關鍵領域,不能自縛手腳

(首發公衆號“大樹鄉談”)

權威當然不能盲從,但科學需要尊重。

在這方面,我們是有教訓的。典型的比如轉基因,今天要談的可能令有的讀者不太舒服,但還請耐下心來,思考下到底該怎麼做。

1980年美國分子生物學家保羅·伯格因重組DNA的研究獲得諾貝爾化學獎,獲得了“重組DNA之父”的美譽,這項技術直白說就是“轉基因技術”,在獲獎9年前,他完成了兩種微生物之間的首次轉基因試驗。

生物學將生物分爲“界、門、綱、目、科、屬、種”,分類的基礎之一就是生殖隔離,類別相差越遠,自然雜交的可能性就越低,即使能夠成功也會留下很多缺陷,比如先天性疾病又或者無法繼續繁殖。典型的同爲“馬科”但不同屬的馬跟驢,雜交產生的後代騾子就喪失了繁殖能力;同爲“貓科”的獅子跟老虎的後代獅虎獸,免疫力低壽命短。

類似的例子還有很多。舉上面的例子是爲了證明即使在自然條件下,仍然可以實現跨屬種的雜交,植物會更容易些,但超過“科”可能性就很低了,自然條件下很難打破。

這就是“轉基因技術”的威力,能夠超越自然限制,打破物種之間的生殖隔離,讓類別相差很遠的兩個物種也能實現基因轉移。比如我們特別熟悉的轉基因大豆,就是把“管花目”的矮牽牛的抗草甘膦基因轉移到“豆目”的大豆基因中,從而獲得了抗草甘膦大豆,於是農民不用再像過去那樣使用多種除草劑,可以直接使用草甘膦一種除草劑就能迅速殺滅各種雜草,而且這種轉基因大豆更加高產、出油率更高。

副作用是這類轉基因作物無法留種,就需要不斷購買良種,也引起了一些恐慌和誤解。

比如認爲轉基因不自然,認爲轉基因是某些帝國主義國家的陰謀,乃至於認爲吃了轉基因食品會改變人的基因等等,轉基因被妖魔化了。

這些擔憂有的也有道理。

在轉基因技術剛誕生的上世紀70年代,相關領域的科學家就特別擔心利用轉基因技術改造微生物,將可能合成具有致命毒性的全新微生物,將對人類安全造成嚴重危害,爲此各國曾經暫停過轉基因的研究,轉而先完善科技倫理,對技術的應用進行限制。

1975年第二次阿斯洛馬會議之後,科學界對轉基因技術達成了一致,次年美國和歐洲等國出臺了相關科研規則,轉基因技術得以飛速應用,取得了一系列輝煌的成果。

比如現在普遍用於治療糖尿病的胰島素,很多孩子使用的生長素,抑制腫瘤的干擾素,各種免疫球蛋白等等拯救億萬生命的關鍵藥物,都是利用轉基因技術改造細菌獲得的,更不要說廣泛使用的疫苗,比如乙肝疫苗、丙肝疫苗、百日咳疫苗等等都已經在應用轉基因技術,還有過去幾年特別熟悉的mRNA新冠疫苗。

但詭異的是,科學界已經達成共識,現實中也已經大規模普遍應用的技術,偏偏被輿論嚴重醜化,甚至是敵視,以至於很多采用轉基因技術的根本不敢去談,很多食品也一定用最大最顯眼的字體標明“非轉基因”。

但從科學的角度,轉基因的危害是在進行跨物種繁殖才體現出來,最大的風險是科學家不受限制的危險使用,要說吃是最不用擔心的,任何食物到了人體內,都要分解成各種小分子才能吸收。

恐懼吃了轉基因食物,就會被轉基因,這就像吃了豬肉擔心長出來豬肉一樣荒唐。

但現實不講邏輯,恐慌不講道理。

當然,考慮到人類仍然是由一個個國家構成,從國家安全的角度,倘若糧食安全的命脈種子被其他國家或者其他不受控制的集團掌控,這是極爲危險的。在一些國家已經出現了,轉基因良種對傳統種子形成了擠壓,當普遍種植之後,從生產的源頭就被農業跨國巨頭壟斷,不得不受制於人。

在種種原因下,我國在很長一段時期對轉基因採取了極爲嚴格的管理,然而轉基因的利用從未停止,經過40多年的積澱,又出現了新的跨越:基因編輯。

在這裡以農作物爲核心概括下育種技術的演進。

從人類開始耕種起,就進入了憑藉經驗育種的階段,典型的比如小麥玉米水果蔬菜等,最初產量極低,口感也極差,經過幾百年、幾千人人類不斷的選擇,纔有了一百多年前高產的作物,支撐如清代中國人口暴增。

自19世紀60年代孟德爾根據豌豆雜交實驗總結出分離和獨立分配兩大遺傳學基本規律,人類育種就進入了以雜交爲核心的育種新階段,我們熟悉的雜交水稻就是典型代表。

但雜交仍然受到自然限制,關鍵是太慢了。直到1971年人類實現DNA重組,終於邁入了人爲選擇的設計育種階段,以人的目的去人爲改變物種,滿足人的需求,但DNA重組或者說轉基因仍然不過是序曲,藉助轉基因技術,人類對基因的認知突飛猛進。

在深厚的技術積累下,2012年基因編輯技術誕生了,並在8年後的2020年榮獲諾貝爾化學獎,正如轉基因誕生之後一樣,在過去10年間,大量全新物種紛紛誕生,水稻、玉米、小麥、棉花等都有很多新品種誕生,中國科學院高彩霞團隊也通過基因編輯技術研發了新的小麥突變體,對白粉病(小麥三大病害之一)有極大抗性,且沒有任何產量缺陷。

但我們在基因編輯技術的應用上有些束手束腳,仍然將基因編輯技術視同爲轉基因技術進行嚴格管理。而早在2018年FDA已經撤銷對基因編輯作物的嚴格管控,並鼓勵基因編輯植物的種植試驗,2020年更進一步放開到關注新性狀而不是來自於何種技術。

但這並不能阻止一些膽大妄爲的行爲。2018年賀建奎將基因編輯技術應用在人體生殖細胞上,犯了科技倫理和人類倫理的大忌,引起了全球一邊倒的討伐,他本人也被判有期徒刑三年。

技術是把雙刃劍,就如核武器是人類能掌握最具有毀滅性的武器,卻又是人類邁向宇宙的關鍵。基因技術也是人類走向未來必須要掌握的,怎麼利用科技倫理和科研規則,約束負面、放大正面,這就是管控所要做的。

農業育種上的競爭已經白熱化了。

解決中國的食物安全問題,一靠內部提高生產效率,二靠充分利用國際市場。

但國內一定是根本,如果國內食物自給率達不到一定高度,比如70%,以中國龐大的食物需求,很容易受制於人。昨天《一定要走出去》提到,近些年我們已經開始學習四大糧商的做法,從貿易端入手嘗試打造全球產業鏈,與這些歷史悠久的巨型跨國集團爭奪世界資源。

但我們必須承認一個基本的現實,在國內想要搞某個商品的區域網絡都極爲困難,何況在全世界頂着一種老巨頭的壓力打造全球網絡,這需要投入巨量資金,還需要漫長的時間。

從當前現實看,糧食、能源、礦物等國際大宗商品,多數掌握在一些歷史極爲悠久的資本手中,可以用“Old Money”來形容,依託中國強大的國力,近些年我們奮起直追,取得了很多成果,極大維護了中國的糧食安全,但我們還需要時間。

無論從任何角度,提高國內生產效率都是至關重要的,而良種是關鍵的關鍵,越往後越重要。

綜合評估過去全世界以及中國農作物增產的貢獻,良種和化肥各佔四成,而其他基建生態保護投入則佔兩成。

以中國爲例,上世紀七十年代大規模引進並投產的化肥工業,巨大提升了中國糧食產量,到1987年全國化肥產量高達1700多萬噸,到1990年就超過前蘇聯成爲世界最大氮肥生產國,2005年磷肥產量超過美國登頂世界第一。

以至於化肥濫用成爲了一個極爲嚴重的問題,從2015年開始組織實施了化肥農藥使用量零增長行動,2021年批覆的《全國高標準農田建設規劃(2021-2030年)》也將科學使用化肥農藥納入。

以中國強大的化工生產能力,化肥、農藥、基建等對農業仍然可以帶來提升,但增速能力已經有限了,真正能夠大規模提高生產效率的唯有良種,而且迫切需要提升。

按照2035年基本實現農業現代化的目標,隱含條件就是要延緩中國食物自給率的下降,根據近些年需求和供給變化情況,如果客觀情況不斷髮生大的變化,從主糧到蛋白質、乳類等等的缺口會越來越大,這將意味着我們需要更多進口,中國食物自給率很有可能跌落到70%以下。

這是很危險的,引進良種確實可以立竿見影提高糧食單位產量,但這不就更受制於人嗎?

歸根到底還是要發展我們自己的育種產業,就離不開先進技術的充分應用。

種子就是農業的芯片,良種就是先進製程。

進入21世紀以來,中國糧食單產增速緩慢,比如玉米從2001年的313公斤/畝僅僅提高到2020年的421公斤每畝,其中玉米育種對單產提升的貢獻高達45%,但這一單產水平仍然僅爲世界先進水平的60%。

通過傳統的雜交也可以慢慢提高產量,但太漫長了,玉米一年成熟一次,10年才能做10次雜交,隨着育種的深入,雜交出更好品種的難度越來越大,而通過基因編輯,理論上只要投入夠大,完全可以免除自然生長的限制。

如果再加上數字技術,實現數字技術和生物技術的融合發展,還可以邁入智慧育種的新時代,數字、基因都是能夠極大提高效率的工具,良種的培育效率可想而知。

跟數字技術領域問題類似,育種領域也沒有形成一個有利於科研的良好生態,劣幣驅逐良幣現象較爲嚴重。

目前僅僅農作物領域,不算畜牧業和漁業,中國就有超過7千家種業公司,但其中能搞研發的不過一百多家,銷售額佔前十的加起來的總銷售額也不到全國市場的20%。世界前二的拜耳和科迪華兩家,2020年在全球種子市場中的佔比分別高達20%和16.8%,之前提到的中國化工併購的先正達名列第三佔比掉到6.9%。

無論是在全球打造產業鏈還是搞良種研發,都需要大量投入,尤其是育種進入以基因編輯爲代表的設計育種階段,還引入了數字技術,對於人才和設備、投入的要求越來越高。力量不足顯然難以支撐良種研發,就只能搞冒牌、貼牌。

目前國內種子品牌實在太多了,單說玉米就有三四千種,種植戶怎麼選?每年新通過審定的僅三大主糧新品種就高達3700個,但其中有實質性突破的寥寥無幾,基本就是某個品牌的適地性改造,到目前爲止推廣面積前五的基本還是老品種。

北京大學現代農學院院長劉春明就認爲國內種業存在“低水平重複”,在劣幣驅逐良幣,知識產權得不到有效保護的情況下,企業和科研單位研發積極性嚴重不足,不願意長期研發真正的新品種,近些年國內品種產量水平、抗病水平每年增幅僅在1%到2%之間。

國家正在行動。2021年通過《種業振興行動方案》,把種源安全提升到關係國家安全的戰略高度;2022年一號文指出“要大力推進種源等農業關鍵核心技術攻關”“打好種業翻身仗”;2023年一號文強調“深入實施種業振興行動”,就是瞄準了關鍵卡點。

在政策的鼓勵支持下,一大批中國企業已經開始嶄露頭角,比如去年農業農村部印發了《關於扶持國家種業陣型企業發展的通知》,公佈了270家農作物、畜禽、水產種業企業及專業化平臺企業(機構)陣型名單。

這270家是從全國遴選出來的,69家來自7000多家農作物種業企業,86家來自8000多家畜禽種業企業,121家來自19000多家水產種業企業。

目的就是要培育一批“領頭雁”,帶出一個雁陣。

在這個過程中,改變整個社會對先進技術的偏見,避免中國自主育種自縛手腳極爲重要。

或許可以把芯片產業的例子拿到育種來,對於競爭對手正在大力投入的領域,我們豈能落後?