第三次科技革命:分子生物学在育种方面的应用

如果说始于18世纪60年代的第一次工业革命是从发明和使用机器的开始,代表是蒸汽机的广泛应用。人类终于摆脱繁重的手工劳动。19世纪70年代开始的第二次工业革命,其代表是电力的广泛应用,让机器运转更加有效率。20世纪四五十年代以来开始的第三次科技革命,标志则是原子能、电子计算机、徽电子技术、航天技术、分子生物学和遗传工程等领域取得的重大突破。

其中,DNA双螺旋结构的发现获得了1959年的诺贝尔医学奖,开启了分子生物学在日常生活中的应用,包括各种基因药物的诞生,许多疑难病得以治疗,人口大幅增加,人们的寿命延长,对食物的需求增加。因此,分子生物学也开始了在育种方面的应用,转基因作物在充满争议中艰难上市。转基因主要是把一些控制我们期望表达性状的基因转到作物体内,以期得到我们希望的目标。最开始的是抗冻番茄,目的是让番茄在运输过程中抗压抗冷。后来的玉米是转进了能够杀死玉米钻心虫的苏云金杆菌(简称Bt)。Bt曾经作为绿色有机农药,五十年代在美国开大规模地应用,来代替当时的主要农药DDT。因为DDT很难降解,严重破坏环境,而且特异性不强,不仅能杀死节肢动物,还能在鸟类的身体中积累。Bt农药特异性的高效,让其成为农药新宠。但是问题又来了。它的价格很贵,并且它在自然环境中很不稳定,易被雨水冲走,在紫外线的照射下也很快被分解。于是,科学家运用分子生物学技术,把这个蛋白克隆出来,通过转基因技术,转入玉米和棉花中。这样,就不需要人工喷洒Bt农药了。经过了10年的检验后,1996年,美国国会经过四次慎重的听证会之后,同意转基因玉米和棉花在美国上市。从此,美国的玉米产量节节上升,逐渐称霸全球。如今全世界没有任何一个国家种玉米的成本与效率可以超越美国。如果不是后来中国自己培育出了转基因棉花,作为传统的棉花产地,中国也险些失守。

美国超市90%的加工食物里都有大豆或者玉米的成份。除了玉米,另一大宗转基因作物就是大豆。美国很早就发现大豆的好处,虽然引进大豆不过区区百年,却跃居全球产量第一,可以说是完全靠了转基因技术。杂草是农业耕种中非常头痛的问题。除草剂大多对人体有害,严重的可以导致人体致畸。后来人们发现了一个相对低毒的除草剂——草甘膦,但是草甘膦也会杀死我们自己的作物。于是,科学家又把发现的一种能够分解草甘膦的细菌转到大豆植株中,这样喷洒除草剂就不会伤及大豆植株。美国土地平整,非常适合大机械化作业。转了抗除草剂的大豆耕种起来更加简单高效。加之美国中部和东北部的气候也非常适合大豆生长。美国的大豆产量坐稳全球第一。转基因技术给美国农业带来巨大效益,也让许多民众非常担心。再说转基因技术把粮食的价格搞得太低了,人们开始乱吃东西,变得肥胖,反而不利于健康。美国政府并没有花很多时间去说服民众,而是大力推广到老百姓的餐桌上,并且规定自愿标记。

分子生物学在基因领域的研究进展(第三次科技革命)(1)

科学不是魔术,但胜于魔术

无论转基因是否可以带来科学家所期望的好处,还是民众所惧怕的害处,转基因作物从被批准商业种植的那天起,就爆炸式地增长,至今二十多年过去,转基因作物的种植面积曾加了上百倍。耕种的成本大大降低。现在的农民活得很轻松,他们用从气象卫星得到的资料,用云计算加以分析,推算出来年的天气和作物的市场情况和收成,选择未来的耕种种类和规模,有大型机械帮忙耕作,有电脑控制和卫星导航定位,农民可以足不出户,只在家里轻松按按电钮,成千亩的农作物轻而易举地完成了耕作。人们花在种植粮食的时间大大缩短,一个农民可以种的粮食不但可以养活自己,还可以养活许多人。社会分工越来越细,人们不必再像过去那样,面朝土地背朝天,每天大部分时间都用在辛苦劳动觅食上。人们从土地解放出来,有时间做研究,才终于逐渐发展到今天有高度科学技术的世界。而高科技也彻底改变了我们的生活,人与人之间不必相见,隔着太平洋,我们有网络,有手机,有视频,有光纤电缆,有卫星遥控,把全球连在了一起。

本文节选自《粮食真相》一书(尚未出版,由冰清提供)

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