在美國(guó)賓夕法尼亞州切斯特縣一家酒店的會(huì)議大廳中，一百多位農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者齊聚一堂，他們或許沒(méi)有基因編輯的相關(guān)知識(shí)背景，但都對(duì)蘑菇了若指掌。在賓夕法尼亞州，蘑菇的平均日產(chǎn)量近500噸，雄霸美國(guó)12億美元的蘑菇市場(chǎng)。然而，他們生產(chǎn)的蘑菇有些還沒(méi)來(lái)得及賣(mài)出去，就在貨架上變成褐色，腐敗了。在美國(guó)賓夕法尼亞州切斯特縣一家酒店的會(huì)議大廳中，一百多位農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者齊聚一堂，他們或許沒(méi)有基因編輯的相關(guān)知識(shí)背景，但都對(duì)蘑菇了若指掌。在賓夕法尼亞州，蘑菇的平均日產(chǎn)量近500噸，雄霸美國(guó)12億美元的蘑菇市場(chǎng)。然而，他們生產(chǎn)的蘑菇有些還沒(méi)來(lái)得及賣(mài)出去，就在貨架上變成褐色，腐敗了。蘑菇對(duì)于物理碰撞十分敏感，即便是小心謹(jǐn)慎的“一觸式”采摘法和精心的包裝，也可能激活那些加速蘑菇變質(zhì)的酶。
去年秋天一個(gè)有霧的清晨，在與蘑菇相關(guān)的繼續(xù)教育講座上，一位名叫楊亦農(nóng)（YinongYang）的生物學(xué)家走上講臺(tái)，向大家宣布他已找到了有望解決蘑菇變褐問(wèn)題的方法。這位賓夕法尼亞州立大學(xué)的植物病理學(xué)教授雖然不是蘑菇種植領(lǐng)域的專(zhuān)家，但他利用一種叫做“CRISPR”的新技術(shù)，對(duì)西方世界的食用菇——雙孢蘑菇，進(jìn)行了基因組編輯。
聽(tīng)眾席里的種植者們或許從未聽(tīng)說(shuō)過(guò)CRISPR技術(shù)，但當(dāng)楊亦農(nóng)把經(jīng)過(guò)CRISPR技術(shù)改造后純白的雙孢蘑菇與腐壞變褐的普通蘑菇做了一番對(duì)比之后，他們也意識(shí)到其中潛藏的巨大商業(yè)價(jià)值。賓夕法尼亞州立大學(xué)也深諳其商業(yè)價(jià)值，就在楊亦農(nóng)舉行講座的前一天，他們?yōu)樵撗芯砍晒暾?qǐng)了專(zhuān)利。
“低價(jià)”剪掉蘑菇褐變基因2013年10月，一位名叫戴維·卡羅爾的校友敲開(kāi)了楊亦農(nóng)實(shí)驗(yàn)室的門(mén)�？_爾是一家蘑菇公司的董事長(zhǎng)，他想知道新的基因編輯技術(shù)能否被用于蘑菇改良，以期減少蘑菇的褐變。
生物學(xué)家之前已經(jīng)確認(rèn)了6種編碼褐變酶的基因，導(dǎo)致蘋(píng)果和馬鈴薯褐變的酶也是由這類(lèi)基因編碼的。這些所謂的褐變基因中有4種在蘑菇的子實(shí)體中高度表達(dá)，產(chǎn)生大量的褐變酶，楊亦農(nóng)認(rèn)為如果他能利用基因編輯技術(shù)在蘑菇基因組中引入突變，阻止其中一個(gè)褐變基因的表達(dá)，就可能減緩蘑菇的褐變速度。
CRISPR技術(shù)之所以如此簡(jiǎn)易，是因?yàn)樯飳W(xué)家能夠直接根據(jù)需求構(gòu)建產(chǎn)生突變的分子。就像結(jié)合了指南針、剪刀和老虎鉗功能的工具刀，這些分子工具能夠出色地完成兩個(gè)任務(wù)：鎖定特定的DNA序列，然后對(duì)它進(jìn)行剪切。標(biāo)靶位點(diǎn)DNA的剪切一旦發(fā)生，突變就會(huì)隨之自然發(fā)生。
楊亦農(nóng)利用一個(gè)微小的DNA突變破壞了一種褐變酶基因的表達(dá)，并用DNA檢測(cè)對(duì)這一突變進(jìn)行了確認(rèn)。他說(shuō)一個(gè)熟練的分子生物學(xué)家大約能在3天內(nèi)構(gòu)建一個(gè)專(zhuān)門(mén)的突變工具，用于編輯任何生物的任何基因。
這正是CRISPR技術(shù)被科學(xué)家追捧的原因——快捷、經(jīng)濟(jì)且簡(jiǎn)易。在實(shí)驗(yàn)室中制造抗褐變的蘑菇大約花費(fèi)了2個(gè)月的時(shí)間。楊亦農(nóng)暗示這類(lèi)研究如果不是特別簡(jiǎn)單，也是極其程式化的，而且花費(fèi)非常少。合成向?qū)NA及其“骨架”算是整個(gè)研究項(xiàng)目中難的步驟了，也只需幾百美元就能完成。目前有很多小型生物技術(shù)公司正在定制用于編輯任何基因的CRISPR架構(gòu)。楊亦農(nóng)說(shuō)：“如果不考慮人力，這個(gè)項(xiàng)目大約只需不到1萬(wàn)美元。”
研究動(dòng)物的科學(xué)家也緊跟基因編輯的技術(shù)風(fēng)潮。Recombinetics公司是美國(guó)明尼蘇達(dá)州的一家小型生物技術(shù)公司，該公司的研究人員從基因水平阻斷了荷斯坦奶牛（乳制品業(yè)的主要乳牛品系）體內(nèi)控制牛角生長(zhǎng)的生物信號(hào)。他們通過(guò)基因編輯，將阿格斯肉牛的自然突變無(wú)角基因，導(dǎo)入荷斯坦奶牛的基因組中。農(nóng)業(yè)科學(xué)家認(rèn)為，基因編輯技術(shù)讓養(yǎng)殖業(yè)更人道，因?yàn)檫@種技術(shù)讓公的荷斯坦奶牛無(wú)需接受殘酷的去角手術(shù)。去掉奶牛的角，不僅可以防止奶牛打斗受傷，還可防止傷及奶農(nóng)。
該公司的首席執(zhí)行官斯科特·法倫克魯格（ScottFahrenkrug）認(rèn)為，這種基因編輯過(guò)程不涉及轉(zhuǎn)基因，只是在奶牛的基因組中引入幾個(gè)堿基，其基因組成與我們已經(jīng)在吃的食物并無(wú)差異。與此同時(shí)，中國(guó)和韓國(guó)的科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始合作研發(fā)肌肉型肉豬，他們計(jì)劃利用基因編輯技術(shù)，敲除豬體內(nèi)的肌肉生長(zhǎng)抑制素基因。
與其他的強(qiáng)大科技一樣，CRISPR技術(shù)激發(fā)了一些農(nóng)業(yè)夢(mèng)想家對(duì)未來(lái)農(nóng)業(yè)的幻想，一些近乎科幻的場(chǎng)景，已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)在科學(xué)文獻(xiàn)中。丹麥哥本哈根大學(xué)的植物學(xué)家邁克爾·帕爾姆格倫（MichaelPalmgren）就提議，科學(xué)家可以利用這種新的基因編輯技術(shù)讓糧食作物恢復(fù)“野性”，即恢復(fù)那些在長(zhǎng)期的農(nóng)業(yè)育種過(guò)程中失去的野生性狀。許多具有高度經(jīng)濟(jì)價(jià)值的糧食作物（大米、小麥、柑橘和香蕉）對(duì)于多種病原體的抗性都很差；修復(fù)喪失的基因有可能增強(qiáng)這些作物的抗病能力。
丹尼爾·F·沃伊塔斯（DanielF.Voytas）既在學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)任職，也是Calyxt生物技術(shù)公司的科學(xué)家。在明尼蘇達(dá)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室，沃伊塔斯開(kāi)始嘗試一種叫做“分子馴化”的方法恢復(fù)農(nóng)作物的野生性狀：將現(xiàn)有雜交品系的優(yōu)良基因轉(zhuǎn)入耐受性及適應(yīng)性更強(qiáng)的野生品種（如野生玉米和馬鈴薯）中。沃伊塔斯說(shuō)：“讓野生品種具備各種優(yōu)良性狀，如改變果實(shí)大小或玉米穗數(shù)等，通常只需改變5—7個(gè)基因�，F(xiàn)在，我們不必花費(fèi)10年時(shí)間將野生品種與馴化品系進(jìn)行雜交育種，只需直接對(duì)相關(guān)基因進(jìn)行編輯，就能馴化野生品種�！�
CRISPR技術(shù)問(wèn)世以來(lái)的短短3年間，對(duì)農(nóng)業(yè)界產(chǎn)生了深刻影響。截至2015年秋，利用CRISPR技術(shù)對(duì)植物進(jìn)行基因編輯的科學(xué)論文已發(fā)表了約50篇，而且有初步跡象顯示，美國(guó)農(nóng)業(yè)部認(rèn)為并非所有經(jīng)過(guò)基因編輯的農(nóng)作物都需要像“傳統(tǒng)”轉(zhuǎn)基因作物（GMO）一樣，接受?chē)?yán)格的監(jiān)管。雖然監(jiān)管部門(mén)對(duì)基因編輯作物的態(tài)度還未完全明朗，但多家公司已開(kāi)始爭(zhēng)相種植基因編輯作物，以期這些農(nóng)作物終能夠進(jìn)入市場(chǎng)。
CRISPR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于前所未有的精準(zhǔn)度。CRISPR技術(shù)能夠敲除基因組中的任何基因，或在基因組的特定位置插入基因，來(lái)為農(nóng)作物導(dǎo)入優(yōu)良性狀。該技術(shù)的使用者認(rèn)為，這是所有植物育種方法（包括人類(lèi)使用了數(shù)千年的“自然”育種技術(shù)）中，生物破壞性小的。該技術(shù)還讓科學(xué)家可以在很多情況下避免使用頗具爭(zhēng)議性的轉(zhuǎn)基因技術(shù)（即引入外源性基因）。
一些科學(xué)家對(duì)CRISPR作物的前景表示樂(lè)觀，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為這些作物與轉(zhuǎn)基因作物具有根本性的不同，而這將改變?nèi)藗儗?duì)于GMO食品的爭(zhēng)論。沃伊塔斯認(rèn)為：“這項(xiàng)新技術(shù)讓我們不得不重新思考GMO到底是什么�！�
在用CRISPR技術(shù)編輯作物基因方面，管制較寬松，這也能節(jié)省大量人力物力。去年10月，楊亦農(nóng)為美國(guó)農(nóng)業(yè)部動(dòng)植物衛(wèi)生局的官員做了一個(gè)關(guān)于蘑菇研究的非正式介紹。美國(guó)農(nóng)業(yè)部的官員認(rèn)為，經(jīng)過(guò)編輯的蘑菇并不需要特別或長(zhǎng)期的管制審查。如果真的如此，這將是CRISPR技術(shù)重要的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閾?jù)沃伊塔斯估計(jì)，管制審查過(guò)程的花費(fèi)可能高達(dá)3500萬(wàn)美元，耗時(shí)可能長(zhǎng)達(dá)5年半。
當(dāng)楊亦農(nóng)為賓夕法尼亞州的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和美國(guó)農(nóng)業(yè)部的官員介紹蘑菇研究項(xiàng)目時(shí)，他用了一個(gè)很能說(shuō)明問(wèn)題的短語(yǔ)——遺傳修飾，來(lái)描述他的實(shí)驗(yàn)本質(zhì)。這個(gè)經(jīng)過(guò)仔細(xì)斟酌的新提法，是為了將CRISPR這類(lèi)高精度的基因編輯技術(shù)，與早前將外源DNA轉(zhuǎn)入植物的農(nóng)業(yè)生物技術(shù)區(qū)分開(kāi)來(lái)。楊亦農(nóng)和許多人都認(rèn)為，微妙的措辭對(duì)于避免陷入GMO那樣的爭(zhēng)論至關(guān)重要。實(shí)際上，已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)“GEO”（gene-editedorganism）這樣的縮寫(xiě)來(lái)替代“GMO”或“GM”。
生物技術(shù)食品的批評(píng)者大多認(rèn)為，任何形式的基因修飾都應(yīng)該屬于GM，它們都有可能造成意外的突變，對(duì)人類(lèi)健康或環(huán)境構(gòu)成威脅。像沃伊塔斯和楊亦農(nóng)這樣的科學(xué)家則認(rèn)為，所有形式的植物育種（可追溯到3000年前新石器時(shí)代的人培育的小麥）都涉及基因修飾，而且傳統(tǒng)的育種技術(shù)從生物學(xué)意義上來(lái)說(shuō)并非是無(wú)害的。就像楊亦農(nóng)所說(shuō)的，它會(huì)造成“巨大”的遺傳破壞性。
初步跡象顯示，基因編輯（包括CRISPR技術(shù)）可能較快獲得監(jiān)管部門(mén)的批準(zhǔn)。到目前為止，至少美國(guó)的監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)某些基因編輯作物與轉(zhuǎn)基因GMO作物是區(qū)別對(duì)待的。當(dāng)Calyxt公司首次向美國(guó)農(nóng)業(yè)部詢(xún)問(wèn)，是否需要對(duì)基因編輯的馬鈴薯進(jìn)行監(jiān)管審查時(shí)，美國(guó)聯(lián)邦官員花了一年時(shí)間審查，終于在2014年8月決定，基因編輯作物不需要特別考量；去年夏天，當(dāng)該公司再次向美國(guó)農(nóng)業(yè)部呈報(bào)他們的基因編輯大豆時(shí)，審查官員只花了兩個(gè)月的時(shí)間就做出了類(lèi)似的決定。對(duì)于生物技術(shù)公司來(lái)說(shuō)，這說(shuō)明美國(guó)當(dāng)局認(rèn)為，這些基因編輯的新技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)有著本質(zhì)的不同；而對(duì)于基因修飾技術(shù)的批評(píng)者來(lái)說(shuō)，這意味著生物技術(shù)公司在鉆監(jiān)管體系的空子。楊亦農(nóng)的蘑菇也許是向美國(guó)農(nóng)業(yè)部呈報(bào)的種CRISPR食品。
像CRISPR這樣的新技術(shù)，促使一些政府開(kāi)始重新審視GMO的定義。去年11月，瑞典的農(nóng)業(yè)委員會(huì)裁定：某些用CRISPR技術(shù)誘發(fā)的植物突變，不符合歐盟對(duì)于GMO的定義；阿根廷政府也同樣決定一些基因編輯作物不屬于GMO的管制范圍。歐盟一直以來(lái)都對(duì)轉(zhuǎn)基因作物有相當(dāng)嚴(yán)格的管制，隨著新的基因編輯技術(shù)的出現(xiàn)，目前它正在重新審核相關(guān)政策，但相關(guān)立法還沒(méi)有這么快。
雖然關(guān)于這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有什么中間立場(chǎng)，但沃伊塔斯和其他人還是提出了一個(gè)具有潛力的妥協(xié)方案：通過(guò)基因編輯導(dǎo)致的基因突變或基因敲除，應(yīng)該被看作類(lèi)似傳統(tǒng)育種方式（例如用于誘發(fā)突變的X射線(xiàn)）所導(dǎo)致的突變；而利用基因編輯引入新的DNA，則應(yīng)該接受相應(yīng)的監(jiān)管審查。
消費(fèi)者會(huì)同意那些科學(xué)家的樂(lè)觀觀點(diǎn)嗎？還是會(huì)認(rèn)為CRISPR作物不過(guò)是另一種轉(zhuǎn)基因食品？由于CRISPR技術(shù)現(xiàn)在才剛開(kāi)始應(yīng)用于糧食作物，這些問(wèn)題還沒(méi)有在大眾中激起波瀾，但它很快就會(huì)引起公眾的關(guān)注。
雖然CRISPR技術(shù)比傳統(tǒng)育種技術(shù)更，但也并非萬(wàn)無(wú)一失。有時(shí)，這個(gè)的剪切工具也會(huì)對(duì)非目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行剪切，存在“脫靶”的可能，這引起了一些人對(duì)該技術(shù)安全性的擔(dān)憂(yōu)。珍妮弗·庫(kù)茲馬（JenniferKuzma）是美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的政策分析師，她從GMO農(nóng)業(yè)起步初期就開(kāi)始關(guān)注與此相關(guān)的科學(xué)進(jìn)展與政策變化。她談道：“性是這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，但那并不意味著會(huì)降低相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。脫靶剪切可能會(huì)產(chǎn)生完全不同的危害�！�
庫(kù)茲馬預(yù)測(cè)，那些一直反對(duì)基因修飾技術(shù)的人，仍不會(huì)輕易接受CRISPR食品。她說(shuō)：“抵制代GMO的公眾，不可能僅僅因?yàn)槲覀冎桓淖兞松倭康腄NA，就接受第二代基因改造技術(shù)。他們還是會(huì)把CRISPR食品跟以前的GMO歸為一類(lèi)�！睅�(kù)茲馬更關(guān)心的是，在越來(lái)越多基因編輯食品即將涌入市場(chǎng)的新時(shí)代，如何更新整個(gè)監(jiān)管結(jié)構(gòu)，以及在審查階段吸納更多的意見(jiàn)。
楊亦農(nóng)的蘑菇命運(yùn)又將如何？在他的講座結(jié)束時(shí)，種植蘑菇的種植者們除了禮節(jié)性的鼓掌之外，對(duì)于這個(gè)新技術(shù)并沒(méi)有明顯的反應(yīng)和表態(tài)。楊亦農(nóng)也明白這一點(diǎn)，他告訴種植者們：“這種蘑菇能否商業(yè)化種植，完全取決于你們�！笨购肿兊哪⒐侥壳斑�暫時(shí)是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。如果種植者不確信抗褐變蘑菇的價(jià)值，或是害怕消費(fèi)者會(huì)抗拒，那么這些經(jīng)過(guò)基因編輯、具有優(yōu)良性狀的蘑菇可能永無(wú)面世之日。對(duì)于在黑暗中生長(zhǎng)的蘑菇，不見(jiàn)天日通常不是件壞事，但對(duì)于這項(xiàng)變革性的新技術(shù)來(lái)說(shuō)，或許不是什么好兆頭。