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编者注:以下是《大众科学经典》2014年5月刊的导言:伟大的转基因辩论的诞生。
有意用细菌感染植物的想法可能看起来很奇怪。 然而,就在三十年前,研究人员发现他们可以利用这种感染将新的、可能有用的基因导入作物中。
“长期以来似乎仅仅是令人讨厌的植物病原体的媒介,很可能成为植物基因操作的主要工具:将新基因放入植物中,从而产生具有所需性状的新品种,” 著名科学家玛丽-戴尔·奇尔顿在 1983 年的一篇开创性文章中宣布,这篇文章是《大众科学》档案合集中的众多文章之一。 今天,以这种方式引入的基因正在产生一些最令人兴奋的粮食安全新方法——以及大量的辩论。
尽管 30 年前人们对基因工程的潜在益处感到兴奋,但本合集中强调的更广泛的历史视角揭示了这只是植物基因改造漫长历史中众多激动人心和令人惊讶的进步之一,早在本回顾性期刊能够记录之前就开始了。(《大众科学》的历史只能追溯到 1845 年。) 考虑一下植物学家理查德·布拉德利在 1717 年对新的杂交授粉技术的评估:“好奇的人可以通过这种知识创造出前所未闻的稀有植物品种。”
事实上,一万年来,我们一直在改变作物的基因构成。 例如,现代玉米的古代祖先大约在 6000 年前由美洲原住民驯化了一种名为类蜀黍的野生植物而创造出来的,这种植物与现代玉米植物截然不同。 如果人类仍然依赖这种野生近缘种,我们将需要数百倍甚至数千倍的植物和土地来替代玉米。
今天,我们吃的几乎所有东西都产自以一种或另一种方式进行过基因改造的种子。 旧方法很粗糙,并且经过了几个世纪的改进。 现代方法包括嫁接和强制授粉(混合远缘物种的基因)以及辐射处理以在种子中产生随机突变。 最新的方法是基因工程——这项技术是在科学家观察到“令人讨厌的”植物病原体农杆菌习惯性地将其自身基因引入植物后开发的。 通过少量实验室工作,细菌可以植入所需的基因,例如增加营养或帮助植物抵抗害虫或干旱的基因。
在过去 20 年中,转基因作物的种植大大减少了全球合成杀虫剂的喷洒量,将除草剂的使用转向毒性较低的除草剂,将美国木瓜产业从疾病中拯救出来,并有益于农民及其家庭和消费者的健康和福祉。 迄今为止,对市场上作物的每一项科学审查都得出结论,这些植物可以安全食用。
正如对基因工程益处的兴奋与我们前辈的兴奋相似一样,对植物改造技术的恐惧也随着时间的推移而持续存在。 考虑一下国际杂交会议主席麦克斯韦·T·马斯特斯在他 1899 年的《大众科学》文章中发表的评论:“许多有价值的人反对杂交品种的生产,理由是这是一种对自然规律的不敬的干涉。” 今天,我们都太熟悉关于基因工程在农业中的应用的类似论点了。
这组鼓舞人心的文章提醒我们,植物育种技术一直存在争议。 毫无疑问,新的作物生产方式以及围绕它们的辩论将继续存在。 显而易见的是,每项新技术都需要根据具体情况进行评估,并评估其环境、经济和社会影响。
随着廉价测序技术的出现,现在比奇尔顿在 20 世纪 80 年代写作时更容易分离出能够增强可持续农业实践的基因。 然而,仍有许多工作要做。 在第一代转基因植物成功的基础上,科学家们现在正在为欠发达国家的农民开发更健壮的主粮作物(包括水稻、香蕉、木薯、小麦和玉米)、更有效地利用氮的植物以及能够耐受高温和盐分的植物——这些都是我们在应对当地粮食安全、全球人口增长、水道污染和气候变化的需求时的重要目标。
马斯特斯在 1899 年描述的杂交以及奇尔顿在 1983 年详细描述的基因工程,都是人类努力和创造力发展起来的一系列新技术的例证,这些技术降低了环境影响并提高了农业生产力。 这些技术中哪一种才是真正“合适的”? 这个问题没有简单的答案。 当目标是生产性和生态型的农业系统时,其中交织着许多细微之处。
正如马斯特斯 100 多年前所指出的那样:“当我们通过科学调查更充分地指导和引导园艺时,我们只能隐约地感知到园艺将取得的巨大进步。”
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