作物会更健康。你认为转基因农作物如何能使农业更可持续发展？

比奇：我认为，现有的转基因作物如今已经对农业可持续发展有所贡献。由于促进了免耕农业的应用，它们减少了有害杀虫剂和除草剂的使用以及土壤流失。然而，我们可以做更多。你知道，农业和林业产生的排放约占全球温室气体排放的31%，大于能源部门的26%。农业是甲烷及一氧化氮排放的主要来源，而且由于肥料从田地里流失，也造成了一些径流的污染。农业需要做得更好。

全球人口还没有达到最高点，可能会持续增长到2050年甚至2060年。在此期间，我们必须在提高粮食生产的同时，降低温室气体排放和土壤流失，并减少水道污染。那是一个艰巨挑战。随着播种和作物生产新技术的应用，在减少化学肥料的使用及灌溉次数的前提下维持高产将成为可能。更好的种子和改进的农耕作业也将有所帮助。

《科学美国人》：由于转基因作物对非转基因作物及本地野生植物的基因漂移，环保人士不愿意接受转基因作物。这也是加利福尼亚州一位美国联邦法官最近下令销毁基因改造过的甜菜的一个原因。

比奇：的确是这样。但是，需要注意的一个重点是，法庭裁决的并不是甜菜或异花授粉植株的安全性。那些农民之所以提起诉讼要求赔偿，是因为他们种植的是有机作物，按照定义不能够包含转基因成分。这些农民担心，他们的非转基因作物被转基因作物的花粉所污染，降低作物的价值。在这个案子里，这已经是产品营销的问题，而非食品安全问题了。

另一方面，我们也确实有理由保护农作物野生物群体：它们是遗传多样性的资源库。在美国，我们并没有在转基因玉米旁边种植来自墨西哥的野生玉米。有些本土种之间也有异花授粉的可能性，比如南瓜和甜瓜，地里有它们的野生祖先。确保这些种质资源能被保留下来非常重要。

从某些方面来说，无论是否源自转基因植物，那些抗病或者抗虫性状转移到亲缘杂草上可能都具有积极意义，因为这将减少这一地区的害虫或者病原体。

《科学美国人》：这对农业或许是积极的，对野外生态系统却是不必要的。如果你创造了一种富含维生素A的水稻，它的基因又散布到了维生素A比较稀缺的环境，会带来怎样的结果？

比奇：大部分科学家预测，用于改良黄金水稻（富含维生素A）的基因漂移到其他品种或者野生型近缘植物上，不会带来任何负面影响。与之相比，在那些维生素A贫乏的地区广泛推广黄金水稻的收益是巨大的。想想看，如果我们进一步阻碍这种改良食品的推广，让成千上万儿童因为缺乏维生素A而失明、弱视以及夭折，情况会如何？儿童们的视力又价值几何？这些遗传性状转移到野生水稻上到底会有什么潜在危害？你是对的，不能说对全国的每个地方、世界的任何角落、或寒或热的每个不同的生态环境都没有影响，但我们需要权衡风险与收益。

《科学美国人》：有些科学家抱怨，生物技术公司妨碍了转基因作物的研究。用这些研究去对转基因作物的危害做出准确的回答，难道是不必要的吗？

比奇：这是一个包含了许多因素的复杂问题。我认为，如果更多的学院派科学家参与测试或者进行其他类型的实验，这个领域会取得更长足的进展。而在这些问题上，学术机构参与得实在太少。我们中有许多人很早就强烈要求共享更多资料，我能够理解学术界的那些担忧。

另一方面，我曾经问过那些公司，为什么不提供一些种子给学院派科学家作研究用。有些公司指出，关于转基因作物的使用，过去20年来已经有过许多学术研究，它们不是不够完善，就是实验设计存在问题。结果，对这样的研究进行后续调查的许多其他科学家浪费了大量精力。

举个例子吧，有报道说抗虫玉米的花粉能够毒害大斑蝶和其他蝴蝶的幼虫，于是许多人得出结论认为转基因玉米对大斑蝶的数量具有破坏性影响。这个发现被媒体广泛引用，美国农业部为此花费了大量的精力和资金去彻底调查此事，结果发现大斑蝶幼虫只有在非常严格的条件下才可能会受到影响：比如，玉米授粉的时间和地点与大斑蝶幼虫生长的时间和地点吻合——这种巧合是非常非常罕见的。

此外，由于抗虫转基因玉米减少了化学杀虫剂的使用量，蝴蝶和其他昆虫的数量因此还增加了。从这些例子可以看出，公司有理由担心一些学术研究的质量，觉得在这些情况下他们得不偿失。但公司仍可从学院派科学家在转基因作物方面的优秀研究中大大获益，我希望将来在农业生物技术领域，公共部门和私人部门的科学家能够有更多的合作，而不是怀疑。

《科学美国人》：如果转基因作物突然退出市场，会有什么后果？

比奇：在美国，食品的价格会有适当的上调，因为由于使用了转基因作物，目前食物的生产效率普遍较高，使得食物价格较低。如果我们不得不回过头去采用那些比较古老的生产方式，这会导致种植密度和亩产产量的降低。我们很可能会看到，为了增加总产量，人们只能增加种植面积，包括使用一些贫瘠土地。在美国和其他国家，农用化学制剂的使用量会明显增加，由此带来的健康问题也将增加。虽然过去20年植物育种有了长足发展，但是如果没有生物技术辅助，一些主要的商业农作物，比如玉米、大豆和棉花的产量会比现在更低。如果全球作物总产量下降，贫穷国家受到的影响将比富裕国家更大。相比有强大食品农业生产基础的国家，农业不发达国家会遭受更多损失。SA

环球科学小词典

阿门社区位于美国宾夕法尼亚州和俄亥俄州等地，那里的居民拒绝现代文明，固守传统生活方式。他们因受宗教迫害而在18世纪前后从欧洲移民到美国，主张个人信仰自主和宗教宽容，他们没有统一教会，被统称为阿门教派。

扩展阅读

◆Genetically Modified Foods: Debating Biotechnology. Edited by Michael Ruse and David Castle. Prometheus Books, 2002.

◆Safe Food: The Politics of Food Safety. Marion Nestle. University of California Press, 2010.

[1]布伦丹·博雷利居住在纽约市，经常为《科学美国人》和《自然》撰写科学和环境方面的报道。

转基因：让科学回归科学

在围绕转基因的争议甚嚣尘上而真相却渐行渐远的时刻，将科学问题还给科学才是让一切拨云见日的最终出路。

本刊记者 刘洋

2003年，刚刚当选巴西总统的卢拉（Luiz Inacio Lula da Silva）面临着一个棘手的问题：是否赋予转基因大豆以合法资质。当时，由于没能遏制汹03涌的走私浪潮，转基因大豆在巴西国内的种植面积已经超过了300万公顷，这一数字占到当时巴西全国大豆种植面积的16.3%。

巴西一直对其纯天然的大豆产业信心十足，转基因大豆突然而至的规模令这个国家颇有些措手不及。依靠优秀的自然条件，巴西在2000年时就已经在大豆单产上超过了其最大的竞争对手美国：当时，巴西控制着全球四分之一的大豆生产和三分之一的大豆贸易。大豆因而是巴西农民最主要的收入来源。也是因为这个原因，转基因大豆的处理才显得至关重要。

考虑到豆农利益和社会稳定，卢拉政府决心彻底解决国内长期存在的“转基因危机”。就任总统三个月后，卢拉宣布了著名的“113号临时措施”，正式认可转基因大豆种植的事实，并同意过去一年收获的转基因大豆在2004年1月31日之前上市进行合法交易。随后，经过激烈的国会讨论，巴西又全面放开了转基因商品的交易。巴西的转基因闸门至此打开：今天，巴西已经是仅次于美国的全球第二大转基因种植国。

与巴西几乎完全同步，大豆在另一个大国——中国也已成为焦点。中国是大豆的原产国，有着其他国家难以比拟的优秀种植传统。当时，中国还是大豆的净出口国，因而并不担忧大豆的供应量。更重要的是，与巴西相比，中国对走私的管控相当出色，因而也不存在必须放开转基因大豆种植与生产的压力。当时，正是这些外部条件帮助中国成功阻止了转基因大豆种子的进入，使中国得以“幸运”地维持传统的种植体系。但在国际贸易的背景下，这些幸运很快变成了不能言说的痛苦：中国传统的大豆产业在转基因产品的低廉价格和优良特性面前迅速败退。仅仅10年后的今天，中国就已经成为全球最大的大豆进口国。

转瞬间沧海桑田的巨变，证明转基因是一个神奇的领域。这个领域的故事远不只如此：曾经高深的测序技术和操作方法，在10多年的时间里，就迅速变成了学科最基础的要求；同时，这门学科的核心竞争力又如此威力巨大，拥有自主知识产权的功能基因——可能只是某几个甚至某个碱基对，事实上最终决定着研究力量的行业排名、国际地位、潜在能量与现实价值。

“公益性质的基因测序绘制了一部难以读懂的生命天书。人们随后的所有研究都是为了读懂这本书，这些研究最终都以专利的形式变成财富的源泉。而所谓的转基因技术，其实只是为了让这本书中的知识可以造福人类。”在接受《环球科学》记者采访时，中国农业大学食品科学与营养工程学院院长罗云波说，“拥有自主知识产权的功能基因的数量，决定了能有多少拥有自主知识产权的转基因产品，这又最终决定了掌控一个产业的潜力与能力。”

对于这个道理，中国理应感同身受，因为中国本就是转基因最初的受益者之一。

奇怪的受益者

1992年，中国棉花主产区棉铃虫灾害爆发，对中国外贸至关重要的纺织业随之陷入困境。国外转基因抗虫棉立即乘虚而入：到1998年，中国棉花市场的95%已落入人手。发展国产转基因抗虫棉，随后打破争议被提上议事日程：1999年，我国成为第二个拥有自主知识产权转基因抗虫棉的国家。结果很快，中国不但保住了本土市场，还成功打进了国际市场。

“现在，除新疆少部分没有虫害的地方，中国绝大多数棉花都是转基因产品，”在接收《环球科学》采访时，中国农业科学院生物技术研究所研究员黄大昉说，“我国还有大概不足一万亩的木瓜和少量杨树等作物，为了抵御病虫害也采用了转基因种子，这也是现在我国仅有的几种实现了产业化的转基因作物。”

与很多国家不同，中国对新事物的态度相当开放，中国的转基因研究也曾得到政策层的鼎力支持。上世纪80年代，邓小平甚至在启动863计划时就已经指出，“将来农业问题的出路，最终要由生物工程来解决，要靠尖端技术”。那时，转基因技术在全球也不过刚刚起步。

自上而下的政策支持营造出的安静氛围，最终在2009年戛然而止。当年8月，农业部批准了转基因抗虫水稻“华恢1号”和“Bt汕优63”的生产安全证书，我国因此成为全世界最早批准生产转基因主粮的国家。同年10月，“华恢1号”和“Bt汕优63”出现在《2009年第二批农业转基因生物安全证书批准清单》中，中国社会围绕转基因的种种争论由此突然爆发并迅速上升至白热化状态。

无休止的争吵，最终让中国的转基因研究变成了一个烫手的山芋。

对于转基因技术的坚定反对者，中国似乎是“纯洁基因”的最后一块乐土。一旦全球的农业生产因为转基因陷入困境，中国的农业生产系统将成为最终的救世主；即便转基因产品最终被证实安全可靠，中国原汁原味的农业生产系统也是一道靓丽而独特的风景。

对于转基因技术的忠实拥护者，中国却在扮演一个奇怪的角色。中国一直对新鲜事物保持开放心态，却在可能影响未来的技术上畏首畏尾；中国拥有建立全产业链知识产权的良好基础，却在转基因技术方兴未艾时就落于下风；中国快速建立了300多个转基因研究机构，聚集了数万专业研究人员，但与转基因相关的传统产业却可能正在变成一个短板：在今天的中国，仅国有种子公司就超过2 700家，但这些公司却没能守住任何重要的种子市场。

更重要的是，在转基因的控辩双方激烈争锋的过程中，真相却离公众越来越远，以至于监管竟变成了双方共同的诉求。

监管的窘境

不久前，美国又在转基因技术领域取得了一项突破：现在，美国正在进行为期4个月的转基因三文鱼公示，一旦公示通过，转基因三文鱼将成为全球第一个转基因动物食品。

其实，中国本可以将这个里程碑提前若干年。早在1985年，中国科学院水生生物研究所（以下简称“水生所”）就已经获得了具有快速生长效应的转基因黄河鲤鱼。利用转基因黄河鲤鱼与非转基因黄河鲤鱼的对比研究，水生所还证实了同一物种的个体生长率越高，临界游泳速度越低这一重要的进化学假说。

但这项实验室中的发明没能变成市场上的创新。“对转基因进行仔细的科学论证当然有必要。如果某种生物有比较大的可能引发过敏等不适反应，利用这种生物的基因就应当格外小心甚至尽量避免。”忆起往事，罗云波仍认为，人们对于转基因作物在很多时候都太过敏感了，“但一旦经过科学论证，转基因作物其实相当安全。人类食用异源动植物的历史与自身历史一样漫长，但我们从没有因为吃了这些食物，那些异源基因就整合到我们的基因组中了。”

美国的监管政策因而被人们反复提及。在转基因技术监管上，美国主张“可靠科学原则”，强调科学才是管制的基石——而非无端猜测和消费者的担忧。因此，美国并没有制定专门法律管制转基因食品，只是将转基因食品直接纳入现有法律框架内，要求食品生产商确保食品安全。同时，美国也远不如其他国家那样认同所谓的消费者“知情权”，因而并没有强制要求食品生产商在自己的产品上张贴转基因标识。

美国被认为也有自己的底线，比如转基因作物与非转基因作物的隔离，这曾被视为转基因作物具有潜在危险的证据之一。但在黄大昉看来，这是一种至今仍被广泛曲解的做法，因为这种做法的初衷与所谓基因纯洁毫无关系。

“设置隔离带是为了使害虫可能产生的抗性得以稀释，这在农业上叫做庇护所策略，”黄大昉说，“但中国无需这种策略，因为中国大部分地区实行的种植制度与美国的主要种植制度存在明显差异。美国以大农场的规模化种植为主，中国以小农户散种为主。在中国，植物本身就是混合生长的，这是天然的庇护所。”

而出于一贯的保守主义思想，欧盟对转基因产品的管理采取了过程管理模式。这种模式认为生物技术本身具有潜在危险性，只要与生物技术相关的活动都要进行安全性评价并接受严格管理，以过程为基础、在风险分析中应用预防原则，进行单独立法并实行统一管理。

“即便在欧洲，对转基因食品的强制性标识使用的也是定量原则，只有转基因成分达到5%，管制机构才会要求张贴标识，”黄大昉表示，“但中国实行的是定性原则，对转基因成分零容忍。因为检测和监管成本极高，这样的政策不但执行起来非常困难，还容易造成公众误解。”

不安和揣测其实一直在公众中蔓延。有人主张，转基因技术的研究和实验应该与产业化的尝试相分离。在转基因的安全性得到彻底的科学论证之前，转基因作物——至少是可食用转基因作物的产业化尝试应该放缓甚至禁止。哪怕为此等待几代甚至几十代人的时间也在所不惜，毕竟现在安全无法代表永久安全，而生命的安全永远都是第一顺位的选择。

“现在安全无法证明几十代之后仍然安全，这是一个绝对的伪命题，”对于反对方的苛求，罗云波认为这已经背离了技术的本意，“任何东西如果都要等几十代人，人类将永远无法依靠技术进步造福自身，技术问题只能依靠技术进步来解决。我们不发展，不能阻止世界发展。技术进步日新月异，我们现在亡羊补牢仍有希望，再犹豫徘徊就只能落后挨打了。”

生命科学具有扭转乾坤的神奇魔力。在全球对农药依赖日益严重，而人们又对农药的副作用心怀恐惧时，转基因为人们提供了一种解决问题的新方法。英国咨询公司PGEconomics分析了1996到2010年间的数据后，得出结论：与转基因作物相关的农药使用量下降了9%。考虑到转基因作物巨大且不断增长的种植面积，这一降幅无疑已经堪称一个巨大的成就。

而同时，人们对生命奥秘的畏惧之心，又让生命科学似乎具有引发争议的天然优势。但在眺望未来时，我们会发现，畏惧不会带来改变，裹足不前只会让宝贵的机会白白流逝。

让科学回归科学

1972年，为了推动生物技术研究，德国成立了国家生物技术实验室。到上世纪80年代早期，德国的生物技术专利申请数量已经超过了美国。但当时，德国的反生物技术团体声称，生物技术会使纳粹宣扬的种族选择理论死灰复燃，这令德国的生物技术研究迅速陷入困境。1984年，德国议会委员会甚至专门撰写了报告《基因技术的机遇与风险》以探讨潜在的危害。

与德国不同，美国对新技术更为开放：在德国对转基因技术畏首畏尾的时候，美国技术评估办公室发表了一篇题为《商业生物技术》的报告，他们在考察生物技术的经济前景之后，又详细列举了联邦政府可以采取的各种举措，他们希望能够借此登上基因技术的制高点。

德国对待生物技术的态度，迫使生物医药公司开始寻找新的出路。到1990年，德国本来应该进入生物技术领域的投资，有75%都流向了国外，而其中很大一部分都流入了美国。一位制药公司高管的话也许颇能反映当时大家的心态，“如果把钱投在某种化学产品上，我们两三年就能获利；但如果投资生物技术，十年内都未必能赚钱。既然如此，我们为何还要把钱花在这种东西上？”

保守主义并不只属于德国，整个欧洲都对新技术可能造成的负面后果较为警惕。这种思潮在转基因技术上表现得尤为明显，疯牛病等事件使这种担忧变得更加普遍和严重。调查表明：2/3的欧洲消费者认为转基因食品会给社会带来危险，只有1/3的人支持转基因食品。目前，转基因作物在欧盟农业中所占比例不到0.12%，且大部分种植在西班牙。在世界范围内，欧盟种植转基因作物的土地也只占到总额的0.08%。

但欧洲的有识之士已经逐渐意识到，食物不可能一直过剩而廉价，贸易政策和对转基因作物的安全性质疑也无法永远充当欧洲农业的马其诺防线，欧洲迟早都要正面迎接来自全球竞争对手的挑战。而要赢得这场国际竞争，欧洲除了推进技术进步外再无任何选择。

利用欧盟严格管制带来的发展空间和时间，欧盟多个成员国开始在转基因研究领域持续发力。20年来，欧盟国家农业转基因研究单位增加了接近500个，一个完整的研究体系正在建立。欧盟执委会2009年出版的《转基因作物与传统有机农业共存之国家策略报告》中指出，至少有15个会员国立法采纳了这一制度，这对保守的欧洲而言无疑是个长足的进步。

同时，欧盟也相继放开了转基因作物的种植，并允许在饲料中添加转基因成分。对于一个粮食供给无忧而又保守主义思潮泛滥的土地而言，所有这些都不能不说是巨大的进步。

“自诞生以来，转基因技术就一直处在上升之中，这股技术潮流不会逆转也无法逆转。”对于转基因技术在中国的前景，黄大昉认为中国应该抓紧转变思路，“中国与其他国家的国情极为不同。中国是一个农业大国，地少人多的国情短期内无法改变。尽管连年丰收，但我们可以看到中国农业面临的挑战依然巨大，除去依靠技术进步，中国农业没有更好的出路。”

2008年，作为关系着我国未来经济社会和科学技术发展的重大科技专项“转基因生物新品种培育”正式开始实施。两年后，生物育种又被列为我国急需培育和发展的战略性新兴产业。同年，中央一号文件中明确指出要“在科学评估、依法管理的基础上，推进转基因新品种产业化”。在去年颁布的国家“十二五”发展规划中也有明确要求：“加快农业生物育种创新和推广应用，开发具有重要应用价值和自主知识产权的生物新品种，做大做强现代种业”。

“鸡蛋，从外打破是食物，从内打破是生命。转基因技术的研发和推广也是如此，从外打破是不得不承受的压力，是最终被迫无奈地接受，裹挟着被动向前；但是从内打破则是成长，是万众一心的智慧和力量之于生命力的展现。”在自己的博客中，罗云波这样写道，“用理性的眼光去信赖科学，用动态的包容去期待发现，就能让科学帮助人类趋利避害。”

转基因技术简史

从DNA双螺旋结构的发现，到DNA重组技术的问世，再到首批转基因生物的出现，共用了大概30年的时间。现在，让我们一起回顾一下，在过去几十年里，转基因技术所走过的路。

1968年

瑞士生物学家阿尔伯和美国生物学家内森斯、史密斯发现了限制性内切酶，这种分子可以切开DNA，为DNA重组奠定了基础。因为这一发现，阿尔伯、内森斯和史密斯共同获得了1978年的诺贝尔生理学或医学奖。

1972年

美国科学家伯格在内森斯和史密斯等人研究的基础上，利用限制性内切酶，将猿猴病毒DNA和噬菌体DNA切开、重组，得到了世界上第一批重组DNA分子，标志着DNA重组技术成为现代生物技术和生命科学的基础与核心。

1973年

美国的分子生物学家科恩又将几种不同的外源DNA插入质粒pSC101的DNA中，并进一步将它们引入大肠杆菌中，从而开创了遗传工程的研究。

1977年

美国科学家奇尔顿等人在研究经农杆菌侵染形成的植物肿瘤细胞时，结果发现在肿瘤细胞中，存在着农杆菌Ti质粒的一个片段，称为T-DNA（Transfer-DNA，转移DNA）。实验表明，T-DNA转移到植物细胞后整合进植物基因组中并得以表达，从而导致了冠瘿瘤的发生。而且进一步研究发现，整合到植物基因组中的T-DNA可以稳定地传给植物后代，Ti质粒的上述特性成为农杆菌介导植物遗传转化的重要基础。

1980年

美国耶鲁大学的科学家拉德尔和同事通过显微注射法，将一种新的基因导入小鼠受精卵原核，从而培育出了世界第一例转基因动物，这些研究标 志着动物转基因技术的建立。

1983年

利用农杆菌介导的方法，美国华盛顿大学和威斯康星大学的科学家分别宣布将卡那霉素抗性基因导入烟草和将大豆基因转入向日葵，标志着植物转 基因技术改良农作物的开始。

1986年

美国批准首批转基因植物进入田间实验，这批作物主要是抗虫和抗除草剂棉花。

1994年

美国Calgene公司开发的延熟番茄Flavr—SaVr被批准进行商业化生产，这是全球首次批准的可进行商业化生产的转基因植物。

1995年

美国环境保护局证实，转基因Bt土豆是安全的，这也是美国批准的首个抗虫作物，并且当年的种植面积达600公顷。

2013年

美国食品与药品管理局就批准转基因三文鱼上市征求公众意见（本刊截稿时，仍处于公示阶段），如果获批，转基因三文鱼将是全球首个获批的转基因食用动物。

转基因农业能养活地球？

耕地缩小，普通粮食作物的产量接近极限，但全球还有8亿人在挨饿。转基因作物的出现，让我们看到了转机：种植转基因作物，农民只需要投入少量成本，就能获得高产出。

撰文 [1] 泰里·拉尼（Terri Raney）

普拉布·平加利（ Prabhu Pingali）翻译 冯志华

基因革命

●在发展中国家，转基因作物能提高农民的收入、降低粮食价格，但它也有自身缺陷。

● 20世纪的“绿色革命”中，公共研究机构在世界范围内进行试验、研究，研发出的技术免费在全球推广；今天的“基因革命”却是由几个跨国公司主导的。

● 转基因作物的“威力”要完全发挥出来，不仅要取决于当地的政策、制度（比如知识产权、环境和食品安全规则），还与每个国家具体的环境条件有关。

全球饥饿人数始终居高不下。1960年，约有10亿人为一日三餐发愁，47年后的今天，仍有8亿人填不饱肚子。冰冷的数字固然让人沮丧，但让每个人都能填饱肚子这一目标已经离我们越来越近了：目前，世界上约有56亿人能得到充足的食物，而在半个世纪前仅为20亿人。

粮食产量的大幅提高，离不开现代农业技术的进步。优良种子的研发和推广，施肥和灌溉等人工投入，让粮食作物的产量接近极限，这些因素也驱动了20世纪“绿色革命”的发展。选育良种、不同品种间的杂交等常规手段，不仅提高了粮食产量、增加了农民的收入，还降低了粮食价格。

现在，我们将有幸见证一场“基因革命”。最近几十年，科学家发明并完善了转基因技术，可以轻易地在不同物种、不同个体间转移特定基因。利用这种技术，我们能培育出具有优良性状的新品种。害虫一直是农业生产的大敌，农药虽可杀灭害虫，却会污染环境。科学家用转基因技术，解决了这一难题：先从土壤中分离出苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，缩写为Bt），再从细菌中提取特定基因转移给棉花、玉米或其他作物，培育出的Bt变种就对某些害虫具有先天性抵抗力。科学家还可以培育抗除草剂的大豆、富含β-胡萝卜素且更有营养的“黄金大米”以及其他一些优良品种。

自诞生那天起，转基因作物就一直饱受争议，因为在很多人看来，它们存在着诸多潜在风险。转基因作物可能引发“基因流”（gene flow）现象（即转入基因逃逸、转移到其他作物或野生植物中）、“孕育”出具有抗性的害虫，转基因食品也可能会影响消费者的健康。但转基因作物的推广速度，却是农业史上前所未有的。2006年，加拿大和美国的转基因作物种植面积最大，约占世界总种植面积的60%，发展中国家也占了不小的比例，约为38%，其中以阿根廷、巴西、印度和中国最为突出。

环球科学小词典

苏云金芽孢杆菌是目前研究最为深入、应用最广的杀虫微生物，在它生命过程中的特定阶段，会产生一种毒素蛋白（杀虫晶体蛋白），这些蛋白具有很高的杀虫活性。过去几十年间，科学家已找到了数十种苏云金芽孢杆菌以及130多种杀虫晶体蛋白。

如果转基因作物确实能显著提高粮食产量、减少饥饿人数，下一步要做的就是向不大富裕的农民朋友证明转基因作物的经济价值。因为只有收入的增加，才能调动他们种植转基因作物的积极性。最近一些研究显示，发展中国家的农民种植转基因作物，确实获益不少。在农民看来，虽然转基因种子价格高，但粮食产量高、杀虫剂花费少，总的来说还是很划算的。很多人认为，因为规模经济效应，转基因作物的种植规模越大，利润也会越高，事实却恰恰相反，小农场的利润率甚至比大农场高。以前，人们担心国际性生物技术公司会独占全部利润，研究结果打消了这种疑虑——消费者、农民会与大公司分享转基因作物带来的好处。

制度与技术同等重要。因为制度问题，不同国家，甚至同一国家的不同地区之间，转基因技术带来的利润也有很大差异。一个国家的农业研发能力、农业生产资料市场的运转状况（如优良品种的推广）和总体政策环境（食品安全政策、贸易与知识产权政策等），都制约着农业生产的收益。只有解决了棘手的制度难题，转基因作物改善农民生活水平的潜力才能得到充分发挥。

除了提高粮食产量、增加农民收入以外，转基因作物还可缓解由密集农业活动导致的环境问题。种植Bt作物可以降低化学杀虫剂的用量，以免蜜蜂等益虫受到伤害。种植抗除草剂的作物虽然会导致低毒除草剂整体用量的上升，但能避免剧毒除草剂的使用。种植转基因作物可采用低耕或免耕的方式，减少土壤侵蚀、降低土壤结构和微生物群落崩溃的可能。正如英国国际发展部（U.K.Department for International Development）首席科学家戈登·康韦（Gordon Conway）所说，“基因革命”能解决的农业问题，远比当年的“绿色革命”多。

技术背后的经济问题

产量提升、收入增加，这是种植转基因作物带来的好处。然而，并非所有农民都能享受到这种好处。生物公司往往针对发达国家研发转基因种子，种子价格一般较高——这是发展中国家贫穷农民难以承受的。

也有人认为，农业技术的进步，根本无助于解决贫困和饥饿问题，因为目前全球生产的粮食已足够所有人食用，我们需要做的是实现公平分配，让穷人也有饭吃。然而，事实胜于雄辩，在发展中国家，要想实现经济的可持续发展，缓解贫困状况，技术革新是必要的（当然，只有技术革命是不够的）。

在农耕社会，农业是经济发展的主要驱动力。技术的进步，让“绿色革命”如虎添翼，农民从中得到了巨大的实惠。小麦、水稻、玉米等作物的优良品种，先后在亚洲、拉丁美洲、非洲的发展中国家推广开来（非洲开展“绿色革命”较晚，普及程度也较低）。通过提高粮食产量，绿色革命增加了农民收入，降低了粮食价格，让穷人不再为高昂的粮价发愁。这个良性循环不仅实现了经济的可持续发展，还改善了数百万贫困人口的生活。

然而，在很多方面，基因革命与绿色革命都有显著差异。最关键的问题在于，发展中国家的贫困农民能否以优惠的价格买到转基因种子。跨国公司主导了基因革命，它们是转基因作物的主要研发机构，而绿色革命的科研人员却来自国家政府以及国际公共机构。公共研究机构免费推广研究成果，跨国公司的发明则有专利保护，要使用它们的发明，只有通过商业化途径。技术来源的更替影响着研究方向、产品类型，囊中羞涩的农民将是受影响最大的群体。

目前，只有中国农民在种植自己国家研发的转基因作物，不受国际私营研究机构的约束。另一些发展中国家，尤其是印度、巴西和南非，也在独立研究转基因作物，虽然已经在进行田间试验，但尚未形成商业化产品。其他发展中国家则几乎不具备独立研发的技术实力。国际农业研究磋商组织（Consultative Group on International Agricultural Research，CGIAR）是一个由各国政府、组织和私人基金会组成的合作性机构，专门支持一些由国际研究中心与国家研究机构或私营机构合作开展的研究项目。这些研究一般是为发展中国家开发转基因作物，但规模较小且资金匮乏。

私营生物技术研究机构注重经济效益，自然会以发达国家为主要目标，重点开发适合于北美和欧洲等温带地区种植的转基因作物。同处温带地区的发展中国家（南美、南非和中国等）因此“意外”受益，而处于热带干旱地区的发展中国家就没这么好的运气了，必须要有专门解决方案才行。

贫穷群体受到的关注实在有限，他们赖以生存的作物和牲畜，很难进入主要研究机构的计划。在发展中国家，农民最想改变的作物性状是：提高粮食的营养价值，增强对恶劣环境的抵抗力（如耐旱、耐盐及抗病虫害）。水稻、小麦、豌豆、花生、高粱等作物，在很多国家都是主要粮食作物，但它们经常被常规农业研究计划所忽视。

非洲生物技术产业的急先锋

■维萨科具有极强的耐旱能力，即使失去95%的水分，它仍能存活。

南非开普敦大学的珍妮弗·汤姆森（Jennifer Thomson）是转基因科学的坚定拥趸，在她看来，转基因作物能改善非洲贫穷人口的生活状况。她领导的研究小组开发了多种适合在非洲种植的转基因玉米，还帮助起草了南非转基因生物相关的法律法规，并担任非洲农业技术基金会（African Agricultural Technology Foundation，AATF，位于肯尼亚内罗毕）的主席。

汤姆森的研究小组耗时12年，培育出了能抵抗玉米条纹病毒的玉米品种——这种病毒在非洲东部十分流行。他们首先获得了试验性的植株，并成功进行了温室试验。相对于普通植株，试验性植株更易于进行基因改造，但其他性状却不适合农业生产。汤姆森将这种抗病毒技术授权给夸祖鲁/纳塔尔省的Pannar种子公司，由他们推进转基因植株的商业化。目前，Pannar公司已经取得了突破性进展，正与汤姆森的研究小组一起进行田间试验。

汤姆森的研究小组还想从耐旱植物——维萨科（viscosa）中提取基因，开发耐旱玉米。维萨科耐旱能力极强，失去95%的水分仍能存活。该研究还处于初始阶段，汤姆森还没有决定转移哪种基因，她说：“我们在逐个测试候选基因，以后还要进行联合测试。这是一项长期研究计划。”

汤姆森认为，发展中国家建立自己的生物技术研究体系非常重要，引进跨国公司发明的技术也很重要。她说：“在非洲，跨国公司与我们的兴趣点并不一致。在西非，我们关注的是豇豆，但哪个跨国公司会对豇豆有兴趣呢？AATF可将来自跨国公司的农业生物技术引入非洲。最近，我们就成功引进了抗虫豇豆。”通过AATF，跨国公司也能为非洲转基因作物发展“提供很大的帮助”。

谈到自己的研究，汤姆森说，她拒绝跨国公司的经费支持，就是为了能免费给农民提供技术支持。克劳德·利昂慈善基金会（Claude Leon Foundation）看到抗病毒玉米有助于非洲人民摆脱饥饿，多年来为抗条纹病毒玉米的研究提供了大部分经费。最近，Pannar公司在资金和研究方面（如帮助汤姆森测试转基因植物），也提供了大量的帮助。汤姆森表示：“我不愿意看到由于人为因素，导致我研究的玉米变得更加昂贵。”

——格雷厄姆·P·柯林斯（Graham P. Collins）

“黄金大米”

发展中国家的农民被跨国生物公司忽略，却得到了很多科学家的关注。黄金水稻是科学家专为贫穷农民开发的转基因作物，它能生产出性价比极高的“黄金大米”：不仅富含β-胡萝卜素，而且价格低廉。

虽然以盈利为目标的研究计划占用了大部分资源，但科学家仍在努力完善转基因技术，帮助发展中国家的农民解决技术难题。乔尔·科恩（Joel Cohen）任职于国际粮食政策研究所（International Food Policy Research Institute）。2003年，他调查了15个发展中国家的公共研究计划，发现这些国家对谷类、蔬菜、块根作物、油料、棉花等45种作物，进行了201项转基因研究。

发展中国家最重要的粮食作物是水稻。研究人员正在为贫穷国家的农民开发转基因水稻，其中就包括Bt抗虫水稻和“黄金水稻”。

在中国进行的田间试验表明，就小规模农业生产而言，种植Bt水稻有不少好处。由于能抵抗害虫侵袭，Bt水稻降低了化学杀虫剂的使用量，农民能以较低的成本实现高收益，还不用担心受到农药的毒害（在中国，农民一般使用肩背式喷雾器喷洒农药，基本没有防护设备，很容易在喷洒农药时中毒）。杀虫剂用量的减少，保护了田间益虫，有利于环保。伊朗是唯一允许商业化种植Bt水稻的国家，2006年的种植面积已达到5000公顷（1公顷等于10,000平方米）。

“黄金大米”可能是最著名的转基因粮食，它有助于治疗维生素A缺乏症（vitamin A deficiency）。全球每天有3,000人因缺乏维生素A而死亡，每年有50万儿童因此失明。主要原因是人们以精米为主食，但精米不含β-胡萝卜素（beta-carotene），而人体内的维生素A正是由β-胡萝卜素转化而来的。

第一代“黄金大米”诞生于2000年，包含两个外来基因：一个来自水仙花，另一个来自土壤细菌——噬夏孢欧文菌（Erwinia uredovora），β-胡萝卜素就是由这两个基因合成的。黄金大米是由瑞士联邦理工学院苏黎世分校的英戈·波特里库斯（Ingo Potrykus）、德国弗赖堡大学的彼得·拜尔（Peter Beyer）以及一个学术与人道主义组织网络研制的。在它诞生之初，“黄金大米”并不被公众接受。很多人认为，这是用技术手段来解决社会问题，肯定不会成功。批评者还认为，“黄金大米”的出现是鼓励人们依赖单一食物，而不是饮食的多样化。他们声称，与其耗费巨资去研发“黄金大米”，不如把这些钱捐助给营养不良的人，让他们能从谷物、水果、蔬菜的合理搭配中汲取充足的营养。话虽如此，但许多穷人根本吃不起如此丰盛的膳食，价格低廉、营养丰富的黄金大米就成了他们最好的选择。

批评者还提出，如果只食用正常数量的黄金大米，人体摄入的β-胡萝卜素很有限，不足以维持正常的生理功能。对此，瑞士先正达公司的科学家们迅速回应。他们用一个玉米基因取代水仙花基因，研发出第二代黄金大米，使β-胡萝卜素在大米中的含量增加了20倍。这样一来，大约140克第二代黄金大米便可提供一名儿童每日所需的β-胡萝卜素。在以大米为主食的家庭，儿童每顿饭会吃掉大约60克大米，每天三顿就能摄入足够的β-胡萝卜素。

先正达公司是“黄金大米”人道主义网络（Humanitarian Golden Rice Network）的成员。基于人道主义用途，该公司从32家公司和学术机构免费获得了研发“黄金大米”必需的专利许可。目前，该公司与孟加拉、中国、印度、印度尼西亚、菲律宾、南非以及越南等国的研究机构合作，开发适合 当地种植条件的“黄金水稻”品种。一旦研制成功，并获得当地政府批准，年收入低于10,000 美元的农民就可以免费得到种子，还可保存新生种子，留待来年使用。然而根据《国际生物多样性公约》，由于许多国家缺少严格的生物安全守则，无法研究适合当地种植的品种。

“黄金大米”本身也需要经历多种测试的考验：首先是环境和食品安全测试，人体能从“黄金大米”中吸收多少β- 胡萝卜素也是必测项目，还要评估储存和蒸煮过程对“黄金大米”的影响。另外，很多国家的人偏爱白米饭，他们对“黄金大米”的颜色有何反应，也是科学家不得不考虑的。田间试验已安排就绪，将于今年年底在亚洲率先进行。人们并不期望黄金大米能完全消灭营养不良，但至少可以作为其他策略的有益补充。

归根结底，转基因作物能否成功推广，取决于农民能否从中获利。即便新品种很适合在当地种植，如果种子的价格过高，转基因作物的推广也会受阻。发生在阿根廷的一个案例便是对上述观点的最好注解。美国孟山都公司（Monsanto）开发了两种经济作物——抗病虫害Bt棉花和抗除草剂大豆。Bt棉花获得了专利保护，孟山都公司便以高出普通棉花种子一大截的价格出售Bt棉花种子。阿根廷棉农种植后，几乎没有利润，纷纷拒绝种植Bt棉花。

转基因大豆则未获专利保护，种子价格相对较低，也就激发了当地农民的种植热情。种植转基因大豆后，平均产量提高了10%。在增加的收益中，农民获得了其中的90%。但在世界范围内，种植转基因大豆的农民只能获得收益的13%，消费者（因为食品价格较低）、研发机构（种子公司和生物技术公司）分别获得了收益的53%和34%。经济学家认为，阿根廷农民愿意种植转基因大豆的主要原因是种子价格相对低廉。产量大幅增长，免耕种植普及，甚至可以与玉米交替种植，也是吸引他们种植转基因大豆的原因。对于抗除草剂作物，免耕种植非常实用，农民无须耕田，仅靠除草剂就能控制杂草生长。

然而，阿根廷的“转基因大豆模式”是一个特例，不能作为解决生物技术专利许可问题的范例。通过专利和其他手段保护知识产权，是技术进步的必要动力，有力地刺激了私人农业研究的发展（阿根廷情况比较特殊，当地私人机构只充当中介角色，将美国、欧洲开发的农业技术引入阿根廷）。当务之急是要建立一个两全其美的技术转移系统——在为发展中国家的农民着想的同时，维持私人研发机构的创新动力。

自主研发也是一条出路，中国就是很好的例子。中国科学家先挑选出适合本地环境的棉花品种，然后将豇豆（cowpea）中的一个基因转入棉花，独立研发出抗虫棉花，与孟山都公司的Bt棉花形成直接竞争关系。结果，中国的转基因棉花种子比其他国家的种子都要便宜，当地农民也能得到丰厚的回报。综合考虑生产率、农民收入和可持续性，在种植转基因作物的发展中国家中，中国是迄今最为成功的——种植转基因抗虫棉花的中国农民已经达到750万户。以研发和推广抗虫棉花为目标的公共研究机构，是中国在转基因作物领域取得成功的关键。

以前，与其他国家的农民相比，中国棉农的收入要少得多，因为为了避免严重病虫害，他们必须使用大量的杀虫剂。种植抗虫棉花后，产量增加、杀虫剂用量下降，而种子价格仅比普通种子略高，农民获得了丰厚的利润。而少用杀虫剂，对环境和农民健康也很有好处。

2003年，中国科学院农业政策研究中心的黄季焜和美国罗格斯大学的卡尔·普雷（Carl Pray），分析了收益与生产规模间的关系。他们认为，在中国，种植转基因棉花具有明显的脱贫效应：小规模农场获益最大，中等规模的农场由于大幅减少了杀虫剂的用量，生产成本下降最多。综合来看，中小规模农场的净利润是大型农场的两倍多。

一篇关注饥饿问题的文章却大谈棉花，多少会让人感到奇怪。这是因为，关于发展中国家转基因作物的种植情况，目前论证最充分、结果已公开发表的研究，都是以阿根廷、中国、印度、墨西哥和南非等国的抗虫棉花为研究对象的（见52页框图）。而在已发表的、以粮食作物为主题的论文中，阿根廷的转基因玉米和大豆、南非的转基因玉米是仅有的研究对象。

转基因棉花与粮食作物有很高的相关性，上述数据可作为“转基因经济学”的研究样本，从中获得的经验教训也适用于粮食作物。棉花本身也能改善许多人的“吃饭”问题：它不但可以增加棉农的收入，而且当棉农雇用了劳动力、购买了更多农产品和农业服务时，就可以增加其他贫困人群的收入。

南非则让我们看到了制度的力量。在这个国家，农业生产主要由大型现代化商业农场承担，小型农场只从事半生存农业生产（semisubsistence farm，生存农业是指稍有余粮的农业生产，种植的作物和饲养的牲畜都用来维持农民及其家人的生活，很少有剩余。半生存农业则介于生存农业与商业化农业之间）。早在1998年，抗虫棉花和黄玉米（主要用于动物饲料）就被引入南非。2001年，南非成为第一个种植转基因主食（白玉米）的发展中国家。

在夸祖鲁/纳塔尔省的马哈提尼平原（Makhathini Flat），两项针对南非小型农场主的研究发现，转基因棉花给他们带来了不少利润，具有明显的脱贫效应。当地的一个合作社不仅提供种子赊销服务，还给予技术支持。此外，环境和农民健康状况也因为杀虫剂用量显著减少而得到改善。据当地医院统计：1998年—1999年，转基因作物种植面积有限，杀虫剂致病病例大约是150例；到了2001年—2002年，转基因作物广泛种植，杀虫剂致病病例下降到十几例。

遗憾的是，马哈提尼平原的成功没有能够持续下去。合作社除了提供上述服务以外，还运营着当地唯一一台轧棉机，因此可以确保高回款率。但在2002年，该地区又有了另外一台轧棉机，导致合作社无法顺利收回欠款，赊销转基因种子的做法遂宣告停止，马哈提尼平原的棉花产量也急剧下降。研究人员的结论是，转基因技术是一种非常好的技术，尤其适合在非洲国家推广。但在非洲，新技术被制度“打败”是一种普遍现象，而非马哈提尼平原所特有。

马哈提尼平原的事例并不仅见于非洲。发展中国家在基础设施、法律法规、市场、种子推广体系及配套服务方面存在的缺陷，是无法用技术解决的。这些缺陷阻碍了农业生产率的提高，对边远地区贫困农民的影响尤其严重。在深层次的农业发展策略中，转基因作物应当被视为一种工具。

在基因革命的大背景下，科学家肯定能设计出安全高效的转基因作物，但对于发展中国家中一些正在挨饿的人来说，他们最关心的问题是，在科学家研发出适合当地农业情况的种子让农民开始大面积种植之前，还需要等待多长的时间。SA

环球科学专家观点

转基因食品必须经过严格检验才能进入市场

● 陈君石

中国工程院院士、中国疾病预防控制中心营养与食品安全所研究员

在一种转基因食品投入市场前，必须根据外源基因和转基因食品本身的特性，严格检测它的潜在毒性、过敏性和营养成分含量，最大限度地保障转基因食品的安全。

首先需要确定的是，农作物或食品中的外源基因来自何处、来源是否安全、提取基因的部位是否明确。如果外源基因编码非毒性和非过敏性蛋白质，并且它不会通过催化作用等方式改变生物的代谢途径和生物合成途径，就可以排除有害风险。由于食品本身也可能带有毒素和过敏原，因此还得进行毒素和过敏原分析。

活体检验是非常关键的一环。转基因食品的活体检测是为了确定转基因食品的过敏性、毒性和非预期效应，一般经过动物实验、人体实验两个阶段，其中人体实验需要得到相关部门准许才能开展。在进行动物实验时，由于喂食数量受食物物理、化学状态和实验动物生理等方面的限制，如果只给实验动物喂食正常数量的转基因食品，短期动物试验不可能检测到转基因食品的毒素和过敏原，需要向动物喂食大剂量的转基因食品，比如以至少比人类进食量高1000倍的比率喂养小鼠两周，看是否会中毒。

转基因食品的营养成分分析也必不可少。在分析转基因食品的营养成分时，都需要综合考虑所要测定的营养成分种类，以及转基因食品对公众健康的长期影响。同时，确定某种营养成分的适当摄取量还应考虑营养成分本身和消费者所处的环境。在一些地区，如果人们一直摄取某种超出正常水平的营养成分，则应当降低该营养成分的摄取量。

即使经过了上述严格检验，转基因食品也并非可以立即上市，还要通过实验室批准、田间实验批准之后，才能正式进入市场。

主要
转基因粮食

■ 抗除草剂大豆是目前种植面积最大的转基因作物，占据了世界转基因作物总种植面积的一半以上。

■ 在一些发展中国家，玉米既是主食，也是动物饲料。有时，它还可以与大豆交替种植。

■ 在多数发展中国家，大米是主食，但目前转基因水稻并没有进行商业化种植。

■ 一些地区性主食，比如高粱、珍珠米和鹰嘴豆等，在目前的生物技术研究以及常规农业研究计划中经常被忽略。

从“黄金大米”中吸收多少β-胡萝卜素也是必测项目，还要评估储存和蒸煮过程对“黄金大米”的影响。另外，很多国家的人偏爱白米饭，他们对“黄金大米”的颜色有何反应，也是科学家不得不考虑的。田间试验已安排就绪，将于今年年底在亚洲率先进行。人们并不期望黄金大米能完全消灭营养不良，但至少可以作为其他策略的有益补充。

价格与制度：两个关键因素

转基因作物要在全球推广，必须满足两个条件：一是转基因种子价格低廉，保证农民能从中获取较多的利润；二是各国建立完善的相关制度，为转基因作物的种植创造有利条件。

归根结底，转基因作物能否成功推广，取决于农民能否从中获利。即便新品种很适合在当地种植，如果种子的价格过高，转基因作物的推广也会受阻。发生在阿根廷的一个案例便是对上述观点的最好注解。美国孟山都公司（Monsanto）开发了两种经济作物——抗病虫害Bt棉花和抗除草剂大豆。Bt棉花获得了专利保护，孟山都公司便以高出普通棉花种子一大截的价格出售Bt棉花种子。阿根廷棉农种植后，几乎没有利润，纷纷拒绝种植Bt 棉花。

转基因大豆则未获专利保护，种子价格相对较低，也就激发了当地农民的种植热情。种植转基因大豆后，平均产量提高了10%。在增加的收益中，农民获得了其中的90%。但在世界范围内，种植转基因大豆的农民只能获得收益的13%，消费者（因为食品价格较低）、研发机构（种子公司和生物技术公司）分别获得了收益的53%和34%。经济学家认为，阿根廷农民愿意种植转基因大豆的主要原因是种子价格相对低廉。产量大幅增长，免耕种植普及，甚至可以与玉米交替种植，也是吸引他们种植转基因大豆的原因。对于抗除草剂作物，免耕种植非常实用，农民无须耕田，仅靠除草剂就能控制杂草生长。

然而，阿根廷的“转基因大豆模式”是一个特例，不能作为解决生物技术专利许可问题的范例。通过专利和其他手段保护知识产权，是技术进步的必要动力，有力地刺激了私人农业研究的发展（阿根廷情况比较特殊，当地私人机构只充当中介角色，将美国、欧洲开发的农业技术引入阿根廷）。当务之急是要建立一个两全其美的技术转移系统——在为发展中国家的农民着想的同时，维持私人研发机构的创新动力。

自主研发也是一条出路，中国就是很好的例子。中国科学家先挑选出适合本地环境的棉花品种，然后将豇豆（cowpea）中的一个基因转入棉花，独立研发出抗虫棉花，与孟山都公司的Bt棉花形成直接竞争关系。结果，中国的转基因棉花种子比其他国家的种子都要便宜，当地农民也能得到丰厚的回报。

综合考虑生产率、农民收入和可持续性，在种植转基因作物的发展中国家中，中国是迄今最为成功的——种植转基因抗虫棉花的中国农民已经达到750万户。以研发和推广抗虫棉花为目标的公共研究机构，是中国在转基因作物领域取得成功的关键。

以前，与其他国家的农民相比，中国棉农的收入要少得多，因为为了避免严重病虫害，他们必须使用大量的杀虫剂。种植抗虫棉花后，产量增加、杀虫剂用量下降，而种子价格仅比普通种子略高，农民获得了丰厚的利润。而少用杀虫剂，对环境和农民健康也很有好处。

2003年，中国科学院农业政策研究中心的黄季焜和美国罗格斯大学的卡尔·普雷（Carl Pray），分析了收益与生产规模间的关系。他们认为，在中国，种植转基因棉花具有明显的脱贫效应：小规模农场获益最大，中等规模的农场由于大幅减少了杀虫剂的用量，生产成本下降最多。综合来看，中小规模农场的净利润是大型农场的两倍多。

一篇关注饥饿问题的文章却大谈棉花，多少会让人感到奇怪。这是因为，关于发展中国家转基因作物的种植情况，目前论证最充分、结果已公开发表的研究，都是以阿根廷、中国、印度、墨西哥和南非等国的抗虫棉花为研究对象的。而在已发表的、以粮食作物为主题的论文中，阿根廷的转基因玉米和大豆、南非的转基因玉米是仅有的研究对象。

转基因棉花与粮食作物有很高的相关性，上述数据可作为“转基因经济学”的研究样本，从中获得的经验教训也适用于粮食作物。棉花本身也能改善许多人的“吃饭”问题：它不但可以增加棉农的收入，而且当棉农雇用了劳动力、购买了更多农产品和农业服务时，就可以增加其他贫困人群的收入。

南非则让我们看到了制度的力量。在这个国家，农业生产主要由大型现代化商业农场承担，小型农场只从事半生存农业生产

（semisubsistence farm，生存农业是指稍有余粮的农业生产，种植的作物和饲养的牲畜都用来维持农民及其家人的生活，很少有剩余。半生存农业则介于生存农业与商业化农业之间）。早在1998年，抗虫棉花和黄玉米（主要用于动物饲料）就被引入南非。2001年，南非成为第一个种植转基因主食（白玉米）的发展中国家。

在夸祖鲁/ 纳塔尔省的马哈提尼平原（Makhathini Flat），两项针对南非小型农场主的研究发现，转基因棉花给他们带来了不少利润，具有明显的脱贫效应。当地的一个合作社不仅提供种子赊销服务，还给予技术支持。此外，环境和农民健康状况也因为杀虫剂用量显著减少而得到改善。据当地医院统计：1998年—1999年，转基因作物种植面积有限，杀虫剂致病病例大约是150例；

到了2001年—2002年，转基因作物广泛种植，杀虫剂致病病例下降到十几例。

遗憾的是，马哈提尼平原的成功没有能遗够持续下去。合作社除了提供上述服务以外，还运营着当地唯一一台轧棉机，因此可以确保高回款率。但在2002年，该地区又有了另外一台轧棉机，导致合作社无法顺利收回欠款，赊销转基因种子的做法遂宣告停止，马哈提尼平原的棉花产量也急剧下降。研究人员的结论是，转基因技术是一种非常好的技术，尤其适合在非洲国家推广。但在非洲，新技术被制度“打败”是一种普遍现象，而非马哈提尼平原所特有。

马哈提尼平原的事例并不仅见于非洲。

发展中国家在基础设施、法律法规、市场、种子推广体系及配套服务方面存在的缺陷，是无法用技术解决的。这些缺陷阻碍了农业生产率的提高，对边远地区贫困农民的影响尤其严重。在深层次的农业发展策略中，转基因作物应当被视为一种工具。

在基因革命的大背景下，科学家肯定能设计出安全高效的转基因作物，但对于发展中国家中一些正在挨饿的人来说，他们最关心的问题是，在科学家研发出适合当地农业情况的种子让农民开始大面积种植之前，还需要等待多长的时间。

转基因作物的优势

从中国等5个发展中国家的棉农的经验来看，相对于普通品种，虽然转基因种子价格较高，但种植转基因棉花后，杀虫剂用量下降、产量提高，总收入因此增加。但在不同的国家，利润差别很大。在阿根廷，种子成本抵销了大部分收益。在中国，由于自主研发能力较强，种子价格相对较低，因杀虫剂用量减少而节约的成本，转化成了农民增收的利润。墨西哥农民的收益则不尽如人意，由于转基因作物对当地害虫的抵抗能力差，许多地区的农民都不愿意种植转基因作物。

环球科学专家观点

转基因抗虫棉不会对环境造成危害

● 郭三堆，中国农业科学院生物技术研究所研究员

我们在种植“抗虫棉”的过程中，并没有发现危害环境的情况，相反，种植抗虫棉有诸多好处。除了减少农药使用量，抗虫棉内的杀虫蛋白因在棉花“体内”，本身就比农药更长效，也更有效。农民喷洒农药时，由于棉花叶片的阻挡，肯定有害虫、虫卵成为“漏网之鱼”，在农药药效消失后，这些害虫又会危害棉花。杀虫蛋白则不一样，它一直存在于棉花植株的“体内”，只要啃食棉花，害虫就会被杀死。

其实，对转基因作物的担忧很多都是不必要的。比如说，有人担心转基因作物会让害虫对生物杀虫剂产生抗性。当然，这种担忧并非不可能发生，但几率非常小。一般说来，如果只向棉花转入一个“杀虫基因”，害虫产生抗性的几率大约是一百万分之一，转入两个这类基因后，几率就下降为一千亿分之一！而且，即便害虫产生了抗性，它与敏感性害虫交配后产下的后代也不具备抗性，因为敏感性基因是显性的，会“压制”抗性基因。

还有些人担心抗虫棉会杀死益虫，这更不必要。棉花中的杀虫蛋白具有很强的针对性，只针对鳞翅目昆虫起作用，比如棉铃虫。因为这类昆虫的肠道内有一种受体，杀虫蛋白一旦与受体结合，就会使害虫的生理机能紊乱，从而起到杀灭的作用。其他类型的昆虫是没有这种受体的，而且只要它们不去啃食棉花，杀虫蛋白也不会主动跑进它们的肚子。因而益虫是很安全的。

在我国种植的棉花中，抗虫棉占了70%左右，而在长江、黄河流域，这个比例更是超过80%。应该说，作为转基因作物，抗虫棉是成功的。

转基因作物可能带来的危害

为什么有人排斥转基因作物及相关食品？不够安全、可能危及生态环境是人们最担心的问题。种植转基因作物的主要目的是消除贫困和饥饿，但人们的反对可能让科学家的努力付诸东流。在发展中国家，反对意见尤其强烈，因为这些国家往往缺乏制定和执行调控规则的能力。根据国际准则，在这种情况下不允许转基因品种进入该国，也不允许进行相关研发活动。

在食品安全方面，人们主要担心转基因食品可能含有致敏、有毒成分，或者食品成分会发生一些难以预料的改变。不过到目前为止，在世界任何地方尚未发现可证实的、因食用转基因食品而导致的中毒和营养失调现象。目前，已有数个国家的食品安全认证机构，采用国际公认的评估程序，对商业化种植的转基因作物及食品进行过评估，得到的结果都认为，转基因食品可以安全食用。

转基因作物可能对环境造成的影响主要包括：基因向相关作物或杂草转移（基因流）、可能产生具有抗除草剂能力的杂草、可能产生抗Bt毒素的害虫、能抵御虫害的作物可能会伤及其他无辜的生物、一些对环境的间接影响也会慢慢表现出来。

对于上述可能产生的种种危害以及潜在影响，科学家观点不一。以基因流为例，一些科学家认为，当转基因作物种植在相关作物的邻近地带，基因流的确会发生，但是只有当这些基因赋予了植物某种竞争优势时，基因流才会持续发生并扩散开来。

迄今为止，尚未发现商业机构研发的转基因作物与一些重要的环境公害有何潜在关联。具有抗除草剂能力的杂草已经出现，目前还可以用其他除草剂加以控制，不过这些杂草未必是由转基因作物的种植引起的。

当然，转基因作物的负面影响尚未暴露，并不意味着就没有风险。我们对生态安全与食品安全的科学理解还很不充分，但转基因作物中诸多受人关注的风险与传统农业中的固有风险有类似之处。为了尽可能降低问题出现的风险，对每一种新作物，特别是利用了多基因转移等新技术的作物，都需要进行仔细地逐例评估，并且一定要持之以恒。

亟待克服的制度障碍：

■由于含有转基因玉米的玉米粉上没有相关的提示标签，墨西哥市的示威者正在进行抗议。

■发展中国家需要掌握基本的植物育种能力，以将引进的转基因技术应用到当地的作物品种。

■这些国家需要制定科学的、透明的监管程序，来检测转基因作物的安全性和有效性。

■公司和监管部门应公布安全性检测结果，尽量减少不必要的重复检测。

■在地区和全球水平上统一并相互承认监管程序，这样可尽量减少不必要的重复工作，并节约费用。

■知识产权保护需要在技术研发者及用户（如农民）的需求间达成平衡。

环球科学专家观点

“转基因食品还需要慎重”是一句正确的废话

● 方舟子，著名科普作家、生物学博士

尽管我们还不能确定一切转基因都是安全的，但我们有理由相信，上市或准备上市的转基因食品是安全的，因为这些食品都按要求做过实验检测安全性。一般是先做生化实验检测，看看转基因作物与同类作物相比，在成分方面出现了什么变化，这些变化是否有可能对人体产生危害，然后做动物试验，看看转基因食品是否会对动物的健康产生不利的影响。

美国既是转基因作物最大的生产国，也是最大消费国。第一种转基因食品（转基因西红柿）就是1994年在美国上市的，目前美国市场上的食品大约60%～70%含有转基因成分，但已经不再做标记。

不过即使有标记，我也会选择转基因食品。因为转基因食品不仅比较便宜，而且往往要比同类非转基因食品更安全、更“绿色”。种植抗虫转基因作物不用或少用农药，因而减少或消除了农药对食品的污染。大家都知道，农药残留量过高一直是现在食品安全的大问题。抗虫转基因作物能抵抗病菌的感染，从而减少了食物中病菌毒素的含量。应用转基因技术，还可以改变某些食物（例如虾、花生、大豆）中的致敏成分，使得对这些食物过敏的人也可以放心地食用。此外，用转基因技术改变种子油的成分，降低饱和脂肪酸的含量，或降低重金属在果实、种子中的沉积，都是很有益身体健康的。

反转基因人士一直声称“转基因食品还需要慎重”。这是一句正确的废话，因为任何食品都需要慎重。但是在这种语境下，它暗含的意思却是，必须证明转基因食品绝对无害，排除转基因食品有害的可能性，才算得上慎重。这是散布“转基因食品恐慌”的人士的一贯要求。要完全排除一种可能性，是几乎不可能的事。所谓“天然”食品同样不可能排除有害的可能性：海鲜可能导致过敏，胆固醇可能引起心脏病等。我们所能做的，只是问：有没有合理的理由和确凿的证据，证明市场上的转基因食品要比相应的“天然”食品更有害健康？目前的答案是没有。我们不能为了一种没有依据的未来风险而放弃已知的益处。

扩展阅读

◆The State of Food and Agriculture 2003-04. Agricultural Biotechnology: Meeting the Needs of the Poor? FAO Agriculture Series, No. 35; 2004.

◆Poorer Nations Turn to Publicly Developed GM Crops. Joel Cohen in Nature Biotechnology, Vol. 23, No. 1, pages 27-33; January 2005.

◆Economic Impact of Transgenic Crops in Developing Countries. Terri Raney in Current Opinion in Bio-technology, Vol. 17, No. 2, pages 174-178; April 2006.

[1]泰里·拉尼是联合国粮食及农业组织（FAO）农业和发展经济司的资深经济学家，还是FAO的出版物《食品与农业状况》（State of Food and Agriculture）的主编。拉尼在美国俄克拉荷马州的一个小农场长大，并在俄克拉荷马州立大学获得农业经济学博士学位。目前，她和丈夫居住在意大利罗马郊外萨宾山里的一个橄榄农场中。
普拉布·平加利同样任职于FAO，担任农业和发展经济司司长。他出生于印度海德拉巴市，在美国北卡罗来纳州立大学获得经济学博士学位，是一位在绿色革命及农业技术革新方面具有开阔视野的专家。今年年初，他当选为美国科学院外籍院士。
本文内容仅代表作者观点，与FAO无关。

菲律宾的转基因征途

菲律宾是南亚最早关注转基因安全问题的国家，这个长期受困于食品安全的岛国似乎很早就已决意借助转基因技术改变命运。

本刊记者 刘洋

IRRI：源来片图

菲律宾国际水稻研究所的实验田

川流不息的人群和流光溢彩的生活，马尼拉无疑是菲律宾最具吸引力的城市。但对很多菲律宾的有识之士而言，马尼拉周围那些比人还高的玉米和网室试验中那些泛着金色的水稻，可能比马尼拉的繁华更能代表未来，毕竟这些更有助于菲律宾儿童告别瘦弱的身躯。

菲律宾的转基因作物并没有遍地开花，但这里目前正在进行的试验足以吸引全世界的目光。由于巨大的安全争议，这些技术中的很多都无法在其他国家得到类似机会，但菲律宾却大多对其报以乐观的心态，很多研究人员甚至调侃这是因为“菲律宾政府无力进行严格的监管”。

而如果考虑到转基因在菲律宾走过的艰辛历程，我们就会明白这一切有多不容易。

坎坷的转基因之路

“在菲律宾，转基因玉米从温室试验到大田试验再到商业化生产，走过了一条艰苦曲折的道路，”在《现代生物科技与农业》的扉页上，菲律宾科技部执行秘书长埃斯特雷拉·阿拉巴斯特洛（Estrella Alabastro）写下的这句话，同样适用于这个国家艰难的转基因水稻研究。

2013年8月的一天，400名反对转基因的示威者来到菲律宾比科尔地区的一片试验田，他们不顾反对，将种植在这里的转基因水稻悉数连根拔起。每到成熟时节，在普通谷物颗粒呈现白色的部分，比科尔地区的稻米就会呈现出金黄色，“黄金大米”（Golden Rice）就因此得名。

这些稻米之所以呈现出这种独特现象，是因为其基因中加入了玉米及一种细菌的基因，后者有助于产生β-胡萝卜素——维生素A的重要来源之一，研究人员希望借此增加亚洲人的维生素A摄入量，亚洲现在每年有超过100万儿童因维生素A匮乏而失明，甚至失去生命。

但参与破坏水稻的人士们担心，“黄金大米”可能给人体健康和环境带来风险。不过，他们这次的破坏行为挑动了学界的敏感神经，全球数千名科学家签名支持黄金大米，并对一些环保组织的极端行为表示了极大的愤慨，还有一些科学家向美国美食爱好者和菲律宾农民喊话，他们告诉后者，转基因农作物并不比其他农作物更具危害性，大家可以放心食用。

这是转基因技术在菲律宾推广数年来遭遇的最大挫折。3年前，菲律宾大学的1500株转基因茄子曾被要求拔除，原因是菲律宾大学进行类似研究时，未能与当地政府进行及时沟通，也未能进行有效隔离，以保证生物安全性，但那次风波显然无法与此次相提并论。

今年4月，我们受到植保（中国）协会的邀请，来到这个南亚国家时，黄金大米引发的风波刚刚过去。但与其他国家不同的是，菲律宾对转基因的开放态度并未受到太多影响。而我们的目的地，位于马尼拉郊区的非营利组织——国际水稻研究所（International Rice Research Institute，IRRI），科学家们的乐观精神似乎也没有任何变化，他们仍然像以往告诉普通公众那样样告诉我们：“对很多民族而言，水稻是文化，同时也是生命”。

技术后花园

当我们站在吕宋岛上那片群山环抱中的狭小盆地时，这种感觉更加强烈地表现了出来。

这片盆地是菲律宾转基因技术研究的重心所在，菲律宾的两大世界级农业科研中心——国际水稻研究所和菲律宾大学洛斯巴诺斯分校植物育种研究所都在这附近。已经在这里工作数年的科学家和因为长年日晒而愈加黑瘦的农民，共同在这里监控着技术演进的每个细节。

身在菲律宾的科学家们喜欢用人类面临的饥饿威胁来解释自身工作的重要性。现在，大米是全球30亿人的主粮，这一数字接近全球总人口的一半左右。而过去几年，稻米单产的增长开始落后于全球人口的增速，这意味着粮食危机在未来只会加剧而不会缓解，联合国也早就指出，“粮食危机是真实存在的，而转基因技术是解决问题的重要方法之一”。

现在，IRRI有世界上最先进的研究设备和最丰富的材料储备：12万种水稻种子安静地躺在冷库中；在研究所的水稻博物馆里，随处可见中国农耕文明中关于水稻的记载和对“杂交水稻之父”袁隆平的介绍；在博物馆外的实验田中，则能看到各国普遍培育的水稻品种。

IRRI的研究人员告诉我们，与靠天吃饭的传统方法相比，转基因技术更精细也更符合未来趋势。所以，当黄金水稻遇到公众阻力时，IRRI挺身而出接管了后续试验。这里的研究人员把黄金水稻和亚洲本土水稻进行杂交，试图筛选出适合亚洲人口味的黄金水稻。

在IRRI的厂房，管理人员一边介绍正在手动筛选种子的工人，一边介绍非政府组织在转基因技术发展过程中的作用。第一代黄金水稻一共用了70项专利，涉及这些专利的32家公司全都放弃了各自的专利权，这为这种水稻最终出口到第三世界铺平了道路。这是转基因技术第一次向有利于普通消费者的方向发展，IRRI等国际非营利机构无疑功不可没。

在IRRI的网室，我们见到了两份黄金大米样品。研究人员说，生产黄金大米的转基因技术已经成熟，成本也已经得到有效控制，“不用多久，亚洲很多国家就可以吃到这种大米”。

为什么是菲律宾？

一个问题一直吸引着所有人：任何新技术的发展都需要时间去完成必要的经验、技术和市场积累，但作为一个在这些方面都不占优势的南亚岛国，菲律宾为什么敢承担这样的风险？

饮食习惯应该是菲律宾下决心发展转基因技术的一个重要原因。菲律宾人的主食是大米，但菲律宾的自然条件其实并不适合大范围种植水稻，这个位于赤道附近的岛国一年只有两个季节——从五月到十月为雨季，干旱则贯穿另外半年，菲律宾水稻总产量在亚洲长期位列倒数第一，水稻自给率更是只有惊人的10%；同时，菲律宾人的菜以肉类而非蔬菜为主，这导致菲律宾对动物饲料的需求量非常大，而各种动物饲料中在经济上最划算的无疑就是玉米。

作为前美国殖民地，菲律宾对美国先进技术和经济理念的崇拜是又一个重要原因。菲律宾允许买卖枪支，街头持枪而立的大兵也只是保安——政府将安保也交给了市场，甚至马尼拉街头最常见的交通工具——吉普尼的原型也是美式军用吉普车。美国又是转基因技术起步最早和发展最快的国家，这为转基因技术在菲律宾的推广打下了基础。

菲律宾的某些特质也使其避免了很多国外行业遭遇的困扰。例如，北美的人们担心Bt蛋白会杀死蝴蝶（有些转基因作物可以产生这种细菌蛋白），因为北美蝴蝶在迁徙过程中往往需要在某个时间集中进食，而菲律宾蝴蝶并不需要大规模迁徙因而无需担忧此类问题；同时，有人怀疑转基因玉米会让害虫产生抗性，但菲律宾的玉米都是和水稻间种的，加之菲律宾农作物的多样性很高，害虫很难产生抗性。

菲律宾自己也在进行很多重要的科学研究。在距离国际水稻研究所不远的实验田，研究人员向我们展示了三个不同的罐子，其中非转基因和转基因种子的比例分别为80:20、90:10和95:5，他们经过多年研究发现95:5的比例就可以在保证产量的同时，避免害虫出现耐药性。

建立在科学基础上的推广才能带来机遇。作为转基因玉米的重要品种，MON810原本用来对付欧洲玉米螟，但菲律宾的研究人员发现，这种玉米对亚洲玉米螟同样有效。于是在2002年12月4日，菲律宾政府正式允许MON810的大规模商业化种植，并批准转基因玉米作为主粮和饲料进入菲律宾市场。现在，转基因玉米在菲律宾的种植面积已经超过了80万公顷。

菲律宾人可以隐约看到这些数字背后的象征意义。上世纪50年代，这里的科学家曾利用“矮化基因”把水稻的高秆变成矮秆，并在农药和农业机械的辅助下实现了水稻单产的跃升，19个发展中国家的粮食问题因此得到解决，这就是历史上首次绿色革命。那些未曾淡忘历史的菲律宾科学家们相信，在半个多世纪过后，缔造新绿色革命的时机也许已经成熟了。SA

转基因复活美洲板栗

一种外来的真菌几乎将北美洲广袤的板栗森林悉数摧毁，现在，基因工程能让它们起死回生。

撰文 [1] 威廉·鲍威尔（William Powell）翻译 [2] 郑奕宸

这棵高约21.3米，直径1.8米的板栗树位于美国俄勒冈州，是现存最大的美洲板栗树之一。

一片美洲板栗树的树叶。

1876年，塞缪尔·B·帕森斯（Samuel B. Parsons ）收到了一船来自日本的板栗种子。帕森斯打算将它们种成板栗树，卖给果园，但他万万没有想到，大概就是这艘船上的一个不速之客，引起了北美洲东部有史以来最严重的生态灾难之一。

这些种子可能携带一种叫做寄生隐丛赤壳菌（Cryphonectria parasitica）的致病性真菌的孢子。亚洲的板栗树已经进化出了对这种真菌的抵抗性，而它们的美洲“亲戚”却对此毫无招架之力。寄生隐丛赤壳菌能在树皮上引起一圈圈凹陷的溃疡（死亡的植物组织形成的凹陷），切断树根与枝叶之间传送水分和养分的通道，轻易地将受到感染的板栗树“扼死”。短短50年内，寄生隐丛赤壳菌就杀死了超过30亿株美洲板栗树。

20世纪初之前，美国东部和加拿大部分地区的落叶林（落叶林中的大部分树木会在秋季落叶）里，有25%的硬木树都是美洲板栗树；而如今，那里只剩下寥寥无几的成年板栗树，以及成百万的树木残桩。这些“活死树”时不时会长出些新枝桠，但其中的大部分都只能活上十多年，在产出种子前就会被真菌再次消灭。

全盛时期的美洲板栗树，曾是生态系统中的关键物种，对周围多种生物的健康均起到了至关重要的作用。各种鸟类、昆虫和小型哺乳类在美洲板栗树的枝条上做窝、向树皮里打洞，个大且营养丰富的板栗亦曾是熊、鹿、火鸡、冠蓝鸦、松鼠等动物的食物。随着大量成年板栗树的消失，野生动物的种群规模缩水，种类也减少了。橡树代替了板栗树在森林中的位置，却无法供养那么多动物，因为橡果的营养价值只有板栗的一半。并且，板栗树的花期比霜冻期晚，因此能躲过寒冷对娇嫩花蕾的破坏，这也是从前树林里的板栗，要比现在的橡果更多的原因之一。

美洲板栗树也具有巨大的经济价值。板栗既可以食用，也可用来生产乙醇燃料；它生长迅速、木质坚硬、木纹笔直，且不易腐烂，还是上好木料的来源。实际上，如果板栗树仍然大量存在，板栗木就能取代压制木材，成为制造大部分甲板的原料。压制木材常常含有重金属和其他防腐剂，如果扩散到土壤和食物中，将对环境和人体健康产生威胁。最后，美洲板栗树特别受人喜爱，它的名字在诗歌、歌曲、书籍中广为流传，全美各地也有许多用它命名的道路、学校、宾馆和公园。

对大多数人来说，美洲板栗已经渐渐成为一段遥远的记忆。然而，我们并非只能眼睁睁地看着这样的事情发生。积累了数十年的研究成果告诉我们，科学可以将美洲板栗树，以及它曾提供给人类和野生动物的所有资源，带回我们身边。在与板栗疫病进行了长达一个世纪的徒劳对抗后，我们现在找到了两种初见成效的方法。第一是一种古老的园艺技术——杂交：首先用体型小得多，并且具有真菌抗性的中国板栗树与美洲板栗树杂交，再尽可能地将杂交种与其他美洲板栗树进行“回交”。研究人员希望能用这种方法，培养出既带有抗病基因，又具有美洲特点的板栗树。但是，回交育种法不仅不够准确，而且需要栽种数以千计的树木，进行很多代的杂交和选择，才能找到用于重建的树苗。

有鉴于此，我和同事都将精力集中在第二个方案上，即通过远比传统育种更加精准的方法，改变板栗树的DNA，这样或许能更快地获得具有更强抗真菌作用的树种。我们从小麦、中国板栗树和其他植物中借取基因，插入美洲板栗的基因组中，培养出了数百棵转基因美洲板栗树。其中一些树木防御寄生隐丛赤壳菌的能力，丝毫不逊色于它们的亚洲“亲戚”。如果这些树种通过美国农业部、美国环境保护局和美国食品及药品管理局的审批（这在5年之后就可能实现），就将成为第一批用于在原生环境中重建关键物种的转基因生物。

与其他试图用基因工程和相关生物技术拯救濒危物种，或者复活灭绝生物——例如复活旅鸽（passenger pigeon）、袋狼（thylacine）和猛犸象（mammoth）——的项目相比，重建美洲板栗树只面临寥寥可数的障碍，益处也更加明显。和克隆猛犸象、鸽子相比，树不需要代孕母亲、不需要哺育，也不用培养它们的社会化技能。而且，作为一个能为其他多种生物提供家园的大型物种，美洲板栗树对森林健康的帮助，比任何其他动物都要大。

弗吉尼亚理工大学的植物生理学家加里·J·格里芬（Gary J. Griffin）正在用放大镜检查板栗树上的溃疡，这些板栗树受到了有害真菌的感染。

复兴的种子

和今天许多美国成年人一样，我小时候对板栗树的所有了解，都只来自一首著名的圣诞歌曲。然而，当我1983年成为犹他州立大学植物病理学家尼尔·范阿尔芬（Neal Van Alfen）门下的研究生时，便开始深深喜欢上这种高大美丽的板栗树，并对它因深陷异域病魔之掌（或者用“菌丝的手指”来形容更加合适）而几近灭绝的悲惨遭遇，感到极大的同情。

1989年，当我来到纽约州立大学环境科学与林业学院时，美洲板栗树基金会（American Chestnut Foundation）的斯坦·维尔斯格（Stan Wirsig）给了我和同事查尔斯·梅纳德（Charles Maynard）一个提案。他想用一个以基因工程为主的重建项目，作为基金会正在进行的板栗树杂交项目的补充。基因工程是当时的前沿技术，可以更快、更精准地培育抗菌的美洲板栗树。我的任务之一，是找到一个可以让树木抵抗寄生隐丛赤壳菌的基因，而梅纳德和佐治亚大学的斯科特·梅克莱（Scott Merkle），则负责研究将基因转入板栗树的胚胎（快速分裂、最终发育成树木的小细胞团）。如果一切顺利，这些树苗就能长成抗真菌的强壮大树。

那时候，还没有人尝试过用基因工程技术对抗危害树木的致病真菌。但是，我们对如何开展这项研究，早有了一些头绪。在此之前的数年间，关于寄生隐丛赤壳菌如何破坏板栗树，研究人员已经发现了一些重要细节。这种病菌会长出一种叫做菌丝扇（mycelial fan）的羽状点阵式组织，分泌草酸，腐蚀树皮，为真菌的入侵提供空间。当真菌突入树木内部后，就会长出包围整个树干的溃疡。

一开始，我们将焦点放在了如何削弱菌丝扇上。我们知道，很多动植物的免疫系统中都有名叫抗微生物肽（antimicrobial peptides，AMP）的氨基酸短链，可以扰乱真菌细胞的生长。我们以非洲爪蟾（African clawed frog）的抗微生物肽基因为原型，从头制造出了全新的抗微生物肽基因，这种基因的产物可以对抗寄生隐丛赤壳菌。我们希望板栗树能够产生（哪怕少量）的抗微生物肽，使菌丝扇松弛，降低其侵入性。然而，这种短肽的不稳定性是出了名的，因此，我们需要一个备用方案。

就在那段时间，一位名叫金·卡梅伦（Kim Cameron）的研究生带着一本书来到我的办公室。这本书集中介绍了发表在最近一次美国植物生物学家学会（American Society of Plant Biologists）年会上的很多研究。当我读到彼时同在得克萨斯理工大学的乌塞马·扎格莫特（Ousama Zaghmout）和兰迪·艾伦（Randy Allen）的一项研究时，突然灵光一现。他们报道了一个编码草酸氧化酶（oxalate oxidase）的小麦基因OXO，正好可以分解寄生隐丛赤壳菌制造的腐蚀性物质。更妙的是，两位研究人员已经找到了将这一基因转入其他植物的方法。他们先把基因转入土壤农杆菌（Agrobacterium）——这种细菌能将DNA注入植物细胞的“指挥中心”，再用细菌去接触植物。由此诞生的转基因植物，能够抵御核盘菌（Sclerotinia sclerotorum）——一种释放酸性物质的真菌。说不定，我们也能用类似的方法改造美洲板栗树。

然而那时，我们还不能测试以上任一种方法对于板栗树的效果，因为我们还不知道如何在实验室里培育这些性情挑剔的板栗树。因此，我们决定先在另一种植物上检验这一原理是否可行。杂交白杨树是一种研究得较为透彻，并且经常用于实验研究的树种。纽约州立大学环境科学与林业学院彼时的一名研究生梁海英（Haiying Liang，音）将OXO和我们的AMP基因导入杂交白杨树，当树苗长到一定程度后，再用花叶壳针孢（Septoria musiva）感染转基因的杂交白杨树。这种真菌能产生大量草酸，使杂交白杨树的叶片长出斑点，患上溃疡性疾病。相对而言，大部分转基因树木都保持了健康。我们运用基因工程方法，成功地让树木获得了抵抗真菌的能力。现在，我们只需要将树木换成美洲板栗，将敌人换成寄生隐丛赤壳菌。

在梁海英进行白杨树实验的同时，学院里的另一名研究生琳达·麦圭根（Linda McGuigan）则在努力研究，如何在实验室中，将一个板栗胚胎培养成板栗树。有些植物——像胡萝卜和牵牛花，非常易于实验室培养。只要有足够的水、营养物质和植物激素，即便是一小块叶片，也能长出新芽与新根。美洲板栗树就没这么配合了。麦圭根以前辈的成果为基础，花了两年半时间，研究如何用土壤农杆菌把小麦基因转入板栗树胚胎，再在实验室中把它们培养到“青年期”。通常，从树上落下的板栗种子会用它坚硬的外壳保护里面的板栗树胚胎，迅速成长的胚胎最终会把根伸出种子，深入土壤，将芽推向阳光。麦圭根学会了通过控制光照、湿度和温度来模拟自然情况下板栗种子内部的环境，并且针对小树苗的各个成长阶段，为其搭配不同的植物激素，促进根和芽的发育。

2006年，我们终于在专门划出的实验森林里，成功种出了第一批转基因美洲板栗树。板栗树至少需要生长2～3年，才能接受致病真菌的检验。我们把OXO基因和一个启动子（一种基因开关，可以控制细胞读取基因指令的频率）连在一起，只允许植物的部分组织制造草酸氧化酶。我们希望，由此产生的低浓度草酸氧化酶既足以对抗真菌，又不会造成任何不必要的副作用。可惜的是，我们想错了。第一批转基因树种不能抵抗真菌，它们枯死的速度是比原种稍慢一些，但最终还是败给了疫病。

到了2012年，我们为OXO基因设计出了一个新的启动子，造出的新树种能产生比之前多得多的草酸氧化酶。这一次我们成功了！这些树木抵抗疫病的能力，几乎与自然进化出抗病机制的中国板栗树相差无几。我们还发明了一种方法，可以用只有几个月大的板栗树叶测试树苗的抗病能力，这样就不必非得等它们长上3年，才能验证我们的实验是否成功。我们在叶子上切一道小口，然后用真菌将其感染，等待伤口附近出现一圈坏死组织：坏死的区域越小，说明树的抗病能力越强。2013年，我们种下了一批最新的树苗，这些树的所有组织都能产生草酸氧化酶，它们均表现出了比中国板栗树更好的抗病能力。虽然，我们还得等到树苗长大以后，才能证实这一结果，但至少现在看来，我们向小麦“借”来的基因，表现已经超乎我们的预期。

其他案例

美洲榆树怎么了？

美洲榆树曾在全美各大城市的街道洒下过大片绿荫。这种树既美观又顽强，可以耐受压实的高盐土壤，以及城市中常有的周期性干旱。但和美洲板栗树一样，这种北美原生物种，也成为了来自亚洲的致病真菌的受害者。虽然美洲榆树并没有灭绝，但如今，城市里已经很难看到它们的踪迹。

侵害美洲榆树的真菌疾病名叫荷兰榆树病（Dutch elm disease，DED），这种病由树皮小蠹（bark beetle）传播。真菌进入树干之后，会沿着木质部中运输水和矿物质的导管生长。为了阻挡真菌侵袭，榆树会制造出限制其活动的组织，然而却在不经意间堵住自己的导管，断绝了养分的输入。不过，通过数十年的选择性育种，研究人员培养出了23种抗DED的美洲榆树，例如“新和谐”（New Harmony）、“福吉谷”（Valley Forge）和“自由榆树”（Liberty elms）。

不幸的是，DED并非美洲榆树的唯一麻烦，它还受到另一种疾病——榆树黄化病（elm yellows）的威胁。榆树黄化病由带有植原体细菌（phytoplasma bacteria）的美洲叶蝉传播，这些细菌能杀死树根，以及韧皮部运输糖分的导管。受到感染的榆树先是枯萎，然后慢慢死去。在这种情况下，基因工程或许能帮上忙。与其通过杂交育种，花费数十年培养出能够同时抵御DED和黄化病的榆树，科学家不如利用美洲板栗树的经验，在数代之内，就让榆树获得免疫力。事实上，为拯救美洲板栗树，科学家正在研究一些中国板栗树的基因，这些基因也许就能帮助美洲榆树抵御黄化病——纽约州立大学环境科学与林业学院的研究生艾利森·奥克斯（Allison Oakes）正在探究这一可能性。

——威廉·鲍威尔

常常有人问我们，为什么不干脆找出中国板栗树的抗菌基因，用它们来代替小麦的基因呢？当我们刚开始这一研究时，还没有人透彻地研究过中国板栗树的基因组。板栗树的抗病性状非常复杂，要找出这一性状背后的众多基因，需要耗费难以估量的时间和资源。板栗树的抗病能力是这些基因共同作用的结果，任何一个单独的基因，很可能都毫无防御作用。

不过，时至今日，科学家已经找到了27个可能与中国板栗树的抗病能力有关的基因。这一结果，是在森林健康倡议（Forest Health Initiative）的组织之下，由纽约州立大学环境科学与林业学院、佐治亚大学、克莱门森大学、宾夕法尼亚州立大学、美国农业部林务局、北卡罗来纳州立大学、康涅狄格州农业试验站和美洲板栗树基金会通力合作完成的。目前看来，其中的两个基因，都能单独赋予板栗树中等程度的抗病能力，研究人员尚在对其他候选基因进行测试。佐治亚大学的约瑟夫·奈恩（Joseph Nairn）还给了我们另外两个基因以供测试，一个是一种葡萄酶基因，有助于植株合成对真菌有毒性作用的白藜芦醇（resveratrol）；另一个基因来自辣椒，可以编码阻止真菌细胞生长的抗微生物肽。

我们的终极目标，是用各种功能不同的基因，武装美洲板栗树，增强其抗病能力，因为这样一来，就算真菌进化出了对抗其中一种防御手段的武器，板栗树的重建工程也不会徒劳无功。

开创先河

今天，超过1000株转基因板栗树正在试验田里生长，这些试验田大多位于纽约州。美洲板栗树的重建工程需要迈过的下一个门槛，与美国政府的管理流程有关。在我们将树苗栽种进森林之前，美国食品及药品管理局、美国农业部和美国环境保护局需要确认，与普通树种相比，这些经过遗传改造的板栗树没有任何意料之外的差别。转基因树种与杂交树种之间存在巨大的差别：杂交树种带有大量的中国板栗树DNA，而我们的转基因树种，只带有为数不多的几个新基因。初步的测试表明，和普通板栗树的树根一样，转基因板栗树的树根也能和同样的有益真菌建立共生关系，两者所能荫庇的小型植物族群也差不多。并且，普通板栗树与转基因板栗树可以吸引相同种类的昆虫，所结板栗的营养成分也没有区别。

一旦上述测试全部完成，我们就能向美国食品及药品管理局、美国农业部和美国环境保护局提出申请，希望能获得与转基因农作物同等的“通行证”。然而，在普通的监管流程中，美洲板栗树会创造一个新的两难问题：我们并非是为了金钱回报，才在耕地上种植转基因作物，而是为重建生态，构建了这一种非营利性的转基因生物。与研究含维生素A前体的“黄金大米”的科学家们一样，我们的动力来自公益事业——还有森林的健康。美国环境保护局通常会为种子公司颁发售卖转基因种子的执照，但我们属于特殊情况，我们中间没有人可以拿到执照，我们也没有任何商品可以出售。现在，我们尚不清楚监管部门会颁给我们何种许可，但我们决心成为一个先例。

我们要通过的最后一关，是获得公众的接受。令人倍感鼓舞的是，很多代表性的反转人士，都对转基因美洲板栗树网开一面。他们中的一些人认为，由于原本就是人类导致了板栗树的衰亡，人类也有责任解决这个问题；另一些人则是因为我们的非营利性，以及我们不会为这些树申请专利而接纳了我们。

很多人也高兴地发现，重建美洲板栗树所带来的环境风险，小到可以忽略不计。转基因板栗树几乎不可能通过花粉，把新的基因带到其他植物身上。一种树的花粉只能给它的同类，或亲缘关系非常接近的物种受精。在美洲板栗树的自然分布区域的北部，它们没有任何亲缘较近的物种；而在南部，美洲板栗树偶尔会和锥栗（chinquapin）杂交。然而，锥栗也会受到寄生隐丛赤壳菌的侵害，如果能让它们也获得对真菌的抵抗力，未尝不是一件好事。理想的情况是，一些转基因板栗树的花粉，能够扩散到一部分尚能勉强开花的美洲板栗残木上，尽可能拯救其原有的基因多样性。如果这些残树能够被救活，它们或许能繁衍出一个抗病的板栗种群，几个世纪之后，或许就能重现东部森林中这一关键物种昔日的繁荣。

在生物多样性众多的敌人之中，并非只有板栗疫病可以用基因工程来铲除。我们正在失去许多抗击外来病害的阵地。造成这些病害的元凶包括铁杉球蚜（hemlock woolly adelgid）——一种吸取铁杉树液的虫子，还有白蜡窄吉丁（emerald ash borer）——一种金属绿色的甲虫，它的幼虫会在白蜡树皮底下打洞，以及导致橡树猝死、核桃千溃疡病（walnut thousand cankers disease）等的病原菌。如果想在这场战争中反败为胜，我们必须尽快采取行动。

在大部分情况下，用传统育种技术改变现状，效果实在是太慢了。如今，我们比以往任何时候都需要基因工程技术，来维持森林的多样性和健康。

我们需要努力数百年，才能使美洲板栗树重登当年森林之王的宝座。当转基因板栗树通过监管审批，获得民众支持之后，我们就可以开始在复垦地实施重建计划。在森林健康倡议和杜克能源公司（Duke Energy）的帮助下，我们已经在矿区复垦地划出试验区，开始种植树苗了。除此之外，废弃农地，以及曾经栽种过大量板栗树的地区也是较好的试验地。有些人可能也想在自家庭院里，种植这些具有符号性质的树木。中国有句古话说得好，“前人栽树，后人乘凉”——对于美洲板栗树而言，我们就应当做这样的“前人”。

扩展阅读

◆Restoration of Threatened Species: A Noble Cause for Transgenic Trees. S. A. Merkle et al. in Tree Genetics & Genomes, Vol. 3, No. 2, pages 111–118; April 2007.

◆Transgenic American Elm Shows Reduced Dutch Elm Disease Symptoms and Normal Mycorrhizal Colonization. Andrew E. Newhouse et al. in Plant Cell Reports, Vol. 27, No. 7, pages 977–987; July 2007.

◆Designing Trees. Naomi Lubick; ScientificAmerican.com, April 1, 2002.

◆Chestnut Trees Return. Stephen D. Solomon; Inspirations, Scientific American Earth 3.0, March 2009.

[1]威廉·鲍威尔是美国纽约州立大学环境科学与林业学院美洲板栗树研究及重建项目的联合负责人之一。他最近刚获得林业生物技术合作伙伴项目（Forest Biotechnology Partnership）颁发的年度林业生物技术学家奖（Forest Biotechnologist of the Year Award）。

[2]郑奕宸是美国休斯敦大学生物与生物化学系生态与进化生物学专业博士研究生，主要研究方向是用生物信息学方法研究进化史。

转基因的出路：加强安全检测

转基因作物的支持者认为，这项技术是应对气候变暖和人口增加，解决世界粮食问题的唯一途径。它的批评者则认为，这是在玩火自焚。到底孰是孰非？

撰文 [1] 戴维·H·弗里曼（David H. Freeman） 翻译 [2] 赵瑾

罗伯特·戈德伯格（Robert Goldberg）瘫坐在椅子上，自言自语道：“弗兰肯斯坦的怪物从实验室中跑出来了？！这真是我遇到过的最让人沮丧的事了。”

戈德伯格，这位美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的植物分子生物学家并非神经错乱，他只是因为人们对转基因作物的无端恐惧，而感到极度失望。其中最让他感到沮丧的是，这场关于转基因作物安全性的争论，几十年前就该结束了，那时科学家就已经出示了大量的证据证实了安全性。他说：“今天我们所面对的反对之声仍与40年前不相上下。”

戈德伯格的同事、从事视觉研究的细胞生物学家戴维·威廉姆斯（David Williams）则持相反的看法：“推广转基因作物涉及的很多科学理论其实并不成熟。30年前，我们并不知道如果把一个基因转入一个不同的基因组，这个基因组会与转入的基因发生相互作用。但现在，该领域的任何一个研究者，都知道基因组并不是一个静态的环境。插入基因组的基因可以通过很多不同的方式发生变化，而且这些变化可能在数代之后才会体现出来。”他坚持认为，这可能造成有害的转基因植物逃过实验室的检测，进入自然界。

威廉姆斯承认，他属于那些会对转基因作物安全性提出尖锐问题的极少数生物学家之一。但他说，这只是因为植物分子生物学界不想伤害自身利益。由于大部分研究经费都来自那些售卖转基因种子的公司，所以这些经费更倾向于拨给致力于在农业中推行基因改造技术的科学家。他还谈到，那些指出转基因作物可能

存在健康等风险，或者仅仅在研究报告中暗示转基因作物可能存在风险的生物学家，往往会发现自己遭到猛烈攻击，甚至名誉受损。这样一来，即使科学家发现转基因作物存在问题，他们也会保持缄默。

无论威廉姆斯的看法正确与否，有一点是无法否认的：尽管压倒性的证据显示，转基因作物是可以安全食用的，但对于转基因作物应用的争论仍在激烈进行中，在某些地方这样的争论更是愈演愈烈。对转基因作物持怀疑态度的人，会觉得这样的对立是一件好事，因为事关世界粮食供给的遗传基础，再谨慎都不为过。然而，对于戈德伯格这样的研究者而言，人们对转基因作物的持续恐惧，是再让人恼火不过的事了。戈德伯格谈到：“尽管我们对地球上的各种生物进行了数以亿计的遗传实验，人们吃了无数次转基因食物，都没有发现任何问题，我们还是退回到了愚昧无知的状态。 ”

那么，到底谁才是正确的？转基因作物的支持者还是批评者？当我们仔细分析来自双方的证据，权衡风险与收益，我们发现走出困境的路径其实格外明确。

收益与担忧

大部分关于转基因作物安全问题的科学理论都指向同一个方向。戴维·兹伯曼（David Ziberman）是美国加利福尼亚大学伯克利分校的农业与环境经济学家，他是同时被农业化学公司以及这些公司的批评者都认可的少数几位学者之一。他认为，转基因作物为人类带来的益处，远远超过了健康风险，而这些风险，至今还只是存在于理论上。兹伯曼说：“转基因作物的种植不仅降低了全球的食物价格，还让农民更安全，因为种植转基因作物降低了杀虫剂的用量。转基因作物的种植使玉米、棉花和大豆的产量增加了20%～30%，让一些原本会饿死的人活了下来。如果转基因作物在全球各地的种植面积更广，世界粮食价格会更低，因饥饿而死亡的人也会更少。”

兹伯曼认为，在不久的将来，转基因作物的优势将更加明显。联合国粮农组织估计，到2050年，全球的粮食产量必须增加70%，才能跟上人口的增长。气候变化将会使全球的耕地更加难以耕种。而转基因作物不仅能在缺水的盐碱地中生长，耐受高温及低温，抵抗病虫害及杀虫剂，还能保持高产。

尽管种植转基因作物的前景如此诱人，世界大部分地区却忙着禁止、限制及避免转基因作物的种植。 虽然美国种植的玉米和大豆几乎都是转基因作物，但欧盟却只允许两种转基因作物的种植：孟山都（Monsanto）的MON810玉米和巴斯夫（BASF）的Amflora马铃薯。另外，还有8个欧盟国家完全禁止转基因作物的种植。而亚洲各国（包括中国和印度）则还未批准大多数转基因作物的种植，其中就包括高产的抗虫水稻。虽然在非洲，数以百万的人在挨饿，但许多非洲国家仍拒绝进口价格低廉的转基因粮食（因为种植转基因作物所需的灌溉用水和杀虫剂用量较少，且产量又高，所以转基因粮食的价格较为低廉）。营养不良人口众多的肯尼亚更是全面禁止转基因粮食的进口。一种被称为“黄金大米”的转基因作物，含有一般稻米不具备的维生素A，而且其含量更是高过菠菜。虽然在发展中国家，维生素A缺乏症每年会导致100万人死亡，50万人永久性失明，但目前还没有任何国家确定会种植这种水稻。

目前，全球只有大约十分之一的农田种植了转基因作物。全球90%的转基因作物都集中种植在美国、加拿大、巴西和阿根廷这4个国家。其他的拉丁美洲国家则对此十分排斥。甚至在美国，讨伐转基因食品的声浪也日益高涨：至少有20个州在考虑转基因食品标签议案。

这场反转基因食品浪潮的背后，其实是人们的恐惧，而这种恐惧由来已久。自从上个世纪70年代，美国华盛顿大学的科学家培育出第一批转基因西红柿以来，公众就一直在担忧转基因食品的安全问题。上个世纪90年代中期，当第一批转基因作物推向市场，绿色和平组织、塞拉俱乐部（Sierra Club，美国一环保组织）、拉尔夫·纳德（Ralph Nader）、查尔斯王子及一大批名厨都站出来大肆反对。欧洲消费者更是恐慌。例如，1997年进行的一项调查就显示，高达69%的奥地利公众认为，转基因食品具有很严重的安全隐患，而在美国只有14%的公众持有这种的看法。

长期以来，欧洲民众对转基因食品的怀疑，还伴随着其他顾虑，例如对美国农业企业一向的反感。无论这种疑虑是基于怎样的考量，欧洲的态度在全世界产生的反响，影响了很多国家对转基因作物的政策，特别是那些可能从转基因作物获益良多的国家。“非洲国家才不在乎我们这些野蛮的美国人在做什么。他们只向欧洲看齐，既然欧洲国家都在反对转基因作物，他们也不打算种植。”欧洲反对转基因作物的团体，打着“谨慎起见”的旗号争取民众的支持。他们一再告诫民众，有毒的转基因作物流入自然界将有可能引发灾难。他们认为，在该技术被证实完全无害之前，应该停止对转基因作物的研发。

但是，从事医学研究的人都知道，没有任何一样东西是绝对安全的。你只能证明经过严格的实验后，没有发现该事物具有明显的健康风险，而转基因作物正是这样。

安全性证据

几百年来，人类一直都在通过选择性育种来改变农作物的基因组。普通小麦就是其中一种人工植物，它的种子不会散播，所以根本就无法在农田外存活。在过去的60多年间，科学家利用辐射和化学物质，诱发基因突变，创造了多个小麦、稻米、花生和梨的品种，如今这些品种都已经成为农业的支柱品种。这些做法并未引来科学家和公众的反对，也没有造成任何健康问题。

选择性育种或基因突变技术所造成的基因改变，往往是一大批基因的交换或变化。与此相反，转基因技术则让科学家能够在植物的基因组中，插入来自其他植物种类，甚至细菌、病毒或动物的单个或几个基因。转基因技术的支持者认为，这样的精确性能够减少意外的发生。大多数植物分子生物学家也认为，即使在可能性极小的情况下，新的转基因植物真的出现了健康问题，科学家也能很快识别有害植株并将其消灭。戈德伯格说：“我们清楚转基因在植物基因组中的位置，并且能够检测该位点周围每个基因的活性。我们能够确定哪些基因发生了变化，哪些没有变化。”

虽然，在植物中插入病毒的DNA片段会让人觉得有点毛骨悚然，但转基因作物的支持者却认为，这没有什么大不了。百万年来，病毒一直都在将DNA插入农作物、人类和其他生物的基因组。它们经常将其他物种的DNA转移到宿主的基因组中，这就是为什么我们自己的基因组中含有源自病毒和其他物种的遗传序列。美国加利福尼亚大学河滨分校的植物分子遗传学家艾伦·麦克尤根（Alan McHughen）就谈道：“那些批评转基因技术的人认为，在自然界中，基因不会跨物种传播，这只能说明他们的无知罢了。”例如，豌豆蚜就含有真菌的基因。而某些面粉和早餐谷物中的黑小麦，就是小麦和黑麦在一百多年前杂交形成的一个品种。小麦本身更是跨物种杂交的产物。麦克尤根说：“各物种间的DNA交流，不但在大自然中时有发生，传统的育种者更是对此大加利用。”

食用转基因食品是否会导致新的DNA进入人体内呢？虽然在理论上这有可能发生，但可能性极低。科学家从未发现有任何遗传物质可以毫发无伤地通过人类的胃肠道，最终进入人体细胞内。而且，我们在日常生活中就会接触，甚至摄入一些基因被转入了农作物的病毒和细菌，比如苏云金芽孢杆菌（B.thuringiensis）可以合成对昆虫有致命毒性的蛋白，因而在有机作物的种植中，经常被用作天然杀虫剂。戈德伯格说：“我们吃这种细菌的历史，已有几千年了。”

转基因作物的支持者认为，不管怎样，在过去的几十年间，人类已经吃了数万亿餐含有转基因成分的食物。到目前止，还没有任何疾病被证实与转基因食物有关。马克·莱纳斯（Mark Lynas）曾是一位有名的“反转活动家”，去年他公开转变立场，开始支持转基因技术，并指出记录在案的所有重大食品事故都与非转基因食品有关，例如2011年欧洲大肠杆菌污染的有机豆芽导致53人死亡。

在美国，由于转基因食品安全性的相关研究往往由转基因公司（如孟山都）资助，甚至本身就由这些公司开展，因此转基因食品的批评者通常对此类研究十分蔑视。但是，还有很多研究来自欧盟国家，对于这些研究，就不能轻易说成是工业产品的推广工具。欧盟为500多个独立的研究团队提供经费，开展了130个针对转基因作物安全性的研究项目，而这些研究都没有发现转基因作物存在任何特殊风险。

还有很多正规的研究团体也得出了相同的结论。公众利益科学中心（Center for Science in the Public Interest）是美国华盛顿特区的一个科学性消费者监察团体，该中心的生物技术负责人格雷戈里·杰斐（Gregory Jaffe）竭力强调，他们对于转基因作物的安全性持中立态度。但杰斐坚持认为，目前的科学证据十分清楚。他说：“目前的转基因作物是可以安全食用的，而且其种植也不会对环境造成任何威胁。”美国科学促进会（American Association for the Advancement of Science）、美国医学会（American Medical Association）以及美国国家科学院（National Academy of Sciences）也都持毫无保留的支持态度。美国食品及药品管理局和多个国家的同类机构已多次对大量研究数据进行反复审查，并认定转基因食品不存在任何特别的健康隐患。很多科学家做的回顾性研究也支持这个观点。

虽然转基因食品的反对者还是能提出若干显示转基因作物潜在安全问题的研究，但几乎所有这些研究在经过审查之后都被驳回。例如1998年，苏格兰罗维特营养与健康研究所的植物生物化学家阿帕德·普什泰（Arpad Pusztai）在一项研究中发现，喂食转基因马铃薯的大鼠，其生长和免疫系统会受到明显影响。但是，该研究所用的转基因马铃薯并非供人食用的转基因食品，而是专门用于研究的有毒马铃薯。此后不久，罗维特营养与健康研究所就裁定，该研究不够严谨，不承认普什泰的研究结果，并追究其行为不当的责任。

类似的例子层出不穷。去年，法国卡昂大学的研究员吉勒—埃里克·塞拉利尼（Gilles-Eric Seralini）领导的研究小组发现，如果给大鼠喂食一种常见的转基因玉米，大鼠患癌症的几率高得惊人。但塞拉利尼一直就是一位反对转基因作物的活动家，而且批评者还指出，塞拉利尼在研究中使用的实验大鼠品系本来就容易产生肿瘤，而且其测试的大鼠数量不足，没有引入合适的对照组，许多实验细节也没有说明（例如数据分析的具体方法）。欧洲食品安全局（European Food Safety Authority）仔细审核了该研究后，最终不承认上述结果。其他一些欧洲机构也得出了类似的结论。麦克尤根谈道：“如果这种转基因玉米真的有毒的话，那么现在肯定已经有人发现。任何一个关注该研究领域的人都会驳斥塞拉利尼的研究。”

不过，也有一些科学家认为，对转基因食品的排斥实际上是出于政治上的原因，而并非基于科学上的考量。对于大型跨国公司过度操控食品供给的反感，促成了这场反转基因运动，而转基因的潜在风险只不过是一个现成的幌子，以此激起公众对工业化农业的抵触情绪。戈德伯格说：“这与科学无关。” 前“反转活动家”莱纳斯也同意，认为“这是意识形态问题”。最近，他甚至将反转基因运动归为“反科学运动”。

疑云重重

然而，并非所有针对转基因食品的质疑，都能被轻易驳回。一些长期性的健康影响可能非常微弱，科学家很难将这些影响与特定的环境变化联系起来。比如，虽然科学家一直认为环境因素是诱发阿尔茨海默病与许多癌症的因素之一，但不可否认，我们并没有找出所有的环境诱因。

转基因食品的反对者认为，仅仅由于改造的基因较少且研究得比较透彻，就说转基因技术造成问题的可能性较小，这并不正确。美国索尔克生物学研究所（Salk Institute of Biological Studies）的阿尔茨海默病专家戴维·舒伯特（David Schubert）认为，即使是一个经过仔细研究的基因，也能以很多不同的方式插入植物的基因组中。他说：“基因可以插入基因组的不同位置，也可以多拷贝插入，这些都可能造成完全不同的后果。”正如威廉姆斯指出的那样，经过基因改造的基因组会在世代交替中不断发生变化，基因原本的转入位置和排列方式都可能发生改变。威廉姆斯还补充说，插入的基因还可能导致周边的基因无法表达，即所谓的“插入性突变”（insertional mutagenesis）现象。

与传统的杂交技术相比，转基因作物中受影响的基因数量确实远远小于前者。但反对者仍坚持，杂交技术中大批基因的交换和改变，是5亿年来一直在植物中发生的自然过程，所以该技术不会产生那么多意料之外的恐怖后果。与此相反，单个基因的改变则可能是更具破坏性的过程，产生无法意料的连锁效应，其中就包括产生新的有毒蛋白或过敏原。

转基因技术的反对者还指出，与传统杂交育种所引起的物种间的基因交换相比，将来自其他物种的基因转入植物所造成的改变，影响更大、更复杂、更不易察觉。 虽然到目前为止，还没有证据显示，转入农作物的基因可能进入食用它的人类的基因组，但这并不表示这样的情况将来一定不会发生，而可能只是还没有发生，或者已经发生了，只是还没有被我们发现而已。这些基因变化很难被察觉，它们对蛋白质表达的影响甚至检测不出来。威廉姆斯说：“如果影响的结果是让植物长得不好，那很容易发现。但是，如果转基因是通过改变蛋白的合成，来对食用转基因食品的人形成长期影响，这样你还能发现吗？”

许多支持转基因技术的科学家在对待反对者时，往往过于苛刻，有时甚至不科学。转基因技术的支持者，有时会将任何质疑转基因安全性的科学家，与反对转基因的活动家、名誉扫地的研究者混为一谈。即使是塞拉利尼，那位发现喂食转基因食物使大鼠患癌几率升高的科学家，也有人为他辩护。维护他的人大多不是科学家，即使是科研工作者，也是不知名研究机构的退休研究人员，或者非生物学领域的科学家。但索尔克研究所的舒伯特坚持认为，科学界对该项研究的批评有失公正。在他看来，与那些做药物安全研究的科学家一样，塞拉利尼也深谙高质量动物毒理研究应具备的要素，而且其研究的水准并不低。舒伯特认为，塞拉利尼所使用的大鼠品系普遍用于药物研究中，而且这些研究涉及的样本量往往也与塞拉利尼的研究相当；此外，塞拉利尼所采用的研究方法也是标准的，而且因为实验结果的显著性，其数据分析的细节对结论并无太大影响。

舒伯特和威廉姆斯是为数不多的几个来自著名研究机构、对转基因食品安全性提出质疑的科学家。这两位科学家认为，如果各大学术期刊及媒体不指责或非难，则会有更多的科学家发表意见，反对基因改造。他们认为，之所以会有这样那样的攻击，其实是一些人担心，质疑转基因技术，会导致该领域的研究经费被缩减。威廉姆斯说： “无论是否有意为之，这些攻击都只是为了这个研究领域的利益，并不客观。”

两位科学家都承认，在他们发表评论，质疑转基因技术之后，他们都受到了同行的联合攻击。舒伯特甚至指责说，有些研究者即使得到了可能对转基因安全不利的结果，也会因为害怕而避免发表。他说：“如果得不到有利的研究结果，他们就会放弃。”

这些指责并非空穴来风。2009年，美国芝加哥洛约拉大学（Loyola University） 及圣母大学（University of Notre Dame）的科学家发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences USA）上的一篇论文，虽然数据确凿，但还是在《自然》杂志上遭到了围攻。该论文显示，转基因玉米有从农田进入周围溪流的迹象，而且有可能对某些昆虫造成威胁。因为根据该研究，毛翅蝇（caddis fly）似乎由于摄食转基因玉米的花粉而患病。许多科学家立即开始攻击该研究，其中有些甚至指责研究者草率，达到行为不当的程度。

前行之路

在这场辩论中，其实有一个中间立场。许多中立人士呼吁，在推行转基因食品的同时，也应该保持甚至加强对新的转基因作物的安全检验。他们建议，积极关注现有转基因食品对人体健康及环境的影响，但是他们目前并没有针对某几种转基因作物进行特别检查。公众利益科学中心的杰斐指出：对所有的作物都有必要加强检测， “我们应该提高对所有食品的监管水平”。

舒伯特也同意这种做法。尽管仍有顾虑，但他相信如果加强安全检测，转基因作物是可以安全引入的。他说： “与我交换过意见的科学家中，有90%的人以为针对转基因作物的检测，同美国食品及药品管理局对药物的检测水平相同。实际上，对于转基因作物的安全检测绝对没有那么严格，但绝对应该像检测药物那么严格。”

加强检测无疑会加重转基因研究人员的负担，也一定会减慢新作物的引入。麦克尤根谈道：“如果按照目前对转基因作物的检测标准，大多数传统杂交作物都还无法投入市场。如果我们进一步提高检验标准，又将会发生什么呢？”

这无疑也是一个合理的提问。但随着政府和消费者越来越抵制转基因作物，额外的安全检测或许不失为一个妥协之道，让人类有机会从转基因作物的显著优势中受益。GS

扩展阅读

◆Food, Inc.: Mendel to Monsanto—The Promises and Perils of the Biotech Harvest. Peter Pringle. Simon & Schuster, 2003.

◆Tough Lessons from Golden Rice. Martin Enserink in Science, Vol. 320, pages 468–471; April 25, 2008.

◆Case Studies: A Hard Look at GM Crops. Natasha Gilbert in Nature, Vol. 497, pages 24–26; May 2, 2013. www.nature.com/news/case-studies-ahard-look-at-gm-crops-1.12907

[1]赵瑾是新加坡国立大学基础医学院的博士。

[2]戴维·H·弗里曼 撰写科技与商业相关的文章已经有30年的历史。他最近的新书为Wrong explores the force that causes scientists and other experts to mislead us。