张鹰
2.21 农业发展一:转基因作物的安全性的科学考量
2021-5-11 15:29
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前文探讨了如何用一些科学的概念去考虑影响安全的一些因素,本文进一步考虑转基因作物安全性的科学考量。在媒体或自媒体的讨论中,转基因的食用安全是经常被强调的,也引发了不少的辩论,尽管辩论尚未达成共识,却很好地向大众科普了转基因作物的一些特征。然而转基因作物的影响是多方面的:除了食用安全以外,生态安全、粮食安全与种子安全等问题更需要大众的关注。大众对转基因作物的理解与支持(或反对),将极大推动或影响农业的产业政策与经济政策的制定,也将助推我们迅速地走向农业大国、农业强国之路。

转基因作物的食用安全性常常被人们所谈及,支持者与反对者都难以说服对方,这个问题的本质来源于很早以前的科学哲学的争论:关于归纳推理的正确性。若一个人假设“乌鸦都是黑的”,那么在每一次观察到黑色乌鸦时,都能够多一些确信,但他所获得的确信并不是100%的;但凡观测到一次白色乌鸦,这个假设就被彻底推翻。转基因食用安全可以同义转换为:转基因食用没有危险;而危险包罗万象,支持转基因食用安全的一方无法穷尽所有的可能性去排除危险,所以难以说服对方。类似的问题还有很多:世界上究竟是否存在一个神,地球上到底有没有外星人等等,这些无法用有限数量的例子进行否定的理论,都使得人们分处在不同的立场,转基因食用安全也仅仅是一个最近比较火热的争论而已。如今我们知道吸烟有害健康,而且可能致癌,历史上吸烟是否致癌的争议在美国持续了长达数十年,统计学家的结果不能说服大众,甚至统计学者之间都有争论。[1] 而转基因的食用安全,或许比吸烟的问题更加难以证明,因为转基因食物的食用从消化吸收的角度来看是一个化学过程,暂时没有证据证明消化的化学过程与基因的尺度有关,香烟的化学吸收过程或许反而更加容易证实。在短期内,我们可以预见关于食用安全的信念上的对立仍将持续,所以我们转而讨论食用安全以外的其他方面进行考量。

转基因的食用安全性即便真的可以被证明,那么它也只完成了一个任务,就是证明转基因作物和传统农作物一样安全,但农作物的安全从来不只和“吃”有关。“这条河非常安全,从来没有淹死人”,一般人看到这句话时,极有可能被这个言论所引导,而关注这条河是否适合游泳但是很有可能这条河很严重的污染,臭气熏天根本没有人愿意去游泳,也便不会淹死人一条河的安全考量有不同的角度,类似的,转基因作物除了食用以外,还有生态安全,粮食安全与种子安全等不同的侧面。对于欧洲与美国关于转基因的一些立法中,能看到关于转基因作物更加全面的考量。“在2018年中一个动摇了大农业的决定,欧洲的一个法庭认定转基因作物需要严格的管控。相对的,美国的农业部决定对于下面所述的转基因作物可以免于管控:这种转基因作物不是由转移其他物种的DNA而产生,而是通过类似自然或者传统育种方式所能引起的基因变异的方式所获得。[2] 从这个欧洲和美国的对转基因作物的管控(或者对某类别的转基因免于管控)的法律,我们可以看到这种管控与食用无关,更是有关环境或者生态安全的考量。2019年的《科学》杂志中的一篇论文报道了,一个CRISPR的变种,单碱基基因编辑技术(base editors)在大米中应用时,产生了脱靶(off-target,非预期的)的变异[3],这些情况或许也是未来转基因作物立法管控的科学方面需要考虑的因素。

生态安全上的问题起因于看似不起眼的小问题,结果却产生了非预期的广度上的灾害。比如美国引进亚洲鲤鱼以后,发现亚洲鲤鱼缺少天敌而泛滥成灾,威胁本土鱼类的生存。而姜戎的小说《狼图腾》更是生动刻画了狼、羊、大鼠与草原之间的生态平衡,一些人为手段的干预,反而影响了生态系统,引起了草皮消失的荒漠化。外来物种对于本地的生态平衡的影响很大,而研究显示,随着人员交流的增加,交通的便利以及全球化的影响,外来物种的数量依旧在迅速增长,而没有饱和[4]。蚊子传播疟疾与登革热等疾病,有研究者希望通过基因编辑的手段使得蚊子无法携带疟疾的寄生虫疟原虫,从而减少疟疾的传播。但是一些科学模型显示一些经过编辑的基因可能会入侵到野外[5],从而影响生态。类似的,转基因作物,会不会演化成为新的外来物种,也是需要考虑的。而这种环境与生态上的灾难往往是非可逆的,比如DDT的积累、切尔诺贝利的核泄漏、日本福岛的核废水排放,都需要很长时间来恢复。为了生态安全,当引进或者批准新的转基因作物时,需要更加谨慎。以上谈及的生态安全的侧重于生态环境的整体性:产生或者引进一种新的物种,影响其他物种的生存,改变了当地的生态平衡。但是对应的,还有作物的个体是否受到影响,这就涉及到了粮食安全。

广泛种植的某一农作物品种如果有疾病感染的风险,很可能对总体产量甚至粮食安全有影响,也可能对经济造成不小的影响。非洲猪瘟的传播导致猪肉产量降低,猪肉价格飞涨,让我们印象深刻。与之相对,很多农作物的品种通过营养繁殖(vegetative reproduction,无性生殖的一种)的方式进行繁殖,这样后代实际上是上一代的克隆复制,两者基因相同。如果上一代有对某种疾病的易感性(susceptibility),那么后一代也会受到同样的威胁。农作物历史上,广泛种植的品种大米七香蕉(Gros Michel,也称大麦克香蕉)因为黄叶病(Panama disease,感染香蕉的真菌)的扩散而几乎绝迹[6]。对当时的黄叶病有抵抗力的卡文迪许香蕉(Cavendish)品种取代了大米七香蕉,成为了广泛种植的品种,如今,卡文迪许香蕉占全球产量的40%以上,1990年代,能够感染卡文迪许香蕉的黄叶病的TR4种类真菌在东南亚地区被发现[6]。因为没有针对TR4的有效的杀真菌剂(fungicide),如果卡文迪许香蕉也面临大米七香蕉类似的命运,那么对蕉农和全球经济都有巨大的影响。香蕉或许人可以选择不吃(实际上香蕉是很多人的膳食能量来源之一),但是大家总得吃饭啊,大米小麦等作物的如果受到某一特定疾病威胁,那么对粮食安全有重大影响。

从粮食安全的角度而言,我们需要保持粮食作物的多元化,研究与种植一些不同的品种。有一些人担心,一些欧美的农作物种子公司会不会人为地开发一些能感染作物的真菌或疾病,从而促进自己的转基因的新品种种子或者对此疾病耐受的作物的销售。这种担心一般是多虑了,因为种子公司一般也是农药公司,如果作物被感染了,农药的销量也会大跌,会影响种子农药公司的收益。当然或许你可以进一步说,如果开发了解药呢,那我就可以通过毒药大卖解药了,但这个研发过程过于漫长,资金投入过大,而且需要企业的研发人员都是追求金钱的黑心机器,所以也不大可能发生。但是这种担心也不是杞人忧天,或许没有人为研发的农作物的疾病,但是自然界的确可能演化出一些作物的天敌,比如能卡文迪许香蕉的的黄叶病TR4. 过去的经历告诉我们,微软的视窗操作系统有比开放的系统Linux更多的计算机病毒,很大原因也便是因为使用人数众多,开发出一个木马病毒,或许可以感染大量计算机,甚至能够瘫痪一个国家的经济运作。而开发的Linux系统因为版本很多,安全漏洞不一,所以难以有一个计算机病毒感染大量机器,这也提示我们信息安全需要开发更多版本的计算机系统,而不能过于依赖苹果或者微软。类似的,对于粮食安全,我们也应该鼓励更多的栽培品种。从这个角度来说,转基因作物的研发便不具有太多优势,因为种子公司需要大量销售,从而分摊研发成本,如果研发很多的不同种类的作物,就会使得研发成本高而难以盈利。

农作物不同于野外生长的植物,作为经济作物,它必须满足一定的特点,比如稻米的长度、饱满度与口感,水果的甜度、纤维含量等等,所以广泛种植的一般都是栽培品种(cultivar)。为了鼓励或者支持创新,新栽培出来的农业品种,往往都可以申请专利或者有其他权益保护,而这一定程度上与农业中保留种子的传统存在冲突。在传统农业中,农民有保留前一代种子的习惯,《世说新语》中有一段,“王戎有好李,卖之恐人得其种,恒钻其核”,因为害怕别人获得他李子的种子而形成竞争,所以把李子的核都除去而成为笑谈。这个故事放在现在的社会,似乎却没那么好笑了:百事公司在印度栽培了新的土豆品种,FC5的土豆品种因为更少潮湿的成分,更加适合用于做成薯片等等,所以控告印度的农民擅自种植而违反专利保护权 [7]。虽然百事公司后来撤诉了,但这凸显了现代农业与传统农民的一些矛盾。当然实际上,《转变传统农业》一书提示,农民需要吸取新型农业的知识,他们需要了解到,不要预留杂交作物的种子用来进行下一年的种植,因为农民比较习惯于那些开放授粉的作物;开放授粉的作物的后代一般能够保持上一代的特征,但是杂交作物的种子种植以后获得的后代会有更多变化。[8] 一般而言,农民并没有资金与技术去研发更好的作物的种子,更需要一些高科技公司去研发。种子安全的任务也是现代农业需要考虑的问题,或许比转基因作物的食用安全更为重要。

研究与种植转基因作物的一个很大的目的就是未来培养一些抗虫与抗病害的农作物,科学家们期望培植产量更高质量更好的农作物;而抗虫与抗病害的基因特征,也是为了减少化肥与农药的使用,维护生态的平衡与安全。但如果转基因作物本身可能给生态平衡与安全造成问题,而又不能减少粮食安全与种子安全的担心,那么我们需要更加谨慎地研究,同时优先考虑研发先进的农业技术,从而提高农业的竞争力。

 

引用文献:

[1] 大卫·萨尔斯伯格,女士品茶,弗里曼霍尔特平装本,2001年,第18章,吸烟导致癌症么?David Salsburg, The lady tasting tea, W. H. Freeman / Holt paperback, 2001. Chapter 18, does smoking cause cancer?

[2] 约翰·科恩,田野的梦,科学,365卷,2019年,422页。Cohen, Jon. "Fields of dreams." Science ,vol. 365, (2019): 422-425.

[3] 金帅(音译)等,胞嘧啶,而非腺嘌呤,单碱基编辑导致稻米中脱靶的变异,科学,364卷,2019年,292页。 Shuai Jin et al., Cytosine, but not adenine, base editors induce genome-wide off-target mutations in rice,  Science, Vol. 364, (2019), pp. 292-295

[4] 汉诺·西本司,世界范围内的外来物种的增加尚未饱和,自然通讯,卷8,文章编号144352017年。Seebens, Hanno, et al. "No saturation in the accumulation of alien species worldwide." Nature communications vol. 8, article no. 14435 (2017): p.1.

[5] 查尔斯顿·诺贝尔等,现在的CRISPR基因驱动系统可能会大规模地入侵野外,Elife 72018年,e33423. Noble, Charleston, et al. "Current CRISPR gene drive systems are likely to be highly invasive in wild populations." Elife 7 (2018): e33423.

[6] 埃里克·斯多科斯塔德,转基因香蕉展现出抵御致命真菌的希望,科学,358卷,979页,2017年。Stokstad, Erik. "GM banana shows promise against deadly fungus strain." Science vol. 358, (2017): p.979.

[7] 百事公司控告四个印度农民使用专利保护的乐事薯片的土豆,路透社,2019426日,PepsiCo sues four Indian farmers for using its patented Lay's potatoes, April 26, 2019.

发言人表示百事公司撤销针了对四个印度土豆农民的控告,路透社,201952日。Pepsi withdraws lawsuit against 4 Indian potato farmers- spokesman, May 2, 2019. 2021511日最后访问。

[8] 西奥多·舒尔茨,《教育的经济价值》,哥伦比亚大学出版社,1963年,第170页。Theodore Schultz, The economic value of education, Columbia University press, 1963 ,Page 170.


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