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《科学画报》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

由中国科学社于1933年8月创刊,距今已有80年的历史。《科学画报》在80年的办刊历程中,形成了通俗生动、图文并茂地介绍最新科技知识,形式多样地普及科学技术的特点,对提高广大群众的科学水平,启发青年爱好科学、投身科学事业起了很大的作用,当今的不少著名学者、教授、科学家,青少年时代都曾受到它的熏陶和启发。

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为何转基因作物种植在欧洲受阻

2013-06-25 15:19:57

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编译/ 

 

201179日午夜,6个男人袭击了一块带有栅栏的试验田,这是一家生物公司位于德国北部一个小镇的试验田。这是一个晴朗温暖的星期六夜晚,115英亩(1英亩等于4047平方米)农田在月光的照射下显得格外安静。

这几个男人快速包围夜间管理员,用他们的手电筒照着管理员的脸,用胡椒粉喷雾和球棒威胁他。他们搜他的身,拿走他的手电筒和钥匙,还摔坏了他的手机。接着,他们向目标——一块网球场大小的马铃薯试验田前进。几分钟的光景,这些马铃薯被拔出地面或踩踏。这些马铃薯部分用于德国罗斯托克大学的一项研究项目,检验植物能否产生塑料聚合物。

两天后,在距离上处试验田不远的另一块试验田,同样的悲剧再次上演。这一次,十几个戴着面具的男人先制服两个管理员,然后跃过齐腰的金属栅栏,破坏了一片转基因马铃薯试验田,附近的部分转基因小麦也未能幸免于难。当警车向农田飞驰时,这些人早已隐没在夜色里。

其中一块试验田的负责人尤韦·施瑞德说:“这些试验田都经过了数年研究,花费了很多心血。现在都被破坏了,我们将得不到任何试验结果。”

这两块试验田是由几家大型跨国种子公司和化学公司资助的,用于进行转基因作物的田间试验。但是,这些反对者袭击的真正目标不是公司财团,他们另有所图。被毁坏的转基因马铃薯试验田是由大学的生物部门发起的,距离商业用途尚远。其中一块试验田的总裁分析:“他们的目标是这些转基因试验田,用意在于削弱转基因作物在德国的研究。”

把一种生物的基因插入另一种生物中,这样的技术是30多年前在欧洲的大学实验室里研发出来的,而且所谓的转基因作物的商业种植也开始于欧洲的一块田地。然而现在,奥地利、匈牙利、法国、卢森堡、德国和希腊限制种植转基因作物。

根据国际农业生物技术应用服务组织统计,2011年,全球共种植所谓的“生物技术”作物(实际就是转基因作物)3.95亿英亩。其中,欧洲种植282911英亩,只占世界总量的0.07%

2012年,美国种植1.7亿英亩转基因作物,美国种植的93%的大豆都是转基因大豆。巴西和阿根廷种植数千万英亩转基因棉花、大豆和玉米,印度也在加入种植转基因作物的浪潮中。

 

谁在反对转基因作物

对于极尽一切所能反对转基因作物的抗议组织来说,袭击试验田事件无疑是个振奋人心的新闻。

身材魁梧的蓝眼睛养蜂人迈克尔·格罗姆是德国参与反对转基因作物运动的著名成员之一。“让基因垃圾消失”是个宽松的网络组织。自2005年,该组织发起了“田地解放”活动,旨在破坏进行野外试验的转基因作物。游行示威者穿着防护服或戴着养蜂人的头罩。在破坏转基因玉米、小麦或马铃薯后,他们有时种植有机作物,称其为“玉米交换项目”。

格罗姆说:“我们不得不深入到田间,采取一种公开的方式,这样公众才不会把我们当成罪犯。而且数百名警察出动,媒体也非常感兴趣。”

2008年第一次被捕后,格罗姆呆在监狱里的时间超过1个月,罪行从藐视法庭到拒绝支付象征性的罚款。他还被判过禁止令。有时,他喜欢违规。他说:“如果他们再把我送进监狱,我将会笑着进去,笑着出来。”

格罗姆与其他60个人住在德国埃尔福特的一个社区里。埃尔福特附近的一个小山顶上,有一个残破的石头堡垒——纳多夫城堡。一条泥泞的马路从一个满是耕田的山谷里一直延伸到城堡干涸的壕沟。

格罗姆和他的同伴、儿子一起住在一间小平房里。他认为,生物技术研究就如同一股潜在的力量,将彻底摧毁欧洲的有机农民和像他一样的养蜂人的生计。他说:“我并不认为他们是为了科学。他们的策略是玷污这里的生物,打开通向转基因农业的大门。如果我是一个真正想研究这项技术的科学家,我应该怎么做?我会去美国,那里所有的生物都已经被玷污了。”

格罗姆指责一些生物公司的蓄意粗心,认为他们故意给试验田贴错标签,使得转基因作物的种子和花粉污染附近的天然作物。他担心,一旦欧洲允许种植转基因作物,将没有办法把它们收回。他还说:“基因技术一无是处。它就像原子能一样,一旦你打开了这扇门,你就关不上了。一旦它暴露在世界上,我们就消除不了它。”

他并不承认2011年的夜间试验田袭击案与“让基因垃圾消失”组织有关。他认为:“那不是我们的工作,但是你不能真正控制它。”他甚至表示要向他们致敬,并祝贺他们。

 

谁需要农业绿色革命

尽管数十年的研究没有得出任何结论性证据,表明转基因作物威胁健康,但是,只有四分之一的欧洲人希望看到它们成为食物的部分来源。许多人认为没有必要:欧洲大陆的人口数量预计在25年内达到高峰,然后开始减少。

然而,欧洲是个例外。世界人口数量正在逼近极限。现在,世界人口数量已经超过70亿,预计在未来40年内,增加20亿~30亿人,然后趋于稳定。考虑到世界上可利用的耕地已经几乎被开发殆尽,没有太多的空间养活更多的人口。

联合国粮食与农业组织估计,到2050年,世界人口所需的粮食比现在多70%,大约需要额外增加10亿吨粮食才能满足日益增长的人口需求。

事实上,我们现在已经面临粮食危机。第二次世界大战以后,公共卫生条件日益发达,世界人口的平均寿命急剧上升。相反,粮食供应呈下降趋势。

有一个人致力改变这种现状。

出生在美国艾奥瓦州的生物学家诺曼·博洛格自1944年开始,在墨西哥的试验田里呆了快30年,亲手把不同品种的小麦进行杂交。使用传统的培育技术,博洛格取得了重大突破。他把短柄矮生小麦和高产量的不同品种小麦进行杂交,培育出一个新品种——在充足肥料的滋养下,既多产又壮实,能够承受大颗粒麦穗。

博洛格培育出的新品种,其产量比传统品种提高了6倍。其他农学家纷纷效仿,杂交出高产水稻品种,养活了半个世界的人口。世界从食物短缺迈入食物充盈。此时,世界人口是以前的两倍多。

赞赏者称这些突破为绿色革命。但是,并非所有人对此感到高兴。

新品种实行机械化生产模式,产量惊人。大批小农户面临破产,他们很难与之竞争,只能加大农药的使用量。而且,新品种的种子每年都要从种子公司购买,许多美国和欧洲种子培育公司迅速成长为巨头企业。

起初,这场绿色革命遭到反对者的谴责。1991年,印度物理学家纨妲娜·希瓦写道:“作物的产量受到自然的限制。为了摆脱这种限制,美国专家正在世界范围内传播毁灭生态的不可持续的农业实践。”

有些人则认为,绿色革命把数个国家的数百万人从饥饿中拯救出来,因为这些国家的人口数量超过了原本的粮食产量。1970年,当博洛格被授予诺贝尔和平奖时,他呼吁,寻找更高产量作物的研究将永无止境。他说:“现在,我们也许处在涨潮期。但是,如果我们变得自满,放松警惕,退潮即将发生。”

 

下一个农业“宠儿”

到了20世纪80年代,科学家宣称,基因修饰技术是下一个农业“宠儿”。

当时,比利时根特大学的生物学家马克·孟塔古和杰夫·谢尔正在研究一种叫做根癌土壤杆菌的细菌。它生活在泥土里,形状类似一个微型药片。当植物感染这种细菌后,会长出植物肿瘤,即患上冠瘿病。

研究人员发现,根癌土壤杆菌通过改变所感染植物的基因密码——借给它们基因,使植物的生长失控。没有人希望植物长瘤。但是,如果两种完全不同的生物——一种是细菌,一种是植物,能够交换基因,那么,这种通过基因转移直接改变作物性状的应用前景将是无穷的。

如今,孟塔古在根特大学建立了一个小型研究所,致力于为世界研发转基因作物。他的办公桌上摆放着甘地的木质雕像,书架上方摆放着他的曾祖父的半身雕像。他的曾祖父是比利时社会党的创始人之一。

20世纪50年代早期,孟塔古还是一名学生。他跟随曾祖父的脚步,领导比利时的学生社会运动,到波兰、捷克斯洛伐克和苏联游行。带着优美的佛兰德口音,戴着厚厚的眼镜,这位现年79岁的老人还是充满年轻人的活力,富有激情地回忆着实验室20世纪70年代的辉煌。

每个细菌体内有一种特殊的环状遗传物质,名叫质粒。根癌土壤杆菌的质粒“闯入”植物细胞,把包含25000个碱基对的遗传物质整合到植物细胞的基因组上,进而改变了植物细胞的行为,使其生长失控。

揭开根癌土壤杆菌是如何在不损伤植物的情况下改变植物细胞之谜,是个重大突破,开启了一个全新的研究领域。这意味着,研究人员能够提取引起植物冠瘿病的质粒,把它替换成经过精心选择的来自其他生物的遗传密码。借助质粒这一运载工具,把编码重要特征的新基因插入植物的DNA,这在理论上是可行的。

为了验证该理论,孟塔古使用一种应用广泛的有机农药——来自苏云金芽孢杆菌(简称Bt),现在仍广泛应用于有机农场。Bt产生一种蛋白质,专门杀死一类昆虫,比如玉米螟虫。孟塔古首先分离出产生杀虫蛋白的基因,接着把它拼接到根癌土壤杆菌的基因组中。然后,借助根癌土壤杆菌的基因组把杀虫蛋白植入烟草植物,这样烟草植物就能自己生产杀虫剂。

自孟塔古取得重大突破后的30年间,转基因作物发展的速度超过农业历史上的任何其他技术。从1996年到2011年,世界上种植转基因作物从400万英亩上升到3.95亿英亩,在15年间增长了近百倍。

 

转基因作物禁区

然而,欧洲不少国家坚决限制商业种植转基因作物。离孟塔古在根特大学的办公室不远的地方,有一间温室,种植实验型转基因水稻,设定的安全级别非常高,几乎跟培养埃博拉病毒的一样。刚出芽的幼苗都带有各自的条形码,被锁在一个黑色木箱里,上面贴着“生物危害”标志。用于灌溉的水先要经过紫外线消毒,然后才被运到温室里。植物收割后需要在100摄氏度下蒸2小时,以确保它不育。

沃克·罗特斯德克是一个身强体壮的白发农民,他时常身穿一件海军T恤和蓝色工作裤,有一条黑白条纹的明斯特兰德犬、一台复古的东德特拉贝特车。罗特斯德克的400英亩农田位于柏林郊区,种植有马铃薯、谷物和草——为饲养他的100头牛。农田上插着一块德文标语:“我们没有使用转基因技术。”

他的谷仓非常破旧,混凝土地板已经有了裂缝,一年收获的亚麻籽作物散落在地上,有十多厘米厚。他说:“当条件允许时,我不用电来晒干种子。我使用太阳和风。”他的家是一间外墙被常春藤包围的砖瓦农舍,屋顶上安装着太阳能电池板。

2006年,有传言说,罗特斯德克的一个邻居正在考虑种植12英亩转基因玉米。在罗特斯德克看来,这是一个直接的威胁。如果转基因作物的花粉飘移到他的有机农田,罗特斯德克可能就无法以有机食品的价格销售他的马铃薯和小麦。

他召集当地农民给那个邻居施加压力,迫使他放弃种植转基因作物,并收集来自附近大约200个地区的农民的联合签名,保证不种植转基因作物。

“让基因垃圾消失”组织的领导人格罗姆坚持认为,没有商量余地:欧洲必须保证不种植转基因作物。不然的话,他和其他小型有机农场主,比如罗特斯德克,将把它们彻底摧毁。格罗姆强烈表示:“那些种子公司希望和我们共存。但是,我认为,他们是想把我们赶出去。这就像是把一只狼和一只羊关在一个围栏里,看谁能活下来。”

羊想要稳固自己原有的独霸势头。20121月,欧洲反生物技术运动大获全胜,德国化学巨头巴斯夫股份公司只得“投降”:宣告它将把大部分试验田从欧洲移出,停止研发适于欧洲市场的作物。

 

反对转基因作物的政治解读

当转基因作物向全球扩展,目前并没有引发如反对者起先预言的毁灭性环境灾难,反对这项技术的矛头从科学转移开来。

欧洲国会议员马丁·赫斯林是一位转基因作物的公开反对者。他拥有一片有机农场,并在德国中部拥有一家乳品店。他表示:“这是一个社会问题,不管科学是否能够证明转基因作物是安全的。问题在于,我们选择哪种方式的农业?”

德国汉诺威莱布尼兹大学的研究人员汉斯·雅各布森说:“在德国,该领域的决策是意识形态的,而非依据科学。”他非常健谈,研究方向是转基因豆类植物。2012年,雅各布森把他的转基因豆类植物实验室迁到北美洲,他打算在2014年退休前一直从事该项研究。

欧洲反对转基因作物研究的现状让孟塔古始料不及。20世纪80年代早期,继他在根癌土壤杆菌上的重大发现后,根特周边地区成为生物技术新兴都市,吸引了美国孟山都公司、巴斯夫股份公司和德国拜耳公司。

20世纪80年代到20世纪90年代,根特附近的试验田种植了大批转基因作物,品种越来越多,从烟草、莴苣到甜菜。来自世界各地的研究人员蜂拥而至,使他的实验室一下子扩充到200多名研究人员。1990年,孟塔古被比利时国王授予男爵称号。

在孟塔古等研究人员看来,转基因植物是可控的,可以根据人类的需要改造成理想的版本:调整它们的DNA,关闭其中部分片段,在理论许可的前提下,扩增其他所需片段。

在最近一份自传里,孟塔古这样写道:“通过过去几十年的研究,我们已经清楚地认识到,一个基因组并非静止的实体,而是一个动态的结构,它在持续不断地修整自己的基因库。”人类只是做了他们想做的那部分。如果由自然进化来完成这项工作,可能需要花费千年时间。

但是,一些生态学家并不这么认为。瑞士植物生态学家伯恩哈德·施密德表示:“我们创造的农业环境原本在自然界中是不存在的。”他们表达了对转基因作物的担心,因为从他们的观点来看,分子生物学家对植物如何在实验室外生长的观点是狭隘的。

转基因作物可能与野生亲戚进行杂交。而且,原本拥有多样生物的世界很可能被分子生物学家改造成单一世界。而最重要的是,反对者认为,转基因作物并没有被证明是普遍安全的,它们需要一个个地评估。美国华盛顿相关科学家联盟里资历较深的科学家道格·谢尔曼说:“多数情况下,我们的工作对象是传统的各式品种,这些品种的基因和基因产物已经被检验了上千年。尽管如此,危险因素还是存在的。”

换言之,基因工程引入一些从未在食物来源中出现过的基因,后果的不确定性不言而喻。谢尔曼说:“本质上,基因工程是不同的。如果说这是一种新的更精确的杂交方式,显然有点不符实际。我认为,风险还是比较高的。”

 

下一代转基因作物

孟塔古坐在大学会议室里。在荧光灯的照射下,他的脸色苍白,略带忧郁。当提及他所引领的转基因技术遭遇如此现状时,他显得有些沮丧。他说,“作为一名科学家,转基因作物的科学性是显而易见的。我猜想,很多人可能会说,我们太天真了。”

天真,而且不走运。美国威尔斯利大学农业政策专员罗伯特·帕尔伯格说:“转基因植物可能是错误时机的受害者。”1996年春天,英国遭遇疯牛危机。英国食物安全官员向消费者保证,疯牛病不会通过吃病牛肉而传给人。结果,他们错了。

成千上万头牛被屠宰和焚烧,很多人被传染患上致命的脑萎缩病。帕尔伯格回忆道:“欧洲受到严重精神创伤。政府官员告诉消费者无需害怕,结果他们害怕了。”

同年夏天,孟山都公司开始向农民出售转基因种子。欧洲消费者退缩了。一些环保组织给这种新作物贴上“基因改造食物”的标签,把生物技术和巨头企业比如孟山都公司联系在一起,强调生物技术的风险。

其实,转基因技术的应用不止转基因作物。我们可以利用转基因技术,让细菌和水藻合成塑料和生物燃料。制药厂使用转基因细菌和动物生产胰岛素、疫苗和多种药品。帕尔伯格认为,这些应用被广泛接受,是因为他们为消费者提供一种显而易见的利益,比如绿色能源或可信赖的药品。

卡他纳·钱德拉塞卡尔是“地球之友”组织的成员之一。他坦言:“我们了解基因组。我们的担忧是,它们在转基因作物上的应用。”

问题可能出在转基因作物提高了产量,降低了化学产品和燃料的成本,获益的是跨国公司和农民,而非消费者自己。对于像雅各布森和孟塔古这样的科学家,这是件最令人沮丧的事情。

过去25年里,欧盟花费大约4亿美元用于生物技术作物研究,大部分流向风险评估研究,而非改进作物本身。研究成本,加上高安全性田间试验,再加上田间试验遭受破坏的风险,把一个产品推向市场至少需要花费 1亿美元,这无疑抬高了转基因作物的价格,只有受利润驱动的大型农业企业才负担得起。

况且,转基因作物还有很大的改进空间。下一代转基因作物不仅需要免受害虫或杂草的侵害,还要在干旱或洪水等恶劣环境下多产。此外,还可以在作物里添加营养物,比如胡萝卜素、铁和维生素A。到那时,转基因作物的概念,不再是一个基因“孤军”对抗昆虫或疾病,而是“打包”一堆抗性基因,防止害虫进化出对单一抗性基因的抗性。

所有这些都需要更深入地了解基因修饰是如何改变植物的。为了达到这一目的,欧洲仍然有希望再度成为研究的核心区。根特地区附近有间温室,很可能下一代转基因作物就在这里问世。

这里恐怕是世界上要求最严格的温室之一,需要穿戴实验服、安全眼镜和一次性纸鞋套,方可进入。温室里的温度控制在27℃左右,是种植转基因水稻的理想温度。身穿蓝色工作服的工人正在把水稻幼苗转移到透明的塑料罐里,塑料罐里填满了专用的土壤混合物。

每年365天,从白天到晚上,无线射频识别芯片跟踪植物的生长情况,还有一套摄像设备从7个角度对它们进行全方位拍照,就像T台上的模特一样。根据这些信息,研究人员对经过不同程度基因修饰的转基因植物的变化进行分析,而每种基因修饰的评估至少需要100多个植物模型。从这些转基因水稻获取的信息可以被借鉴到抗旱转基因玉米等其他作物上,使其具有优良性能,比如在贫瘠的土壤上生长。

只是,这间温室里的任何植物都喝不上比利时的一滴雨水,也不能在德国的阳光下伸展枝叶。也许未来,这里的研究人员也会像雅各布森一样,关上温室的电源,向能够容纳他们的空间转移。


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