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欲说还休,转基因作物的三个传说

邢鸿飞/编译 世界科学 2019-06-30

转基因作物是否助长超级杂草滋生?它们是否是印度农民自杀背后的罪魁祸首?转基因作物中的外来基因是否正在侵蚀到其他的植物?看《自然》细细来说。


在有关转基因食品和作物此起彼伏的争辩声中,很难明白各种猜测的端倪从何而来,科学依据又会如何终结这场辩论。自转基因食品上市以来近20年,转基因技术一直拥有超乎寻常的地位。支持者们表示,转基因作物的农业产量增值超过980亿美元,省下了约4.73亿公斤的杀虫剂。而转基因作物对环境、社会和经济所产生的影响遭到反对者们的质疑。

研究人员、农民、支持者以及转基因种子公司都在竭力推行他们的观点,另一方面,科学数据又总是飘忽不定,有时候甚至自相矛盾。复杂的真相长期以来被各种巧言修辞所蒙蔽,令人捉摸不透。荷兰瓦赫宁大学农业社会经济学家多米尼克·格洛弗(Dominic Glover)说:“这场辩论毫无进展,让人沮丧。双方说着各自的语言,且持有不同的观点。”

在此,《自然》面对三个紧迫的问题:转基因作物是否助长超级杂草滋生?它们是否是印度农民自杀背后的罪魁祸首?转基因作物中的外来基因是否正在侵蚀到其他的植物?这些有争议的案例说明,各方彼此推诿责任,神话何以普传各地,文化迟钝怎么会在争辩面前煽风点火。

转基因作物助长杂草滋生:正确

大约5年前,佐治亚州的农业顾问杰伊·侯德(Jay Holder)首先在一个农民的转基因棉田里发现了长芒苋。长芒苋给美国东南部的农民们带来巨大的痛苦,因为它们会与棉株抢夺水分、阳光和土壤中的营养成分,并迅速在田地里蔓延。

自上世纪90年代以来,美国农民普遍选择种植能够抗除草剂草甘膦的转基因棉花。草甘磷是由位于密苏里州圣路易斯的美国孟山都公司研发上市,上市之初叫农达。这种除草剂与作物共享田地的状态维持到2004年,佐治亚的一个郡发现了抗除草剂的苋菜;2011年,这种苋菜的分布范围扩大到76个郡。侯德说:“直言不讳地讲,这些杂草令农民们丧失了一半的棉田。”

一些科学家和反对转基因的团体曾提出警示称,由于鼓励人们自由使用草甘磷,转基因作物刺激了一些杂草,使得它们也出现了抗除草剂的现象。自1996年引进种植抗农达的作物以来,人们已经发现了24种抗草甘磷的杂草类别。但是无论是否种植转基因作物,除草剂抗性对农民们来说都是个问题。比如,约有64种杂草能够抗一种叫“莠去津”的除草剂,而且目前仍然没有任何改良作物能够抵抗这种除草剂。

尽管如此,抗草甘磷植物仍然被认为是它们自身成功的牺牲品。多年来,农民们使用多种除草剂,这便减缓了抗性的发展。它们也能通过犁地和耕种来控制杂草数量, 耕犁可以翻空上层土并释放出二氧化碳,但却无法增加抗性。转基因作物让种植者们几乎完全依赖草甘磷,因为与其他化学药剂相比,它的毒性更小,而且不需要耕作就能杀死诸多杂草。农民们年复一年地种植转基因作物,不更换作物种类,也不使用其他的化学药剂以阻止抗性。

这一策略得到了孟山都公司的支持,认为如果除草剂使用得当,杂草不可能自然演化出草甘磷的抗性。直到2004年,公司公开了一个多年的研究,结果显示轮种作物和化学药剂并不能有助于避免抗性。按照当时孟山都建议的剂量,草甘磷能够有效除去杂草,而且用现任孟山都杂草处理部门技术带头人瑞克·科尔(Rick Cole)当时在一份商业期刊登载的广告语说,“我们知道被杀死的杂草不会再有抗性。”2007年公开的研究结果遭到一些科学家的批评,谴责选择的农田范围小,因此抗性发展的几率很低。

据美国俄勒冈州抗除草剂杂草国际调查机构的主任伊恩·黑普(Ian Heap)介绍,目前,抗草甘磷的杂草已经在全球18个国家被发现,巴西、澳大利亚、阿根廷和巴拉圭等国家受到的影响比较大。孟山都已经改变了当初他们对使用草甘磷的立场,转而推荐农民们使用混合化学药剂,配以耕犁。不过,公司并未承认其在所出现的问题里的责任。科尔告诉《自然》:“由于对该体系过于信任以及经济的驱使,导致了除草剂使用的单一性。”

总体说来,抗除草剂的转基因作物比工业规模下种植的传统作物对环境产生的危害小。英国PG经济学咨询公司曾做的一项调查发现,1996年至2011年,种植耐除草剂的棉花减少使用了1550万公斤的除草剂,这一数据比种植传统棉花使用的除草剂少6.1%。而且据PG经济学公司联合主任格雷厄姆·布鲁克斯(Graham Brookes)介绍,转基因作物技术的环境影响指数改善了8.9%,这是一种用来测量影响因素的方法,比如测量农药的药性对野生动植物的影响。布鲁克斯也参与了调查,被诸多科学家认为是对环境影响力最全面、最权威的评价。

问题是,这些优势能维持多久。迄今为止,农民们使用更多的草甘磷,辅以其他除草剂以及耕犁来应对抗除草剂杂草的蔓延。宾夕法尼亚大学帕克分校的植物生态学家大卫·莫滕森(David Mortensen)在他的研究中预测,美国除草剂每公顷的总使用量,会从2013年的1.5公斤增加到2025年的3.5公斤,这便是种植转基因作物的直接后果。

为了向农民们提供新的控制杂草的方法,孟山都和其他生物科技公司,例如总部在印第安纳州印第安纳波利斯的美国陶氏亦农公司,正在研发新的抗除草剂作物,可以使用不同的化学药剂。他们希望在接下来几年时间里能够成功投入市场运作。

莫滕森说,新技术将来也会无效。但以色列魏茨曼科学研究所杂草科学家乔纳森·格雷(Jonathan Gressel)认为,完全放弃化学除草剂并不可行。使用化学药剂比耕犁土壤更能有效控制杂草并减少环境破坏。他说:“当农民们开始配合除草剂,进行可持续的耕作,问题就会越来越少。”

转基因棉花导致农民自杀:错误

在三月份的一次访谈中,来自印度的环境和女性主义运动者范达娜·席娃(Vandana Shiva)重复了一个惊人的数据:自从孟山都进入印度种子市场以来,27万印度农民自杀。她说:“这是屠杀。”

这个国家从上世纪90年代末开始自杀率不断升高;自2002年孟山都开始在印度销售转基因种子以来,这一说法总是不断地被人提起。

抗虫棉花含有从苏云金芽孢杆菌中提取的基因,可以抵抗一些昆虫,使用初期步履维艰。一开始,该棉种的价格是当地杂交棉花品种的5倍,这就迫使一些当地经销商以更低的价格,将新棉种和传统棉种打包销售。假种子和棉农对如何使用新产品的信息不准,导致作物减产和经济损失。这毫无疑问增加了当地棉农的负担,他们长期以来已经背负着沉重的信贷压力,不得不向当地的债权人借款。

然而,格洛弗说:“把农民们自杀的责任完全归咎到棉种上,这简直是无稽之谈。”尽管经济困境是印度农民自杀的一个驱动因素,但从引进新棉种以来,农民的自杀率并没有明显变化。

这一点已经得到华盛顿特区的国际食品政策研究所研究者们的确认。他们在研究中使用了政府提供的数据,学术文章以及媒体对抗虫棉种和印度自杀状况的报道。他们的研究成果于2008年公开,2011年进一步更新。结果表明:每年印度的总自杀人数在1997年低于10万人,2007年上升到超过12万人。但与此同期,农民中的自杀人数每年基本维持在2万人左右。

德国哥廷根大学的农业经济学家马丁·加伊姆(Matin Qaim)认为,尽管一开始磕磕绊绊,但抗虫棉花给农民们带来好处。加伊姆在过去10年中一直在研究抗虫棉花给印度带来的社会和经济影响。在对印度中部和南部533个棉花种植家庭的调查中,加伊姆发现,2002至2008年间,由于减少了害虫侵袭,棉花产量增加了24%。与此同期,因为产量增加,农民们的收益平均提高了50%。加伊姆表示,鉴于如此的收益,难怪印度目前超过90%的棉花都是转基因的。

位于圣路易斯的华盛顿大学环境人类学家格伦·斯通(Glenn Stone)认为,种植抗虫棉花可以提高产量一说,缺乏实验性证据。他在印度对抗虫棉花进行了田野调查分析和文献研究,他说,大多数同行审阅的关于抗虫棉花增产的文章,都是短期的研究,往往是在技术成形的早期。这就导致了一些偏差:最早使用这一技术的农民们似乎最富有、最在行,他们的农作物已经产生了高于传统棉花平均产量的收成。其中一部分原因是他们对昂贵的转基因种子投入大量的精力和关注。目前的问题是,印度已经几乎没有传统棉花的种植,因此无法进行与转基因棉花产量和收益的比较。加伊姆也认为很多提到经济获益的研究,关注的是短期效益,但他2012年的研究成果回避了这些偏差,重点也还是关注持续的受益。

格洛弗表示,抗虫棉花并没有引起自杀率的飙升,但也不是产量提高的唯一因素。“整体对于该技术是成功或失败的结论缺乏对真正差别的确定。在印度,这是个不断进化的故事,我们还没有得出明确的结论。”

墨西哥转基因触及野生作物:未知

2000年,墨西哥瓦哈卡山区的一些乡村农民想获得他们种植的玉米的有机食品认证,以期获得更多收入。当时加州大学伯克利分校的微生物生态学家大卫·奎斯特(David Quist)同意帮忙,以此得到去他们农田进行科研项目的机会。但奎斯特的基因分析结果让人大吃一惊:当地种植的玉米含有一种DNA片段,可以促进孟山都公司的耐草甘磷和抗虫玉米中转基因的表达。

转基因作物在墨西哥未获批准进行商业化种植。因此转基因可能来自从美国进口销售并由当地农民种植的转基因作物,而农民们可能并不知道他们种的是转基因种子。奎斯特当时推测,当地的玉米可能和这些转基因种类进行了杂交,由此才能检测到转基因DNA。

当该发现在《自然》杂志刊载之后,很多人谴责孟山公司玷污了有着悠久种植历史的玉米,这里被视为玉米种植的圣地。奎斯特的研究因为其技术缺陷遭到责难,其中包括用以检测基因的方法,以及作者得出的转基因能够分裂并在基因组中散开的结论等等问题。《自然》杂志最终选择不支持该文,但并没有将此文撤下。2002年出版的一篇研究评论的社论脚注里写道:“现有的证据无法充分论证原文发表的合理性。”

至此,很少再有关于墨西哥玉米中转基因研究的发表,一方面是因为研究经费短缺。2003至2004年间,俄亥俄州立大学的植物生态学家艾莉森·斯诺(Allison Snow)从瓦哈卡125个农田里抽取了870株植物样本,在玉米种子中并没有发现转基因序列。

然而,2009年,墨西哥城墨西哥国立自治大学的分子生态学家艾琳娜·阿尔瓦雷斯-巴依拉(Elena Alvarez-Buylla)和加州大学伯克利分校的植物分子基因学家阿尔玛·品尼路-尼尔森(Alma Pineyro-Nelson)共同研究,发现了和奎斯特2001年在瓦哈卡23处获得的三个样本中一样的转基因,以及奎斯特2004年获得的两个样本中一样的转基因。另一项研究中,阿尔瓦雷斯-巴依拉和她的合作者在墨西哥1765个家庭中,找到了很小比例的种子中含有转基因的证据。其他还有一些当地机构所做的研究中也找到了转基因,但这些研究结果发表出来的寥寥无几。

斯诺和阿尔瓦雷斯-巴依拉都认为,取样方法的不同会导致转基因检测结果的差异。斯诺说:“我们在不同的田地里取样。他们发现了转基因,但我们却没有发现。”

科学界对于转基因是否影响了墨西哥玉米群体的问题各有分歧,而国家对于是否批准抗虫玉米的商业化也很纠结。

斯诺表示:“转基因要带来一场颠覆当地玉米作物的运动。部分证据表明,这一运动正在进行,但普及性很难说,也很难预知其结果。” 阿尔瓦雷斯-巴依拉则认为,转基因的推广会损害墨西哥玉米的健康,改变其属性,比如出现不同的外表和口味,这些对于当地农民都很重要。一旦出现了转基因,就很难消除它们。反对者们推测,当地玉米群体基因组中长期积累的转基因特征最终会影响植物的健康,因为它们消耗能量和资源,它们破坏新陈代谢过程等等。

斯诺表示,目前并没有证据证明其副作用。她期望,如果将现有使用的转基因嫁接到其他植物中,它们会对植物生长带来中立或者有益的影响。2003年,斯诺和她的同事们所做的研究表明,当抗虫向日葵与野生向日葵杂交,转基因的后代需要得到同样的关注,但对于昆虫没有那么脆弱,而且它们产出的种子比非转基因植物的多。斯诺也说,类似研究几乎没有,因为有权利拥有此项技术的公司普遍不愿意让学术研究者们来操作实验。

在墨西哥,事情远不止潜在的环境影响。墨西哥国际玉米与小麦改良中心基因项目的主任、作物科学家凯文·皮克斯利(KevinPixley)认为,赞成转基因技术的科学家们忽略了一个重要的问题,“科学家很大程度上不理解玉米给墨西哥人们带来的情感和文化联系的渊源。”

无论对转基因作物赞成还是反对,各类有条不紊的报道中总会错过更大的画面,亦真亦假,真假难辨。转基因作物无法解决所有发展中或发达国家面临的农业挑战。加伊姆说:“这不是什么灵丹妙药。”但是,各种无中生有并非上策。真相总是置身其中。


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