未来之食物

编译 毛巍

在明尼苏达州高速公路附近的汉普顿酒店和丹尼餐厅旁边隐匿着一个耀眼的实验室，它就是大名鼎鼎的生物技术公司——Calyxt（其隶属法国制药公司Cellectis），这家公司的研究人员主要通过控制一台四四方方的机器人来工作。

这台机器人就像一个娃娃抓取机，使用移液器将DNA转移到滴管中。事实上这台机器正在构建一种能够重新编辑DNA的酶，而这种酶能够给人类的食品工业和农业带来革命性的改变。

由于采用了一种被称为基因编辑的尖端技术，科学家现在可以轻轻松松地将植物基因‘打开’和‘关闭’，这个操作过程就像打开照明灯开关一样。

Calyxt公司的转基因大豆即将上市

Calyxt公司提供的“更加健康”的大豆油是业界第一款真正的基因编辑食品，这款产品最快在2018年年底上市。一旦上市将应用在薯条、沙拉酱和烘焙食品中。

研究人员在实验室里摆放大豆样品

鲍伯·布朗是明尼苏达州的一位农场主，他和另外75位农场主在勒苏尔县的农场上种植了Calyxt的转基因大豆

与传统的基因改造方法不同，新技术在改造基因上更加精准、快速并且成本低廉。公司管理层希望这款产品能够避免出现第一代转基因食品面临负面声誉和监管障碍的问题。

但是技术变革的速度还是令消费者和环保组织感到震惊，因为他们认为新的基因编辑技术尚未通过充分的审查就已经上市，他们已经请求监管组织进一步加强基因编辑食品安全性审查。

“这令我们感到非常为难。”Calyxt公司的首席执行官费德里科·特里波迪（Federico Tripodi）评价说，“消费者在生活的方方面面都能接受技术上的进步，但是将技术应用到食品上，消费者却很难接受。我们需要了解如何参与公众对话。”

Calyxt公司的大豆是美国农业部迄今为止已经认可的23种基因编辑作物中的第一种。

该公司的科学家通过“关闭”大豆中反式脂肪酸基因研发出这一款转基因大豆。与传统的大豆相比，这种大豆榨取的豆油含有更多“健康”的脂肪酸，而导致人体胆固醇增多的脂肪酸更少。

特里波迪认为，这款产品类似于橄榄油，但是却没有橄榄油那种刺激性的味道，毕竟有很多人因接受不了橄榄油味道，连加了橄榄油的奥利奥饼干或燕麦棒都不愿意食用。正因为新大豆油继承了橄榄油的健康，却没有刺激性味道，而赢得了一家非营利公共利益科学中心组织的盛赞。

这家代表消费者团体的组织评价说：“无论使用何种方法获得新型健康食用油，公众食用这种含有较少反式饱和脂肪酸的食用油，健康将得到改善和提升。”

“随着基因编辑技术的出现，我们对农作物改良的步伐正在加快。”Calyxt公司的首席科学家兼明尼苏达大学生物学教授丹·沃伊塔斯（Dan Voytas）评论说，“我从来没有预料到农业会以目前惊人的速度发展。”穿过潮湿的温室，我们可以看到Calyxt公司正在种植的实验大豆、小麦和油菜等大片绿色农作物。

TALEN如何编辑DNA?

TALEN像文字处理器那样处理文字，可以找到并编辑DNA序列。

1.科学家首先生成一种TAL蛋白，这类蛋白由若干个模块组成，可以定位并读取DNA特定序列

2.然后TAL蛋白将会连接至核酸内切酶（DNA切割工具），就生成了DNA剪切工具——TALEN

3.两个TALEN定位在DNA序列中的预编码位点，在两侧的切割位点各留下一个间隔区

4.然后核酸内切酶从DNA两条链分别开始工作，每个酶各负责切割一条单链

5.切割后，细胞将会自己尝试来修复DNA, 这样最终可以使得基因“沉默”。举例来说，科学成功地通过该技术“沉默”了大豆中表达反式脂肪酸的基因。当然，科学家也可以在DNA中插入新的片段来改变基因的表达

巧妙的基因编辑剪刀

自人类进入农业社会以后，育种者一直致力于改良农作物。几个世纪以来，农民培育出最健康、产量大增的农作物，以获取性能更优良的农作物种子。自20世纪80年代以来，科学家开始利用基因工程技术在不同农作物之间去除或增加DNA以改良农作物性状。

根据皮尤研究中心（美国一间独立民调机构）2016年的一份调查报告显示，转基因农作物和食品引起了美国消费者的强烈反对，接近40%的公众认为转基因食品对健康非常不利。公众对转基因食品的顾虑推动了数十亿美元的非转基因食品市场的增长，并且大大限制了转基因农作物在欧洲的种植。

但是科学家希望公众对新的基因编辑技术尤其是大名鼎鼎CRISPR和TALENs技术持稍微友好的态度，这是因为这些基因编辑技术对改善食物的口味和营养都非常有价值。

这两种技术在使用的时候都像巧妙的剪刀一样，在目标编码位点上剪开植物DNA的双螺旋。剪切后的DNA会自我愈合。此时，断裂处的基因或被删除或被扰乱，从而有效“关闭”目标基因的表达。

通过基因编辑改善农作物时，研究人员不仅仅删除已有的遗传密码，他们还探索在DNA断裂处添加新的遗传密码，并且还尝试在单一植物中编辑多个基因的方法。一部分科学家声称在几年内可以实现这一目标。一家初创公司Inari农业认为，有朝一日农场主可以根据自己农场的种植需要来定制农作物种子。

“我认为，尽管我们对基因编辑进行了大规模的宣传，但是除了少数科幻小说的作者之外，绝大多数人都低估了我们所引入的农作物将产生的变化，我认为这将是革命性的。”一家位于华盛顿的智库——信息技术与创新基金会（ITIF）的高级研究员沃·吉丁斯（Val Giddings）表示，“这项技术将会以积极的方式，极大地改变人与自然环境各个方面的关系。”

他表示，大学实验室和Calyxt等公司的科学家已经着手设计更有营养、更方便、可持续发展的农作物。低成本的基因编辑技术使得小型企业能够在长期由大型农企主导的领域竞争中崭露头角。

西班牙科尔多瓦农业可持续发展研究所的研究人员针对蓬勃发展的无麸小麦市场需求推出了低筋小麦品种；宾夕法尼亚州立大学开发出不会变褐色的蘑菇；冷泉港实验室则开发出适合生长季较短的西红柿品种。与此同时，全美国的大学都在轰轰烈烈地开展能够抵御干旱、疾病和气候变化的农作物研究。

科学家们认为，在橙子、酿酒葡萄和可可等农作物中开展的基因编辑工作能够极大地保护这些植物，未来还能够降低这些农作物对灌溉、化肥和农药的需求。

“人类在农业发展过程中面临着一些非常现实的问题，”美国种子贸易协会国内和国际政策高级副总裁伯尼斯·斯卢茨基（Bernice Slutsky）评论说，“这些农作物进行基因编辑后，可应对干旱、作物病虫害压力和气候变化。”

应对基因编辑脱靶的风险

基因编辑后的大豆生长在Calyxt公司的温室里

肖恩·戴维森（Shawn Davison）在Calyxt公司工作

基因编辑技术对农作物基因改良的速度在加快，一些消费者和环保组织开始担心该领域的发展已经大大超过监管机构的监管范畴。该项技术的倡导者和反对者都认为，具有30年历史的转基因作物审查法律的框架未能跟上CRISPR和TALENs等基因编辑技术的创新步伐。

根据现行法律规定，美国农业部对待基因编辑后的农作物和大多数常规的转基因生物态度一致，不需要对这些农作物进行额外的现场测试或环境评估。这主要是因为迄今为止市面上销售的转基因农作物，例如Calyxt公司生产的大豆，都不含有外源遗传物质，也不使用科学家在第一代转基因生物中经常用到的细菌或病毒。农业部表示它也无法滥用自己的监管权利，因为农业部的主要职责是保护植物免受病毒感染和害虫侵害。但是在2018年7月下旬，欧洲最高法院得出了与之相反的结论，他们裁定提供基因编辑农作物的公司应当遵守与转基因生物相同的审查规定。

与此同时，美国食品药品管理局（FDA）会在食品制造商提出要求的前提下监测基因编辑食品的安全性和营养价值。据FDA称，Calyxt并没有提出这样的需求。不过，目前FDA正在评估基因编辑食品是否存在额外的安全风险。

北卡罗来纳州立大学基因工程和社会学教授珍妮弗·库兹玛（Jennifer Kuzma）评价道：“为了向消费者证明基因编辑食品是安全的，我们很有必要开展这类评估。尤其值得关注的是，一种被称为基因编辑脱靶的事故或基因编辑后造成植物DNA意外的改变。”

Calyxt公司首席执行官费德里科·特里波迪在明尼苏达州罗斯韦尔的温室中

刚刚退休的爱荷华州立大学农学和毒理学教授杰夫·沃尔特（Jeff Wolt）则评价说：“基因编辑后造成的事故，既有可能发生在实验室中，亦有可能发生在自然界里，但即使如此也很少让农作物的培育者望而却步。如果这个事故真的发生了，可能会产生较大的负面影响，如造成生物生长停滞，产生新的过敏源和毒素，或使植物暴露于疾病之中。”而植物学家在20世纪60年代就已经尝到这个苦果。

“无论是出于科学研究的需要，还是出于增强消费者和公众信心的目的，我们都需要出台一个强制性的监管程序，”库兹玛说，“虽然我认为绝大多数的基因编辑食物都和传统食物一样安全，但是我也相信会有例外。”

消费者团体也对如何标记基因编辑食品提出了警告。虽然美国国会通过了一项法律，要求食品制造商自2016年起需要明确标识食品的转基因成分，但是这些规定可能不适用于通过基因编辑技术新近上市的食品。

审查该产品的专家这样评论：“Calyxt公司将其豆油作为‘非转基因’食品销售给食品制造商，给出的解释是，该产品不含有任何外源遗传物质。”

“但是消费者不太可能接受这种细小的差异。”消费者联盟的资深科学家迈克尔·汉森（Michael Hansen）评价说。汉森认为，第一代转基因产品之所以声名狼藉，主要原因是生物技术公司在20世纪80年代至90年代进行了拙劣的公共宣传。如果目前新兴企业重复这一错误，消费者有可能会拒绝这一项新兴且有前景的技术。

“实际上，我并不理解为什么这些公司不愿在基因编辑产品上明确标识。”汉森说，“没有明确标识反而会使消费者疑心他们在隐藏某些东西，而且消费者对新产品的接受程度也取决于此。”

但是农作物种子的基因编辑革命已经实实在在地发生在农场里了。在Calyxt公司办公楼以南1小时车程的地方，该公司基因编辑大豆已经在62岁的农场主鲍伯·布朗（Bob Braun）的小山坡上郁郁葱葱地生长起来，远远望去就像一块绿色的地毯；靠近一些，还闻到淡淡的薰衣草花香。

布朗是本季度种植Calyxt大豆的75名农场主之一，这75位农场主种植Calyxt公司大豆的总共面积达到17 000英亩。这些大豆与大面积种植的普通大豆无法区分：它们的蔓藤向各个方向都有伸展，紧紧地簇拥在土地上。

布朗预测，不用几年，消费者将再也不会担心基因编辑的农作物与传统农作物之间的区别。在现代农业中，这是最具有革命性的几次创新之一。

“回溯人类历史进程，不难发现，任何时候都能够找到惧怕变革的人，”他说，“当我还是个孩子的时候，我还常常听到老人抱怨拖拉机。”