互动科普

GM农作物是美梦成真了呢?还是一场正在酝酿之中的灾难? 

科学家们正在努力寻求答案。两年前，在苏格兰的爱丁堡，一群狂热的环保主义者摧毁了一块田地里的芸苔。

2000年，在缅因州，一群人一夜间砍掉了3000多棵实验用的白杨，而在圣迭戈，抗议者们则毁掉了大片的高粱，并用油漆在温室的墙上喷写了许多口号。

这股难以抑制的怒火是针对GM作物的，但是，这些抗议者却没有达到目的，因为他们毁掉的所有植物都是通过常规育种而成的，他们都错把普通的作物当作GM作物了。

发生这样的情况并非难以理解，尽管GM作物在全世界的种植面积已达4000万公里，但常人是无法把它们与普通作物区分开来的。插入到一个植物中的基因用眼睛看不见、用嘴尝不出，用手也摸不着、也感受不到这个基因对环境的影响。仅仅通过观察的方法，你也无法判断带有一种外源基因的花粉是否可以毒害蝴蝶，或者使数里外的植物受精。困扰人们的正是GM作物这种看不见摸不着的特性，那么，GM作物对环境到底有怎样的影响?人们到何时才能觉察到这种影响?

赞同GM作物的人们宣称这种作物将会改善环境，因为它们需要的杀虫剂比普通的农作物要少。而批评者则担忧潜在的危险，并质疑GM作物好处到底有多大。美国纽约大学的土壤微生物学家Guenther Stotzky评价道：对这类作物，我们还存在很多尚待回答的疑问。

随着GM作物在大地上日益增多。空前多的研究者已经投入到这一领域去获得那些缺失的信息。一些研究结果给我们以安慰，而另一些则告诫我们要小心。

可以减少土壤中的农药含量吗?

每年，美国的种植者都要将约44万吨杀虫剂喷洒到作物上，主要用来杀灭昆虫、杂草和真菌。但是，农药可能残留在作物上和作物周围的土壤中，渗入地下水，流进小溪流，被野生动物吞饮。这些稳定的化学物质对环保主义者来说早就是一个老大难问题了。

在20世纪90年代中期，农业联合企业开始宣传GM作物品种，他们宣称GM作物可以降低农场主的杀虫剂施用量。今天，大多数GM作物(主要是大豆、玉米、棉花和芸苔)带有一些基因使它们能够抵抗害虫的侵袭或者是耐受杀虫剂的影响。抗虫作物自身具有制造杀虫剂的能力，这意味着降低化学农药的喷洒量。而能够耐受杀虫剂的作物则可以耐受低毒的广谱杀虫剂，使得农场主有可能放弃使用毒性较强的，专门针对某种杂草的化学制剂。只要可能，农场主们愿意尽量避免使用危害性大的杀虫剂。GM作物有助于农场主们做到这一点，因为它们可以简化操作步骤(减少杀虫剂使用的频率和复杂性)，同时，有些情况下还可以增加产量。

但是，确证GM作物对环境的确有益是一件很复杂的事情。实际上，至今还没有一篇权威性的文章能够根据不同的物种和不同的地区阐明GM作物确实有益于环境。不过还是有一些资料可供参考。根据美国农业部的统计，耐除草剂农作物的除草剂施用量并不一定比普通农作物少，但农场主们可以选用一些对环境危害较小的化学制剂。比如种植耐除草剂黄豆的农场主们已经常规性地选用毒性较低且容易降解的磷酸盐类除草剂替代有剧毒的除草剂。 

抗病虫害的作物也有不少的优点。到目前为止，人们都是向农作物中转入一个从土壤细菌Bacillus thuringiensis (苏云金芽孢杆菌，Bt)中获得的基因使其具有抗虫害的能力。这个基因可以使细胞产生一种对某些昆虫，特别是那些喜欢啃食作物的毛虫和甲虫具有毒性的结晶蛋白，但这种蛋白对其他生物却没有毒性。来自不同株Bt的毒素基因有不同的杀虫谱。种子生产者可以根据特定农作物的需要，选用一种最合适的基因。

在所有带有Bt基因的抗虫农作物中，减少农药使用量最显著的是抗虫棉花。根据环境保护局(EPA)的统计，在1999年，美国国内那些种植大量Bt棉花的棉农，使用杀虫剂的量比种植普通棉花减少了21％。EPA杀虫剂项目的负责人Stephen Johnson说，这种减少是“奇迹般并令人印象深刻的”。他指出：通常一个农场主在一个种植季节里要喷洒7到14次农药，“但是如果你选择种植带有Bt基因的棉花，就可以大大减少甚至不用那些非常有害的农药”。而种植Bt玉米或Bt土豆的农场主们报告说：农药的使用量减少得不多。这可能是因为虫害的影响是逐年不同的。 

确定GM作物对环境的危害似乎比描述它们的优点要难得多。时下，由于一些否定性的研究报告，公众把注意力集中到了那些带有Bt基因的作物。决策者们也在积极调查这些危险。预期在今年春季或者夏季，环境保护局将会制定出台一些新的有关Bt作物的重要规定，要求种子在生产厂商出示更加全面的证据，在严密监视下在大田种植这类作物是安全的。

面对消费者日益增长的关于Bt作物和其他的GM作物种植后果的研究。他们要研究的问题有：带有Bt基因的作物对那些非靶生物，如那些偶尔接触到GM作物的甲虫、鸟类、昆虫和其他的一些生物有怎样的影响？GM植物会授粉给临近的其他植物，将其基因转入，从而产生不受控制生长的超级杂草吗？有时候这些GM作物会丢失掉抗虫害的特性，变得脆弱而容易受到昆虫、杂草的侵袭，这种现象的机制是什么呢？

对野生生物的影响

1998年瑞士的一项研究引起了广泛的关注和忧虑：带有Bt基因的植物可能会在不经意间危害其他生物。在这项实验室实验中，研究者们发现：给绿色草蛉毛虫喂食用Bt玉米喂养的欧洲玉米钻孔毛虫，可能导致前者死亡。一年后，康乃尔大学的昆虫学家JohnLosey和他的同事们发表了一份研究报告称：在实验室里，用混有Bt玉米花粉的马利筋叶子喂食帝王蝶幼虫，可以导致这些幼虫死亡。他们的报告使得恐惧的火焰再次爆发。

“这成了那根压垮骆驼背的稻草”，康乃尔大学的另外一名昆虫学家DavidPimentel说。突然间，所有的目光都集中在那些啃食GM作物的茎叶，咬食这些作物的花粉，蠕动在这些作物周围土壤中的昆虫身上，因为正是这些昆虫在维持植物的种群方面发挥着重要的作用。另外一项警示人们的研究是2000年8月一项与帝王蝶有关的工作。

但是实验室毕竟不是真正的大田。许多科学家质疑这些初步研究的有效性。他们注意到：这些昆虫在实验室里吃下的Bt毒素的量要比在实验室外的真实世界里多得多。于是研究人员开始走向实验室外的大自然，他们测量来自种植GM玉米田地的花粉中毒素的含量，估计有多少花粉转移到诸如马利筋一类的植物中，最终推算出蝴蝶和蚕蛾幼虫对这种毒素蛋白的接触量。这项实验的大部分工作已经在2000年的作物生长季节完成，其总结很快就会报告给EPA。

按照这个部门的说法，对来自诺华(Novartis)公司和孟山都公司的两种最常见的Bt玉米的初步研究表明：尽管帝王蝶的幼虫确实在马利筋上遇到了Bt玉米的花粉，但剂量很低，不足以产生毒性作用。EPA的专家估计，当马利筋叶子上带有的玉米花粉不超过每平方厘米150个时，啃食这些叶子的昆虫不会遭遇明显的伤害。最近在美国马里兰州、内布拉斯加州和加拿大安大略省进行的一项研究表明：在Bt玉米地中或周围的马利筋叶子表面的玉米花粉量是很低的，为每平方厘米6个到78个。“这是大田里Bt玉米花粉不会伤害帝王蝶的重要证据，”EPA的昆虫学家ZigfridasVaituzisz这样评价，正是他领导了一个小组来研究带有Bt基因的谷物所产生的生态学效应。 

但评判并没有结束。忧虑科学工作者联盟(Union of Conoemed Scientists，UCS)的Jane Rissler说：“够分量的证据并不充分，这种非靶效应的问题犹如一个黑洞，EPA几乎没有什么像样的数据来表明有关帝王蝶的问题，特别是有关长期效应问题的结论是否是真实可靠的。” 

在2000年秋天EPA举办的一个有关GM作物的会议上，Vaituzis也承认尚缺乏有关Bt作物对昆虫群体长期效应的数据。这样的研究“需要更长的时问，比Bt作物出现后至今的时间还要长。EPA正在继续收集带有Bt基因作物方面的资料，但是至今还没发现存在对田野里昆虫的不可接受的副作用。”

会育出超级杂草吗?

人们对GM作物的另外一个主要担心是，基因可以从一种植物转移到另一种植物。无心的昆虫或是一阵微风或许会将GM作物的花粉带给附近亲缘关系相近的其他植物，并使它们受粉。如果这种情况发生，这种获取了新基因的植物就可能突破生态学的限制变成超级杂草，它们将具有异乎寻常的抵抗天敌或杀虫剂的能力。科学界已经基本接受了这种可能性的存在。康乃尔大学的生态学家Allison Power说：“在许多情况，我们知道会发生基因扩散现象，现在的问题是，这种扩散的后果是什么?”

至今为止，还没有一项研究发现有GM植物可以产生超级杂草的证据。2001年2月份《Nature》杂志发表了一项为期10年的研究工作的报告。这篇文章报道说：在英国种植的GM土豆、甜菜、玉米和芸苔没有观察到类似杂草的性状出现。但是令人担忧的传闻却已开始流传。一些加拿大的农场主说：他们发现有些GM芸苔从种植的田块中逃出，像野草一样侵入到小麦田里。这种芸苔也具有抗杀虫剂的特性。

Power关于抗病毒的GM植物基因扩散的研究使人们更有理由提高警惕。目前，抗病毒作物在整个GM作物中所占的比例还很小，但是，它们在将来会更为普遍，尤其是在发展中国家。Power调查了一些广泛种植的作物(如小麦，燕麦和大麦等)的基因扩散情况。这些作物通过改造，携带有抗大麦黄色矮小病毒的基因(这种病毒可以危害多达100种草本植物)，这些GM粮食作物估计在下个十年将会被推向市场。 

Power在实验室中进行的研究表明：一种与种植的燕麦品种亲缘关系较近的野生燕麦可以捕获抗大麦黄色矮小病毒的基因。她说：如果这种情况发生在田间，这种野生燕麦将会在整个美国西部像野草一样疯长，超过本地最多的野草。她警告说：每种GM作物在环境中拥有它自己的特性和危险性。

在美国，至少从植物地理学的角度看，耐除草制作物或Bt作物是不可能把人为插入它们的基因传递给杂草的。因为在美国种植GM作物的地区内没有与之亲缘关系密切的杂草。大多数植物只有在供体和受体具有一些相似的特性：比如同样的染色体数目、生长周期和同样最佳条件等时才能进行授粉。不符合这种“远亲不育”定律的一个例外是生长在夏威夷和南弗罗里达的野生棉花。它们与GM棉花惊人的相似，因此可以接受GM棉花的花粉。为了把这些野生棉花与生物技术培育的棉花隔离开来，环境保护局已经下令农业公司不准向南弗罗里达和夏威夷销售GM棉花。

而在北美洲之外，要避免超级野草的产生可能就更为困难。在那些地区，普遍存在农作物的杂草近亲。比如，野生棉花可以越过弗罗里达群岛，跨过墨西哥湾，进入墨西哥。在南美洲，一种玉米的杂草近亲墨西哥蜀黍就点缀在玉米田的周围。这两种情况下，它们都很容易接受一个GM作物近亲的授粉。科学家们说：在许多国家中，GM作物最终会在它们近亲旁边生长。它们共享的可不仅仅是阳光！美国农业部的植物生理学家Stephen Duke说，“差不多每一种农作物都会在世界的某个角落里有自己的杂草近亲，你怎么保证GM作物不会被种到它们不应该种植的地方呢?”

寻找避难所

最后，对种植GM作物的地方来说，还存在一个危险，那就是进化，随着时间推移，有害的昆虫和杂草可以抵抗常规化学药物。这种情况同样会发生在生物技术时代。最终，横行霸道的害虫将在抗病虫GM作物上大肆咀嚼，而生长在抗除草剂作物旁的杂草会抖去身上的除草剂。爱荷华州立大学的植物学家JonathanWendel评价说：“农业和害虫之间的斗争犹如一场永不休止的军备竞赛，而GM作物仅仅是我们寄希望战胜害虫的一个方法，只是一时之计。”

为保持杂草对除草剂的敏感性，孟山都和其他公司呼吁农场主们仅在必要时才使用除草剂。为减慢害虫对Bt毒素形成抵抗力的速度，环境保护局建议农场主在种植带有Bt基因的作物时能够留一片田地专门种植普通作物这样的“避难所”。可以选在Bt作物大田旁的一角，或是在Bt作物中种植一些普通作物条带。在这样的避难所里，已经获得一定抵抗力的昆虫和那些没有抵抗力的昆虫交配，从而可以稀释抗性基因。根据孟山都公司统计，在Bt作物商品化的五年内，还没有发现抵抗Bt作物的昆虫出现。这个公司争取到大约90％的Bt谷物和棉花种植者遵守建立避难所的要求。

但是一些环境保护者对这种吹得天花乱坠的方法表示怀疑，同时争辩说这样的避难所太小了或者根本不足以长期限制昆虫抵抗力的增长。Rebecca Goldburg是位于纽约的非赢利机构环境监护委员会的资深科学家，他说：“在2000年秋天环境保护局举办的大会上．科学家们倾向于赞同建立较大的、更优良的避难所，但是种植棉花的农场主是决不会同意这个方案的。”Goldburg提出的涉及面更广泛的一个问题是，GM农作物到底对保护环境有什么价值?她说：“无论如何，Bt作物最终都会失去控制虫害的作用。那时，人们将寻求另外的化学制剂。我们许多人都认为：当前这代生物技术作物是一种转换，而非农业的变质性进步。”她倾向于采用更廉价的方法，包括精心的玉米轮作和生物防治措施，而不是抗杀虫剂或是将外源基因转入作物。

尽管抗病毒的GM作物没有引起公众的广泛关注，但它们也面临和其它GM作物类似的问题。一些科学家担心病毒能从抗病毒GM作物那里获得抵抗力，进化成难以杀灭的毒株，并能够扩展感染谱而感染更多的植物。一些持批评意见的人士同样对新近出现的耐旱、耐盐、或是带有特殊营养价值的作物的环境安全性也持有疑问。例如，UCS的Margaret Mellon指出：耐盐水稻一旦侵入到适宜其生长的水田后，很可能会变成一种难以消除的杂草。

Rissler说：“认为每一种GM作物都有问题显然不公平，但现在是认真研究我们面对的危险的时候了，防患于未然要好过亡羊补牢。”不过，一些农场主仍然满怀信心地认为：GM技术是一场促使农业进步的革命。密苏里州的农场主Ryland Utlaut在密苏里河沿岸耕耘1400公顷土地已经30年了。2000年，他第一次在他整个肥沃的免耕农场上只种植了耐除草剂的玉米和大豆。他宣称：其结果是他喷洒农药的量只有过去喷洒量的一半左右。但是收获量却大增。Utlaut说，“即使是最苛求的环境保护家也应该看到在我农场上所发生的事情，我想他们会认识到这种好处的。我是这种技术的铁杆支持者。”现在，他得等着瞧科学能否证实他的信仰了。

谢新耀、刘昕／译   冉隆华／校 

最新的农作物数目统计

根据农业生物技术应用国际服务中心Clive James的研究，商业种植GM农作物最初是1992年在中国种植的烟草。1994年，可以长期保存的FlavrSavr土豆成为美国种植的首例商品化GM食品，从那以后GM农作物的种植面积大幅度上升。从1996年开始，James每年都对这个数字进行统计，他说，2000年种植面积继续增长，增幅达11%(相当于430万公顷)，GM创作物种植的总面积已经达到了4420万公顷，几乎有两个英国那么大。

2000年的增长幅度没有以往那么大，主要是因为美国玉米和种植者缩减了种植面积，他们这样做的原因包括对由GM作物提供的虫害控制的需要减少以及担心GM玉米的市场需求量萎缩。

主要的GM农作物

大豆、玉米、棉花和芸苔是2000年最主要的GM作物，约占这四类经济作物种植总面积271 00万公顷的16％。

它们是如何被修饰的

实际上2000年所种植的GM大豆和芸苔都是耐除草剂的，而玉米和棉花则是抗虫害的。有的是根据耐除草剂的，或者是两者均有。James预测包含多种特性（亦称为基因叠加）的GM作物将会变得越来越普遍。

农民们还种植了一些其他的GM作物，但James是以10万公顷为统计单位，所以一些种植面积少于10万公顷的GM作物就没有显示在图上。这些作物有土豆、南瓜、番木瓜、甜瓜、西红柿，以及经遗传加工而带有抗病毒、耐储藏和改善营养价值等特性的其他作物。