转基因食物的未来

导语：抗虫抗药是最常见的转基因作物特性，但具有固氮能力的谷物对于发展中国家的农民却是一场变革

关键词：转基因动物；抗旱作物；基因组编辑技术

加拿大几乎所有菜籽都是转基因作物。这片农田在Saskatchewan省。（图片来源：Nas2 Wikimedia）

最近一种转基因鲑鱼投放加拿大市场的消息可以视作转基因食物发展罕有的进步。在转基因植物商业化后二十年，这是转基因动物首次进入市场。

这种快速生长的鲑鱼经过18个月就可以生长到市场要求的大小，差不多是非转基因同类时间的一半，并且需要的饲料更少。这能同时带来商业和环境上的好处。而且这项通过可能为其他转基因动物的审批通过铺平道路。

科学家正在研究抗病猪、抗禽流感的鸡、无角乳牛和高产的羊。但想在今年犹太人的逾越节吃到转基因羔羊几乎不可能。转基因组织的历史表明将新技术应用到市场需要许多年（AquAdvantage鲑鱼花了25年），而且许多创新并没有成功。

大量的转基因动植物研究项目中很少一部分能成功实现。市场主要由少量作物的几种改良占据主导地位。

2016年有1.85亿公顷的土地上种植着生物技术改良的作物，主要为大豆，玉米，棉花和油菜。其中具有抗虫或抗除草剂能力的作物面积超过99%。

过去几年我们看到同时具有抗虫和抗除草剂基因的作物迅速发展。毫无疑问这将是转基因农业未来发展的方向。

未来几年我们也会面对更加严峻的野草和昆虫的抗性挑战。具有抗草甘膦除草剂的转基因作物对于这一单一除草剂的过度依赖导致越来越多的野草进化出了抗药性。

同样地，抗虫作物的大规模种植意味着害虫正对新科技产生抗性，作物又一次无力面对侵袭。科学家与害虫进行着技术上的竞争，开发新的基因使得作物抗虫。但仅仅通过技术无法赢得害虫抗性的竞争。更好的管理方法可以减轻抗性的问题，比如在抗虫作物的旁边种植非转基因作物。只有时间可以验证我们对抗虫作物的管理方法是否合理，以及它们将来是否持续有效。

比于这些同一主题下的作物变种，世界各地的大学和研究机构中的试验更让人激动。抗病香蕉、小麦和土豆，抗旱的甘蔗和玉米都在研发中。许多公共资助的研究项目都致力于减少那些无力抵御疾病和天气变化的农民的作物损失，而不是关注在发达国家占农业主导的高产作物。

取得监管许可以及获得消费者认可是这些作物面对的最大阻碍，但我们多久可以获得收益则是一个社会问题而不是技术问题。

展望未来，更具野心的项目正在进行中，它们就算成功也可能在几十年内无法带来收益。比如盖茨基金会（Bill and Melinda Gates Foundation）在冒险资助一个试图研制能自我固氮的谷物的项目。对于无法获取氮肥的贫困农民，这将产生巨大影响，在其他地方则可以减少生产使用化肥的巨额环境成本。最大的挑战是其复杂性。其他转基因作物可能只是插入单独一个基因，固氮则要改变整个生物过程。

并不是只有转基因技术的使用方向发生改变，技术本身也在发生改变。许多科学家转向使用基因组编辑工具，最有名的就是CRISPR-Case9技术。这些强有力的工具可以用于将新基因转入动植物，或对独立的DNA基对做出更细微的改变。它们通常比过去的转基因技术更快更便宜，因此可能让小型机构有能力进入这一领域。

实验室里基因编辑技术用于产生抗病大米和小麦，增强玉米的抗旱能力。更低的成本意味着小规模的作物试验变得可行。科学家正在尝试创造抗病的柑橘树和酿酒葡萄。早熟西红柿正在进行田野研究并有希望被用于创造适宜未来环境的作物。

基因组编辑并不只是一个技术上的成功，同时也是管理体系中一个重点。美国和阿根廷等国已经认定基因组编辑的植物与转基因生物的管理方式不同，这可能使新作物投放市场更快速、更便宜。

在欧洲情况更难预测。欧盟反复推迟如何监管基因组编辑作物的决定，在2018年前很难确定。如果有一个可以改变转基因食物的未来的因素，那就是这一裁决。想要使得基因组编辑作物的益处得以发扬，同时风险得到控制，我们只能期望欧盟宣布科学家和社会都能接受的规定。

本文观点仅代表作者，不代表《科学美国人》。

关于作者：Rebecca Nesbit是一位生态学家和作者。她的新书为《那种鱼在你的番茄中吗》（Ockham出版）

（翻译：赵晗；审校：潘燕婷）

文章来源：科学美国人博客