責任編輯:本站編輯 來源:RNAi技術前沿 日期:2024-03-12
殺死或被殺死——拯救農作物免受害蟲侵害的問題
隨著人類數量的不斷增加,保護農作物免受昆蟲(主要是蚜蟲)、細菌和真菌等害蟲的侵害已成為不可或缺的需求。20 世紀 40 年代,DDT(二氯二苯基三氯乙烷)的開發改變了農作物的產量,徹底改變了人類的營養。然而,一旦其使用變得足夠廣泛,人們就開始清楚地認識到滴滴涕并非無害,而且其廣泛使用會帶來負面后果。毒理學研究發現它對人類和野生動物有殘留活性,引起嚴重的健康問題,最終導致其停產。現代農藥的毒性比滴滴涕低,但仍然相當有害。它們的使用必須受到控制,盡管受到嚴格監管,但意外(甚至″可接受″)的后果仍然會造成損害。從害蟲產生抗藥性,到其他物種被殺死,甚至是意外的人口激增導致生態系統失去平衡,殺蟲劑通常不會產生其應有的一次性效果。由于生態系統依賴于授粉媒介,農藥造成的損害往往會波及不同的作物。例如,灰葡萄孢真菌對所有殺菌劑都產生了令人難以置信的抗藥性,每年可造成高達 1000 億美元的產品損失。
RNA 農藥簡史
盡管基于 RNA 的技術在 COVID-19 大流行期間因其使用而受到關注,但近二十年來,RNA 干擾(RNAi,也稱為轉錄后基因沉默 - PTGS)在各種應用中的使用已為人所知 。科學現在正在經受考驗:2017年,孟山都公司獲得了美國環境保護署(EPA)的批準,可以在玉米上進行實驗。然而,直到 2019 年,基于 RNAi 的農藥才被正式引入世界,并在法國巴黎舉行的 RNAi 農藥會議上進行了討論,并得到了經濟合作與發展組織 (OECD) 的支持 。來自工業界、學術界和監管委員會的許多專家出席了這次會議,并促成了一份文件的制定,該文件于 2023 年 8 月更新,稱為外用 dsRNA 農藥的人類健康風險評估注意事項。如今,新的生產策略大大降低了 RNAi 農藥的價格,使其具有商業可行性。 ViVe Beet 等項目以及 GreenLight Biosciences 和 RNAissance Ag 等公司成功地試驗了這項技術,該技術現在可以以更實惠的價格獲得。
基于 RNAi 的農藥技術如何發揮作用?
RNAi 農藥的作用機制取決于雙鏈 RNA (dsRNA) 特定序列的產生。一旦害蟲吸收了這種遺傳信息,目標基因——生產必需蛋白質所必需的基因——就會在生物體內受到抑制。這一系列事件的最終影響是抑制害蟲的一些重要的生物過程,導致其最終死亡。從理論上講,RNA 技術的主要優點是它們對特定生物有機體具有極高的選擇性,因此影響非預期目標的風險很小。另一個優點是基于RNA的基因農藥不會污染環境,而且如果它們確實進入環境,它們的化學性質不穩定,因此會很快降解。就有效性而言,RNA農藥似乎優于傳統農藥。 首先,它們可以被設計為專門針對任何種類的害蟲,從昆蟲到真菌、細菌,甚至是難以針對的病毒。新的、高度特異性的基于 RNAi 的農藥可以快速開發,這意味著即使在種植者沒有時間的情況下(例如發生意外的侵擾時),它們也可以使用。他們甚至可以通過簡單地靶向同一基因(或完全不同的基因)的另一個區域來靶向已經產生一定程度抗性的生物體。那么問題來了,RNA農藥是否應該進行″田間試驗″?
簡要了解 RNA 農藥的可能風險
許多研究證實,基于 RNAi 的產品產生毒性的風險可能非常低,無論它們如何吸收(例如吸入、皮膚接觸,甚至攝入)。然而,對于我們仍然知之甚少的技術,謹慎是遠遠不夠的——尤其是因為它可能會被大規模使用。地球之友的報告″基因沉默農藥″(PDF)包含了對這一新領域的許多批評,其″巫師的學徒″結論指出:″假設我們可以安全地釋放農藥,這種傲慢的態度怎么強調都不為過。旨在誘導環境中生物體的基因改造,而不會造成意想不到的后果。″農民不再繼續使用有毒農藥的新配方來對付抗藥性害蟲,生態農業方法提供了真正的解決方案。″似乎值得強調的一個批評是,這與我們確實知道的風險無關;而是與我們已知的風險有關。 這是我們不知道的。我們仍然必須面對非常大的知識差距,這限制了我們理解基因操縱所有后果的能力。例如:受相同 RNA 序列影響的潛在相似生物體的數量可能是巨大的。
底線
根據定義,RNA 農藥是殺死某些生物體的武器。任何用于摧毀某些東西的技術都是有風險的。淡化它們或完全忽視它們而支持它們誘人的有效性是非常不負責任的,特別是因為其后果可能在全球范圍內是災難性的。然而,我們目前使用的替代方案并不安全或干凈。歸根結底,是要正確評估這項新技術的風險和收益,并意識到后果可能在數年或數十年后才顯現出來。我們無法對這項技術的威力(無論是哪個方向)得出結論,但我們提供它以提高可見性。
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