全球顶级科学杂志《自然》特刊:转基因作物的事实与谣传

2016-09-15 | 作者: Natasha Gilbert | 标签: 《自然》 转基因



《自然》杂志制作了一组转基因专题,介绍了这一生物技术在各种力量的争论和角力中艰难前行的历史,它在世界各国的发展状况,目前正在研究当中的新技术,以及转基因自身未来的出路。本文是此系列的第一篇,文章梳理了关于转基因技术方面的谣言与真相。本文由《科学美国人》中文版《环球科学》授权刊登。

在关于基因改造食品及农作物的激烈论战中,我们一时很难辨识哪些观点是有科学根据的,哪些论点只是武断的主张和投机炒作。在转基因作物商业化以来的近20年间,全球对该技术的应用急剧增加。支持者宣称,该技术所带来的农业产值收益超过980亿美元,减少杀虫剂用量估计达4.73亿千克。但批评者则质疑该技术对环境、社会及经济所造成的影响。

研究人员、农民、活动家以及培育转基因作物的种子公司都在积极宣扬他们自己的观点,但相关的科学数据却往往说服力不够,或者相互矛盾。长久以来,复杂的真相一直都被激烈的言辞所掩盖。荷兰瓦赫宁恩大学及研究中心(Wageningen University and Research Centre)的农业社会经济学家多米尼克· 格洛沃尔(Dominic Glover)谈道:“我觉得令人沮丧的是,这场辩论一直毫无进展。辩论双方鸡同鸭讲,无法沟通,而且对于什么证据、什么问题才是重要的,各持己见,互不相让。”

这篇文章将就三个重要问题进行一番解读:转基因作物是否加速了可以抵抗除草剂的“超级杂草”的产生?是不是转基因作物将印度的农民逼上绝路?转基因作物中的外来基因有没有扩散到其他植物中?通过对这一系列争议性问题进行解析,我们将会看到责难的标靶是如何转移的,谣言是如何散播的,以及文化因素又是怎样激起论战的。


Q:转基因作物助长超级杂草?
A:事实

杰伊· 侯尔德(Jay Holder)是美国佐治亚州阿什本(Ashburn)的一名农业顾问。大约5年前,他在顾客的转基因棉花田中,首次注意到长芒苋(Palmer amaranth,Amaranthus Palmeri)。长芒苋是美国东南部农民的眼中钉,因为它会与棉花争夺水分、阳光以及土壤中的养分,并且在短时间内快速地占领整片农田。

自20世纪90年代末开始,美国农民就在广泛种植转基因棉花。这种棉花通过基因改造,能够耐受除草剂草甘膦(glyphosate)。美国孟山都公司(Monsanto)在将这种除草剂推向市场时,所使用的商品名为“农达”(Roundup)。

刚开始,转基因作物加除草剂的方法十分有效。但2004年,在佐治亚州的一个县,人们发现了对草甘膦具有抗性的长芒苋,而截至2011年,这种长芒苋已经散布76个县。侯尔德说:“这种杂草使一些农民的棉花产量减半。”

一些科学家和反对转基因的团体警告:栽种转基因作物后,由于农民对草甘膦随意使用,使许多杂草都开始进化出抵抗除草剂的能力。自从1996年抗草甘膦农作物推出以来,对草甘膦具有抗性的杂草种类已经达到24种。但是,无论农民是否种植转基因作物,抗除草剂的杂草始终是农民无可避免的问题。例如,尽管科学家还没有推出可以耐受除草剂“莠去津”(atrazine)的转基因作物,但还是有64种杂草对这种除草剂进化出了抗性。



实际上,这些杂草的出现,源自抗草甘膦转基因作物的成功。通常,农民会使用多种除草剂来减慢杂草抗性的产生。他们还会通过犁田翻土,去除表层土,释放二氧化碳,以达到控制杂草的目的,这种除草方法不会促使杂草产生抗性。而转基因作物出现后,种植者完全依赖草甘膦。这种除草剂的毒性较许多其他化合物低,且可在无需翻土的情况下杀死多种杂草。于是,农民年复一年地种植同样的转基因作物,而不再通过轮种或变换除草剂来防止抗性杂草的产生。

上述做法得到了孟山都公司的支持。这家公司曾宣称,只要使用得当,杂草并不容易对草甘膦产生抗性。2004年,该公司发布了一项为期多年的研究表明,农田轮作及更换除草剂并不能防止杂草对除草剂产生抗性。里克·科尔(Rick Cole)现任孟山都公司杂草治理的技术总管,他当时在一个行业杂志的广告中说:“如果按照孟山都公司的推荐剂量施用,草甘膦可以有效除草。我们知道,死掉的杂草是不可能产生抗性的。”

不过,这项研究在2007年发表之后,却遭到科学家们的批评,因为研究所用的实验作物区面积过小,不管怎么操作,杂草产生抗性的几率都很小。

国 际 抗 除 草 剂 杂 草 调 查 组 织(International Survey of Herbicide Resistant Weeds)的负责人伊恩· 希普(Ian Heap)谈道:“目前,我们已经在全世界的 18个国家发现了对草甘膦具有抗性的杂草,其中巴西、澳大利亚、阿根廷和巴拉圭所受的影响最为明显。”
现在,孟山都公司对草甘膦的使用也改变了立场,建议农民使用混合除草剂和翻土来除草。但该公司还是不愿承认他们对该问题的产生负有责任。科尔告诉《自然》杂志:“对于该体系的过度自信,再加上经济利益的驱使,导致农民使用了比较单一的除草剂。”

总的来说,与工业规模种植的传统农作物相比,抗除草剂的转基因作物对环境的破坏还是较小。

英国一家咨询公司PG Economics调查发现,在1996年到2011年期间,由于种植抗除草剂的转基因棉花,除草剂的使用量减少了1550万千克——这就是说,比起纯粹种植传统棉花,转基因棉花的种植使除草剂的总用量减少了6.1%。

PG Economics咨询公司的负责人之一格雷厄姆·布鲁克斯(GrahamBrookes)谈到:转基因作物使环境影响商数(environmental impact quotient)改善了8.9%。环境影响商数会考虑杀虫剂对野生动物的毒性之类的多种环境影响因素。同时,布鲁克斯还是一项由行业资助的研究的负责人之一,在许多科学家看来,这是一项该领域对环境影响所进行的最全面、最权威的评估。

现在的问题是,转基因作物带来的这些益处还会维持多长时间。到目前为止,农民为了对付具有抗性的杂草,不得不使用更大剂量的草甘膦,并辅以其他除草剂和翻土耕作。美国宾夕法尼亚州立大学帕克校区的植物生态学家戴维· 莫滕森(David Mortensen)在一项研究中预计,由于转基因作物的种植,2025年全美的除草剂用量将从2013年的1.5千克/公顷增加到3.5千克/公顷。

为了给农民提供新的杂草治理手段,孟山都公司和其他生物技术公司,例如美国陶氏益农,(Dow AgroSciences)正在研发与不同除草剂合用的新型抗除草剂作物。他们希望能够在几年之内将这些转基因作物商业化。

莫滕森认为,即使是这些新技术,最终也会有失效的一天。但是,以色列魏兹 曼 科 学 研 究 所(Weizmann Institute of Science)的杂草科学家乔纳森· 格雷塞尔(Jonathan Gressel)认为,完全放弃化学除草剂并不可行。使用化学除草剂来控制杂草还是比翻土耕作更具效率,而且对环境的破坏性也较小。他说:“如果农民采用更具持续性的农耕方式,并结合使用混合除草剂,那么他们就不再会遇到这么多问题了。”


Q:转基因作物导致农民自杀?
A:谣传


在今年3月的采访中,印度的环保及女权主义活动家凡达纳·希瓦(Vandana Shiva)一再重申一组令人担忧的统计数据:“自从孟山都公司进入印度种子市场以来,已有27万印度农民自杀。”她认为这是一次种族屠杀。

这一控诉的依据是上世纪90年代末印度人口自杀率的升高。自孟山都公司2002年开始在印度销售转基因作物种子以来 ,这已成为每次谈及企业剥削时一再重复的例证。

孟山都公司的转基因Bt棉花,含有一种苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)的基因,能够抵抗某些害虫。但它进入印度市场的过程并不顺利。一开始,这种棉花种子的价格比当地的杂交品种高5倍,致使当地的经销商将Bt棉花种子与传统的棉花种子混合,以便能以较低的价格销售。这些假种子再加上错误的使用信息,给当地农民造成了庄稼和金钱的损失。这无疑给当地农民雪上加霜,因为长久以来,当地农民承受着严苛信贷体系的压力,迫使他们向地方银行贷款。

然而,荷兰瓦赫宁恩大学及研究中心的农业社会经济学家格洛沃尔认为:“将农民自杀完全归咎于Bt棉花,简直就是胡说八道。”虽然经济困难是造成印度农民自杀的一个驱动因素,但自Bt棉花引入,农民的自杀率并没有任何变化。

美国华盛顿特区国际食品政策研究所(International Food Policy Research Institute)的研究人员也证实了以上观点。 他们收集、分析了与Bt棉花和印度农民自杀相关的政府数据、学术论文以及媒体报道,然后在2008年发表了相关研究结果,并在2011年更新了数据。他们的研究结果显示,虽然印度人口的年自杀总数从1997年的不足10万人,增加到2007年的12万人,但在同一时期内,印度农民的自杀人数却一直保持在每年2万人左右。

马丁·卡伊姆(Matin Qaim)是德国哥廷根大学的一位农业经济学家。在过去10年中,他一直在研究Bt棉花对印度社会经济的影响。他认为,尽管Bt棉花在印度的起步不顺,但它已经给当地农民带来了可观的收益。

在对印度中南部 533户棉花种植家庭的调研中,卡伊姆发现,从2002年到2008年,由于虫害损失的减少,这些农户的棉花每公顷的产量增加了24%。在同一时期,由于棉花产量的提高,农民的平均获利增加50%。卡伊姆说,考虑到转基因棉花所带来的利润,我们就不会惊讶,现在印度种植的棉花90%以上都是转基因品种。



美国华盛顿大学圣路易斯分校的环境人类学家格伦· 斯通(Glenn Stone)谈道:Bt棉花带来的增产还缺乏充足的实验证据。他不仅对印度Bt棉花的产量进行了实地调研,还对相关的研究文献进行了分析。他指出,大多数报道Bt棉花增产的同行评议论文,都属于短期调研,而且调研时间通常都集中在转基因技术大规模应用的头几年。

因此,他认为这些研究有失偏颇:首批采用该项技术的农民,往往是那些经济比较宽裕且教育程度较高的农民,而他们种植的传统棉花产量就已经高于平均水平。

这些农民种植的Bt棉花产量高,部分原因是他们在那些昂贵的转基因种子上投入了大量的精力。斯通认为,现在的问题是,印度的传统棉花田地已经所剩无几,因而无法就产量和利润与转基因棉花进行比较。卡伊姆承认,许多相关研究仅着眼于转基因棉花的短期经济效益,但他在2012年发表的研究,将这些影响因素纳入考虑之后,还是发现转基因棉花的经济效益较高。

格洛沃尔认为,Bt棉花虽然没有导致印度农民的自杀率激增,但也绝非棉花增产的唯一因素。他说:“对于转基因技术的成功与否,我们很难一概而论。它在印度的发展仍在继续,我们还无法对此作出决定性的结论。”


Q:墨西哥野生作物遭到转基因作物污染?
A:未知


2000年,墨西哥奥克萨卡(Oaxaca)山区的一些农民为了增加收入,希望为他们种植的玉米申请有机认证。美国加利福尼亚大学伯克利分校的微生物生态学家戴维· 奎斯特(David Quist)同意帮助他们,以获取许可,进入他们的田地开展一个研究项目。但是,奎斯特对这些农民种植的玉米进行遗传分析时,却发现了一个惊人的事实:当地出产的玉米含有一段转基因,而这段基因正是孟山都公司在抗草甘膦及抗虫害的转基因玉米中,用来提高转基因表达的DNA片段。

墨西哥不允许转基因作物的商业化种植,因此这些转基因可能来自墨西哥从美国进口的食用转基因作物。由于当地农民可能不知道这些是转基因作物,而将其当作普通种子进行种植。奎斯特推测,墨西哥的玉米可能已与这些转基因品种杂交,导致转基因DNA混入原生种。

该项发现一经在《自然》杂志上发表,奥克萨卡即刻成为了媒体、政治的焦点。许多人责骂孟山都公司污染了玉米的历史发源地,因为在墨西哥,玉米被认为是一种神圣的农作物。奎斯特也因为研究存在的一些缺陷(比如检测转基因时所使用的方法),以及认为转基因片段会散布于基因组中的观点,而遭到攻击。《自然》杂志最终撤回了对该论文的支持,但并没有撤销这篇论文的发表。2002年,对该研究的一篇评论文章中,《自然》杂志的编辑在脚注中还专门写道:“现有的证据还不足以支持原论文的发表。”

自那时起,学术界很少公开发表关于墨西哥玉米中的转基因的研究。这主要是因为研究经费不足,以及研究结果不统一。

2003年至2004年,美国俄亥俄州立大学哥伦布分校的植物生态学家艾利森· 斯诺(Allison Snow),对采集自墨西哥奥克萨卡125个农田的870个植物样本进行了分析,但并没有在玉米种子中发现任何转基因序列。

然而,2009年,墨西哥国立自治大学的分子生态学家埃琳娜· 阿尔瓦雷兹-拜拉(Elena Alvarez-Buylla)与加利福尼亚大学伯克利分校的植物分子遗传学家阿尔玛﹒派尼若-尼尔森(Alma Piñeyro-Nelson),发现了与奎斯特在2001年(在奥克萨卡23个地点采集的3个样本)和2004年(2个样本)所发现的相同的DNA片段。

在另一项研究中,阿尔瓦雷兹-拜拉与合作者发现,从墨西哥全国1 765户农民那里收集来的种子中,有一小部分含有转基因。在当地社群进行的其他研究中,也不断发现转基因的踪影,但这些研究却很少能得以发表。

斯诺和阿尔瓦雷兹-拜拉承认,取样方法的不同可能导致转基因检测结果的差异。斯诺说:“我们在不同的田地取样,所以他们发现了转基因,而我们则没有。”

当科学界在争论转基因片段是否侵入了墨西哥玉米时,墨西哥政府也在纠结,到底该不该允许Bt玉米的商业化种植。

斯诺谈道:“转基因作物进驻墨西哥的玉米地似乎已经无可避免。有些证据甚至显示这是正在发生的情况,但现在还很难说这种现象发生的频率有多高,后果又会是什么。”阿尔瓦雷兹-拜拉坚持,转基因的散播将会危害墨西哥玉米的健康,改变其特性,例如外表及味道,而这些品质对那里的农民是相当重要的。

一旦转基因进入原生种,就很难(即使不是不可能)被去除。批评者还推测,随着转基因性状在当地玉米种群中长期积累,原生种的健康最终是会受到影响的(例如与原生种抢夺能源和资源,或者扰乱原生种的代谢过程)。

斯诺说,目前还没有证据显示转基因作物会造成任何负面影响。她认为,就算这些转基因进入其他植物,它们对植株的生长也只会造成中性的或有益的影响。2003年,斯诺和同事通过实验证实,如果将Bt向日葵(Helianthus annuus)与野生种杂交,其转基因后代虽然仍需密切照料,但与非转基因植株相比,它们的抗虫能力与种子产量都有所提高。斯诺说:很少有研究者进行类似的实验,因为拥有这些技术的公司通常都不愿意学术研究者进行这类实验。

在墨西哥,对于转基因技术的争论并不局限于潜在的环境影响。农作物科学家凯文· 皮克斯利(Kevin Pixley)是国际玉米与小麦改良中心(International Maize and Wheat Improvement Centre)的负责人,他认为墨西哥国内支持转基因技术的科学家忽略了一个关键点。他说:“科学界的大部分人都不了解墨西哥人在感情上和文化上对玉米的深厚依托。”

支持或反对转基因作物的研究,无论多严谨,总会忽略背后涉及甚广的大环境,而在这些大环境下,情况往往会变得微妙、模棱两可、混乱不堪。卡伊姆谈道:“转基因作物不能解决发展中国家或发达国家所面临的所有农业挑战,它并非包治百病的神丹妙药。”但是,对它肆意诋毁也不恰当。真相往往存在于中间地带。

本文转载自《环球科学》,翻译赵瑾。 

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来源:环球科学

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