害虫对其“难以消化”，对人类则安全？基因编辑开创下一代农业

害虫的美食，人类的主食──“淀粉战争”的新阶段

在全球范围内种植的玉米、小麦、豆类、咖啡。
对于这些谷物来说，淀粉是能量的储蓄罐。而对于象鼻虫、谷象虫、棉铃象虫（不是棉蚜虫，而是以棉花蕾为食的棉铃象虫）等以淀粉为美食的害虫来说，这些谷物就像是“自助餐”。Phys.org

新近在Phys.org上介绍的研究试图将基因编辑作为武器引入这场“淀粉战争”。由巴西农业研究公司（EMBRAPA）和气候变化基因组研究中心（GCCRC）等国际团队在Biotechnology Journal上发表的论文中，提出通过基因编辑增强植物本身的“淀粉保护防御系统”，构想出一种对害虫来说“难以下咽且无法消化的种子”。Phys.org

看不见的盾牌“α-淀粉酶抑制剂”是什么

害虫消化淀粉需要一种叫做“α（阿尔法）淀粉酶”的酶。这种酶就像剪刀一样，将淀粉链切割成糖。

野生豆科植物等种子中含有干扰这种剪刀活动的“α-淀粉酶抑制蛋白”。有了这种抑制剂，害虫即使吃了种子也无法充分吸收营养，生长和繁殖受到阻碍。也就是说，植物给自己的种子加上了“非毒性但难以消化的涂层”。Phys.org

然而，我们经过多年努力，将豆类和谷物培育成“对人类来说易于消化且美味的形式”。研究团队指出，在这个过程中，这些抑制蛋白可能大多减少了。Phys.org

自2000年代以来的持续探索

在这篇综述论文中，整理了过去20年在该领域积累的研究。具体来说，

• 从各种植物中探索产生α-淀粉酶抑制蛋白的基因

• 针对不同害虫和动物种类，详细评估这种抑制剂的有效性

• 开发通过基因重组大量生产抑制剂的转基因（GMO）植物

• 相关专利的获得情况

等步骤。Phys.org

其中，长期储存的谷物被豆象和谷象等害虫侵蚀是重点目标。它们在豆荚中孵化，并在被运到仓库的谷物中世代繁殖。等到发现时，袋子里的谷物已经变成粉末──这是全球农民面临的悲剧。Phys.org

为什么“传统GMO”不够？

那么，为什么不大量生产外部引入抑制蛋白基因的GMO呢？但这里面有一个大障碍。

传统的转基因作物是将其他生物种的基因引入作物基因组。即使在科学上是合理的，但“含有其他物种基因的食品”仍然存在强烈的抵触情绪。此外，许多国家对GMO进行严格审查，开发费用和时间大幅增加。Phys.org

负责巴西生物安全政策的CTNBio（国家生物安全技术委员会）在某些条件下，不将“未引入其他物种基因，仅改造作物自身基因”的作物视为GMO。Phys.org

这对企业来说至关重要。如果能获得相同的害虫抗性，投资于监管负担较轻的“非GMO”基因编辑作物更容易。

CRISPR增强“原有防御机制”

这时，CRISPR基因编辑技术登场。它是一种在DNA上目标位置引入“分子剪刀”并修改碱基序列的方法，不一定需要引入其他物种的基因。

研究团队描绘的情景很简单。

1. 在作物基因组中识别出产生α-淀粉酶抑制蛋白的基因或其调控区域

2. 利用CRISPR增强该基因的“开关”或稍微改变氨基酸序列以提高蛋白质活性

3. 结果是，在作物的种子或叶子中大量生产对害虫消化酶有效但对人类和家畜的淀粉酶无影响的“精准抑制剂”

这样产生的作物对害虫来说是“吃了也长不胖的饭”，大大减少了损害，而对人类和家畜来说仍然是安全且易于消化的食品。Phys.org

实际被瞄准的害虫

综述中特别提到了以下害虫作为例子。Phys.org

• 豆象和谷象类（Bruchids）：不仅吃豆荚中的豆子，还会在储存中将豆子从内部掏空的储藏害虫。

• 棉铃象虫（Anthonomus grandis）：在棉花蕾中产卵，大大降低纤维的质量和产量。

• 咖啡浆果象虫（Hypothenemus hampei）：幼虫在咖啡果实中吃种子，是全球咖啡产地头疼的害虫。

这些都是瞄准含有大量淀粉和糖的种子、花蕾、果实的“甜食爱好者”昆虫。如果能增加对它们的α-淀粉酶有效的抑制蛋白，就有可能在不依赖农药的情况下持续减少损害。

在“反GMO”的世界中如何被接受

那么，这一构想会被社会如何接受呢？
在社交媒体上，新闻一经介绍，各种反应纷至沓来（以下是对讨论趋势的形象化）。

1. 环保派和可持续发展导向的积极声音

在X（前Twitter）上，关注环境问题和可持续农业的账户中，这样的语调的帖子很突出。

“如果能在不依赖农药的情况下控制害虫，欢迎。谨慎设计以不影响人类淀粉酶的点也值得肯定。”
“在气候变化导致害虫损害增加的情况下，提高作物的‘自我防御力’的做法是合理的。”

农药喷洒不仅涉及成本，还涉及周围生态系统和农作业者的健康负担。因此，“如果能减少农药，基因编辑也是一个选择”这一现实的环保视角获得了一定的支持。

2. 对食品安全敏感的群体的谨慎论

另一方面，在对食品安全和健康信息敏感的社区中，反复表达了以下担忧。

“α-淀粉酶抑制剂对人类消化真的没有影响吗？长期摄入的数据呢？”
“不作为GMO处理以放宽监管对企业是否过于有利。标签怎么处理？”

对于经历过过去GMO争议的人来说，“因为没有引入其他物种的基因所以OK”，“所以不是GMO”这种逻辑本身就让人感到不适。需要在讨论中区分“标签问题”和“实质性安全性问题”。

3. “最终是企业利益？”的斜视意见

特别是来自欧洲和日本的一些用户，对全球企业的不信任也显露无遗。

“与其说是害虫对策，不如说是掌握专利的企业想垄断种子业务？”
“应该开放为非洲和南美的小规模农户自由使用的技术，而不是通过专利进行垄断。”

事实上，论文中也提到了与α-淀粉酶抑制剂相关的专利已被大量申请。Phys.org
谁拥有权利，谁能获得访问权的“技术所有权”问题是本研究中无法回避的主题。

4. 农民和农业相关者的现实视角

来自农民本人或农业研究人员的账户中，出现了冷静权衡成本和风险的评论。

“如果能减少储存中的豆子变质的风险，对农民来说非常有吸引力。但种子价格上涨多少是关键。”
“各国的法规和出口市场的接受度也很重要。在出口咖啡或棉花中使用基因编辑品种时，买家会如何判断。”

也就是说，即使在技术上可行，从贸易和品牌战略的角度来看“能否使用”是另一个问题。

“对人类没有影响”可以相信到什么程度？

α-淀粉酶是人类和家畜消化中不可或缺的酶。
研究人员通过设计抑制蛋白的结构，力求实现“结合害虫的酶，但几乎不结合人类和家畜的酶”的选择性。Phys.org##HTML_TAG_368