【編者按】這段時間，關于“轉(zhuǎn)基因食品”的爭吵又迎來了一輪高潮,，在松鼠會豆瓣小組中,，出現(xiàn)了標題令人瞠目的數(shù)則帖子,，“討伐”轉(zhuǎn)基因技術及其支持者，然而細翻帖子,，我們又找不到反對者提供過任何清晰的理由,。其實對于任何話題，支持或反對的聲音都應該在了解“它是什么”的基礎上再發(fā)出,，這種做法才真正有意義,。這篇來自The Scientist雜志的文章探討了關于“科學家緣何發(fā)展基因改良（轉(zhuǎn)基因只是其中一種）技術？”核心部分的一些問題,，在此推薦給大家,，希望閱讀之后，爭辯和思考都變得更加有的放矢,。我們也必須指出,，科學有其使命，它對自身的發(fā)展訴求也許是這個星球上其他事物所無法企及的,，認識真理和維持最大程度的善也并不矛盾,，目前的基因改良技術已經(jīng)由“提供抗性”進一步轉(zhuǎn)向了側(cè)重于“強化營養(yǎng)”。

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© Lynn Johnson / 國家地理圖像庫

科學家們通過基因工程改造出幾種生物強化的食用植物,，用以解決發(fā)展中國家人們所面臨的微量營養(yǎng)元素缺乏困境,。雖然這些作物尚未大規(guī)模種植，但前景可觀,。

撰文 Bob Grant

翻譯 林吳穎  這里是原文

如今,，十億人口正在飽受饑苦。這可是占了我們這個星球人口的六分之一,，數(shù)量相當于美國,、印度尼西亞、巴西,、巴基斯坦,、孟加拉國等國家人口的總和。

這一嚴峻形勢在2009年6月中旬迎來了慘兮兮的轉(zhuǎn)折點,。隨著全球人口持續(xù)膨脹,、資源急劇消耗，地球前景著實堪憂,。吃不飽的人將越來越多,；身體各種營養(yǎng)需求能得到滿足的人將越來越少；而那些擅長鉆空子攻擊體弱營養(yǎng)失調(diào)者的疾病會更加猖獗,；不少人會餓死,。

不僅如此，另一個更加令人不安的推測是,，這場饑餓危機將波及更廣——據(jù)2004年聯(lián)合國報告,，全球至少有一半人口患有微量營養(yǎng)元素缺乏癥,。遭此“隱形饑餓”的人攝入卡路里是充足的，但卻缺乏適量的基本營養(yǎng),，如維生素和礦物質(zhì),。營養(yǎng)不良人群大多分布于發(fā)展中國家,，他們處境十分嚴峻,。因為即使是輕度微量營養(yǎng)元素缺乏也會導致嬰兒死亡率上升，造成兒童的認知功能損傷和免疫系統(tǒng)疾病,，以及其他嚴重的健康問題,。

在全球饑餓和微量營養(yǎng)元素缺乏癥問題上，生物技術掌握著潛在的解決方案：即營養(yǎng)強化,，作物基因改造,。2000年1月，隨著Science上一篇簡短而影響深遠的關于創(chuàng)造“黃金水稻”原型的重量級論文發(fā)表,，基因改良植物在技術層面上被賦予了可能性,，并走到舞臺中央成為科學家注目的焦點。這種植物含有大量β-胡蘿卜素（又稱維生素原A）,，即維生素A的前體,，這是健康飲食的重要組分。如今基因改良（GM）作物早已平凡無奇,，不過現(xiàn)有的遺傳改造絕大多數(shù)是賦予植物一些優(yōu)良抗性,，如大豆、棉花等的抗除草劑和抗蟲性等特點,。為了制造出“黃金水稻”,，歐洲的科學家們在洛克菲勒基金會的資助下開始了研究。他們將特定的基因片段插入細菌質(zhì)粒,，通過細菌的轉(zhuǎn)染作用使其進入原本不產(chǎn)生維生素原A的野生型水稻中,，激活潛在的維生素原A分子生物合成途徑。這一基因改造使得通常營養(yǎng)貧乏的胚乳或精米變得富含β-胡蘿卜素,。

該研究成果受到《時代》雜志大力追捧,，并作為封面文章，標題確鑿：每年能夠拯救百萬兒童的水稻——預防夜盲癥和維生素A缺乏導致的其他失調(diào)癥,。盡管這使得人們開始談論和思考遺傳工程在緩和全球饑餓陣痛上的潛力,，黃金水稻依然挑起了至今都無休無止的爭議性辯論。“（黃金水稻）同時吸引著擁護者與反對者的關注,。”彼得·拜爾回憶道,，他是德國弗萊堡大學的植物生物化學家，同時也是黃金水稻的發(fā)明者之一,。

營養(yǎng)學家們并不認同拜爾和他的共同發(fā)明者,、退休的生物學家英戈·波特里庫斯的觀點,。他們指出，黃金水稻可能無益于解決發(fā)展中國家的維生素A缺乏癥,，因為其中的β-胡蘿卜素含量太低,。拜爾則認為反轉(zhuǎn)基因組織“劫持”了這一論點，并利用黃金水稻作為責難所有基因改良作物的借口,。由于這場爭論,，以及政治和技術上的障礙，致使黃金水稻近十年后首次揭下面紗,，依然不能在（具維生素A缺乏癥的）發(fā)展中國家的廣袤稻田中粉墨登場,。拜爾這樣說道：“你最初的信念是，一旦（科學）達到,，你的工作就完成了,，然而事實卻遠不止于此。”

但拜爾,、波特里庫斯和幾名合作者依然繼續(xù)穩(wěn)步前進,，通過改進技術使得黃金水稻的生產(chǎn)成為可能，同時,，他們積聚了更多的經(jīng)費支持,，試圖使營養(yǎng)豐富的增強型農(nóng)作物出現(xiàn)在最需要的人的餐桌上。黃金水稻未能成功推廣到全世界稻田并未令其他努力推廣增強型農(nóng)作物的科學家們卻步,，這些增強型農(nóng)作物包括：含有雙倍鈣質(zhì)的胡蘿卜,，抗氧化劑含量增加20%的西紅柿，具有額外的鐵,、蛋白,、維生素的木薯。有許多科學報道顯示,，如今已通過遺傳育種改造了多種普通食用植物,，使它們能夠產(chǎn)生高含量的某些營養(yǎng)物質(zhì)?；蛟S黃金水稻尚無法在熱帶陽光的照耀下茁壯成長,，超級木薯也還未能在非洲廣袤農(nóng)田上搖曳，但前景很有可能改變在即,。

超過2.5億的撒哈拉以南地區(qū)非洲人以木薯——一種原產(chǎn)自南美洲和中美洲的含淀粉塊莖——為主食,。在非洲某些地區(qū)，木薯產(chǎn)量占了全球份額的40%,，為當?shù)厝颂峁┝?8.6%的卡路里需求,，然而饑餓和營養(yǎng)不良在平民中依然十分普遍。

木薯營養(yǎng)并不豐富,，它缺乏鐵,、鋅,、維生素A和E等身體健康成長所需成分。內(nèi)布拉斯加大學林肯分校的生物化學家埃德卡洪已經(jīng)參與BioCassava Plus項目多年,，該項目旨在通過基因工程改善木薯的營養(yǎng)組成,。

項目第一步,，是先分別培育出單營養(yǎng)成分改善的基因改造木薯,。卡洪和他的同事們通過插入能夠影響維生素原A大量表達的基因培育出一種β-胡蘿卜素增強型木薯（呈現(xiàn)出橙色光澤,，而非一般木薯的白色）,。他們插入的基因名為八氫番茄紅素合成酶基因（psy），來自土壤細菌歐文氏菌（該細菌也曾用于開發(fā)黃金水稻）,，它編碼一種能夠催化β-胡蘿卜素生物合成途徑的酶,。

研究者們將psy基因包裹在可轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌株的質(zhì)粒中——這是植物基因工程的常用載體——同時整合了一段源自馬鈴薯根部的特異的啟動子，一段由植物DNA組成的將蛋白質(zhì)定位到質(zhì)粒上的5’前導序列,，以及一段來自mRNA的3’端非編碼區(qū)（UTR）,。卡洪回憶起他第一次看到成功改造的木薯塊根（食用部分）時的情形,，那是在2007年,。“真是美好的一天，”他說,，“（木薯）呈現(xiàn)出引人注目的橙色,。”

 

木薯 β-胡蘿卜素是維生素A的前體，在一些植物的細胞質(zhì)中通過甲基亞乙基磷酸酯（MEP）途徑合成,。傳統(tǒng)的木薯塊根缺乏對合成β-胡蘿卜素十分關鍵的一些酶,。該合成途徑的起始步驟是由脫氧木酮糖- 5 -磷酸合成酶（DXS）控制的，而該合成酶由插入的dxs基因（源自其他植物物種）表達后得到,。其他步驟生成異戊烯二磷酸（IPP）,，用來合成牻牛兒基牻牛兒基焦磷酸（C20- GGDP）。八氫番茄紅素合成酶（PSY）,，是引入基因psy的產(chǎn)物,，結(jié)合2個GGDP分子形成八氫番茄紅素，通過去飽和,、異構化,、環(huán)化作用等一系列反應先變成番茄紅素,，最后轉(zhuǎn)化成β-胡蘿卜素。最終得到橙色更深的木薯塊根,。

與此同時,，卡洪決定嘗試插入擬南芥的基因——1-脫氧木酮糖5-磷酸合成酶基因（dxs）——它調(diào)控著類異戊二烯通路，這是psy基因介導的生物合成步驟的上游生化反應途徑,。插入dxs基因,，就增加了β-胡蘿卜素的化學前體含量，就好像“加速了整個類異戊二烯通路,。”卡洪說,。他發(fā)現(xiàn)，同時插入psy和dxs基因會使木薯塊根呈現(xiàn)出比psy基因改良的品種更深的橙色,，而且含有的β-胡蘿卜素是普通塊根的30倍,。

“這是一種連鎖影響，企圖阻止非洲農(nóng)民種植任何基因改良作物,。”

在針對單基因改造和雙基因改造植株進行溫室試驗后,，卡洪和他的團隊從中選擇出β-胡蘿卜素含量最高的木薯，將組織樣品寄給波多黎各的科學家們進行克隆繁殖?，F(xiàn)在,，木薯已經(jīng)在該國進行了田間試驗，卡洪最近剛拜訪了那里,。“它們看起來很不錯,，”他說，“在大多數(shù)方面,，它們都長得很像對照植株,，”也就是那些僅含有正常水平β-胡蘿卜素的植株。

隨著額外經(jīng)費的注入,，BioCassava Plus項目最終計劃于2010年進入第二階段——開始將能夠增加鐵,、鋅、蛋白質(zhì),、維生素和抗病毒性的營養(yǎng)改良特征共同整合到木薯中,。理查德·賽爾是圣路易斯的丹福思植物科學研究中心的一名分子生物學家，同時也是BioCassava Plus項目的負責人,，他說：“我們將致力于培育一種能應對各種營養(yǎng)缺乏的木薯,。”然而，正如他和卡洪從黃金水稻得來的教訓所示,，科學上的成功也僅僅是計劃成功的第一步,。

 

埃德·卡洪在波多黎各檢查田間試驗的木薯。 攝影：Nigel Taylor博士

卡洪和他的同事們選擇在波多黎各做β-胡蘿卜素增加型木薯的田間試驗有其原因。首先,，此地的熱帶氣候與非洲重要木薯產(chǎn)區(qū)相似,；同樣很重要的是，這個島嶼準州受到美國政府的法律法規(guī)的約束和監(jiān)管,。“雖然這里不是非洲,，但是在波多黎各進行試驗更加便捷，絲毫不必受到非洲方面的各種制約,。”

在全球范圍內(nèi),，基因改良作物都處于管理混亂的局面，在非洲亦如此,。很大程度上這可以解釋為什么能夠解決普遍營養(yǎng)不良的基因改良植物至今只能長在實驗室內(nèi),，而非覆蓋在土壤中。

普羅米修斯農(nóng)業(yè)生物技術公司的董事長瓦爾·吉丁斯認為,，大多數(shù)制約來自大受反轉(zhuǎn)基因組織言論影響的歐洲政策,。吉丁斯曾于上世紀90年代早期作為動植物衛(wèi)生檢疫局（APHIS）的遺傳學家?guī)椭绹r(nóng)業(yè)部制訂了關于基因改良作物的相關規(guī)定。當時他說,，歐洲國家通過“使他們的海外發(fā)展計劃服從于國內(nèi)的政策”有效地輸出了這一領域的限制性規(guī)定,。2004年美國官方懇求歐盟幫忙重建津巴布韋,、贊比亞和莫桑比克這3個非洲國家對轉(zhuǎn)基因食品的信心,，使他們相信美方援助的數(shù)十萬噸被拒轉(zhuǎn)基因食品實際上是安全的，而歐盟不予理會,。除了歐洲進口商和政府加諸于亞洲和非洲食物生產(chǎn)商的影響以外,，發(fā)展中國家的土壤也逐漸貧瘠而不適合基因改良作物生長。哈佛大學政治學者,、《渴望科學》一書的作者羅伯特·帕爾伯格也認為,，使生物技術作物進入發(fā)展中國家困難重重：“這是一種非正式的連鎖影響，將會阻礙非洲農(nóng)民種植任何基因改良作物,。”

即使在美國,，基因改良規(guī)章條款也十分繁瑣，需要大隊人馬來把持,。就像藥物開發(fā)商一樣,，農(nóng)業(yè)生物技術企業(yè)家必須承受動輒以十年記的長時間跨度，來使得一個產(chǎn)品從早期發(fā)現(xiàn)到進入銷售渠道,。 但是,，與歐洲的系統(tǒng)相比，美國的規(guī)章系統(tǒng)還算易于管理,。如果β-胡蘿卜素強化型木薯想要獲得農(nóng)業(yè)部（USDA）的支持,，代理商需要使產(chǎn)品滿足多種指標以確保食品安全：必須有數(shù)據(jù)表明導入的基因是穩(wěn)定整合的，不會帶來植物疾病或產(chǎn)生感染性介質(zhì),，而且,，該木薯不可以用人類或動物的病原體進行基因改造,，此外還有一些其他標準。“人們可能覺得這很麻煩,，但我認為（這些規(guī)章）非常合理,，”馬克·馬納里說。他是華盛頓大學的兒科醫(yī)師,，與BioCassava Plus項目有過合作,，并和援助團體一起在非洲馬拉維呆了至少半年。

然而,，即使科學家們克服了任何基因改良食品相關的監(jiān)管障礙,，仍然有另一個實際困難阻礙了人們吃上這些營養(yǎng)豐富的木薯、胡蘿卜：它們比未改良的普通食品要貴,，最需要它們的人,，往往也是最沒錢去買的人。

（未完待續(xù)）