基因杀虫剂,是福还是祸?

2014-2-08 10:02 来源: 纽约时报中文网
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  科学家和生物技术公司正在开发的一种技术,有可能成为人类与害虫战争中的下一个强大武器。这项技术应用了一个获得诺贝尔奖的发现,可以通过让害虫和病原菌的基因失效来杀灭它们。

  通过打击某个物种的一个独特基因序列,该技术具有既杀灭害虫,又不伤害益虫的潜力。相对于化学农药而言,这是一个巨大的进步。

  “如果使用神经毒素,它会不分益虫害虫全部杀死,”肯塔基大学(University of Kentucky)昆虫学家沙巴·瑞迪·帕利(Subba Reddy Palli)说,他正在研究这项被称为“RNA干扰”(RNA interference)的技术。“但是,这项技术却可以精准打击目标。”

  但是一些专家担心,把基因失效剂施放到农田里,可能不利于益虫,特别是具有共同基因组成的益虫,而且甚至有可能影响人类健康。这种争议呼应了已经持续多年的转基因作物大辩论。

  “我们现在对它还不了解,在这个阶段就试图使用这种技术简直比在20世纪50年代使用滴滴涕(DDT)更加莽撞,”美国蜜蜂顾问委员会(National Honey Bee Advisory Board)在会议前提交给国家环境保护局(EPA)的意见中说。国家环境保护局的会议中心位于弗吉尼亚州阿灵顿。

  孟山都(Monsanto)正在开发的“RNA干扰”技术让蜂农很感兴趣,因为它可能用来杀灭一种特定害虫,人们认为这种害虫对近年来蜂群的大规模死亡至少负有部分责任。

  孟山都已经向监管部门申请批准该公司的一种转基因玉米,这种玉米使用一种简称为RNAi的技术进行基因工程改造,以便杀灭西部玉米食根虫(western corn rootworm),它是造成经济损失最大的农业害虫之一。孟山都还在开发一种喷剂,用来恢复其“农达”(Roundup)除草剂的除草效力,灭除已经对 “农达”产生了免疫力的杂草。

  一些蜜蜂专家递交的测评声称,他们欢迎使用RNAi技术来挽救蜜蜂。代表玉米、大豆和棉花种植户的组织也支持这种技术。

  全国玉米种植者协会(National Corn Growers Association)表示,“RNAi商用技术将为美国农业带来全新一代的工具,它前途无量。”

  玉米种植户需要新工具。过去10年,他们一直通过种植所谓的BT作物来抗击玉米根虫,BT作物是一种转基因作物,它能产生一种毒素,在根虫啃食玉米时杀死这种昆虫。

  或者,至少这种毒素理应能杀死根虫。不过现在,根虫进化出了能够抵御至少一种毒素的抗体。

  RNA干扰是一种由双链RNA引发的自然现象。

  构成基因的脱氧核糖核酸(DNA)通常是双链的,也就是著名的双螺旋结构。然而,细胞的信使RNA,通常由代表基因码字符的单链化学单位组成。

  因此,当一个细胞感觉到了双链的RNA,它就会做出好似遇到病毒的反应。它会启动一种机制,抑制与双链RNA序列同源的任何基因。

  科学家们迅速了解到,他们几乎能关闭任何基因,方法是用相匹配的序列合成双链RNA片段。

  多种转基因作物已经利用RNAi来自行抑制作物的基因。其中包括能产出更健康的豆油的大豆和一种不会变成褐色的苹果,后者看来已接近获得联邦政府的批准。这项技术还被用于通过转基因来让木瓜等作物产生病毒抗体。

  但是一般情况下,这些农作物都是利用改变DNA的手段来发展出来的。人们知道这种办法有用,只是当时还不知道它与RNAi技术有关。孟山都能杀死根虫的新玉米品种,是首批通过改变基因来产生双链RNA的农作物之一。有了双链RNA,就可以使一种叫做Snf7的基因停止活动,这种基因对于根虫体内的蛋白质运输至关重要。孟山都总部位于圣路易斯,它希望能在2020年前把这种叫做SmartStax Pro的玉米推向市场。

  然而,有些科学家也呼吁人们应该提高警惕。农业部的两位昆虫学者在去年发表的论文中说,因为很多生物体都有同样的基因,所以RNAi杀虫剂可能会对其他虫类造成伤害。

  例如,肯塔基大学(University of Kentucky)和内布拉斯加大学(University of Nebraska)的科学家通过实验室研究发现,旨在使一种根虫类的基因失效的双链RNA也对瓢虫的基因造成了影响,并造成了这种益虫的死亡。

  中国南京大学2011年的一篇论文也引起了人们对它给人类健康所造成的影响的关注。他们表示,从食用过某种大米的人类和老鼠的血液中,可以检测出这种米自然产生的RNA成分,这种成分甚至还会对控制胆固醇的基因产生影响。这种交叉影响相当令人不可思议,因而受到了怀疑。随后至少有三项研究对这些结果进行了挑战。

  国家环境保护局的科学家在为周二的会议准备的论文中说,RNAi体现了“生态风险评估所面临的独特挑战,这些挑战是传统化学杀虫剂评估所不曾遇到的”。