導(dǎo)讀：《新聞周刊》最新一期封面文章稱，轉(zhuǎn)基因技術(shù)出現(xiàn)名為CRISPR-Cas9的新突破。CRISPR-Cas9 本是細(xì)菌和古細(xì)菌在長期演化過程中形成的一種適應(yīng)性免疫防御，如今科學(xué)家可用以精確分析和操控作物基因，在不改變物種本質(zhì)的情況下提高其產(chǎn)量、營養(yǎng)價值和適應(yīng)能力。

內(nèi)布拉斯加一位玉米種植者望著田間因干旱而發(fā)育不良的玉米桿一籌莫展、一位尼日利亞農(nóng)民從地里挖出干癟的紅薯、一位哥斯達(dá)黎加咖啡大戶因咖啡病蟲害讓幾百名工人回家待業(yè)。去年春天筆者在紐約種了幾顆櫻桃樹，今年夏天的一個早晨，筆者發(fā)現(xiàn)樹上爬滿了日本甲蟲。

在這個遭受氣候變化和經(jīng)濟(jì)全球化的星球上，這類災(zāi)害正變得日益普遍：農(nóng)作物受旱、土地因過度耕種和旱災(zāi)而退化、漂洋過海的害蟲對毫無防備的莊稼大吃特吃。雖然多年來農(nóng)學(xué)家一直在尋求解決之道，但人口迅速增長使得這些挑戰(zhàn)極為迫切。如果我們不能養(yǎng)活全世界，最終我們將自食其果。

聯(lián)合國及多位專家預(yù)計，到2050年全球糧食產(chǎn)量將翻倍，屆時全球人口數(shù)量將從目前的70億增至90多億。到2015年還只有35年的時間，而且不會增加新的可耕地。事實(shí)上可耕地也許還會減少。比如，美國農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)顯示，2002年到2012年的10年間，美國可耕地減少了7300萬英畝（約合4.4億畝）。由于最近幾年來的嚴(yán)重旱災(zāi)，一定有更多耕地拋荒，今后的形勢只會越來越嚴(yán)峻。

不過，解決辦法似乎初露端倪。 2012年，科學(xué)家發(fā)明了革命性地改變植物基因序列分析、操控方式的新工具。與以往基因修改工具不同的是，這種名為CRISPR-Cas9的新工具十分有針對性，科學(xué)家可利用它精準(zhǔn)定位單個基因，將其打開或關(guān)閉，移除基因或用不同基因替換。初步跡象顯示，該工具與培育新雜交品種的傳統(tǒng)辛苦方式相比就像F-16戰(zhàn)斗機(jī)之于石器時代的長矛。生物學(xué)家和基因科學(xué)家深信它能幫助他們實(shí)現(xiàn)第二次綠色革命——如果我們愿意的話。

“現(xiàn)在我們改寫基因有了極其簡便，迅速和高效的技術(shù)，” CRISPR-Cas9發(fā)明者之一、加州大學(xué)伯克利分校的杜德拉（Jennifer Doudna）在2014年“基因組學(xué)創(chuàng)新計劃”（Innovative Genomics Initiative）成立之日如是說。“它能使我們完成以前無法做到的實(shí)驗(yàn)。CRISPR-Cas9工具的速度與簡便對農(nóng)業(yè)具有重大意義：我們能借此培育出更加耐旱的作物，或者增加農(nóng)作物的收成。研究人員已經(jīng)興奮不已，相關(guān)專業(yè)論文已經(jīng)發(fā)表了150多篇，而且發(fā)表速度日益加快。

CRISPR是“規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)”英文首字母簡寫，是細(xì)菌用以保護(hù)自身免受致命病毒和噬菌體傷害的手段?；匚闹貜?fù)作為免疫應(yīng)答元素是細(xì)菌從入侵病毒復(fù)制、混合的基因代碼，這樣入侵病毒再現(xiàn)時就能夠輕易被認(rèn)出——與FBI張貼通緝令、往敵人身上噴灑熒光粉如出一轍。

這種技術(shù)還得依賴“向?qū)NA”的分子與Cas類別的蛋白質(zhì)支持。目前發(fā)現(xiàn)的最有效的Cas蛋白質(zhì)是Cas9。人們早就知道RNA是DNA傳達(dá)信息的載體。在細(xì)胞中，Cas9為DNA分子準(zhǔn)備好化學(xué)交互環(huán)境，然后促使RNA找到選中的DNA片段。RNA找到相應(yīng)片段后引導(dǎo)Cas9進(jìn)入DNA解開其雙螺旋鏈，根據(jù)科學(xué)家的化學(xué)指令使這部分失去/加強(qiáng)工作能力或者切除所選基因。然后細(xì)胞的修復(fù)功能又使DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)恢復(fù)。

這一過程可輕易修改植物DNA而不改變其本質(zhì)——除了變得更為可口、更有營養(yǎng)、更耐旱、上市更快、運(yùn)輸和機(jī)器收割更方便。無論公司大小，整個世界還是與外界隔絕的地區(qū)，都可利用CRISPR-Cas9技術(shù)。

在過去，靠碰運(yùn)氣的作物自然培育過程很費(fèi)時間。第一次綠色革命之父伯勞格（Norman Borlaug）改良一種小麥品種用了幾乎20年。利用CRISPR-Cas9技術(shù)我們可以把培育周期縮短至幾天或幾周。

個中原因部分在于如今我們能夠以較低成本迅速處理、存儲、比較巨量基因數(shù)據(jù)，于是科學(xué)家對細(xì)胞化學(xué)和基因的知識迅速增長，更重要的是許多作物的基因組數(shù)據(jù)庫迅速膨脹。

理論上我們將對我們所喜愛的作物基因組了解得一清二楚，以至于能夠替換每一個基因?；蚪M分類工作日新月異?？八_斯州立大學(xué)研究人員已經(jīng)對小麥21對染色體中的第一個也是最難的染色體進(jìn)行了排序——一對染色體的復(fù)雜程度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過整個水稻基因。他們說剩下20對染色體排序可在3年內(nèi)完成，屆時我們將完全掌握小麥基因組的知識。小麥?zhǔn)侨蚍N植面積第三、蛋白質(zhì)最豐富的農(nóng)作物，是最多樣化的食品和烹調(diào)原料。

然后，CRISPR-Cas9技術(shù)驚人的靈活性就可派上用場。想法是利用CRISPR過程像換掉一塊樂高積木那樣完全替換作物基因序列一個片段，以改善特定的作物習(xí)性。想象一下赤道地帶厄瓜多爾的生長在鹽堿地邊的小麥，與愛荷華州的小麥相比所結(jié)麥粒又小又苦。不過把厄瓜多爾小麥部分基因組加入美國小麥，科學(xué)家們培育出了既耐鹽堿地，同時又能保證豐富產(chǎn)量的小麥品種。這樣土地干旱、鹽堿的厄瓜多爾和美國都能得到改良品種。

須知這一過程并不創(chuàng)造新物種。通過利用作物自然雜交的基因微調(diào)作物自身基因特性，CRISPR-Cas9幫我們使作物適應(yīng)新的環(huán)境。由于該工具只針對作物DNA的一小段，嚴(yán)格說來該作物的品種不變，甚至仍同屬一個基因類型。正如科學(xué)家們所見，該技術(shù)尊重作物品種在億萬年間的進(jìn)化能力，同時幫助它加快進(jìn)化速度以適應(yīng)今日之環(huán)境。

謹(jǐn)慎和有的放矢是必要的。試驗(yàn)的早期結(jié)果還不能完全預(yù)料。 一個公布的數(shù)據(jù)是成功率80%，對于實(shí)驗(yàn)人員來說，這個數(shù)據(jù)已經(jīng)夠了，但還不足以進(jìn)行商用?？赡軙l(fā)生“脫靶DNA交互，這種情況下你偶然修改了基因組其他地方一個極其相似的序列，”康奈爾大學(xué)Boyce Thompson Institute基因作物培育實(shí)驗(yàn)室主任范艾克（Joyce Van Eck）說道。這在之前的基因工程技術(shù)中也是一個大問題。CRISPR-Cas9相對來說很精確，但一些科學(xué)家仍心存疑慮。該技術(shù)可以得到提高，可研發(fā)不同版本的CRISPR-Cas9，或者科學(xué)家可發(fā)現(xiàn)一種發(fā)揮CRISPR-Cas9作用的更加精確的新型酶。

另一方面，范艾克及其同事證明他們的工作對西紅柿很有用—像動物研究中的小白鼠那樣，西紅柿已成為植物研究中的典型物種。很快他和該領(lǐng)域的專家將努力提高西紅柿的耐寒和抗病蟲害能力。業(yè)內(nèi)取得的其他初步進(jìn)步還包括一種適應(yīng)性更強(qiáng)、光合作用更迅速有效的水稻新品種。這意味著只要消費(fèi)者認(rèn)可，科學(xué)家便可利用CRISPR-Cas9隨意操控水稻，針對水、土壤肥力、溫度等環(huán)境因素做出調(diào)整，提高水稻的產(chǎn)量、營養(yǎng)價值和適應(yīng)性。

生物技術(shù)農(nóng)作物已在全世界普遍種植。美國批準(zhǔn)了大約100種農(nóng)用轉(zhuǎn)基因作物。作為印度至關(guān)重要的經(jīng)濟(jì)作物，棉花已幾乎全部是轉(zhuǎn)基因，中國則達(dá)到90%。全世界80%的大豆為轉(zhuǎn)基因，玉米為35%。孟加拉正在考慮種植產(chǎn)量翻倍、更耐病蟲害的轉(zhuǎn)基因茄子。

不過也有國家猶豫不決。作為玉米發(fā)祥地的墨西哥如今必須進(jìn)口玉米才能滿足本國需求，因?yàn)楸緡顒臃肿泳懿唤邮苻D(zhuǎn)基因農(nóng)作物。墨西哥玉米產(chǎn)量低于世界平均水平38%，與90%為耐病蟲害轉(zhuǎn)基因玉米的美國低三倍。棉鈴蟲、地老虎、貪夜蛾等害蟲在墨西哥農(nóng)田肆虐，吃掉多達(dá)一半的莊稼，農(nóng)民被迫噴灑成千上萬噸殺蟲劑。

由于政治原因和民間強(qiáng)烈反對轉(zhuǎn)基因，歐盟只批準(zhǔn)了一種用于動物飼料的轉(zhuǎn)基因玉米。

轉(zhuǎn)基因工作不僅不受一些人欣賞，還引起強(qiáng)烈的對立情緒。拿黃金大米來說吧。它本是一種基本的水稻，只不過修改了基因以自產(chǎn)維生素A，有能力拯救280萬兒童免于失明及挽救其中100萬兒童的生命。然而它卻呆在實(shí)驗(yàn)室束之高閣。綠色和平等環(huán)保組織對轉(zhuǎn)基因聞之色變，他們強(qiáng)烈反對轉(zhuǎn)基因，去年在菲律賓搗毀了黃金大米試驗(yàn)田。

轉(zhuǎn)基因的安全性得到絕大部分科學(xué)家認(rèn)可。皮尤研究中心最近一次調(diào)查顯示，88%的美國科學(xué)家認(rèn)為轉(zhuǎn)基因技術(shù)無害，相比之下普通公眾只有33%這樣認(rèn)為。美國最高法院近期一項(xiàng)判決認(rèn)定轉(zhuǎn)基因苜蓿是安全的。美國農(nóng)業(yè)部反復(fù)審查后允許種植轉(zhuǎn)基因甜菜。迄今為止，若干獨(dú)立研究已證明許多轉(zhuǎn)基因作物作為飼料的效果。2012年，《食品化學(xué)毒理》雜志發(fā)表了一篇12項(xiàng)長期研究和多代研究分析綜述，得出轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物營養(yǎng)成分相當(dāng)，可以安全用于食品和飼料的結(jié)論。獨(dú)立組織Biofortified表示，已進(jìn)行100多項(xiàng)這類研究，尚無一例發(fā)現(xiàn)有害結(jié)果。

反轉(zhuǎn)基因者往往愛提與小白鼠、轉(zhuǎn)基因玉米和殺蟲劑“農(nóng)達(dá)”（Roundup）有關(guān)的兩項(xiàng)科學(xué)研究。這兩項(xiàng)研究都是法國科學(xué)家Gilles-éric Séralini所做，他發(fā)現(xiàn)食用轉(zhuǎn)基因玉米的小白鼠比控制組的小白鼠更容易夭折。不過最初接受Séralini研究的《食品化學(xué)毒理》雜志后來收回了他的論文，Séralini還受到歐洲各大科學(xué)與食品安全組織的譴責(zé)。Séralini的研究存在諸多問題，其中之一是試驗(yàn)小白鼠類型更容易患癌——常規(guī)條件下80%會長出腫瘤。澳大利亞阿德萊德大學(xué)教授馬斯格雷夫（Ian Musgrave）在Séralini的研究被撤銷時向《福布斯》表示，他的研究結(jié)果來自疏于控制的實(shí)驗(yàn)中的隨機(jī)變量。

很可能讀者聽說過有效成分為草甘膦的農(nóng)達(dá)。 它是孟山都公司開發(fā)多年、在全世界種植者中實(shí)現(xiàn)財務(wù)獨(dú)立循環(huán)的第二季組合拳。孟山都生產(chǎn)農(nóng)達(dá)，1996年以后又生產(chǎn)了包括大豆、玉米、苜蓿在內(nèi)的抗農(nóng)達(dá)種子——這些農(nóng)作物都是能抵御除草劑的轉(zhuǎn)基因作物，意味著消除侵害農(nóng)作物空間的雜草時農(nóng)作物本身不受損害。這對農(nóng)戶來說是好事。但孟山都的抗農(nóng)達(dá)種子有陰暗的一面：購買種子的農(nóng)戶須簽訂協(xié)議保證不用種子的收獲物作種子，換句話說，他們必須每年從孟山都購買新種子。這為孟山都帶來了滾滾財源：全球400億美元種子業(yè)務(wù)三居其一。孟山都農(nóng)達(dá)事件繼續(xù)發(fā)酵，其中一項(xiàng)擔(dān)憂是抗農(nóng)達(dá)農(nóng)作物的轉(zhuǎn)基因DNA可能已經(jīng)污染了非轉(zhuǎn)基因食品。而且草甘磷可能是健康一大威脅，世界衛(wèi)生組織將其認(rèn)定為可能致癌物。

與此同時，非轉(zhuǎn)基因受到消費(fèi)產(chǎn)品品牌的追捧。當(dāng)然，如果2/3的美國人都認(rèn)為轉(zhuǎn)基因有害，那么宣傳自己為非轉(zhuǎn)基因就有利可圖。地方政府也加以干涉。佛蒙特州如今要求在本州銷售的所有轉(zhuǎn)基因食品做出轉(zhuǎn)基因標(biāo)識。俄勒岡州兩個重要的農(nóng)業(yè)縣禁止本區(qū)域內(nèi)種植轉(zhuǎn)基因作物。

不過盡管存在世俗的爭議，美國和其它國家的轉(zhuǎn)基因開發(fā)仍然源源不斷地獲得啟動資金，從風(fēng)投家到葛蘭素史克、諾華之類的傳統(tǒng)制藥公司均投入巨資研究轉(zhuǎn)基因的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。