本文原载于《环球科学》年4月号,未经许可请勿转载。
撰文?斯蒂芬·S·霍尔(StephenS.Hall)
翻译?赵瑾
在美国宾夕法尼亚州切斯特县(ChesterCounty)一家酒店的会议大厅中,一百多位农业生产者齐聚一堂,他们或许没有基因编辑的相关知识背景,但都对蘑菇了若指掌。在宾夕法尼亚州,蘑菇的平均日产量近吨,雄霸美国12亿美元的蘑菇市场。然而,他们生产的蘑菇有些还没来得及卖出去,就在货架上变成褐色,腐败了;如果你触摸过腐败的黏糊糊的白蘑菇,就会明白为什么没人买了。蘑菇对于物理碰撞十分敏感,即便是小心谨慎的“一触式”采摘法和精心的包装,也可能激活那些加速蘑菇变质的酶。
去年秋天一个有雾的清晨,在与蘑菇相关的继续教育讲座上,一位名叫杨亦农(YinongYang)的生物学家走上讲台,向大家宣布他已找到了有望解决蘑菇变褐问题的方法。这位宾夕法尼亚州立大学的植物病理学教授虽然不是蘑菇种植领域的专家(用他自己的话来说就是,“我对于蘑菇的了解仅限于如何吃掉它”),但他利用一种叫做“CRISPR”的新技术,对西方世界最受欢迎的食用菇——双孢蘑菇(Agaricusbisporus),进行了基因组编辑。
双孢蘑菇
听众席里的种植者们或许从未听说过CRISPR技术,但当他们在杨亦农所展示的照片中看到,CRISPR的发明者詹妮弗·道纳(JenniferDoudna)和艾曼纽·卡彭蒂耶(EmmanuelleCharpentier)在年11月从好莱坞女影星卡梅隆·迪亚茨(CameronDiaz)手中接过“突破奖”(BreakthroughPrize,奖金为万美元)时,他们明白这肯定是一项了不起的新技术;杨亦农把经过CRISPR技术改造后纯白的双孢蘑菇与腐坏变褐的普通蘑菇做了一番对比之后,他们也意识到其中潜藏的巨大商业价值。双孢蘑菇是一种全能菌株,年产量超过41万吨的白蘑菇(whitebutton)、小褐菇(cremini)和大褐菇(portobello)都属于这个菌种。(宾夕法尼亚州立大学也深谙其商业价值,就在杨亦农举行讲座的前一天,他们为该研究成果申请了专利。)
CRISPR技术问世以来的短短3年间,围绕这项技术发生的事件此起彼伏,精彩程度简直可与狄更斯的小说媲美。这项革命性的技术具有极大的应用价值,它在医学和农业中的商业价值高达数十亿美元,但同时它也是一个棘手的生物伦理学难题,而且深陷复杂的专利权之争。这项技术如同一场席卷整个基础研究领域的F5级龙卷风。研究机构的实验室和生物技术公司正利用该技术,紧锣密鼓地研发治疗镰刀形红细胞贫血症(sickle-cellanemia)和地中海贫血症(beta-thalassemia)等疾病的新方法。现在已有人揣测,一些手作艺术家(DIYartist)和生物技术企业家会利用该技术创造各种各样的基因编辑产品,从紫色的毛绒兔到活生生的基因编辑生物,就像最近在中国作为宠物推出的迷你猪。利用CRISPR技术来修复胚胎或永久性编辑人类基因(一种被称为人类生殖细胞系改造的方法),已经引起各界对于“优化”人种的激烈争论并要求对此颁布国际禁令。
虽然不及在其他领域的曝光率,CRISPR所引起的技术革命也对农业界产生了深刻影响。截至年秋,利用CRISPR技术对植物进行基因编辑的科学论文已发表了约50篇,而且有初步迹象显示,美国农业部认为并非所有经过基因编辑的农作物都需要像“传统”转基因作物(GMO)一样,接受严格的监管。虽然监管部门对基因编辑作物的态度还未完全明朗,但多家公司已开始争相种植基因编辑作物,以期这些农作物最终能够进入市场。
CRISPR技术的最大优势在于前所未有的精准度。CRISPR技术能够敲除基因组中的任何基因,或在基因组的特定位置插入基因,来为农作物导入优良性状。该技术的使用者认为,这是所有植物育种方法(包括人类使用了数千年的“自然”育种技术)中,生物破坏性最小的。该技术还让科学家可以在很多情况下避免使用颇具争议性的转基因技术(即引入外源性基因);这些“转基因”作物[例如孟山都公司(Monsanto)生产的、对除草剂具有抗性的转基因玉米和大豆]让GMO的批评者特别愤怒,并导致公众对转基因技术的不信任。一些科学家对CRISPR作物的前景表示乐观,因为他们认为这些作物与转基因作物具有根本性的不同,而这将改变人们对于GMO食品的争论。丹尼尔·F·沃伊塔斯(DanielF.Voytas)既在学术机构任职,也是一家生物技术公司的科学家,他认为:“这项新技术让我们不得不重新思考GMO到底是什么。”
消费者会同意这些科学家的观点吗?还是会认为CRISPR作物不过是另一种转基因食品,同样是对自然基因的改变,对农商行业有利的外源DNA仍会被引入农作物,对健康和环境产生无法预料的影响?由于CRISPR技术现在才刚开始应用于粮食作物,这些问题还没有在大众中激起波澜,但它很快就会引起公众的北京哪家医院能治疗好白癜风北京看白癜风什么医院好