互动科普

转基因农业能养活地球？

撰文  泰里·拉尼（Terri Raney）

         普拉布·平加利（ Prabhu Pingali）

翻译  冯志华

全

球饥饿人数始终居高不下。1960年，约有10亿人为一日三餐发愁，47年后的今天，仍有8亿人填不饱肚子。冰冷的数字固然让人沮丧，但让每个人都能填饱肚子这一目标已经离我们越来越近了：目前，世界上约有56亿人能得到充足的食物，而在半个世纪前仅为20亿人。

粮食产量的大幅提高，离不开现代农业技术的进步。优良种子的研发和推广，施肥和灌溉等人工投入，让粮食作物的产量接近极限，这些因素也驱动了20世纪“绿色革命”的发展。选育良种、不同品种间的杂交等常规手段，不仅提高了粮食产量、增加了农民的收入，还降低了粮食价格。

现在，我们将有幸见证一场“基因革命”。最近几十年，科学家发明并完善了转基因技术，可以轻易地在不同物种、不同个体间转移特定基因。利用这种技术，我们能培育出具有优良性状的新品种。害虫一直是农业生产的大敌，农药虽可杀灭害虫，却会污染环境。科学家用转基因技术，解决了这一难题：先从土壤中分离出苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，缩写为Bt），再从细菌中提取特定基因转移给棉花、玉米或其他作物，培育出的Bt变种就对某些害虫具有先天性抵抗力。科学家还可以培育抗除草剂的大豆、富含β-胡萝卜素且更有营养的“黄金大米”以及其他一些优良品种。

自诞生那天起，转基因作物就一直饱受争议，因为在很多人看来，它们存在着诸多潜在风险。转基因作物可能引发“基因流”（gene flow）现象（即转入基因逃逸、转移到其他作物或野生植物中）、“孕育”出具有抗性的害虫，转基因食品也可能会影响消费者的健康。但转基因作物的推广速度，却是农业史上前所未有的。2006年，加拿大和美国的转基因作物种植面积最大，约占世界总种植面积的60%，发展中国家也占了不小的比例，约为38%，其中以阿根廷、巴西、印度和中国最为突出。

如果转基因作物确实能显著提高粮食产量、减少饥饿人数，下一步要做的就是向不大富裕的农民朋友证明转基因作物的经济价值。因为只有收入的增加，才能调动他们种植转基因作物的积极性。最近一些研究显示，发展中国家的农民种植转基因作物，确实获益不少。在农民看来，虽然转基因种子价格高，但粮食产量高、杀虫剂花费少，总的来说还是很划算的。很多人认为，因为规模经济效应，转基因作物的种植规模越大，利润也会越高，事实却恰恰相反，小农场的利润率甚至比大农场高。以前，人们担心国际性生物技术公司会独占全部利润，研究结果打消了这种疑虑——消费者、农民会与大公司分享转基因作物带来的好处。

制度与技术同等重要。因为制度问题，不同国家，甚至同一国家的不同地区之间，转基因技术带来的利润也有很大差异。一个国家的农业研发能力、农业生产资料市场的运转状况（如优良品种的推广）和总体政策环境（食品安全政策、贸易与知识产权政策等），都制约着农业生产的收益。只有解决了棘手的制度难题，转基因作物改善农民生活水平的潜力才能得到充分发挥。

除了提高粮食产量、增加农民收入以外，转基因作物还可缓解由密集农业活动导致的环境问题。种植Bt作物可以降低化学杀虫剂的用量，以免蜜蜂等益虫受到伤害。种植抗除草剂的作物虽然会导致低毒除草剂整体用量的上升，但能避免剧毒除草剂的使用。种植转基因作物可采用低耕或免耕的方式，减少土壤侵蚀、降低土壤结构和微生物群落崩溃的可能。正如英国国际发展部（U.K. Department for International Development）首席科学家戈登·康韦（Gordon Conway）所说，“基因革命”能解决的农业问题，远比当年的“绿色革命”多。

技术背后的经济问题

也有人认为，农业技术的进步，根本无助于解决贫困和饥饿问题，因为目前全球生产的粮食已足够所有人食用，我们需要做的是实现公平分配，让穷人也有饭吃。然而，事实胜于雄辩，在发展中国家，要想实现经济的可持续发展，缓解贫困状况，技术革新是必要的（当然，只有技术革命是不够的）。

在农耕社会，农业是经济发展的主要驱动力。技术的进步，让“绿色革命”如虎添翼，农民从中得到了巨大的实惠。小麦、水稻、玉米等作物的优良品种，先后在亚洲、拉丁美洲、非洲的发展中国家推广开来（非洲开展“绿色革命”较晚，普及程度也较低）。通过提高粮食产量，绿色革命增加了农民收入，降低了粮食价格，让穷人不再为高昂的粮价发愁。这个良性循环不仅实现了经济的可持续发展，还改善了数百万贫困人口的生活。

然而，在很多方面，基因革命与绿色革命都有显著差异。最关键的问题在于，发展中国家的贫困农民能否以优惠的价格买到转基因种子。跨国公司主导了基因革命，它们是转基因作物的主要研发机构，而绿色革命的科研人员却来自国家政府以及国际公共机构。公共研究机构免费推广研究成果，跨国公司的发明则有专利保护，要使用它们的发明，只有通过商业化途径。技术来源的更替影响着研究方向、产品类型，囊中羞涩的农民将是受影响最大的群体。

目前，只有中国农民在种植自己国家研发的转基因作物，不受国际私营研究机构的约束。另一些发展中国家，尤其是印度、巴西和南非，也在独立研究转基因作物，虽然已经在进行田间试验，但尚未形成商业化产品。其他发展中国家则几乎不具备独立研发的技术实力。国际农业研究磋商组织（Consultative Group on International Agricultural Research，CGIAR）是一个由各国政府、组织和私人基金会组成的合作性机构，专门支持一些由国际研究中心与国家研究机构或私营机构合作开展的研究项目。这些研究一般是为发展中国家开发转基因作物，但规模较小且资金匮乏。

私营生物技术研究机构注重经济效益，自然会以发达国家为主要目标，重点开发适合于北美和欧洲等温带地区种植的转基因作物。同处温带地区的发展中国家（南美、南非和中国等）因此“意外”受益，而处于热带干旱地区的发展中国家就没这么好的运气了，必须要有专门解决方案才行。

贫穷群体受到的关注实在有限，他们赖以生存的作物和牲畜，很难进入主要研究机构的计划。在发展中国家，农民最想改变的作物性状是：提高粮食的营养价值，增强对恶劣环境的抵抗力（如耐旱、耐盐及抗病虫害）。水稻、小麦、豌豆、花生、高粱等作物，在很多国家都是主要粮食作物，但它们经常被常规农业研究计划所忽视。

“黄金大米”

虽然以盈利为目标的研究计划占用了大部分资源，但科学家仍在努力完善转基因技术，帮助发展中国家的农民解决技术难题。乔尔·科恩（Joel Cohen）任职于国际粮食政策研究所（International Food Policy Research Institute）。2003年，他调查了15个发展中国家的公共研究计划，发现这些国家对谷类、蔬菜、块根作物、油料、棉花等45种作物，进行了201项转基因研究。

发展中国家最重要的粮食作物是水稻。研究人员正在为贫穷国家的农民开发转基因水稻，其中就包括Bt抗虫水稻和“黄金水稻”。

在中国进行的田间试验表明，就小规模农业生产而言，种植Bt水稻有不少好处。由于能抵抗害虫侵袭，Bt水稻降低了化学杀虫剂的使用量，农民能以较低的成本实现高收益，还不用担心受到农药的毒害（在中国，农民一般使用肩背式喷雾器喷洒农药，基本没有防护设备，很容易在喷洒农药时中毒）。杀虫剂用量的减少，保护了田间益虫，有利于环保。伊朗是唯一允许商业化种植Bt水稻的国家，2006年的种植面积已达到5000公顷（1公顷等于10,000平方米）。

“黄金大米”可能是最著名的转基因粮食，它有助于治疗维生素A缺乏症（vitamin A deficiency）。全球每天有3,000人因缺乏维生素A而死亡，每年有50万儿童因此失明。主要原因是人们以精米为主食，但精米不含β-胡萝卜素（beta-carotene），而人体内的维生素A正是由β-胡萝卜素转化而来的。

第一代“黄金大米”诞生于2000年，包含两个外来基因：一个来自水仙花，另一个来自土壤细菌——噬夏孢欧文菌（Erwinia uredovora），β-胡萝卜素就是由这两个基因合成的。黄金大米是由瑞士联邦理工学院苏黎世分校的英戈·波特里库斯（Ingo Potrykus）、德国弗赖堡大学的彼得·拜尔（Peter Beyer）以及一个学术与人道主义组织网络研制的。在它诞生之初，“黄金大米”并不被公众接受。很多人认为，这是用技术手段来解决社会问题，肯定不会成功。批评者还认为，“黄金大米”的出现是鼓励人们依赖单一食物，而不是饮食的多样化。他们声称，与其耗费巨资去研发“黄金大米”，不如把这些钱捐助给营养不良的人，让他们能从谷物、水果、蔬菜的合理搭配中汲取充足的营养。话虽如此，但许多穷人根本吃不起如此丰盛的膳食，价格低廉、营养丰富的黄金大米就成了他们最好的选择。

批评者还提出，如果只食用正常数量的黄金大米，人体摄入的β-胡萝卜素很有限，不足以维持正常的生理功能。对此，瑞士先正达公司的科学家们迅速回应。他们用一个玉米基因取代水仙花基因，研发出第二代黄金大米，使β-胡萝卜素在大米中的含量增加了20倍。这样一来，大约140克第二代黄金大米便可提供一名儿童每日所需的β-胡萝卜素。在以大米为主食的家庭，儿童每顿饭会吃掉大约60克大米，每天三顿就能摄入足够的β-胡萝卜素。

先正达公司是“黄金大米”人道主义网络（Humanitarian Golden Rice Network）的成员。基于人道主义用途，该公司从32家公司和学术机构免费获得了研发“黄金大米”必需的专利许可。目前，该公司与孟加拉、中国、印度、印度尼西亚、菲律宾、南非以及越南等国的研究机构合作，开发适合当地种植条件的“黄金水稻”品种。一旦研制成功，并获得当地政府批准，年收入低于10,000美元的农民就可以免费得到种子，还可保存新生种子，留待来年使用。然而根据《国际生物多样性公约》，由于许多国家缺少严格的生物安全守则，无法研究适合当地种植的品种。

“黄金大米”本身也需要经历多种测试的考验：首先是环境和食品安全测试，人体能从“黄金大米”中吸收多少β-胡萝卜素也是必测项目，还要评估储存和蒸煮过程对“黄金大米”的影响。另外，很多国家的人偏爱白米饭，他们对“黄金大米”的颜色有何反应，也是科学家不得不考虑的。田间试验已安排就绪，将于今年年底在亚洲率先进行。人们并不期望黄金大米能完全消灭营养不良，但至少可以作为其他策略的有益补充。

价格与制度：两个关键因素

归根结底，转基因作物能否成功推广，取决于农民能否从中获利。即便新品种很适合在当地种植，如果种子的价格过高，转基因作物的推广也会受阻。发生在阿根廷的一个案例便是对上述观点的最好注解。美国孟山都公司（Monsanto）开发了两种经济作物——抗病虫害Bt棉花和抗除草剂大豆。Bt棉花获得了专利保护，孟山都公司便以高出普通棉花种子一大截的价格出售Bt棉花种子。阿根廷棉农种植后，几乎没有利润，纷纷拒绝种植Bt棉花。

转基因大豆则未获专利保护，种子价格相对较低，也就激发了当地农民的种植热情。种植转基因大豆后，平均产量提高了10%。在增加的收益中，农民获得了其中的90%。但在世界范围内，种植转基因大豆的农民只能获得收益的13%，消费者（因为食品价格较低）、研发机构（种子公司和生物技术公司）分别获得了收益的53%和34%。经济学家认为，阿根廷农民愿意种植转基因大豆的主要原因是种子价格相对低廉。产量大幅增长，免耕种植普及，甚至可以与玉米交替种植，也是吸引他们种植转基因大豆的原因。对于抗除草剂作物，免耕种植非常实用，农民无须耕田，仅靠除草剂就能控制杂草生长。

然而，阿根廷的“转基因大豆模式”是一个特例，不能作为解决生物技术专利许可问题的范例。通过专利和其他手段保护知识产权，是技术进步的必要动力，有力地刺激了私人农业研究的发展（阿根廷情况比较特殊，当地私人机构只充当中介角色，将美国、欧洲开发的农业技术引入阿根廷）。当务之急是要建立一个两全其美的技术转移系统——在为发展中国家的农民着想的同时，维持私人研发机构的创新动力。

自主研发也是一条出路，中国就是很好的例子。中国科学家先挑选出适合本地环境的棉花品种，然后将豇豆（cowpea）中的一个基因转入棉花，独立研发出抗虫棉花，与孟山都公司的Bt棉花形成直接竞争关系。结果，中国的转基因棉花种子比其他国家的种子都要便宜，当地农民也能得到丰厚的回报。综合考虑生产率、农民收入和可持续性，在种植转基因作物的发展中国家中，中国是迄今最为成功的——种植转基因抗虫棉花的中国农民已经达到750万户。以研发和推广抗虫棉花为目标的公共研究机构，是中国在转基因作物领域取得成功的关键。

以前，与其他国家的农民相比，中国棉农的收入要少得多，因为为了避免严重病虫害，他们必须使用大量的杀虫剂。种植抗虫棉花后，产量增加、杀虫剂用量下降，而种子价格仅比普通种子略高，农民获得了丰厚的利润。而少用杀虫剂，对环境和农民健康也很有好处。

2003年，中国科学院农业政策研究中心的黄季焜和美国罗格斯大学的卡尔·普雷（Carl Pray），分析了收益与生产规模间的关系。他们认为，在中国，种植转基因棉花具有明显的脱贫效应：小规模农场获益最大，中等规模的农场由于大幅减少了杀虫剂的用量，生产成本下降最多。综合来看，中小规模农场的净利润是大型农场的两倍多。

一篇关注饥饿问题的文章却大谈棉花，多少会让人感到奇怪。这是因为，关于发展中国家转基因作物的种植情况，目前论证最充分、结果已公开发表的研究，都是以阿根廷、中国、印度、墨西哥和南非等国的抗虫棉花为研究对象的（见52页框图）。而在已发表的、以粮食作物为主题的论文中，阿根廷的转基因玉米和大豆、南非的转基因玉米是仅有的研究对象。

转基因棉花与粮食作物有很高的相关性，上述数据可作为“转基因经济学”的研究样本，从中获得的经验教训也适用于粮食作物。棉花本身也能改善许多人的“吃饭”问题：它不但可以增加棉农的收入，而且当棉农雇用了劳动力、购买了更多农产品和农业服务时，就可以增加其他贫困人群的收入。

南非则让我们看到了制度的力量。在这个国家，农业生产主要由大型现代化商业农场承担，小型农场只从事半生存农业生产（semisubsistence farm，生存农业是指稍有余粮的农业生产，种植的作物和饲养的牲畜都用来维持农民及其家人的生活，很少有剩余。半生存农业则介于生存农业与商业化农业之间）。早在1998年，抗虫棉花和黄玉米（主要用于动物饲料）就被引入南非。2001年，南非成为第一个种植转基因主食（白玉米）的发展中国家。

在夸祖鲁/纳塔尔省的马哈提尼平原（Makhathini Flat），两项针对南非小型农场主的研究发现，转基因棉花给他们带来了不少利润，具有明显的脱贫效应。当地的一个合作社不仅提供种子赊销服务，还给予技术支持。此外，环境和农民健康状况也因为杀虫剂用量显著减少而得到改善。据当地医院统计：1998年—1999年，转基因作物种植面积有限，杀虫剂致病病例大约是150例；到了2001年—2002年，转基因作物广泛种植，杀虫剂致病病例下降到十几例。

遗憾的是，马哈提尼平原的成功没有能够持续下去。合作社除了提供上述服务以外，还运营着当地唯一一台轧棉机，因此可以确保高回款率。但在2002年，该地区又有了另外一台轧棉机，导致合作社无法顺利收回欠款，赊销转基因种子的做法遂宣告停止，马哈提尼平原的棉花产量也急剧下降。研究人员的结论是，转基因技术是一种非常好的技术，尤其适合在非洲国家推广。但在非洲，新技术被制度“打败”是一种普遍现象，而非马哈提尼平原所特有。

马哈提尼平原的事例并不仅见于非洲。发展中国家在基础设施、法律法规、市场、种子推广体系及配套服务方面存在的缺陷，是无法用技术解决的。这些缺陷阻碍了农业生产率的提高，对边远地区贫困农民的影响尤其严重。在深层次的农业发展策略中，转基因作物应当被视为一种工具。

在基因革命的大背景下，科学家肯定能设计出安全高效的转基因作物，但对于发展中国家中一些正在挨饿的人来说，他们最关心的问题是，在科学家研发出适合当地农业情况的种子让农民开始大面积种植之前，还需要等待多长的时间。