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RNA农药 — 一场潜在的农业革命,但也存在风险

几十年来,农业一直试图寻找新的方法,在保护农作物免受害虫侵害的必要性与农药造成的环境和生态系统破坏之间取得平衡。传统化学农药最终往往会损害除其专门针对的物种之外的许多其他物种,从而对人类和动物健康造成意外损害。随着高度针对性的策略(基于 RNA 的杀虫剂)的测试开始,这种漫无目的的方法可能最终会找到解决方案。这些新产品能否最终阻止″一体式″传统产品对领域的毒害? 它们的效果如何?或者RNA是否会成为另一个瓶子里的精灵,带来意想不到的后果? 让我们尝试回答这些问题。

杀死或被杀死——拯救农作物免受害虫侵害的问题

随着人类数量的不断增加,保护农作物免受昆虫(主要是蚜虫)、细菌和真菌等害虫的侵害已成为不可或缺的需求。20 世纪 40 年代,DDT(二氯二苯基三氯乙烷)的开发改变了农作物的产量,彻底改变了人类的营养。然而,一旦其使用变得足够广泛,人们就开始清楚地认识到滴滴涕并非无害,而且其广泛使用会带来负面后果。毒理学研究发现它对人类和野生动物有残留活性,引起严重的健康问题,最终导致其停产。现代农药的毒性比滴滴涕低,但仍然相当有害。它们的使用必须受到控制,尽管受到严格监管,但意外(甚至″可接受″)的后果仍然会造成损害。从害虫产生抗药性,到其他物种被杀死,甚至是意外的人口激增导致生态系统失去平衡,杀虫剂通常不会产生其应有的一次性效果。由于生态系统依赖于授粉媒介,农药造成的损害往往会波及不同的作物。例如,灰葡萄孢真菌对所有杀菌剂都产生了令人难以置信的抗药性,每年可造成高达 1000 亿美元的产品损失。

RNA 农药简史

尽管基于 RNA 的技术在 COVID-19 大流行期间因其使用而受到关注,但近二十年来,RNA 干扰(RNAi,也称为转录后基因沉默 - PTGS)在各种应用中的使用已为人所知 。科学现在正在经受考验:2017年,孟山都公司获得了美国环境保护署(EPA)的批准,可以在玉米上进行实验。然而,直到 2019 年,基于 RNAi 的农药才被正式引入世界,并在法国巴黎举行的 RNAi 农药会议上进行了讨论,并得到了经济合作与发展组织 (OECD) 的支持 。来自工业界、学术界和监管委员会的许多专家出席了这次会议,并促成了一份文件的制定,该文件于 2023 年 8 月更新,称为外用 dsRNA 农药的人类健康风险评估注意事项。如今,新的生产策略大大降低了 RNAi 农药的价格,使其具有商业可行性。 ViVe Beet 等项目以及 GreenLight Biosciences 和 RNAissance Ag 等公司成功地试验了这项技术,该技术现在可以以更实惠的价格获得。

基于 RNAi 的农药技术如何发挥作用?

RNAi 农药的作用机制取决于双链 RNA (dsRNA) 特定序列的产生。一旦害虫吸收了这种遗传信息,目标基因——生产必需蛋白质所必需的基因——就会在生物体内受到抑制。这一系列事件的最终影响是抑制害虫的一些重要的生物过程,导致其最终死亡。从理论上讲,RNA 技术的主要优点是它们对特定生物有机体具有极高的选择性,因此影响非预期目标的风险很小。另一个优点是基于RNA的基因农药不会污染环境,而且如果它们确实进入环境,它们的化学性质不稳定,因此会很快降解。就有效性而言,RNA农药似乎优于传统农药。 首先,它们可以被设计为专门针对任何种类的害虫,从昆虫到真菌、细菌,甚至是难以针对的病毒。新的、高度特异性的基于 RNAi 的农药可以快速开发,这意味着即使在种植者没有时间的情况下(例如发生意外的侵扰时),它们也可以使用。他们甚至可以通过简单地靶向同一基因(或完全不同的基因)的另一个区域来靶向已经产生一定程度抗性的生物体。那么问题来了,RNA农药是否应该进行″田间试验″?

简要了解 RNA 农药的可能风险

许多研究证实,基于 RNAi 的产品产生毒性的风险可能非常低,无论它们如何吸收(例如吸入、皮肤接触,甚至摄入)。然而,对于我们仍然知之甚少的技术,谨慎是远远不够的——尤其是因为它可能会被大规模使用。地球之友的报告″基因沉默农药″(PDF)包含了对这一新领域的许多批评,其″巫师的学徒″结论指出:″假设我们可以安全地释放农药,这种傲慢的态度怎么强调都不为过。旨在诱导环境中生物体的基因改造,而不会造成意想不到的后果。″农民不再继续使用有毒农药的新配方来对付抗药性害虫,生态农业方法提供了真正的解决方案。″似乎值得强调的一个批评是,这与我们确实知道的风险无关;而是与我们已知的风险有关。 这是我们不知道的。我们仍然必须面对非常大的知识差距,这限制了我们理解基因操纵所有后果的能力。例如:受相同 RNA 序列影响的潜在相似生物体的数量可能是巨大的。

底线

根据定义,RNA 农药是杀死某些生物体的武器。任何用于摧毁某些东西的技术都是有风险的。淡化它们或完全忽视它们而支持它们诱人的有效性是非常不负责任的,特别是因为其后果可能在全球范围内是灾难性的。然而,我们目前使用的替代方案并不安全或干净。归根结底,是要正确评估这项新技术的风险和收益,并意识到后果可能在数年或数十年后才显现出来。我们无法对这项技术的威力(无论是哪个方向)得出结论,但我们提供它以提高可见性。

 
 
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