香蕉就要滅絕了，尋找備胎刻不容緩
1989年夏，植物病理學家蘭迪·普洛茨（Randy Ploetz）收到台灣寄來的病原樣本，在其中，他發現了前所未見的香蕉病原。基因檢測顯示，那是尖孢鐮刀菌的熱帶4號小種（簡稱TR4），它生活在土壤中，不受農藥影響，通過剝奪水分和營養供給，殺死香蕉作物。
TR4隻感染一種香蕉——香芽蕉。世界上的香蕉品種有1000多個，但出口市場完全是香芽蕉的天下。巴西的蘋果蕉果小、肉實、味澀；而作為馬來西亞菜中的常客，南華蕉的果實更為短粗，甜度更高。但是，沒有哪個品種比香芽蕉更吃香。在全球香蕉總產量中，香芽蕉佔了47%。根據聯合國糧農組織的數據，這相當於每年5000萬噸的香芽蕉，佔全球香蕉出口的99%。
雖然大行其道，但就基因而言，香芽蕉卻是作物中的異類：它有三組染色體，無法實現有性生殖，只能自我克隆。也正因此，它成為規模化種植的理想之選——整個種植園內，對於所有香芽蕉對農藥的反應、果實的成熟速度以及每株作物的產出，種植戶都瞭然於胸。香芽蕉植株較矮，在風暴中不易倒伏，也便於噴洒農藥，而且能保障高產。
如今，香蕉出口商已建立起一套系統，能讓一種熱帶水果輾轉千里之後，比如來到英國超市的貨架時，依然只賣每公斤1英鎊不到。這種統一性提高了香蕉商的單位植株利潤。在此基礎上，一個每年80億美元的出口產業誕生了。
澳大利亞達爾文附近的香蕉園內，香蕉植株已被TR4侵染。為防止疾病傳播，該地已被劃為生物隔離區。
恐怖的TR4：所到之處，不留活口
香芽蕉並非一開始就是主角。上世紀50年代以前，歐洲和美洲最青睞的是大米七香蕉，它肉質更軟，味道更甜，是當時出口市場的主導品種。大米七香蕉皮厚，耐顛簸，能經受住橫跨大西洋的長途運輸；而香芽蕉味淡，而且皮薄，需要裝在紙盒中運輸，在當時被視為二等品種。
然而，大米七香蕉有一個缺陷：它易受熱帶1號小種（TR1）的侵襲。TR1最早出現於1890年的拉丁美洲，後來肆虐拉美香蕉園。於是，各大香蕉公司別無選擇，只能啟用香芽蕉這個後備品種。1947年，標準水果公司（現在的都樂）轉種香芽焦；1960年，當時世界上最大的香蕉出口商聯合水果公司（現在的金吉達）效仿都樂，也開始轉種香芽焦。雖然存在諸多缺陷，但相對於大米七，香芽蕉有個巨大的優勢：對TR1完全免疫。1965年以後，大米七就從美國超市的貨架上徹底消失了。
2013年，莫三比克首次發現TR4。普洛茨認為，東南亞的香蕉種植工來到莫三比克時，通過靴子和農具，把TR4傳播到了那裡。如今，這種病原體已經波及黎巴嫩、以色列、印度、約旦、阿曼、巴基斯坦和澳大利亞。2018年，緬甸也出現了這種病原體。「進而是東南亞，」普洛茨說，「現在到處都是。」
TR4所到之地，幾乎不留活口。「就好像有人拿著除草劑，把種植園噴了個遍。」普洛茨說。「香蕉林成片死亡。」這種真菌可以在土壤中潛伏几十年，由根部進入植株，再擴散到運輸水和養分的維管束，使植株失養而死。被感染兩到九個月後，植株就會空心、倒伏。這時候，底下的土壤已是TR4泛濫，再也不能種植香蕉了。
隨著TR4在全球範圍內蔓延，並不斷向拉丁美洲逼近，香芽蕉的基因統一性越來越像個詛咒。普洛茨估計，TR4滅掉的香芽蕉，或許已經超過了TR1滅掉的大米七蕉，而且，不同於以往，這回，沒有抗TR4的品種可以接替香芽蕉了。時間越來越緊迫。「問題在於，它什麼時候傳到這兒？」普洛茨說，「說不定已經在這兒了。」
到目前為止，作為世界上幾乎所有出口香蕉的產地，拉丁美洲暫且逃脫了TR4的魔爪。不過，普洛茨說，這只是個時間問題。「對於中美洲，我們擔心的情況是，某個香蕉園發生了疫情，但種植戶隱瞞不報，於是到人們發現的時候，它已經蔓延開了。」
面對香芽蕉的滅絕危機，一些研究人員正在爭分奪秒，試圖通過基因編輯技術，創造出世界上第一種抗TR4的香芽蕉。為此，他們要對抗的，不單單是技術的局限，還有立法機構、環保人士，以及談轉基因色變的消費者。但隨著TR4不斷逼近拉美，基因編輯也許是香蕉的最後一線生機。
Tropic Biosciences的一名科學家正在檢查溫室內的一株香芽蕉。
一場長達8年的基因編輯實驗
在澳大利亞小鎮Humpty Doo的郊外，TR4疫情的一個解決方案已經醞釀了六年。「在北部地區，幾乎所有的香蕉種植區都有TR4疫情。」昆士蘭科技大學教授詹姆斯·戴爾（James Dale）說，「大部分種植區仍處在關閉狀態。」但在一塊試驗田中，世界上僅有的抗TR4香芽蕉正在死亡的包圍下，茁壯成長著。
在長達八年的時間裡，培育抗TR4香蕉的關鍵都藏身於戴爾的實驗室。2004年，他從馬六甲小果野蕉的植株內，提取出單一基因。這種香蕉的果實很小，一根香蕉最多能長60顆堅硬的種子，每顆直徑0.5厘米左右。它可能永遠都成不了早餐燕麥上的點綴，但有一點很了不起——它對TR4有著天然的抵抗力。
戴爾把分離出來的抗TR4基因——RGA2——注入一株香芽蕉，但隨即遭遇了攔路虎。「法律規定，我們不能把TR4從北部地區帶到我們的溫室。」他說。澳大利亞實行嚴格的生物隔離法，不允許任何感染TR4的土壤從受災的北部地區進入昆士蘭，因為那裡是澳大利亞香蕉的主產地。
最終，他接到一位種植園主的電話，才有機會將基因編輯過的香蕉投入測試。
這場試驗為期三年，於2015年收尾，又過了兩年，戴爾的成果才在《自然·通訊》期刊發表。試驗結束時，沒有抗TR4基因的植株中，67%-100%都感染了TR4或已死亡。而在植入RGA2基因的五個品系中，四個品系的感染率低於30%，另一個則完全沒有感染跡象。另一組試驗植物的抗TR4基因來自線蟲，但也呈現出類似的存活率。
經CRISPR編輯的細胞長成了香蕉苗，研究人員希望日後它能長成抗TR4的植株。
不過，戴爾的抗TR4香蕉還沒有接受一項關鍵試驗。他一根都沒嘗過——連私底下都沒有，他說，因為他拿到的實驗審批規定，任何人不得品嘗相應的果實。結果，世界上絕無僅有的抗TR4香芽蕉，最後都做了肥料。
轉基因之爭
問題就在於，戴爾的植株被歸為「轉基因生物」（GMO）。這些香蕉的遺傳信息來自兩種生物——馬六甲小果野蕉提供基因，細菌作為「班車」，將基因移植進香芽蕉的基因組。在澳大利亞基因技術監管辦公室的管轄下，轉基因生物實驗要遵循嚴格規定，以免對人類造成潛在危害，並儘可能避免轉基因植株與天然植物雜交。不過，對於無法實現有性繁殖的香芽蕉而言，這種擔憂就沒有必要了。
一次，北昆士蘭州一片試驗田遭到颶風襲擊。「所有香蕉植株都倒了。」戴爾說。第二天上午，他接到基因技術監管辦公室的電話，對方問：這下，轉基因香蕉的遺傳物質是不是吹遍了澳大利亞？「我猜是吧。」戴爾故意這麼說。其實，由於香芽蕉不能進行有性生殖，其DNA流入其他植物的可能性為零。「無論是在溫室，還是在試驗田，香蕉也許是所有作物中最安全的一種了。（基因改變）沒有機會外流。」
如果接下去的實驗取得成功，戴爾就要申請品嘗果實，然後將香蕉推向市場。「這些香蕉要獲得監管機構的審批，還需要四五年時間。」戴爾說。由於澳大利亞禁止進口新鮮香蕉，政府可能不得不在接受轉基因香蕉和取消進口禁令之間作出選擇。
在澳大利亞以外的地區，轉基因香蕉的未來一片黯淡。在歐盟，獲准出售的轉基因作物只有64種，而且全都是棉花、玉米、油菜籽、大豆或甜菜的各種版本，其中絕大部分都做了動物飼料。在美國，轉基因作物雖然相對普遍，但歐盟從未允許銷售轉基因水果和蔬菜，香蕉公司也避開了轉基因。
戴爾知道，他的抗TR4香蕉不太可能踏出澳洲一步。「哪一天人們接受轉基因了，它們就能走出去了。」他說。科學家至今都沒能證明，攝入轉基因食品會對健康帶來任何長期性影響，世界衛生組織和美國醫學會也都持這一立場，但一直以來，消費者和環保團體都極力抵制。
包括中國、俄羅斯、日本、澳大利亞、巴西和歐盟在內，幾十個國家都通過立法，要求轉基因食品進行標註。在美國，很多食品公司都自願標註「非轉基因」字樣。2016年，當時的美國總統奧巴馬簽署一項法律，要求轉基因食品必須進行標註，但時至今日，食品生產商遲遲沒有響應該法規。
今年4月，美國農業部批准了一種蘑菇，它使用名為CRISPR的新型基因編輯工具來抵抗褐變。按照美國農業部的說法，「現在一組新手段日益被用於新品種的培育，這些品種跟用傳統育種方式培育出來的品種並無區別，」對於這些手段，他們不予監管。
美國農業部的邏輯很簡單：若你使用基因編輯，在整株植物中只改變一個小小的方面，那麼，這跟自然界里發生的沒有兩樣。因此，基因編輯所做的，只不過是加快了自然的育種過程。對美國農業部而言，基因編輯的香蕉，就只是香蕉而已。
2018年7月，戴爾發表了一項實驗的結果，在實驗中，他使用CRISPR技術修改了香芽焦的基因組，培育出一種白化植株。這表明，用CRISPR來編輯香蕉細胞是可行的，但嚴格來講，這些白化香蕉依然是轉基因作物，因為它們包含了一小段由細菌植入的DNA，用來從一百萬個胚性細胞的溶液里，找到其中5-10%的編輯細胞。到最後，經過CRISPR編輯的香蕉不會包含其他任何生物體的DNA：它們將是純正的香芽蕉。
Tropic Biosciences公司CEO吉拉德·格申站在一株香芽蕉旁。起初，他的目標是用CRISPR技術研製慢熟香蕉，後來，他也開始研製抗TR4香蕉。
徹底放棄香蕉還是接受轉基因香蕉？
在英國諾維奇郊外的一座實驗室里，Tropic Biosciences公司首席技術官奧菲爾·梅厄（Ofir Meir）手握著香蕉的未來：培養皿中一簇簇灰色的細胞。再過幾個月，這些細胞簇才能生根，加入旁邊整齊的幼苗隊列。這些幼苗株高不足兩厘米，在試管內生長著。少數樣品將被移栽到園區另一邊的溫室。「有朝一日，這些幼苗會變成南美的一片香蕉林。」梅厄說。
就基因而言，試管內的幼苗跟地球上每一株香芽蕉幾乎完全一樣，不同的只有少數幾個基因。梅厄的香蕉採用了CRISPR-Cas9編輯技術，這是2012年發現的一種基因編輯分子，可以通過幾把分子「剪刀」，解除生物體內某個基因的作用。正是因為這一技術，抗褐變的蘑菇才避開了美國農業部的轉基因監管。
在一個利潤率極薄的產業內，用一個小小的改變，創造出更加優質的香蕉，其影響將不可小覷。梅厄培養皿中的細胞簇是編輯過的胚性細胞，可以長成正常大小的植株，但果實成熟速度比香芽蕉要慢。香蕉成熟後會釋放乙烯，促進周圍果實加速成熟。只要有一根香蕉變黃，整個集裝箱內就會發生連鎖反應，最多可導致15%的香蕉變質。若能改變香蕉的基因組，減緩其成熟速度，數百萬噸的香蕉就不會變質，出口商也能避免大筆的損失。
不過，對Tropic公司首席執行官吉拉德·格申（Gilad Gershon）來說，慢熟型香蕉只是他的初期目標。他的公司同時還在使用基因編輯技術，研製天然不含咖啡因的咖啡，以及不會過早褐變的香蕉。但格申最大的目標，還是抗TR4的香蕉。
Tropic的一名組織培養專家正在查看培養皿中的CRISPR編輯細胞。
然而，CRISPR並不會編輯它接觸到的每一個細胞，因此，難點就在於，如何從包含數百萬細胞的溶液中，篩選出編輯過的細胞。傳統做法是，研究人員植入小段外源DNA，使編輯過的細胞一目了然。但對Tropic而言，這個方法行不通。因為「一旦你使用了可供挑選的標記，它就被視為轉基因作物，因為你引入了外源DNA。」梅厄說，Tropic正在開發相應的工具，免去使用外源DNA的必要。
不過，2018年7月25日，歐洲的最高法院做出一項判決，使用CRISPR編輯技術的香蕉，其未來因此蒙上了陰影。歐洲法院判定，CRISPR編輯的作物並不能免受已有轉基因法規的監管。在歐盟眼裡，戴爾的轉基因香蕉和CRISPR編輯的香蕉，終究還是沒有太大區別。
「我感到很失望。」植物技術學家喬納森·內皮爾（Johnathan Napier）說，「我替歐洲的植物科學和農業研究感到失望，替創新人員和試圖造福大眾的人感到失望。我想，現在，他們要在歐洲使用這種技術，恐怕是非常之難了。」
Tropic的研究人員指出，對著種子瘋狂輻射，培育出新的作物品種，這個不在歐盟轉基因法規的監管範圍；而CRISPR這種精確修改的手段，反倒不能倖免。但格申沒有灰心。歐洲只是其中一個市場，他說，美國已經表明，它對CRISPR編輯食品的接受度要比歐洲高得多。按照預計，到2050年，世界上一半人口都將生活在熱帶地區，而那裡的單位面積產量是最亟待提高的。在烏干達、盧安達和喀麥隆的農村地區，香蕉在人們的日均飲食攝入中，最高可貢獻25%的熱量。
「我們已經習慣了源源不斷的便宜香蕉。」格申說，「但它終有結束的那天。我們得找到一個好的解決方案，讓人們能繼續吃到這種健康的水果。」是徹底放棄香蕉，還是接受實驗室里加速進化的香蕉？面對這兩個選擇，我們對基因編輯水果的態度或許該重新考量了。
經過一個多月的乾旱，諾維奇研究園內的草大多已經枯萎。但在枯黃的草葉中間，點綴著小片小片的綠色。由於一個完全隨機的基因組突變，在沒有水分供給的情況下，一些植物得以繼續生長。香芽蕉就沒這麼幸運了。因為不能進行有性生殖，它永遠都無法在育種中獲得有益的突變。不過，雖然它存在種種缺陷，我們畢竟在幾千個品種之中，選了這麼一種進行了如此大規模的種植。科學家正在與時間賽跑，設法找到一種能同時取悅消費者、監管機構和食品產業的品種；與此同時，香芽蕉正在為生存而抗爭。「TR4是不可阻擋的。」格申說，「這只是個時間問題。」
翻譯：雁行
審校：李莉
編輯：漫倩
來源：Wired
造就，劇院式演講，發現創造力
※歷史書要改寫了：這項考古發現，使中國人類史向前推進40萬年
※世上最珍稀的寄生蟲，比黃金貴十倍，每年漲價20％，現面臨滅絕
TAG:造就 |