黄金大米可以帮助我们终结营养危机，但前提是研究者能够克服一些艰巨的技术和政治障碍。
2013年，菲律宾一些母亲和孩子集会抗议黄金大米，因其通过基因技术使大米含有分解成维生素A所需要的胡萝卜素
年复一年，每次阿德里安·杜波克（Adrian Dubock）谈到黄金大米的发展，从他的声音里就能听出些沮丧。他说：“这是场艰苦的历程，但我相信我们会胜利的。”
黄金大米的研制是为了应对全球最贫困地区出现的营养危机。根据世界卫生组织的统计，每年有250 000到500 000名儿童因为维生素A缺乏症而失明。他们中有一半人在失明一年中会死亡，主要是他们的免疫系统因缺乏足够的维生素A而无法正常运行。
由于黄金大米在基因设计的时候就要求含有胡萝卜素，它是维生素A的前体，对于全球依赖大米的区域来说，这似乎看起来是维生素A缺乏的理想解决方案。在包括南亚和东南亚在内的很多地区，如印度、孟加拉国、印度尼西亚和菲律宾，水稻是主要的食物来源，包含每天卡路里摄入的70%。黄金大米项目的负责人杜波克说：“在菲律宾，如果一餐没有米饭，就不叫一餐饭。”
大米相对便宜，容易吃饱，但作为主食，它自身存在缺陷。例如，大米中缺乏很多重要的维生素和营养物，包括维生素A。此外，大多数谷物经过抛光的加工过程，这样有助于防止腐烂，但这同时也削减了营养价值，令那些主要以大米为食的消费者营养不良。
尽管如此，转基因农业仍然存在大量争议，科学和监管部门所遇到的阻碍已经叫停了黄金大米。杜波克表示，那些想把黄金大米推广给大众的人们，必须准备好发动一场多管齐下的运动，来克服各种研究障碍、赢得公众信任，并激励政府做出支持。这将是一条漫长的道路。尽管危机四伏，杜波克仍然坚定不移，埋头向前，而且，他不是一个人在战斗。
美好前景
2000年，科学家们播下了黄金大米的种子，当时苏黎世瑞士联邦理工学院的植物学家英戈·珀特里库斯（Ingo Potrykus）和德国弗莱贝格工业大学的细胞生物学家彼得·拜尔（Peter Beyer）联手，初次尝试将控制胡萝卜素合成的基因注入水稻植株。新获得的胡萝卜素令大米具有独特的橘黄色，所以有了后来为人们熟知的叫法，但它无法解决维生素A缺乏的消费者对营养的需求。之后他们与总部在巴塞尔的瑞士生物技术公司先正达公司联手，提高了种子的版本，可以在消费者一顿饭中包含日常胡萝卜素摄入量的一半以上。先正达公司随后在科学家和公共卫生专家组成的人道主义委员会的支持下，将产品的控制权转移到黄金大米项目，由珀特里库斯和杜波克负责，负责向发展中国家的低收入农民和公共部门的研究者提供黄金大米。
珀特里库斯和拜尔对代谢基因的不同组合进行了艰苦的、反复实验，并尝试将它们引入水稻基因组。黄金大米的最初版本来自于从水仙花中提取的基因（黄水仙）和细菌，实验生产的大米每克含有1.6微克的胡萝卜素，这对膳食补充的剂量严重不足。2005年先正达公司改进后的版本将水仙基因替换成从玉米中提取的同等基因。黄金大米2号，含有相当可观的胡萝卜素量，每克达到37微克，而多个实验已经证明人类消费者可以安全接受胡萝卜素。
黄金大米（左）与传统大米
现实的打击
然而，从实验室的温室到规模种植的田地，黄金大米的发展历程经历了几个技术上的问题。自2010年，菲律宾的国际水稻研究所和黄金大米项目一直与菲律宾水稻研究所联手进行实地试验，在全菲律宾五个实验基地跨越了三个生长季。
遗憾的是，他们选择用于实地种植的黄金大米的植株与当地各种水稻品种生长不同，对那些苦苦挣扎的稻农们缺乏吸引力。负责实验的菲律宾水稻研究所的安东尼奥·阿方索（Antonio Alfonso）说：“最终的产品要好到农民们随时愿意接受，农民们看的是产品的农业性状，包括产量、抗病害性、品质，以及承受恶劣条件的能力，当然还有胡萝卜素的含量。”
确定一个能够提供足够胡萝卜素的基因组合只是成功的一半。科学家们必须将这些基因注入到水稻植株的基因组中，允许他们不干扰其他的基因表达。随着进一步的复杂化，实验室里进展顺利的作物可能并非人们喜欢食用或种植的品种。因此，农学家们必须执行一个漫长的“基因渗入”过程，他们用普通的植株多次培养转基因植株。最终的目标是生产含有新特征的植株，否则就和本地植株没什么两样。
国际水稻研究所从事转基因生物强化大米工作的伊内兹·斯莱莫雷丁（Inez Slamet-Loedin）认为，基因渗入不足可能会阻止黄金大米的发展。她解释道：“先正达公司一直在研究一种不适应热带地区的美国水稻品种。国际水稻研究所的科学家们将这种水稻与菲律宾的热带水稻品种杂交，但她估计杂交品种只需要当地水稻品种基因条件的82%。她说：“我们可能需要更多些，到98%。”
引入的基因的位置可能也存在问题。先正达公司向国际水稻研究所提供了六种不同的“注入结果”，带有产生胡萝卜素的玉米基因的个体水稻植株在基因组中的不同位置合成。黄金大米研究小组关注了其中最特别的注入结果，即GR2-R，该结果在温室测试中表现良好，但在实地试验中表现不佳。随后的调查发现，注入位置会干扰与根系发展相关的基因表达。
黄金大米研究小组接触到了不同注入结果的多个植株，但他们关注GR2-R，来规范与测试相关的管理过程。这样做一部分原因是由于一份叫做《卡塔赫纳生物安全议定书》的文件，得到了165个国家和欧盟的批准。该协定书鼓励人们谨慎管理“改性活生物体”，其定义为“拥有利用现代生物技术获得基因物质的全新组合”的生物体。考虑到测试特殊转基因植株的费用和文件工作，大多数研究组织关注单个结果，来进行监管过程，实际上好比是把房子押注于一个旋转的车轮上。德国哥廷根大学经济学家马丁·加伊姆（Matin Qaim）说：“如果你能在田地里种植任何作物并测试它，事情就要容易得多。”
国际水稻研究所的研究人员将他们的注意力转移到另一个结果，是从先正达公司那获得的GR2-E。斯莱莫雷丁说：“这一直是我们的备用，所以至少我们还没有从零开始。但是我们需要生成一些额外的监管数据。”这并不像听起来那么简单，而且加伊姆说了，“花了一到两年的时间”才看到一些变化。
转基因的烙印
科学问题可以解决，但是公众对转基因生物的担心可能是一个更大的障碍。活动人士在欧洲和北美已经形成了争论，他们对“非自然”转基因生物带来的环境影响和健康风险提出了质疑和担心，尽管科学家们把很多研究摆在面前，本应该能够缓解他们的担忧。杜波克描述了在菲律宾的调查，调查发现许多农民对黄金大米很感兴趣，即使他们知道黄金大米诞生的来龙去脉，直到他们听到“转基因生物”这个词。斯莱莫雷丁也报告了与营养学家共事的类似经历。她说：“我遇到一个人，你和他说黄金大米如何能让孩子们更健康的时候，他非常喜悦。但当他听说这是转基因生物时，他突然就改变了主意。人们已经把转基因的形象看成是魔鬼了。”
国际绿色和平组织，一个受人尊敬的具有悠久历史的非政府组织一向支持环保事业，是黄金大米最知名的反对者之一。作为一个更广泛的反对转基因生物运动的一部分，该组织表示，食用大米可能不安全，可能对环境有害，可能会剥夺当地农民的权利。作为替代方案,该集团希望看到在膳食补充方面的“传统”农业方法和策略。
在这种环境下，黄金大米研究者们犯的任何小错误会成为一个重大挫折。例如，2008年由波士顿塔夫茨大学营养科学家唐广文在中国主持的一项研究显示，食用一份黄金大米饭既安全又有效的促进儿童体内血清维生素A水平。2012年研究成果发表不久，绿色和平组织发布了一份新闻稿，声称调查人员没有披露他们在测试的植株是转基因植株，描述中称，推动黄金大米是“不负责任和危险的”，并谴责唐和她的团队“把孩子当成豚鼠”做实验。
中国政府随后解雇了三名参与其中的当地科学家。塔夫茨大学的一份评论得出结论，研究人员并未妥善处理实验协议，他们没有充分地向父母告知所测试用的大米为转基因产品，在收到机构批准后违规修改了研究协议书。唐目前正与学校和美国营养学会打官司，对撤销她研究的决定进行抗争。
绿色和平组织科学家珍妮·科特（Janet Cotter）认为，对黄金大米的安全性做出断言为时过早。“你很可能能够在大米中添加胡萝卜素，但问题是，其他还有什么改变?”她说。“你没有办法测试植物中的每一个化合物，对于更广泛的人口来说，你还是不会知道食品是否安全。”但黄金大米的支持者认为这是，对营养不良问题解决方案产生异议没有必要。“我们不能说转基因作物的风险为零,”纽约康奈尔大学专攻生物技术政策的政治科学家罗纳德·赫宁（Ronald Herring）说，“但我不知道任何实际验证的风险，我认为科学的方向都是相同的。”
反对派的动力看起来可能很奇怪,因为黄金大米原本是为了保证贫困儿童的健康。根据加伊姆的研究，这正是问题所在：许多反转基因运动认为黄金大米是特洛伊木马；如果广泛使用，会对农业生物技术从根本上改变其话语。“他们正在寻找宣传机会，来表明我们需要转基因作物。”科特说。
黄金大米避开许多反对转基因作物的争论。一个常见的环境问题是转基因性状将分散到其他植物物种，可能导致出乎意料的后果，如顽固的杂草。但胡萝卜素只是对人类有益，而对植物本身并没有提供明显的优势。加伊姆说：“这不会让这些植物更健康。不会蔓延。”
此外，新的属性引入到当地农民普通种植的水稻植株上，因此食用黄金大米不会让种植者受制于生物技术公司，去他们那里购买每季的稻种，也不会改变他们的农业耕作。很多黄金大米的反对者认为，饮食多样性会是更佳的解决方案，事实就是这样。遗憾的是，很多亚洲最穷的、最营养不良的人口缺乏，也不太可能获得芒果、胡萝卜和其他富含维生素A的水果蔬菜。相反，黄金大米能很容易地就添加到当地饮食中去。
可惜，每年的延误直接导致因为营养不良而失去生命。加伊姆和他的同事们分析了使用黄金大米带来的健康和经济效益，他们预计黄金大米每年在全球范围内可以挽救40 000个生命。中国人类消费实验的结果表明，在某些情况下，投资回报率会高出很多。加伊姆说：“即使我们乐观的假设也可能有悲观的一面。不是每个消费者都会去种植或食用黄金大米。它不是‘神奇的子弹’，但却是对抗营养不良潜在的工具。”黄金大米的早期结果振奋人心，其他研究小组目前正在调查大米的食用是对抗其他重要营养素缺乏的渠道，例如铁。
黄金未来
挫折已是不幸，但黄金大米的研究人员有信心在未来发现一个成功的组合。监管环境将是一个决定性因素，阿方索和斯莱莫雷丁赞扬了他们从菲律宾政府那里得到的对研究项目的支持。他们希望，一旦实地试验的数据表明了黄金大米的安全性和有效性，他们的国家将支持由此带来的商业化。如果作物是好的，他们说，那好处就不言而喻了。
当然，政府和抗议者都非常重要，但转基因水稻的临界点可能来自农民本身。随着农民开始认识到一些新水稻的优势，稻田的种子一定会在世界各地的稻田里找到属于自己扎根的田地，无论有没有官方的批准。赫宁预测，黄金大米，以及转基因食品，将有一天彻底改变农业，就好比当年的MP3播放器改变了音乐产业。
不管怎样，好的创意，好的作物――最终将有所归属。
资料来源Nature
责任编辑 彦 隐
“铁”饭碗
许多缺乏维生素A的社区也缺乏其他重要的营养素，例如铁。科学家们也把改良后的大米作为传输这一矿物质的机会。澳大利亚墨尔本大学食品生物技术专家亚历山大·约翰逊（Alexander Johnson）说：“在所有主要的谷物中，大米含铁量最低。精米中含有2-4ppm的铁，而对于需要从大米中获得主要卡路里的人来说，大概需要14ppm的铁含量。
试图通过传统育种获得铁强化大米，只能产出两倍铁的含量。由约翰逊和他的同事,以及另一个由苏黎世瑞士联邦理工学院的威廉·格瑞森小组研发的两个转基因植株，提供了新的选择。这两个植株都使用烟草胺合成酶基因编码,一种能增加植物内部铁传输的酶和铁蛋白，帮助从环境中吸收铁的存储蛋白。
约翰逊的研究小组在菲律宾和哥伦比亚五年的实地试验进展过半，前期数据比较乐观。国际水稻研究所的伊内兹·斯莱莫雷丁说：“在野外条件下，我们得到的水稻含铁15ppm,没有产量损失，保证优质粮食。”国际水稻研究所和约翰逊的研究小组正紧密合作。格瑞森在寻求可能的合作者，将他的水稻从实验室推向实地实验，不过他还有更雄心勃勃的计划，那就是研究一种超营养的作物，并带有多生物强化特征。他说：“我们想同时解决胡萝卜素含量和铁，或者维生素B6的含量。我们有技术，应该试试，尽管我不得不说这会是‘监管冒险’的事。”