未來之食物

編譯 毛巍

在明尼蘇達州高速公路附近的漢普頓酒店和丹尼餐廳旁邊隱匿著一個耀眼的實驗室，它就是大名鼎鼎的生物技術公司——Calyxt（其隸屬法國制藥公司Cellectis），這家公司的研究人員主要通過控制一臺四四方方的機器人來工作。

這臺機器人就像一個娃娃抓取機，使用移液器將DNA轉移到滴管中。事實上這臺機器正在構建一種能夠重新編輯DNA的酶，而這種酶能夠給人類的食品工業和農業帶來革命性的改變。

由于采用了一種被稱為基因編輯的尖端技術，科學家現在可以輕輕松松地將植物基因‘打開’和‘關閉’，這個操作過程就像打開照明燈開關一樣。

Calyxt公司的轉基因大豆即將上市

Calyxt公司提供的“更加健康”的大豆油是業界第一款真正的基因編輯食品，這款產品最快在2018年年底上市。一旦上市將應用在薯條、沙拉醬和烘焙食品中。

研究人員在實驗室里擺放大豆樣品

鮑伯·布朗是明尼蘇達州的一位農場主，他和另外75位農場主在勒蘇爾縣的農場上種植了Calyxt的轉基因大豆

與傳統的基因改造方法不同，新技術在改造基因上更加精準、快速并且成本低廉。公司管理層希望這款產品能夠避免出現第一代轉基因食品面臨負面聲譽和監管障礙的問題。

但是技術變革的速度還是令消費者和環保組織感到震驚，因為他們認為新的基因編輯技術尚未通過充分的審查就已經上市，他們已經請求監管組織進一步加強基因編輯食品安全性審查。

“這令我們感到非常為難。”Calyxt公司的首席執行官費德里科·特里波迪（Federico Tripodi）評價說，“消費者在生活的方方面面都能接受技術上的進步，但是將技術應用到食品上，消費者卻很難接受。我們需要了解如何參與公眾對話。”

Calyxt公司的大豆是美國農業部迄今為止已經認可的23種基因編輯作物中的第一種。

該公司的科學家通過“關閉”大豆中反式脂肪酸基因研發出這一款轉基因大豆。與傳統的大豆相比，這種大豆榨取的豆油含有更多“健康”的脂肪酸，而導致人體膽固醇增多的脂肪酸更少。

特里波迪認為，這款產品類似于橄欖油，但是卻沒有橄欖油那種刺激性的味道，畢竟有很多人因接受不了橄欖油味道，連加了橄欖油的奧利奧餅干或燕麥棒都不愿意食用。正因為新大豆油繼承了橄欖油的健康，卻沒有刺激性味道，而贏得了一家非營利公共利益科學中心組織的盛贊。

這家代表消費者團體的組織評價說：“無論使用何種方法獲得新型健康食用油，公眾食用這種含有較少反式飽和脂肪酸的食用油，健康將得到改善和提升。”

“隨著基因編輯技術的出現，我們對農作物改良的步伐正在加快。”Calyxt公司的首席科學家兼明尼蘇達大學生物學教授丹·沃伊塔斯（Dan Voytas）評論說，“我從來沒有預料到農業會以目前驚人的速度發展。”穿過潮濕的溫室，我們可以看到Calyxt公司正在種植的實驗大豆、小麥和油菜等大片綠色農作物。

TALEN如何編輯DNA?

TALEN像文字處理器那樣處理文字，可以找到并編輯DNA序列。

1.科學家首先生成一種TAL蛋白，這類蛋白由若干個模塊組成，可以定位并讀取DNA特定序列

2.然后TAL蛋白將會連接至核酸內切酶（DNA切割工具），就生成了DNA剪切工具——TALEN

3.兩個TALEN定位在DNA序列中的預編碼位點，在兩側的切割位點各留下一個間隔區

4.然后核酸內切酶從DNA兩條鏈分別開始工作，每個酶各負責切割一條單鏈

5.切割后，細胞將會自己嘗試來修復DNA, 這樣最終可以使得基因“沉默”。舉例來說，科學成功地通過該技術“沉默”了大豆中表達反式脂肪酸的基因。當然，科學家也可以在DNA中插入新的片段來改變基因的表達

巧妙的基因編輯剪刀

自人類進入農業社會以后，育種者一直致力于改良農作物。幾個世紀以來，農民培育出最健康、產量大增的農作物，以獲取性能更優良的農作物種子。自20世紀80年代以來，科學家開始利用基因工程技術在不同農作物之間去除或增加DNA以改良農作物性狀。

根據皮尤研究中心（美國一間獨立民調機構）2016年的一份調查報告顯示，轉基因農作物和食品引起了美國消費者的強烈反對，接近40%的公眾認為轉基因食品對健康非常不利。公眾對轉基因食品的顧慮推動了數十億美元的非轉基因食品市場的增長，并且大大限制了轉基因農作物在歐洲的種植。

但是科學家希望公眾對新的基因編輯技術尤其是大名鼎鼎CRISPR和TALENs技術持稍微友好的態度，這是因為這些基因編輯技術對改善食物的口味和營養都非常有價值。

這兩種技術在使用的時候都像巧妙的剪刀一樣，在目標編碼位點上剪開植物DNA的雙螺旋。剪切后的DNA會自我愈合。此時，斷裂處的基因或被刪除或被擾亂，從而有效“關閉”目標基因的表達。

通過基因編輯改善農作物時，研究人員不僅僅刪除已有的遺傳密碼，他們還探索在DNA斷裂處添加新的遺傳密碼，并且還嘗試在單一植物中編輯多個基因的方法。一部分科學家聲稱在幾年內可以實現這一目標。一家初創公司Inari農業認為，有朝一日農場主可以根據自己農場的種植需要來定制農作物種子。

“我認為，盡管我們對基因編輯進行了大規模的宣傳，但是除了少數科幻小說的作者之外，絕大多數人都低估了我們所引入的農作物將產生的變化，我認為這將是革命性的。”一家位于華盛頓的智庫——信息技術與創新基金會（ITIF）的高級研究員沃·吉丁斯（Val Giddings）表示，“這項技術將會以積極的方式，極大地改變人與自然環境各個方面的關系。”

他表示，大學實驗室和Calyxt等公司的科學家已經著手設計更有營養、更方便、可持續發展的農作物。低成本的基因編輯技術使得小型企業能夠在長期由大型農企主導的領域競爭中嶄露頭角。

西班牙科爾多瓦農業可持續發展研究所的研究人員針對蓬勃發展的無麩小麥市場需求推出了低筋小麥品種；賓夕法尼亞州立大學開發出不會變褐色的蘑菇；冷泉港實驗室則開發出適合生長季較短的西紅柿品種。與此同時，全美國的大學都在轟轟烈烈地開展能夠抵御干旱、疾病和氣候變化的農作物研究。

科學家們認為，在橙子、釀酒葡萄和可可等農作物中開展的基因編輯工作能夠極大地保護這些植物，未來還能夠降低這些農作物對灌溉、化肥和農藥的需求。

“人類在農業發展過程中面臨著一些非常現實的問題，”美國種子貿易協會國內和國際政策高級副總裁伯尼斯·斯盧茨基（Bernice Slutsky）評論說，“這些農作物進行基因編輯后，可應對干旱、作物病蟲害壓力和氣候變化。”

應對基因編輯脫靶的風險

基因編輯后的大豆生長在Calyxt公司的溫室里

肖恩·戴維森（Shawn Davison）在Calyxt公司工作

基因編輯技術對農作物基因改良的速度在加快，一些消費者和環保組織開始擔心該領域的發展已經大大超過監管機構的監管范疇。該項技術的倡導者和反對者都認為，具有30年歷史的轉基因作物審查法律的框架未能跟上CRISPR和TALENs等基因編輯技術的創新步伐。

根據現行法律規定，美國農業部對待基因編輯后的農作物和大多數常規的轉基因生物態度一致，不需要對這些農作物進行額外的現場測試或環境評估。這主要是因為迄今為止市面上銷售的轉基因農作物，例如Calyxt公司生產的大豆，都不含有外源遺傳物質，也不使用科學家在第一代轉基因生物中經常用到的細菌或病毒。農業部表示它也無法濫用自己的監管權利，因為農業部的主要職責是保護植物免受病毒感染和害蟲侵害。但是在2018年7月下旬，歐洲最高法院得出了與之相反的結論，他們裁定提供基因編輯農作物的公司應當遵守與轉基因生物相同的審查規定。

與此同時，美國食品藥品管理局（FDA）會在食品制造商提出要求的前提下監測基因編輯食品的安全性和營養價值。據FDA稱，Calyxt并沒有提出這樣的需求。不過，目前FDA正在評估基因編輯食品是否存在額外的安全風險。

北卡羅來納州立大學基因工程和社會學教授珍妮弗·庫茲瑪（Jennifer Kuzma）評價道：“為了向消費者證明基因編輯食品是安全的，我們很有必要開展這類評估。尤其值得關注的是，一種被稱為基因編輯脫靶的事故或基因編輯后造成植物DNA意外的改變。”

Calyxt公司首席執行官費德里科·特里波迪在明尼蘇達州羅斯韋爾的溫室中

剛剛退休的愛荷華州立大學農學和毒理學教授杰夫·沃爾特（Jeff Wolt）則評價說：“基因編輯后造成的事故，既有可能發生在實驗室中，亦有可能發生在自然界里，但即使如此也很少讓農作物的培育者望而卻步。如果這個事故真的發生了，可能會產生較大的負面影響，如造成生物生長停滯，產生新的過敏源和毒素，或使植物暴露于疾病之中。”而植物學家在20世紀60年代就已經嘗到這個苦果。

“無論是出于科學研究的需要，還是出于增強消費者和公眾信心的目的，我們都需要出臺一個強制性的監管程序，”庫茲瑪說，“雖然我認為絕大多數的基因編輯食物都和傳統食物一樣安全，但是我也相信會有例外。”

消費者團體也對如何標記基因編輯食品提出了警告。雖然美國國會通過了一項法律，要求食品制造商自2016年起需要明確標識食品的轉基因成分，但是這些規定可能不適用于通過基因編輯技術新近上市的食品。

審查該產品的專家這樣評論：“Calyxt公司將其豆油作為‘非轉基因’食品銷售給食品制造商，給出的解釋是，該產品不含有任何外源遺傳物質。”

“但是消費者不太可能接受這種細小的差異。”消費者聯盟的資深科學家邁克爾·漢森（Michael Hansen）評價說。漢森認為，第一代轉基因產品之所以聲名狼藉，主要原因是生物技術公司在20世紀80年代至90年代進行了拙劣的公共宣傳。如果目前新興企業重復這一錯誤，消費者有可能會拒絕這一項新興且有前景的技術。

“實際上，我并不理解為什么這些公司不愿在基因編輯產品上明確標識。”漢森說，“沒有明確標識反而會使消費者疑心他們在隱藏某些東西，而且消費者對新產品的接受程度也取決于此。”

但是農作物種子的基因編輯革命已經實實在在地發生在農場里了。在Calyxt公司辦公樓以南1小時車程的地方，該公司基因編輯大豆已經在62歲的農場主鮑伯·布朗（Bob Braun）的小山坡上郁郁蔥蔥地生長起來，遠遠望去就像一塊綠色的地毯；靠近一些，還聞到淡淡的薰衣草花香。

布朗是本季度種植Calyxt大豆的75名農場主之一，這75位農場主種植Calyxt公司大豆的總共面積達到17 000英畝。這些大豆與大面積種植的普通大豆無法區分：它們的蔓藤向各個方向都有伸展，緊緊地簇擁在土地上。

布朗預測，不用幾年，消費者將再也不會擔心基因編輯的農作物與傳統農作物之間的區別。在現代農業中，這是最具有革命性的幾次創新之一。

“回溯人類歷史進程，不難發現，任何時候都能夠找到懼怕變革的人，”他說，“當我還是個孩子的時候，我還常常聽到老人抱怨拖拉機。”