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第六章
基因梦想

微生物统治世界，就是这么简单。
——《宏基因组新科学》

PART   1   微生物对人类的影响

20 世纪 70 年代，在微生物学家林恩•马格里斯的引导下，我开始关注微生物的创造性。马格里斯不但和詹姆斯•洛夫洛克一起创造了盖娅假说，还提出了内共生学说这一生物界的革命性理论。这一理论认为有核细胞（包括人类在内的真核生物就是由这样的细胞组成的）是由无核细菌(也叫原核生物）进行巧妙地聚合形成的。我们细胞中的线粒体原本只是外来寄生虫，却后来居上成为了我们的主要能量工厂。植物细胞中负责光合作用的叶绿体也是由内共生的蓝细菌转化而来的。没有这些细菌就没有光合作用，没有糖的合成，也就没有人类。内共生聚合也是刘易斯•托马斯《一个细胞的生命》这本书的灵感源泉。
这个新发现真是有点儿降低我们人类的身份：原来所有的复杂生物都是由我们眼中的虱子、细菌进行发明创造的结果。马格里斯在书中写道，这些细菌除了是自然界最具多样性的生物，“还是最古老的、经历过各种栖息地环境变化(包括其他物种的生存环境），并充分利用这一优势进化自己的生物。通过交换基因和获取新的可继承基因，这些细菌可以在几分钟、最多几个小时内扩展它们的基因能力”。所以它们是最老的、最多样性的、最快的，并且还是永生的。
它们不会衰老，它们不停地分裂，生生不息。难怪连著名生物学家爱德华•欧•威尔逊 （Edward O.  Wilson ) 也在自己的回忆录《自然主义者》 加，1994)中写道：“如果让我重新选择 21 世纪要做的事情的话，我将成为一名微生物学家。”尽管他自己对科学的革命性贡献已经有六七次之多了。
《宏基因组新科学：解密微生物星球》是我最近读的最令人兴奋的书籍之一。这本书可以从美国国家科学院网站上免费下载。以下是节选的部分：
生物圏中的每一个活动都有微生物的参与，它们改造世界的能力似乎是无穷无尽的。是它们将碳、氬、氧、硫这些生命必不可少的重要元素转化成其他生物可以利用的形式。比如说，我们都认为光合作用归功于植物，而事实上微生物在其中的贡献最大。所有的动植物都有与它们密切相关的微生物群体，用来为自己提供必要的养分、金属和维生素。我们人类的内脏里就存活着几十亿微生物“朋友”，帮助我们消化食物、分解毒素以及抗击那些给我们带来疾病的微生物“敌人”……
微生物群体的整体活动会影响海洋的化学组成，维护我们整个星球的可居住性……
微生物能够“食用”岩石，“呼吸”金属，将非有机物质转化成有机物质，还能分解最顽固的化学合成物。这些丰功伟绩是它们通过建立一个微生物的“生产线”来取得的：每个微生物完成自己的任务，所得的产物为下一个微生物提供养料，从而保证它也完成自己的任务……
最终的目标，是在 2027 年左右得到一个原社区模型，把生物圏当做单一的超级有机体来解释和预测（或者反向预测）它的行为。这样一个“盖娅基因组学”最终将解释所有的生物学系统。

盖亚假说认为有核细胞是由无核细菌进行巧妙聚合而成的，人类本身就是一个大的生态系统。

PART   2   克莱格•文特尔的探索

这些新科学之所以能够在短时间内成为可能，得益于对大样本微生物的联合基因序列这样的革命性技术的研究，也就是宏基因组学。微生物长期以来都是生物界的“神秘物质”，因为只有极少的一部分能够在实验室进行培养。如今有了有效的宏基因组技术，人们不再需要纠缠于有机体本身，而是通过扫描大量微生物的 DNA 碎片寻找它们能够合成的新的蛋白质种类，从而推断出这些基因的用途。
克莱格•文特尔的职业转折是一个很好的例子。他是在加州的海边冲着浪长大的。2003 年，为了缓解因为负责人类基因序列工作而带来的巨大压力，他回到了海边，坐着自己的“巫师”号帆船来到了贫瘠的马尾藻海，收集了一些海水样本带回实验室，然后用分析人类基因的散弹枪定序法对样本进行分析。
文特尔的团队在 2004 年 4 月 份 《自然》的一篇文章中报告了研究结果：他们发现每一桶马尾藻海水中包含了 120 万个科学界尚未发现的新基因（这比之前的数字翻了一番），预示着 1800 种新的细菌和古细菌可能被发现。从实用的角度来说，多达 800 种新的基因具有感应和收集阳光的能力，其中只有 200 种在已知生物体中曾被发现过。就是这一次帆船之旅，文特尔从世界顶级的基因学家走向顶级的野外生物学家之一，而成就这两个壮举却用的是同一套工具。让他的竞争对手和批评家更为恼火的是，他并没有停止脚步，而是继续扬帆，完成了整个环球旅行 ， 一 路上惊喜不断。他在报告中提到：“每 200 英里就有大约 85%的基因序列是从未发现过的。因此，海洋已经从人们以前认为的一大锅内容均一的‘汤’变成了数以百万计的随时变化的微生物环境。”
文特尔在他的演讲中将微生物的无所不在进行了可视化的描述：
在 1 立方毫米（1/5 汤匙）的海水中，就有 100 万个细菌和 1000 万个病毒。这间屋子的空气中 — 我们已经开始研究空气基因组了 — 你们所有的人在这一个小时内将会吸入至少 1 万种不同的细菌，再加上 10 万种不同的病毒 … 所以说，你此时此刻正在跟坐在你旁边的人不知不觉地交换着 DNA ……这就是我们所在的生物界，肉眼看不到，但每一分钟都在完成着进化过程……我们呼吸的空气是由这些有机物组成的，这个星球的未来寄托在这些有机物身上。如果你不喜欢细茵的话，那么你肯定选错星球了。这个星球就是个细菌之星。
的确，正如著名微生物分类学家卡尔•沃斯 （Carl Woese 〉所说的，微生物占据了地球上所有生物 80%的重量。95%的海洋生物需要用 1000 倍的显微镜才能看到。就连比海底更深一英里的地方也存活者大量的细菌，它们可能跟海底的沉积物有着差不多相同的年纪，也就是 1.11 亿岁。
再看看我们自己：人类体内的细胞只有 1/10 是人类特有的，其余 90%都是微生物。我们就像一个可以移动的沼泽。新成立的全球宏基因组行动组织发起了一个项目，叫做国际人类微生物联合会，目前正在忙着对人类体内的所有微生物群体进行散弹枪定序。我们人类有 18000 种不同的基因，而我们的微生物则有 300 万种。我们只是一个物种，而它们则是多种多样的 — 我们的消化道 （一个包含 100 万亿微生物的 21 英尺长的生物反应器）中有 1000 个物种，嘴里还有 1000 个，皮肤上有 500 个，还有 500 个在女性的阴道里。“这是无法逃避的，”《宏基因组》这本书中说到，“我们就是一个由人类器官和微生物共同组成的超级有机体。”
那么我们身上携带的这些微生物的净重是多少呢？细菌细胞比我们人类细胞小得多，据说大概是一只蜜蜂跟一只猫的比例。《人类的微生物栖息环境》{Microbial Inhabitants of Humans,  2004)   一 书中对微生物的总重量的估计是 3 磅，也就是差不多跟我们大脑一样重。

人类是一个行走的培养基。

PART   3   基因的移动

每隔几分钟，我们体内 （以及海洋、土壤和空气中）的微生物就不顾忠告、一意孤行地开始做一件被欧洲视为非法的、只有造物主才能做的事情，那就是跟它们的邻居进行基因交换，以便从竞争或者合作中获取进化优势。挥霍浪费、毫不在乎的基因工程已经作为微生物界的标准实践存在了 35 亿年了。林恩•马格里斯在她与儿子多里恩•萨干 （Dorion Sagan ) 合 著 的 《什么是性？》 —书中对这个过程的描述一针见血：
基因重组这一概念并不是基因工程师发明的，而是借来的 … 细菌并不是独立的个体，而是一个超级有机体的一部分，它们响应外界环境变化的方式并不是形成新的物种，而是释放或融合它们的邻居身上的有用基因，然后进行迅速繁殖……
试想你在咖啡屋里跟一个绿头发的哥们儿擦肩而过，然后你就获得了他绿头发的基因代码，或许顺便再加上其他几个新鲜的基因。这下子你不仅能把这些基因传给你的下一代，而且在你走出那间咖啡屋的时候也拥有了一头绿发。细菌们进行的就是这样的快速基因传递。假如你拥有一双蓝眼睛 （配上你刚刚得到的绿头发），在游泳池里不小心吞进了几口棕眼睛的基因，上岸以后又无意中沾上了一些向日葵和鸽子的基因。4 艮快你就发现棕眼睛的你开始长出花瓣，并且幵始振翅飞翔。等到你开始繁殖后代，你就可能拥有会飞的、棕色眼睛、绿色头发的五胎。这一切在我们看来纯属幻想，但在细菌的世界里司空见惯……
随机发生的的基因变异通常作用有限，但从另一个机体“批发”过来的基因群还是能够带来一些变化的。这之间的差别就好像一个印刷错误带给一句名言的影响，让其本来的意思不再一目了然。(引用马格里斯的这句话本身就是一个例子。如果在引用的时候稍动手脚，那么对基因变异方法的描述就面目全“飞”了。）
基因的转移分为五种，其 中 “垂直”的两种是我们所熟悉的，而其他三种 “水平”的我们不太熟悉，但实际上却更为常见。“垂直”基因转移是通过有性或无性繁殖 — 后代直接从父体和母体继承他们的联合基因组（例如人类），或者通过单一母体的分裂、发芽、孢子或者未受精的卵子。所有的基因都只向后代传递，因此是“垂直的”。而在水平基因转移中，“基因可以在各种人们预想不到的传播路径中来回游走：在细胞膜之间的桥上滑行，搭病毒的顺风车，甚至被外界环境所吸食，从而成为裸体碎片”，这 是 《自然》中的一篇报告中提到的。（这三种方式分别被称为接合、转导和转化。）
微生物的基因转移采取除了有性繁殖之外的其他四种。据估计，80%的微生物基因都或多或少进行过水平转移。其中有一些基因比另外一些更为活跃。卡尔•沃斯将最为活跃的基因比喻为“大都市基因”或 者 “多彩生活基因”。
它们有着很强的环境适应性。与此形成对比的是，很多基因并不会“索取”。它们出现在一个基因组里，然后就一成不变，直到逐渐被自然选择淘汰出局。
最近的研究发现了一个比较惊人的事实：那些水平转移的基因“甚至可以在不同种、属、次王国和生命形态王国之间进行转移”。[摘自在线百科全书 （ Citizendium )。] DNA 的片段已经被检测到能在大米和小米之间自然移动。
寄生类的植物和菌类能够自发地与它们的宿主交换基因。蛇的 DNA 能转化为沙鼠的。克莱格•文特尔的实验室发现果蝇的基因组内存活着一种叫做沃巴奇亚( Wolbachia ) 的常见寄生细菌的一整套基因组，而且 1206 种细菌基因中的 28 种是对果蝇有益的。这就像是在我们人类体内发现了有着神秘作用的整套跳蚤基因组。
说到我们，新的研究发现：“全部加起来的话，像病毒一样的基因占到人类基因组总数的比例高达 90%。”这 是 《新科学家》中的一篇报告中提到的。大部分基因无足轻重，但有一些却在几个关键的进化过程中起到了重要作用，例如哺乳动物的胎盘和免疫系统的形成。人们逐渐开始怀疑通过病毒进行的基因交换很可能是推动进化过程的主导力量。病毒实际上就是可自由漂移的基因组，它们只有细菌的 1%那么大，但种类上亿，超越了其他任何事物。《新科学家》的那篇文章里说道：“病毒交换 DNA 的频率表明生命是有能力从外界任何地方获取新鲜物质的，也有能力在受感冒病毒入侵这样短的时间内发生戏剧性的变化。”这篇报告还说：“生物_越来越像是一个互相联通的不断进行着基因交换的网络，也就是一个泛基因组。”
这是一个转基因的世界。

这里说基因的移动其实广泛存在于自然界中，像一个不断交流的信息网络。

PART   4   微生物的定额感知

归功于水平基因转移，微生物具备了一些让人惊叹的技能。别看它们小，它们会学习。（例如，大肠杆菌在消化过程中就能够预测、进而为它们将要面临的肠内环境做好准备。）微生物能够进行复杂的定额感知，这种感知不仅能在物种内部，而且能在物种之间进行一 - 从这个意义上说它们是多细胞的。（为了发挥在生物膜结构和毒素释放方面的群体优势，微生物通过化学自诱导物来跟邻居们协同作战。）它们会有意地制造降雨。（有些细菌表皮上有特殊的蛋白质，可以与水分子进行结合形成雨滴或雪滴。当它们被“陷”在空中的时候，这些功能可以帮它们顺利回到地面。这样的行为的总和就形成了所谓的“盖娅”，也就是生命和周围环境之间的全局反馈。）它们可以在岩石和冰块里面存活几亿年。[微生物学家拉塞尔 •弗 里 兰 （Russell Vreelaiid ) 曾经救活了陷在盐颗粒中长达 2.5 亿年的细菌，他认为地质学“对于微生物来说就像是基因银行”。冰川已经被形容成“基因冰棒”。]
微生物和我们身体之间的互动是方方面面的。我们为它们提供食物，它们帮我们对食物进行发酵。我们用抗生素对它们进行清剿，而它们用疾病来报复我们。细菌是唯一残存的能对我们产生威胁的生命体，维基百科中提到，它们能引发破伤风、伤寒、白喉、梅毒、霍乱、麻风病以及肺结核。它们还能攻击我们的农作物，使植物们遭受“病叶、枯萎和凋谢之灾，并给农场里的动物带来牛副结核病、乳腺炎、沙门氏菌和炭疽病”。但同时，我们利用它们制作发酵食品的历史也已长达几千年了，比如说“奶酪、泡菜、酱油、腌白菜、醋、红酒，以及酸奶”。
致力于将植物身上的惰性纤维素转化为有用能量的纤维素，科学家们正在对位于白蚁尾肠中不可思议的生物反应器进行研究。这个复杂的微生物社区能够将一张打印纸转化为半加仑的氢气。没有其他任何东西具备这样的能力。美国能源部秘书朱棣文 （Steven Chu ) 曾经说过：“我们要么对白蚁体内的微生物实施基因工程， Lh 它们产生多余的能量，要么对微生物体内的的化学物质加以利用，自己动手制造更多的能景。”
克莱格•文特尔对微生物的抗辐射能力深感敬畏：“辐射会把它们的基因代码击碎，它们的水分可能会被完全吸干，但是一旦把它们放到水里，12 到 24 小时之内它们就能够重建染色体，恢复到以前的状态，而且重新开始复制自己。”在这种情况下，他说：“胚种论中所说的有机体在特定环境中进行空间上的穿越，并重新开始繁殖的能力，是完全有可能发生的。如果生命能在宇宙中进行穿越的话，那么进化的过程可能就是一个 60 亿到 80 亿年的过程，而不仅仅是 30 亿到 40 亿年了。”
这就是水平基因转移的强大力量。最有创造性的生命活动就是转基因了。
难怪人类已经开始利用微生物来延伸自己的创造力，这样的例子有酸奶、治疗疟疾的青蒿素、红酒以及飞机燃料。
还在上学的时候，老 师教导我们要鄙视让-巴蒂斯特•拉马克 Ueaii Baptiste Lamarck ) 在 18 世纪提出的进化理论，该理论认为进化是对后天习得特征的继承。他认为长颈鹿的脖子变长是因为它们需要伸长脖子才能吃到高处的树叶，然后这个特征就传给下一代了。这个理论被批评为过于天真，并被查尔斯•达尔文的自然选择理论所超越。自然选择理论认为进化是大自然对随机继承下来的各种基因形态进行选择的结果。达尔文的结论是通过实验人员对基因进行人工选择而得出的，这是典型的垂直基因转移。但今天我们对水平基因转移研究得越多，就越觉得拉马克的理论看起来才靠谱。生物经常会根据环境的变化而后天获取一些特性，这跟拉马克的理论完全吻合。
卡尔•沃斯在此基础上提出了 “达尔文过渡说”，他认为大约在 20 亿年前，大量的有机体出于“嫉妒”，开始保护它们自己的基因，在垂直转移和水平转移之间更多地选择垂直转移。这就是我们所知道的“物种”的起源。比如水母或者花栗鼠这样的动物，它们一代又一代之间的基因是完全相同的。就像沃斯自己说的那样：“当有机体不再一视同仁地对待自己和其他有机体基因的时候，物种就形成了。”
弗里曼•戴森的说法跟沃斯异曲同工：
一些细胞决定还是维护自己的“知识产权”比较好。这样一来每一项发明的受益者就局限于发明它的物种，其他物种只能依靠自己了。这样的结果就是进化过程最近 2 0 亿年以来缓慢了许多。我把这称为达尔文插曲。但是由于人类的出现，这个过程又将有所改变，我们现在已经回到了基因可以水平转移的时代了。

微生物具有一定的预测行为，同时转基因有着强大的力量。
PART   5   合成生物学

所有的生物学家现在都是基因组学家了，分子生物学加速的步伐甚至超越了 IT 技术的发展速度，生物科技的编年史学者罗勃•卡尔森（ Rob Carlson )在不断地更新所谓的“卡尔森曲线”。这个曲线描述的是 DNA 定序和合成技术(也就是对基因代码的读和写）发展速度比摩尔定律快多少（摩尔定律说的是每两年计算机能力就翻一番）。有了这些飞速发展的技术，生物医学科技产业以每年 15%到 20%的速度增长，农业生物科技每年增长 10%。
一个崭新的领域“合成生物学”横空出世。维基百科是这样描述这个领域的应用的：
工程师们把生物学视为技术，合成生物学包含了对生物技术的重新定义和扩展，其最终目标是为了设计和建造出这样的生物系统：它们能够处理信息、操纵化学成分、合成材料和结构、制造能量、供给食物，以及维护和改进人类健康和我们周围的环境。
合成生物学的主旨就是“以大自然作为实验对象”，将那些几千年来纠缠在一起的基因代码反向工程化，对它们进行重构，从而形成新的可控制的、包含了智能设计的，而不是任由生物进化过程进行像杂牌电脑一样地随意组装。哈佛大学的杰出分子基因学家乔治•切奇 （George Church ) 曾说：生物学终于 “成为了一个工程领域，拥有可以调换的部件、层次化的设计、系统之间的可操作性，还有技术说明书，这些都是只有工程师们才会喜欢的东西”。罗伯特•卡尔森的报告中提到，基因组最小化设计的优势正在逐步凸显：“大多数合成 DNA 都是由很少的儿个基因组成的，最尖端的设计也不超过 15 个基因。阿米里斯生物科技公司 （Amyris Biotechnologies ) 就是利用变种的微生物体内的基因回路将植物体内的糖转化为有用的化合物，包括治疗疟疾的药物、飞机燃料、柴油以及汽油的衍生物。”
2008 年，克莱格•文特尔曾经在旧金山向一位观众讲述他的团队是如何从一种细菌身上提取染色体，移植到另一种细菌体内，并让这些外来物成功地“启动”了整个机体，从而彻底颠覆了这个遭到入侵的机体。他说：“这是终极的身份盗窃”，并同时感慨“这个软件能够建造自己的硬件”。
斯坦福大学的生物工程师德鲁•恩迪 （Drew Endy ) 喜欢问他的听众是否可以对大肠杆菌加以“编程”，“从而让它们在生长期释放鹿蹄草的香味，而在休息期闻起来像香蕉。”如果可能的话实现起来又有多难，5 个学生、4 个月时间、花费 25000 美元吗？不是的，实际上只需要一个业余爱好者一天的时间，花费不会超过 1000 美元，就能够把大肠杆菌送去参加“香味秀”了。2001 年，恩迪跟麻省理工学院的汤姆•耐特 （Tom Knight ) 联手成立了“生物砖”( BioBricks ) 基金会，为创造和调整基因组提供原材料和工具。大学生和业余爱好者在一年一度的 iGEM (国际基因工程机器）盛会上展示他们的基因创新。
2007 年的 iGEM 大会吸引了来自 18 个国家、54 支队伍的 576 名参与者。《石板书》杂志报道说，参赛的项目包括：
能自己产生香味和颜色的乳酸菌，可以模仿红细胞行为和特性的细菌，能够检测出耐药性微生物的“病毒检测”机体，有可能被用来检测和消灭乳腺癌的病毒，能够进行水过滤的检测并消除水银的双细胞生物，以及能够模仿墨西哥足球赛中的人浪那样进行顏色变化的微生物。
2008 年， iGEM 大会的参加者人数比 2007 年翻了一番，有来自 21 个国家、84 支队伍的 1200 人。
弗里曼•戴森在这样的大会上看到了费城花卉培植年会和圣迭戈的爬行动物饲养年会的影子。在那些会议上，人们可以看到最新培育出来的玫瑰、兰花、蜥蜴和蛇。戴森说：“我预言在接下来的 50 年内，对生物科技的征服将主宰我们的生活，就像过去的 50 年内计算机对我们生活的主宰一样。”他充满信心地认为一旦生物技术脱离了大公司的控制，就不会再被人们当做外星人或者备受质疑了 。 “一 旦到了生物开源时代，基因的神奇力读就能够被任何具备一定技能和想象力的人们所利用。”

生物学将主宰我们的生活，对社会发展造成巨大的影响。

PART   6   极端基因工程报告

仅有的几个关注这个话题的环境学家对“合成生物”的态度看起来不是很确定，不知道是否要加入、废除还是继续忽略它。2007 年，反基因工程团体 ETC 的 吉 姆 •托 马 斯 （Jim Thomas ) 写了一份关于合成生物学的调査报告，名叫 “极端基因工程”。这份报告研究事实充足、涵盖范围广，而且危言耸听的程度并不严重。他在报告结论中提到：“本着一贯谨慎的原则， ETC 认为，最起码，在广泛的社会讨论和强有力的监管到位之前，必须立即叫停新的合成生物体进入自然环境。”是的，假如生物技术的研究还是局限在少数儿个大公司里，疏于监管，那么上述论断是成立的，但是那样的日子已经一去不复返了。分子科学研究所的罗杰•布伦特 （Roger Brent ) 说：“每一天，在全世界的几千个实验室里，从细胞和生物体中分离出来的基因、信使核糖核酸（ mRNA ) 和蛋白质都以比特的形式（通过互联网）或者以可自我复制分子的形式（通过联邦快递）进行传送，进而移植到其他细胞中，或者被用来合成新的生物体。”
布伦特是美国开源生物科技的主要支持者之一，其他支持者包括罗伯特 •卡 尔 森 、德 鲁 •恩 迪 、乔治•切奇和克莱格•文特尔。他们都非常了解生物恐怖主义的危险，并且都跟负责生物安全的的政府部门有直接工作关系。
他们认为对付潜在危险，最安全也最实际的方法就是透明性和生物技术技能的推广和传播，这正像是在计算机世界里，尽管来自网络的攻击、计算机病毒、蠕虫以及其他方面的威胁层出不穷，但是借助计算机编程技能本身的传播就能有效地提高互联网安全。克莱格•文特尔说生物技术最危险的时期其实是当它被限制在前苏联和美国的秘密生物武器实验室里的时候。
几十年的实验室工作和工业规模的生物反应器已经证明弱化生物体在工作环境之外的生存能力是非常容易的事情。即便不设法弱化它们，它们本身也是很脆弱的。至于说有目的地制造大景微生物，计算机科学家鲁迪•卢克 （Rudy Rucker ) 是这样评价的:
我试图想象像细菌一样大的麻省理工学院工程师们穿上黑帮分子的衣服来到一个偏僻的巷子里，企图做一些不堪的事情。结果他们碰上了同伙，同样不堪的事情这些人已经进行了大约 10 亿年之久了。
对合成生物学的重要性进行提前预测的好处之一是各种综合机构的成立和会议的召开。这些活动有利于让潜在的利益方从一开始就参与进来。这些利益方除了生物科学家和生物工程师之外，还包括生物伦理学家、环境活动家、生物安全人员、社会科学家、政治家、记者、基金会和投资者。
一些比较知名的组织包括合成生物安全（ SYNBIOSAFE ) (在欧洲），合成生物工程研究中心（ SynBERC )，国际多核苷酸合成协会，以及合成生物学工业协会。 ETC 组织的大规模社会讨论也在进行中。比如说 2008 年，德 鲁 •恩迪就邀请 ETC 的吉姆•托马斯进行了一场关于合成生物学的公开辩论。我有幸在旧金山参与了辩论的筹划工作。恩迪说：“我想要开发出能让生物工程变得容易的工具。”而托马斯却说：“不公平世界中的强大技术可能会使不公平恶化。”
就在差不多同一时间，《纽约时报》的记者在参观麻省理工学院的合成生物工作组的时候，注意到他们的任务清单上面赫然列着：“种一座房子。”
现在我们需要问这样的问题：合成生物能为人类的食品制造带来什么对环境有利的好处呢？我们是对现有的农业进行微调，还是开发新的农作物品，还是从海藻开始从头来过，还是从微生物、而不是鱼类开始重新发明水生物和海底农业，还是什么别的方法？除了这些更加“绿色”的食品之外，对于绿色燃油和材料来说，情况又是什么样呢？

透明性的实验以及合理的传播形式有助于基因工程的发展。
PART   7   杂食者的窘境

我以前做过不少跟有机农业有关的事情，甚至可以说是比我想象中的还要多。当我阅读迈克尔•波兰 （Michael Pollan ) 写 的 《杂食者的窘境》这本关于美国农业自然历史的书的时候，下面这
段话让我有点意外：
《有机园艺和农业》这本杂志在 1969 年之前基本上无人问津。是 《地球目录》这本书使得这本杂志开始得到嬉皮士们的关注，因为他们那时正在寻找能够不用光顾军事一工业基地而自己种蔬菜的方法。短短两年时间内这本杂志的发行量就从 40 万增加到 70 万。
在 《地球目录》中我们的确对宾州罗戴尔研究所的有机出版物进行了宣传，而且我还跟鲍勃•罗戴尔 （Bob Rodale ) 成为了朋友。波兰还提到了我们收录的一篇农民诗人文戴尔•贝瑞 （Wendell Berry ) 写的赞美阿尔伯特•霍华德 爵 士 （Sir Albert Howard ) 的文章。霍华德在 1940 年写的《农业的自白》（如  Agricultral Testament)   一书是有机运动的奠基之作。这本书是这样开篇的：“维护土壤的肥沃是任何持久农业系统的首要条件。”
阿尔伯特爵士的著作，以及更早的一些书籍，包括富兰克林•希拉姆 •金 （Franklin Hiram King ) 的 《四千年农夫 》 （Farmers 1911)和 乔 治 •波 金 斯 •玛 氏 （George Perkins Marsh ) 的 《人与自然》,让我开始相信，人类文明的质量和它能延伸的寿命可以从它的土壤质量来判断。因此当我看到一个以土壤为中心的新领域一 - 农业生态学正在蓬勃发展的时候，我感到很兴奋。这个新领域包括：有机培养、永久培养、混养、保护性农业、生物农业，以及综合农业管理。
我们也可以把转基因作物加进去，前提是它们是经过正确设计和合理使用的。
现在需要正式介绍一下我多次引用的两个人：帕梅拉•罗纳德和拉欧尔•亚当查克。拉欧尔目前在加州大学戴维斯分校教授有机农业课程，在此之前，他是一个名叫“肚皮鼓鼓”的商业有机农场的合作伙伴。他还曾经是加州有机农场主认证委员会的主席。帕梅拉是一个植物基因学家。他们两个人除了是结发夫妻（有孩子）之外，还在 2008 年合作出版了一本极具魅力、信息量很大的书.•《明天的餐桌：有机农业、遗传学和食物的未来》Orgflmc 基于他们平时工作中积累的点点滴滴，他们力证转基因作物和有机农业殊途同归，都是解决人类吃饭问题、同时对土地伤害最小的解决方案。书中写道：“为了解决全世界人口的吃饭问题，而又避免对环境带来比较大的伤害，需要采用一种新的方法，那就是将基因工程和有机农业结合起来……基因工程培育出抗虫病能力更强的农作物种子，而有机农业则能够更有效地控制害虫的种类。”
为了保住他的有机证书，拉欧尔不能够使用任何转基因的种子。在 《明天的餐桌》里，他写道：
作为一个有机农场主，我希望看到更多的农场走向有机化，同时我也希望利用最先进的技术去创建一个对环境有益的、可持续发展的高产量农场……既然通过育种从野生物种引进的基因能够改进农场主对害虫的管理，那么同样的方法，通过基因工程引进的基因也能够改善对疾病、昆虫以及线虫的控制，而对于这些灾害至今还缺乏有效的有机解决方案。基因工程还能够提高我们在分子层面上对植物的理解。20 年来，帕梅拉一直致力于更好地理解植物和微生物之间是如何交流的。
我也应该提一下帕梅拉最近在基因工程方面的工作，因为她对自己的成绩总是表现得很谦虚。在加州大学戴维斯分校这个世界上最好的农业科研中心，她负责一个很大的实验室，致力于改善第三世界国家的稻米质量。她跟位于菲律宾的国际稻米研究所的科学家以及其他亚洲国家的一些科学家合作，帮他们从印度东部的一种古老的稻米品种中分离出一种抗水灾的基因。在印度和孟加拉，每年有 400 万吨稻子被洪水侵蚀，这些稻子足够解决 3000 万人的吃饭问题。拉欧尔在一次采访中提到：“近 50 年以来，人们一直试图用传统的育种方法开发出抗洪灾的水稻，但都失败了。居住在缅甸、孟加拉和印度的主要洪灾区域的 7500 万农民每天的生活水平连 1 美元都不到。”
利用基因工程技术，帕梅拉展示了一种叫做 SublA 的基因，它本身就具备耐水淹的特性。有了她在实验室分离出来的基因信息，菲律宾、孟加拉和印度的育种者使用一种高精度育种技术（一种基因工程和传统育种方法混合的技术），将这种耐水淹基因移植到当地改良的高产水稻品种中去，这种新基因可以让植物在水下“屏住呼吸”长达整整两个星期。这种水下水稻目前正在孟加拉、印度和老挝的农田里进行试种（这是向大众推广之前的最后一个阶段）。
在 《明天的餐桌》这本书里，帕梅拉还顺便向有机工业界提出了一个小小的挑战：“由于我们的团队同时开发了耐水淹的加利福尼亚水稻变种，我们也许能够免除当地稻农对除草剂的使用。”（有机稻农通过浇灌深水把杂草淹死，耐水淹的水稻品种将使这种技术更加有效。）那么我想知道的是，美国 56 个有机农业认证项目中，谁会第一个接受帕梅拉的耐水淹水稻？不错，这个水稻是基因工程的结果，但是这里所说的基因是来自另一种水稻品种，而且它除草的方法仍然是自然和古老的。（那么现在问一问你自己，如果这种抗洪基因来自香蒲，或者鲶鱼，或者猫，或者是某个大公司，又会对水稻、稻农或者食用稻米的人带来什么样额外的危害呢？ 其实真的是无所谓的。）
我向帕梅拉询问她的耐淹稻谷专利的申请进行得如何了，她说：
Subl 基因目前不受版权限制（我们觉得第三世界国家的稻农们太需要这个了，我们不想让申请专利的复杂过程去耽误时间）。 S ubl 水稻变种目前已经在稻田里试种了 3 年，在洪水条件下比传统的稻种的收成增加了 2〜5 倍。稻农们正在把种子包装起来，以方便下一年的播种和与邻居进行分享。盂加拉国家育种站也准备了免费发放的种子。他们希望在接下来的 3 年中能有满足 200 万英亩稻田耕种的种子。

利用基因工程可以培养能够耐受极端环境的作物，从而帮助人类度过极端环境。

PART   8   有机的实质

有机农业如今正在蓬勃发展。在美国，有机农场在 2005 年已经有 400 万英亩，是 1992 年的 4 倍 （但这仍然只是全美农场总面积的 3%)。全世界范围内，有机农场总面积达到了 7600 百万英亩，其中澳大利亚（澳大利亚！）和欧洲的一些地方的比例达到 1/3 之多。农民和经销商对有机作物的定价较高，有时候甚至高达传统农作物的 3 倍。不过如果有机业只是作为一个市场现象而存在的话，那它仍然是脆弱的。
我个人愿意花更多的钱买有机食品，只为了一个原因。我并不相信有机食品更加安全，或者更有营养，或者产量更高，我甚至也不觉得它们一定比传统的食品味道更好。但我的确相信有机农业能够减少化肥、除草剂和杀虫剂对美国 的 “土壤、水和野生生物”的影响。因此我多花的那部分钱其实是在服务社会，而不是为自己着想。等到下一代基因工程农业开发出更有营养、更可口又更便宜的食品的时候，很多人也许就不会像现在这样慷慨了。可是那样的作物是可以也应该进行有机种植的。
“有机”的实质到底是什么？标准的定义包含了对土壤以及周围生态系统的保护，必须是依靠生物和机械方式对害虫进行控制，依靠有机物质进行施肥。只有一部分人在此定义基础上有所扩展。来自荷兰的一份权威文档是这样说的：
在尊重自然性的前提下，基因工程将会被视为“不自然”，因为它破坏了整体的和谐和平衡，但更是因为用来重新组合的 DNA 并不是“自然物质”，而是合成基（与非化学方法有关）……基因工程不尊重作为生物各所应具有的决定性特征（“自然”）。基因工程采用机理性而不是全盘性的思维方法来对待生物体。因此对有机农业工程化的反对并不仅仅是因为基因技术所带来的风险。它还与技术本身有关，并与人类对它对大自然的改造持什么态度有关。
在我看来，这样的论述只能说明一个问题：如果你用充满漏洞的逻辑进行推理，你将不会得到有用的结论。这篇论文的题目叫做“有机农业需要的是过程而不是对新兴育种技术的产品评估”。这难道意味着欧洲人从来不用经过辐射或者化学诱变的有机种子吗？在现如今的市场上，所 谓 的 “自然”只不过是商家的噱头，或者用来转移消费者注意力的东西。美国有一种香烟名叫“自然美国精神”，包装面写着“100%不上瘾自然烟草”。商家利用北美印第安的身份进行宣传，发放生态环境知识卡片，利 用 “有机种植”来抬高售价。2002 年“自然美国精神”被特大企业美国雷诺兹收购。根据世界卫生组织的调查，发达国家 1/4 的男性死亡（1/10 的女性死亡）是抽烟所导致的。

当有机成为卖家的噱头的时候，有机其实并没有实质的作用。

PART   9   包含了基因工程的有机农业

一个包含了基因工程的有机农业是什么样子的？有机农荷西 •贝尔（Jose Baer ) 这样写道：“如果有人能提供基因工程服务就好了，提供一个基因库 、 一个农作物库，供人们选择任何他们想移植到特定作物中去的基因。他们可以为你制订了计划，帮你播种，并提供为你量身定做的转基因植物。”你可以想象如果是雷切尔 •卡 森 （Rachel Carson ) 的话，她会如何对有机作物实施生物工程。她一定会把作物设计得能够保护和提髙土壤质量，消除特定害虫和杂草对作物的威胁，很好地跟其他有机作物和有益昆虫进行融合，并提高土壤对碳的固化能力，减少甲烷和二氧化氮的排放，而且把它们的营养和味道改善到科学所能达到的极限，并同时给种植者提供进一步改进的空间。
除了基因“生物砖”基金会以外，让我们呼唤“农业砖”（ AgriBricks ) 的出现吧，通过改变农作物基因排列来适应当地生态和经济需求。（如果孟山都公司因此被惹恼，告诉他们如果他们客气一些的话，你可以考虑把你对他们基因序列做过的改动授权给他们使用。很快地，他们，或者其他取代他们的公司就会向你提供实验设备了。）
对区域经济健康发展有利的一项实惠就是农贸市场的重新兴起，它们类似 20 世纪 40 年代伊利诺伊的那些市场，只是比那时候更好。1970 年美国有 340 个农贸市场，1994 年有 1800 个，2008 年有 5000 个。以他在农贸市场卖有机核桃和番茄的经验，荷西•贝尔估计，如果要在那里卖转基因的有机食品的话，将会是以下情形：
我在南加州的 4 个农货市场卖过菜，我发现人们会聆听你的种植过程，然后决定他们是否认同，以此再来决定买不买。不管是有机还是非有机的都是这样，取决于他们是否喜欢你描述的种植过程。这其中历史因素、与雇员的关系、与自然的关系以及食品安全都在考虑范围之内，只有价格往往不那么重要。
让我感到高兴的是如今消费者越来越在乎我们食品的味道了。这可能会为基因工程提供一些很有意思的机会。我想农货市场可能是转基因作物最好的市场，因为在那里你有向消费者直接解释的机会。我可以向他们展示果园的照片，这样他们就知道并没有什么可担心的事情。我还会向他们解释我为什么这么做（关亍经济、食品安全，以及环境方面）。我相信直接展示给他们看，人们是会购买的。
有了贝尔提到的对食品味道和新鲜程度的关注的增加，加上人们对燃料价格持续提高的担忧，以及我和我的朋友们 40 年来一直提倡的区域生物主义,我们已经开始看到慢餐和土食 ® 运动的逐渐兴起，更多的路边市场、食品合作社，以及可订购农场的产生 —— 种从德国、瑞士和日本引进的农业经济模式：消费者以入股的形式分担农场的成本（以及风险），作为回报他们得到农场每周送货上门或者定点提取的高质量食品。通过屏蔽掉中间环节，这种订购模式，也叫社区支持农业，给农民们带来了更多的现金流，同时为消费者提供了更优惠的价格。

用户关注农产品的生产过程，以及农产品的味道，当他们真正

PART   10   预测生物技术和有机农业如何影响世界

要想预测生物技术和有机农业如何影响世界，尤其是第三世界国家，看看 20 世纪 60 年代和 20 世纪 70 年代的绿色革命中的一些成败得失就知道了。1969 年 ，正 当 保 罗 •埃 里 克 （ PaulEhrlich ) 在 《人口爆炸》—书中预言 20 世纪 70 年代和 80 年代将会有几千万人死干饥饿的时候，印度和巴基斯坦新的小麦、水稻和玉米品种已经开始为农民贡献收成，菲律宾也已经从水稻进口国一跃成为出口国。之所以会这样是因为洛克菲勒基金会早在 20 世纪 40 年代就开始通过开发新作物和农业实践来拯救世界范围的饥荒。他们最早引入的人才之一是艾奥瓦州的农业学博士诺曼•伯劳格 （Norman Borlaug )。
然而，20 世纪中期的亚洲饥荒却并非臆测。1943 年，印度的饥荒使得 400 万人丧生。
从墨西哥的试点开始，伯劳格和几十位农民以及其他一些科学家开始培育能够在发展中国家的任何地方生长的高产小麦和玉米。新品种必须是非杂交的，以便于农民们能够把种子保留下来，来年继续播种。它们还必须是光周期集中的，这样它们就能常年生长。以前的高产品种一个很大问题是它们成熟的时候会被果实压弯，伯劳格开发了一种结实的半矮生的品种，它们在成长过程中将更多的营养输送给果实而不是它们的茎，这样它们就可以在丰收季节承受住谷物的重量。植物也不再需要长得比周围的杂草高，因为除草剂可以有效地控制杂草。在新的小麦和玉米品种被引入亚洲的同时，类似的新型水稻品种也出现在菲律宾。
农作物科学家乔纳森•格雷塞尔 （Jonathan Gressel ) 回忆道：
对小麦品种的改造格外费劲，因为携带矮生基因的染色体同时有减产基因与之紧密相连，而把它们分离开来并不容易，需要很少见的染色体重组 （跨越）才能完成，也就是要从几百万颗植物中进行筛选。这个任务最终被完成了，这些新品种很快被引进到印度和中国。绿色革命带来了三倍增长的农作物产量，直接为处在战争边缘的国家提供了粮食保障，也确保了伯劳格和他的同事们顺理成章地成为当年诺贝尔和平奖得主。经济学家、社会学家、政治学家、农学家和杀虫剂、化肥界的领袖们的预言也因此不攻自破。他们错误地认为农民们对新技术的接纳度有限，或者缺乏一定的基础设施、缺乏动力或者能力去购买新技术，等等。这些自以为是的所谓专家并不是非常了解钇民朋友们，这一点有些不可思议，但同样的问题如今也发生在农民们对转基因技术的采纳上面，尤其是那些相对较小、资源较贫乏的农场，他们对新技术的接纳程度跟后来的这些伪专家们的预言是背道而驰的。
据估计，诺曼•伯劳格拯救了大约 10 亿人的生命，这是史上任何人都无法与之相提并论的。厄尔里奇预言的饥荒并没有发生，部分原因是伯劳格并没有像厄尔里奇那样整天担心人口过度增长带来的危险，而是把精力集中在如何提高粮食产量，人口的问题留到以后再解决。这种策略显然成功了。不仅如此，高产作物还对环境产生了直接的好处。伯劳格在 2007 年写道：“如果把 1950 年的谷物产量放到 2000 年，那么要想达到同样的全球收成，就需要比 1950 年 多 12 亿公顷同质量的土地面积，而不是实际所用的 6.6 亿公顷。不但如此，如果对环境较敏感的土地被用来耕种，那么土壤腐蚀、森林和草地面积的流失、生物多样化的减少，以及野生动物物种的灭绝将会带来灾难性的结果。”
环境保护运动向来对粮食问题漠不关心，他们认为绿色革命或多或少是个错误。当诺曼•伯劳格在 20 世纪 80 年代早期准备在非洲实施他的“魔法”的时候，环境保护主义者说服世界银行和福特、洛克菲勒基金会不要向他提供资助。[日本人笹川良一（ RyoichiSasakawa ) 最终雪中送炭，伯劳格现在在非洲 12 个国家都有项目。]阿 尔 •戈 尔 在 《平衡的地球》—书中对环保人士的批评作了如下总结：
尽管绿色革命极大地提高了第三世界的粮食产量，但它所用的技术经常是对环境有破坏性的：大剂量的化肥和杀虫剂的使用、由于灌溉系统有缺陷而导致过量用水、追求短期高产而导致土壤过度开采（这有时候会引起大面枳的土壤腐蚀）、作物的单一栽培（本地品种无法得到栽种），以及总体机械化的加速推广带给富农的额外优势。
(戈尔在书中建议进行第二次绿色革命，把注意力更多放在相对贫困的农民和环境上面，使 用 “更先进的植物基因来提高植物自身的抗病虫害能力，从而减少杀虫剂和除草剂的使用”。）
戈尔的书是 1992 年出版的。就在 24 年之前的 1968 年 ，一 位被称 为 “印度绿色革命之父”的科学家曾经这样告诉印度科学议会：
大量耕种土地而不考虑保护土壤养分和结构最终将导致土地沙漠化，灌溉土地而没有相应的排水系统将导致土地盐碱化，随意使用杀虫剂、杀菌剂和除草剂将会引起生物系统失衡，导致癌症和其他疾病的增加……对地下水的不科学利用也将会让这个通过若干年自然耕种积累下来的优秀资源迅速枯竭。用一两种高产作物在短时间内取代大量本地原生的作物种类，并成片种植它们，这容易引发严重疾病的发生，并有可能导致农作物的大面积死亡。
说这话的人是植物基因学家芒孔布•桑巴斯万•斯万米那桑 （Monkombu SambasivanSwaminathan )，印度最杰出的科学家之一，获得过 1987 年的世界粮食奖。在我看来，斯万米那桑对新技术的批评为类似的批评提供了一个很好的范例，因为他是一个真正懂技术的人，掌握着第一手知识，这样在新的领域尚未成形、坏习惯尚未养成的时候，就能够直接、快速地纠正所犯的错误。
然而，印度政府还是忽视了斯万米那桑的忠告，对地下水取用过量用来灌溉，导致含水层枯竭。许多农民过量使用杀虫剂和除草剂，的确污染了水源，引发了疾病。世界上 12 种最严重的“长期有机污染剂”中，有 7 种是杀虫剂，包括氯丹（ chlordane )、安 特 灵 （ endrin )、毒 杀 芬 （ toxaphene )、 DDT 杀虫 剂 （二氣二苯三氯乙烷），以及地特灵（ diddrin )。所有这些都已经被发达国家淘汰了，但一些发展中国家还在继续使用。这些有毒物质散发到环境中，会引发癌症、新生儿残疾、内分泌失调、免疫系统功能紊乱，还有最近新出现的糖尿病。
斯万米那桑曾在一系列组织中任职：国际稻米研究所、保护自然资源国际联合会、世界自然野生动物基金会（印度），以及联合国千禧抗饥荒特遣部队的联合主席。这期间，他致力于推动他称为“常青革命”的运动，目标是“在保护环境和可持续发展的基础上实现人人有饭吃、永远有饭吃”。他 拥 护 “生态科技”，也 就 是 “新技术要建立在保护生态和经济、确保性别和社会平等、有利于创造就业机会以及节省能源的基础上”。
在 2006 年的演讲中，斯万米那桑谴责了有机农业运动对基因工程的回避，同时提倡“绿色农业”：“这一概念在中国已经越来越受欢迎了。有机农业和绿色农业之间的区別是：（绿色农业）使用综合害虫管理系统、综合营养供给、科学的灌溉系统，这些都是为了保证土壤的潜在生产能力不会受损。而且你还可以根据实际情况选用分子培育或者孟德尔培育方法。”他还说：“我们是否有能力迎接全球变暖和海平面上升带来的挑战，就取决于我们是否能把有机农业和基因学很好地结合起来。”
另一位绿色革命的拥护者和“内行”批评家是农业生态学家高登•康威(Sir Gordon Conway ) 爵士。20 世纪 60 年代，他在婆罗州（ Borneo ，位于马來群岛）工作，并在那里成为“综合害虫管理”的先驱之一。1998 年到 2004 年间，他担任洛克菲勒基金会主席，同时写了一本很重要的书：《双重绿色革命》。书中指出第一次绿色革命的不足之处(用水过量，富农优势过度，以及忽视土壤维护），以及如何修复这些不足。康威希望双重绿色农业革命能够在利用基因工程增加作物产量的同时，为不太富裕的农民带来更多的机会，并更加重视自然资源的节约和保护。他这样写道：
“我们之所以能把生态学植入到植物种子中去，很大程度上归功于现代生物科技。”新 的 “基因革命”将在两个方面比绿色革命更加敏捷，但同时更加难于实施，而这正是他想要解决的问题。这一次的优势是逐渐成熟的生态学和基因工程学所带来的便利，然而，正像我前面所说的，基因工程所带来的不利因素远大于环境学家所担心的。

粮食生物科技兴起的时候正是全球化改变了公共和私有领域之间界线的时候：公共利益、公共领地、公共义务变成了私有公司、私有决策和私有优势。控制科研和技术私有化的国际规章已经改变，而 政 府 （无论是国际上还是国家内部）在这方面显得非常被动，就好像要把保证公共利益的责任委托给私营部门……
高等院校，特别是美国的大学，如今把绝大部分的科学创新的许可证发给私有公司，这其中包括一些非常重要的基础性技术，也就是下一步的科研必须依赖的技术。这样做的结果是 3/4 的新技术产品，包括最初研发是靠公共支持完成的那些技术，都被私营企业掌握在手里了……私有利益现在已经主宰了科研、生产和生物技术推广的方方面面。就连管理机构也喜欢有律师团队的大公司……
种子市场的激烈竞争和相对较低的利润率驱使这些公司把那些市场价值不足的知识产权囤积起来，从而阻止竞争对手进行相关的开发。这也无形中阻止了有些公共领域的科学家们继续为贫困农民提供服务的可能。知识产权的所属及其权利必须在产品走向市场之前进行协商和明确，而权利的多少和复杂性在迅速成倍增长，以至于一些有用的产品长期滯留在温室中无法走向市场，还有一些很好的概念无法变成现实。
在洛克菲勒基金会工作的时候，康威开辟了两条正式的途径来解决知识产权的问题。第一项努力是与麦克耐特基金会 （McKnight Foundation ) 联合起来，跟高校合作，把它们已经将许可证或专利授权给私有企业的生物技术产权同时 “开放给公共领域的人道主义事业”。[这一组织名叫农业公共知识产权资源( PIPRA )，位于加州大学戴维斯分校。]第二项努力是建立一个别出心裁的合作伙伴。位于肯尼亚、由非洲人发起的非洲农业技术基金会（ AATF ) 的职责主要是信息和协议。康威是这样描述它的：
它为贫困国家提供了一些工具，用来查看公共和私有领域中分别有哪些新技术是可用的，其中包括但不局限于生物技术；帮助这些国家决定哪些最符合他们的需要，如何获取这些技术以及如何管理它们；还有如何结合各国的实际情况制定管理规章以及安全条例……它将为加盟者提供先进的农业技术的使用权，这些技术是归私人或者其他研究机构所有，但不征收版税的。作为使用这些新技术的回报， AATF 将从使用者中选择一些合作研究机构，让他们利用这新技术去开发新的适合资源贫乏的农民耕种的作物种类，进行相应的生物安全测试，将研究成果（种子）发放给资源匮乏的农民，并帮助他们在当地创造市场来销售剩余的粮食。几个有名的国际种子公司以及美国农业部都对此表示了兴趣，希望能跟 AATF —起努力实现他们的目标。
如果上述努力开花结果，也就是说如果大公司和北方的政府能加入进来，再如果环境学家也加入其中（而不是主动或被迫敬而远之），那么基因工程将会为非洲和其他区域带来奇迹般的改变。

通过技术帮助贫困的国家。
PART   11   对粮食进行生物改进
木薯是一种抗干旱的根茎作物，它是非洲、拉美和部分亚洲地区 8 亿人口的主食。它富含淀粉，但非常缺乏蛋白质、维生素和微量元素。在发展中国家的以木薯为主的日常饮食中，蛋白质的摄取董只有正常人体所需的 1/3,维生素只有 1/10,而且木薯还含有一种对营养不良人群有害的氟化物。
2005 年，由比尔-梅琳达•盖茨基金会资助的“木薯生物营养促进计划”启动，旨在利用生物工程大幅度改进木薯的营养成分。新品种将实现 8 个目标。在营养方面，每日的饮食应该能提供一个人所需的生物蛋白质、维生素 A 、维生素 E 、铁和锌。另外，新的木薯应该是不含氰化物的，应该能储存两周而不是只有一天，还应该是能抵抗农作物病毒的。上述的每一种特性都将单独进行开发，之后再合并到一起成为一种新的全能植物。“这是史上最雄心勃勃的植物基因工程计划了”，项目领袖、俄亥俄州立大学的植物生物学家理查德•赛尔 （Richard Sayre ) 这样评价，“转基因的好处之一就是它 一 旦成功就能很快出产品，通常一年就够了……当所有这些新特性都集合到农民更加喜欢的新型非洲作物之后，剩下的工作就交给非洲的科学家在他们的实验室里完成了。我们是在美国和欧洲完成工具的开发的 ，一 旦这些工具到位之后，这个项目就变成非洲所属并负责开发的项目了。”目前农田实验已经在肯尼亚和尼日利亚展开了。
木薯生物项 H 和黄金水稻项目都是所谓的第二代基因工程创新的先驱项目。包括 Bt 转基因玉米和抗草甘膦转基因大豆（ RRS ) 在内的第一代基因工程将关注点完全放在提高产量上，并很快见效。超过 80 种转基因作物已经经过了 25000 次农田试点，被证实了新技术的安全性和有效性。在这些工作的基础上，第二代基因工程把目标直接放在为消费者提供营养丰富、味道鲜美、无过敏、无毒素、每个人都可以种植的粮食。
盖茨基金会的另一个项目是非洲生物强化高梁项目，是由在佛罗伦萨•温布 谷 （Florence Wambugu ) 非洲丰收生物基金会领导下的 9 个机构，包括杜邦先锋组成的联合会。高粱是一种为全球 5 亿人提供主食的耐旱作物。转基因将提髙它的消化率，同时补充维生素 A 和 E ，铁和锌，以及三种氨基酸。它的温室试验正在南非进行。（顺便说一句，目前维生素 A 是以 5 亿粒胶襄的形式提供给发展中此界的，每一粒约合 1 美元的成本。从强化作物获得相同数鼋的维生素 A 的成本只有 0.2 美分。）转基因香蕉也正在开发中，新品种将提供足量的人体每天所需的维生素 A 、 E 和铁，主要面向以香蕉作为主要营养来源的国家，如乌干达。“绿色和平组织伦敦科学部的珍妮特•考特说：‘绿色和平组织将努力保证贫困国家远离这些转基因的香蕉、木薯和高粱’，正像他们会继续反对黄金水稻一样。” 这是引自 2008 年 4 月 的 《科学》杂志。

来自不同方面的观点在进行一定得对峙。

PART   12   非洲正在悄然进行的一场农业革命

一 名我认识的记者，格 雷 格 •扎 卡 里 （Gregg Zachary ) , 在 2008 年写过一篇文章，关于非洲正在悄然进行的一场农业革命：
东非和南非的蔬菜、水果和鲜花的出口量已经超过每年 20 亿美元，而 25 年前这个数字几乎为零 … “农业的驱动力主要是城市化，”伦敦海外发展研究所农场专家史蒂夫•威金斯 （Steve Wiggins ) 这样认为。越来越多的人离开非洲的农村，留下来的农民拥有更多的土地，而城里需要购买粮食的人也越来越多 … 跨国公司正变得越来越多地参与非洲农业，它们逐漸摒弃种植园式的耕种，转而开始与农民进行个体承包合作，有时候与他们中的几千人签合同，有时候甚至只有数瓦人。中国和印度把非洲当做一个潜在的粮仓，因为他们都急切地想满足日益扩大的中产阶级群体的胃口。被 称 为 “合同钇业”的实践已成为非洲逐漸强大的关键因素。买家同意购买农民提供的一切 — 咖啡，棉花，甚至鱼。这样农民不用担心东西卖不出去而烂掉，就可以尽可能多地生产粮食了。而且由于购买者 — 国
内企业或跨国公司 — 从中获利，他们就有动力帮助农民们提高生产力，为他们提供培训和价格优惠的种子。非洲主要作物的国际买家，无论是来自欧洲、亚洲还是美国，都再三告诉我，非洲的小农户都是依靠自家的土地和劳动力，而且不太使用化肥这样比较昂贵的投入，这样比种植园种植效率更高。
我敢打赌，就像手机电话一样，很多基因工程的食品革命都将在发展中国家发生。如果北方各国的有机食品行业继续禁止一切转基因，那么他们可能会将市场和声誉让给更美味、更健康、对土壤和生态更温和的转基因食物。
至于在美国，那些能够提供药用功能的基因食品成功的可能性应该比较大。很快我们就能看到转基因的猪，其猪肉含有有利于心脏健康的欧米伽 3 脂肪酸，就像鱼肉一样。健康熏肉！ （对于那些想知道的人：其中的健康基因取自一种蛔虫。）现在，我们已经知道，红葡萄酒中的白藜芦醇是法国人寿命较长的秘決，尽管法国人同样偏爱黄油。最近有一种转基因的红酒正在中国进行开发，这种红酒中含有的白藜芦醇是法国红酒的 6 倍。（其中起作用的基因是从一种野葡萄引进、用来提高植物的抗真菌能力的。从葡萄藤的角度来看，这也是白藜芦醇原本的功能。）得克萨斯州的研究人员已经开发出一种转基因胡萝卜，能够提供足够的钙，从而避免那些因为无法从奶制品中获得足够的钙的人群患骨质疏松症的危险。杜邦先锋也正在开发一种转基因高油酸大豆油，也成为 TREUS ，它能消除烹调过程中引入的反式脂肪。这些都是对美国人心脏有益的好消息。（这个不含外来基因，它是通过对一种基因进行抑制，使大豆产生单不饱和油酸，而不是不太健康的多不饱和亚油酸，就像橄榄油中的一样。这是一个有趣的边缘例子。不知道反对基因工程的人是否依然会对这样一种由 GE 公司开发，但并不含转基因的产品网开一面？）
我相信，如果基因工程是用来消灭人类疾病的，恐怕就很少有人会抱怨了。目前有五六个正在进行的项目是针对蚊子的，它们设法让蚊子残疾或断种，使他们无法传播疟疾和登革热。日本科学家正在开发一种含有霍乱疫苗的水稻；韩国科学家正在研究一种含老年痴呆症疫苗的番茄品种。佛罗里达州的一名牙科科学家发明了一种蛀牙的永久疗法，使用的正是引起蛀牙的链球菌的转基因版本。通过基因工程和克隆技术的组合，疯牛病就可以从牲畜（和人类）中彻底消除。我想知道欧洲对此将作何反应，因为 20 世纪 90 年代的疯牛病正是促使人们开始反对基因工程的源头。

如果部分疾病消除，势必会影响生态的平衡，如何解决这种问题也是比较头疼的。

PART   13   树木问题

接下来是树木。反对者们经常宣称：“如果我们没有能够实现某某目标的话，我们的后代将永远不会原谅我们。”在现实中，我发现后人是不太回头看的；即便他们回头看，也不会注意到当时的问题是什么；即便他们注意到了，他们也并不在乎。不过在我成长的过程中碰到过一个例外。我小时候的暑假都是在密歇根州度过的。我的曾祖父那一代砍掉了整个州的白松和挪威松林。“开工砍树啦，伙计们！ ”我父母的房子位于整个半岛鹵部仅剩的两片原始松林之一 ， 我们的白松有 150 英尺高。所以我知道我们失去了什么，我无法原谅。你可以在吉姆•哈里森的《正北》中领略到那一代人当时的愤怒。其中有一个参与砍伐北密歇根森林的“刽子手”，他的儿子花了一生的时间了解和忌恨父亲对土地所犯下的罪行。
这不仅仅发生在过去。两三年前，我和妻子去了塔斯马尼亚岛，看到了世界上最高的硬木树种，气派的桉树有将近 300 英尺高。它们中一部分是受保护的。但仍有很多在遭受砍伐，不是用来做木材，而是要锯碎，然后做成纸板。这就像看到一个斯特拉迪瓦里做的小提琴被砸碎用来点火一样。
我想要的是什么呢？我想让商业木材直接长成需要的样子。让基因工程来创造适合造纸的干净的、低木质素的纸浆材，或者是适合木料的纹理笔直、质地密实，并且美观又便宜的的木材。这样的话，人们就不会再愿意费尽周折去砍伐野生树木了。这些树木最好以造林区的形式集中存在，这样砍伐起来比较轻松，从而就能留下更多的野生森林。全世界范围的温带和寒带森林面积自从 1950 年以来已经逐步回升，这都归功于造林面积的增长。在外交部一篇题为 “恢复森林”的文章中，戴 维 •维 克 多 （David Victor ) 和杰西•奥苏贝尔(Jesse Ansubel ) 提到：“对相同用量的木材来讲，从林区进行砍伐所影响的面积只有野外砍伐的 1/5,甚至更少。人类可以保证将近 90%的森林面积受到最小的干扰，而不是砍伐掉全世界一半的森林。”作者进一步阐述：
根据联合国粮农组织的估计，如今工业木材有 1/4 来自这样的农场，而且这个比例在新近种植的树木成熟之后将进一步飙升。基于可能的种植率进行估计，到 2050 年，至少有 10 亿立方米的木材，也就是全世界木材产量的一半将来自人工造林区。半天然森林，例如那些自然再生、但为了提高产量进行了削薄处理的森林，可以提供另一半的供应量。小规模的传统 “社区林业”也能完成小部分的工业木材供应。在这样的安排下，森林居民，往往是土著居民，从商业木材赚取收入，就可以为森林和居住地提供必要的保护。
环保人士已经做了大量的工作，建立和推广先进的可持续林业认证计划 —- 森林管理委员会 （Forest Stewardship Council , 简称 FSC )。当你购买木材的时候，看看上面有没有 FSC 标志。目前由 FSC 批准的 14 万平方英里可持续森林中，大约 1/4 是人工林。但是，由于种植园是经过基因改造的树木被引入的地方， FSC 将无法帮你找到林业界最好的可持续发展的实践，因为 FSC 认证计划排除了所有“从有转基因树木生长的林区砍伐的木材”。也许一些富有冒险的 FSC 专业人士可以幵一家附属机构 FFSC — “仿森林管理委员会”，对基因改造的树木进行监督和评估，最大限度地确保它们是绿色的。

用基因工程制造是和商业的产品减少人们对野生资源的破坏。
PART   14   基因流
的是杨树，因为它长得又快又高。有些人用它做纸浆，有些做胶合板，还有一些用于生物燃料。用来做纸浆或生物燃料的杨树最好是用低木质素的品种，这样的处理过程更加便宜和千净，排出造纸厂的毒素也更少。最能说明基因流问题的是中国种植的 Bt 抗虫杨树。在被证明对昆虫非常有效之后，有两个转 Bt 基因欧洲黑杨树品种于 2002 年被出口，参与到中国的巨大造林运动中。引用中国林业科学研究院的王豁然在 2004 年所做的报告：
中国政府已经制定了林业发展的伟大目标：森林覆盖率将在 2010 年达到国土总面积的 19%，2020 年将达到 23% … 森林遗传、林木基因改良和驯化，毫无疑问，都将参与到实现这个目标的努力中来……
据估计，100 万棵转基因黑杨至今已成功繁殖，并在种植园中栽种……
然而，准确的 GE 种植面积很难估计，因为经过改造的树木很容易繁殖和买卖，而从形态上区分 GE 树和非 GE 树又非常困难。市场上的一些园丁为了卖个更好的价钱，宣称他们卖的是高科技的基因改造树木。这样，很多植材从一个苗圃转移到另一个，很难跟随它们的行踪 …
通过空间隔离来降低 GE 树基因流向非 GE 树的风险是几乎不可能的，因为同一片森林中杨树之间的自然杂交是易如反掌的事情，而且这种树木在中国北方广泛种植，花粉和种子的散播也是无法避免的。
于是就出现了环保人士最担心的情况：转基因从此挣脱了束缚，而且发生在一种寿命较长、杂交很活跃的生物体中。这为进行基因流研究的学者提供了一个千载难逢的田野研究的机会，他们能够了解到基因流发生的频率以及它所带来的危害到底有多大。
如果对中国杨树的彻底实地调研能够完成的话，以下是我对将来的预测：
•一种快速、便宜的检测转基因杨树的方法将会出现。
•实际发现的基因流将比预期少得多。（主要障砰是美国杨树工作组的论文中所称的“基因惯性”，文章中列出的惯性元素有“延迟开花，寿命长，生长持久，广泛的野生站，以及稀释野生站人工林衍生繁殖。”）
•抗 B t 害虫的进化将在一个可控的速率下发生，这归功于非基因改造杨树的存在为那些害虫提供了避难所。
•转基因对非转基因杨树生态的危害将是微不足道的，尤其是跟气候变化、栖息地的丧失和外来入侵物种的影响相比。
•然 而 ，为了消除时下流行的转基因“污染”恐惧症，一些不育的转基因杨树品种还是会被开发出来。
也许我的预测是错的。真正的结论要出自科研实践。在研究成果出来之前，人们会听到各种各样的断言，但这些断言是完全没有实际用处的。你们已经知道我的断言了。另外一方，全球司法生态项目的断言是这样的：“经过基因改造的树木会不可避免地污染原生森林，这会破坏野生动物、引起淡水和土壤的枯竭、原生森林生态系统的崩溃、以森林为基础的土著文化社区的消亡，以及对人体健康的严重影响。”我对此表示怀疑，但中国的例子会说明一切。
转基因农业的主要驱动力之一是气候变化。以 前 “我们如何种庄稼”是一个气候问题，如今必须转化为一个气候解决方案。这一转变部分来自采用更好的农耕实践去丰富土壤营养和保护荒地，另一部分则来自于经过基因工程加工的 “种子生态”。
以一氧化二氮为例，它是比二氧化碳还恶劣 300 倍的温室气体，是从施有大量化肥的土壤中产生的。《新科学家》的一篇报道说：“如果氮肥使用量减少 1/3,温室气体排放量的减少将会比让全世界的飞机停飞都多。”更多的有机农业会有所帮助，正在幵发的水稻和其他作物的新的基因品种也会有所帮助，这些新品种能够更有效地吸收化肥中的氮，因此所需的化肥量将会减少，节省了农民的开支，同时减少大气污染和水污染。
再想想人类和牲畜、宠物们呼气、打嗝或放屁时候排出的气体。洛夫洛克说，这些气体占到总温室气体排放量的 23%。澳大利亚在这方面有所行动。他们的一个项目就是要开发低木质素的草，从而将奶牛的甲烷排放量减少 20%。
另一个项目是试图将袋鼠的消化道微生物移植到奶牛的内脏中去，由于袋鼠是甲烷零排放的动物，它的消化道细菌的移植希望能够带来 15%的甲烷减排。（对人类来说，一种名叫“袋鼠”的对生态友好的益生菌酸奶也在研制中。）
关于能源效率，密切关注可能带来各种可能的收益。有一种叫植结石的东西，也被称为植物硅酸体。他们是微小的二氧化硅球，能够锁定土壤中的植物碳长达几千年。所有农作物都有植结石，而且可以被基因改造而产生更多，由干对碳有封存作用，农民们将因此蠃得一些碳信用额度。
所有研究基因工程的基金会、公司和政府机构都在开发耐旱和耐盐的作物品种，特別是针对非洲的干旱气候。这类作物对于适应即将到来的气候变化至关重要，而且 （开发得）越快越好。但生态学家的担心也是必要的：由于在这种恶劣的土地环境中生长的原生植物很少，这些转基因作物可能会因为缺少竞争对手而疯狂地成长和蔓延。这将成为一个严肃的生态研究的课题，必须通过田间试验找出最好的如何对新作物的生长进行一定限制的办法。
生物燃料有利于减少温室气体，但将粮食作物转变成生物燃料从经济的角度来说并不是一个好的选择。第二代生物燃料使用生物技术将不可食用的植物转化为燃料，如柳枝稷、麻 风 树 （它有油性种子）、麻、杨树、柳树，以及农业废弃物如稻草、玉米秸秆和被削剪的树木残枝等 。 一 些对植物本身的基因改造可能是必要的，用来帮助那些紧密连接在一起的纤维素转化为燃料，但大部分的工作将会是对大量的微生物进行基因微调，从而借助它们完成纤维素向燃料的转化。克莱格•文特尔警告说：“如 果 （微生物）不满意它们所做的事情，它们将会慢慢向远离这些事情的方向进化。未来的一个关键部分将是设计一个系统，让这些小生物不会那么的不开心。”随着他的新公司“合成基因组”(Synthetic Genomics ) 的成立，文特尔已经成为进行生物燃料淘金的无数企业家之一。
“燃料和石油工业是一个几万亿美元的产业。”他说。作为燃料烧掉的石油同时也是整个石化行业的基础。我们穿的衣服、用的塑料和药品都是从石油及其衍生物中得到的。目前石油是分散在全球
各地的，需要花很大的力气把它们运送到数量有限的几个炼油厂。生物学能够让我们以一种更加分布式的方法获得相同的燃料。我设想也许需要 100 万个微型炼油厂。企业、城市、甚至个人都可以拥有这样的小型炼油厂来制造自己的燃料。这将消除很多的运输问题以及相关的污柒。
这只是一种愿景。另一种愿景在写给英国的绿色偏执狂杂志《生态学家》编辑的一封信中有所表述：“我们面临的最大的噩梦是我们试图通过基因工程增强植物将纤维进行液化的能力，而纤维素是组成植物的基本成分……有一些转基因作物能够逃掉这个噩梦、重新适应、然后继续繁殖。它们可能会成为绿色瘟疫，造成整个蔬菜王国的崩溃。这不是危言耸听。”（上一章中提到的 1977 年詹姆斯•沃森关于纤维素的评论应该彻底埋葬时不时出来捣乱的 “绿色粘质”说。绿色粘质如果能在世界上生生不息的话，微生物早就应该把它发明出来了。如果我们尝试创造绿色粘质，微生物一定会把它们打败的。）
合成生物学家乔治•切奇还有另一个愿景：“最可持续发展的能源是阳光，最方便的产品是能够通过管道运输的石化产品。因此，我会试图发明一种多年生植物，能够把阳光中的纯化学物质 — 辛烷、柴油、塑料单体等 — 直接转化为可以管道运输的石化产品，而不需要作进一步的净化。

在另一个分布式能源解决方案中，文特尔想要把他开发的技艺高超的微生物直接使用在能源工地上，使能源效率最大化。他告诉旧金山的听众：“我的新公司正在跟英国石油公司进行合作，试图在地球深处使用生物学的方法把煤炭转化成甲烷，从而停止煤炭的开采……同样是达到把地下的碳开采上来的目的，但相对于挖掘煤旷然后拿来燃烧，效率提高了 10 倍。”

通过基因工程改善植物的固碳能力，并通过技术减少煤炭的开采，提高某些能源的使用效率来减少对环境的破坏。

PART   15   对基因技术的怀疑

从近年来与美国情报界一起工作的经验中，我已经了解到一些环保人士的观念。从国家安全的角度来看，任何新技术的出现都提出了一系列让人焦虑的问题。这一新生事物如何能伤害到我们？是谁在创造、推广和抢夺这个新技术？他们的目的是什么？该目的又如何对技术的发展产生负面的影响？
这些技术偏执狂使用特殊的方法进行自我实现。他们将不信任进行制度化，他们建立起了一个特殊的解释器，只看到威胁和敌人，并因此创造威胁和敌人。无论你是在捍卫一个民族或整个自然界，对于任何新技术来说，一个更有用的假设是：它是中性的，创建和使用它的人也是中性的。你的工作应该是帮助它最大限度地发挥优势和减少危害。光是隔岸观火是不够的。特别是对环保人士来说，消除对新技术的怀疑的最佳方式就是拥抱它，以免它落到那些认为没有任何问题的发烧友手中。
我很想看到那些致力于环境学研究的科学家们能够为基因工程做些什么。除了确保制订管理制度所需的透明度，他们可以使用一些强有力的新工具来帮助解决一些这个领域最棘手的问题。例如消灭一些外来入侵物种如葛根、中华绒螯蟹，或者用便宜的细菌传感器来检测水中的毒素。（最后一个已经由三个来自布朗大学的学生完成了，他们因此贏得了 2008 年 iGEM 大会的最佳环保项目 ）
在 20 世纪 70 年代，电脑黑客们把机构控制的计算机改造成个人计算机。绿色生物技术的黑客在哪里？对于我们应该采取的态度，草根创新组织“发明者博览会 ” （Maker Faire ) 的一名参与者一语中的：“我们要把技术拿来，把后盖打开，然后把我们的手伸进我们不该去的地方。”无论是住在印度贫民窟里对手机进行反向工程来编写自己的维修手册，还是像德鲁•恩迪那样向业余生物工程师发放“生物砖”，或是像西非的合同农户一样围绕基因作物和牲畜重新塑造非洲传统的混养机制，真正的吸引力是这些草根手里能掌握多大的能我认为每一个环保组织都将从与这些人的密切合作中受益。任何新技术的本质都可以从爱好者如何使用它中得到启发。建立在实践者经验基础上的批评建议才是有价值的，而不是那些意识形态或理论上的，而且一旦有问题，在向大众广泛推荐解决方案之前，可以在应用前线进行事先试验和验证。
如果环保人士和其他怀疑基因工程的人在 20 世纪 80 年代开始就采取这种方法，与基因领域的研究人员紧密合作，他们很快会发现基因食品是可以安全食用的，基因作物可以是对生态有益的。企业起到了很重要的作用，但它不一定是这个领域的唯一参与者。环保人士本来是可以推动发展中国家的双重绿色革命的，结果却拖延了革命的进程。20 年的时间、金钱、人力和信誉都浪费在了反基因工程运动中了，这些资源如果用来解决真正的而不是想象中的环境问题，从头绿到脚的基因工程早就出现了。

这种怀疑是存在的，而且很难通过短期的验证完全使人信服。

PART   16   总结

到此为止，这本书的新内容就基本结束了。城市是绿的，核能是绿色的，基因工程是绿色的。这本书的其余部分是关于如何不重复我们在以上三个问题上犯过的错误，地球栖息者是如何切实关心我们身处的大自然，以及如何用做尽可能少的改动来管理全球规模的自然基础设施。

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