全世界范围内，科学家们正想办法让大米摆脱由来已久的麻烦。
每天全球有一半人口食用大米，谷物成为亿万人口营养的主要来源。然而，除了含有维他命、矿物质和碳水化合物以外，谷物中往往还包含一些不良物质。由于大米的生长方式，其中含有砷元素，对人类健康造成极大威胁。
英国贝尔法斯特女王大学植物和土壤科学家安德烈·米亨（Andrew Meharg）表示：“根据近几年我们所做的研究来看，关于稻米是人类饮食中无机砷的主要来源的说法很清楚。事实的真相已经浮出水面。现在我们要对此有所作为。”
稻米是食品中砷的主要来源，因为稻米比其他谷物更容易吸收非金属元素。
由此对健康造成风险的范围目前尚不清楚，但事情并不让人乐观。有研究认为，除了心脏病外，慢性砷接触与膀胱癌、肺癌、皮肤癌和前列腺癌存在联系。短期来看，病人会出现肠胃不适、肌肉痉挛，以及手脚损伤。
砷中毒风险最大的是每天数次食用大米的人群，以及第一顿固体食物往往食用了米制食品的婴儿。
2014年7月，世界卫生组织发布关于砷的安全水平的全球标准，每千克大米中砷含量不能超过200微克，糙米每千克400微克。
在孟加拉国，情况尤其糟糕。在那里稻米是全国人民的主粮，而当地的水资源中砷含量很高。全国有多达1亿人口不同原因地遭受严重的砷中毒。
稻米污染的问题并不局限在亚洲。一项由美国的倡导团体“消费者联盟”2012年的研究，也在美国销售的大米中发现了砷，其含量水平令人担忧。研究的一些样本中，砷含量是世界卫生组织建议的安全标准的两倍多。该联盟提议，每周稻米的食用量不超过两到三份。然而，在某些地区，米饭是其文化、饮食以及生活方式中无可取代的一部分，因此，减少米饭的摄入量并非最佳选择。
乍一看，问题可能有些棘手。农民们使用的水中含有砷，人们需要食用米饭，哪怕受到了污染。但科学家们希望在遗传学、微生物学、农学甚至烹饪方面的创新能够打破这一不良循环，让砷远离全世界最重要的粮食作物。
多重打击
稻米中可以积累不同种类的金属，其中包括镉、铅和汞。其中砷（严格地说，它不是金属，是类金属）的问题最严重，因为全球范围内的土壤和水中都含有砷。在喜马拉雅山的岩石里更普遍，由此，恒河和其他一些大的河流将其带入亚洲南部和东南部人口聚居的平原。全世界大部分的砷都在地下的无机化合物中，但采矿和燃煤将大量的砷释放到自然环境中。
稻米是砷元素特别有效的一种清道夫，砷在稻米中的含量是其他谷物的十倍，因为稻米是人类传统含水田野种植的唯一谷物。洪水使得土壤环境变得厌氧，这就帮助砷由局限的、稳定的形式转变成更自由移动的方式。
在很多情况下，砷与磷酸盐和硅有着类似的化学结构，这样它就能在植物吸收重要的营养物的同时进入植物内部。之后，砷便渗透到植物的根、茎、叶，以及对人类健康尤其重要的种子中。砷主要聚积在种子的外壳，即糙米中完好无损的种子外部。
当稻米在砷含量很高的地区种植，问题便雪上加霜。美国农业部设在阿肯色州斯图加特市的戴尔·邦珀国家水稻研究中心的遗传学家仙农·平森（Shannon Pinson）认为：“这一状况危机四伏。砷元素正是在土壤中和水中依附到水稻植株上，而人们又用水来煮饭，问题就更麻烦了。”
某些水稻品系比其他品系集聚的砷少20倍。这说明，一定程度的稻种多样性可能会阻止砷摄入，就有希望培育一些优良稻种品系。
平森和她的同行们研究了全世界范围内超过1 700种水稻品系。他们发现，美国的一些水稻品种中砷的含量比在同样土壤和水质中的其他品种的砷含量低很多。更明显的是，当他们把这种低砷含量的品系与高砷含量的品系杂交后，四分之一的二代植株出现低砷含量。根据孟德尔遗传学的逻辑，这一发现说明，这一属性中存在某种基因。然而，研究者们至今还未能弄清该基因的身份，该基因的原理，以及12种染色体中究竟哪些与此有关。其他在西班牙和美国进行的研究已经标出了与砷聚积相关的几种基因，以及地区。
以上种种研究结果增加了在孟加拉及其他砷污染严重的地区培育阻砷品种水稻的可能性。平森表示，培养低砷水稻的工作目前刚刚起步，但“前景是光明的”。
遗传干扰
防止砷在水稻中聚积的另一种方式是阻断其从水稻根部到稻米的途径。佛罗里达国际大学在迈阿密的赫伯特沃特海姆医学院的分子生物学家巴里·卢森（Barry Rosen）介绍，迄今为止，研究者们已经发现了至少两种类型的传递蛋白可以将类金属带入根部。如果科学家们能够确认那些主导传递蛋白的基因，他们就有可能阻止砷在水稻植株里的流动。
中科院城市环境研究所的生物地球化学家朱永官表示：“我们对遗传学多少有些了解，但我认为这涉及到很多基因。我们在探索的只是冰山的顶尖部分。”
科学家们希望有一天能利用遗传工程学来干扰砷传递的途径，而且目前已有一些针对这一问题的想法。例如，卢森和他的团队已经研制出了转基因水稻，以及转基因土壤微生物；在黄石国家公园里的藻类中发现的某种特别的酶的作用下，这两种转基因成果中的砷都可以转化成气体。砷气体并非理想的结果，但卢森表示，它们会快速并安全地在空气中稀释。一些实验中的水稻品系已经成功地应用这种方法释放了砷，但他也表示目前这一方法还在实验阶段，其有效性并未达到应用效果。
遗传工程学的前景为更多更好的想法打开了大门。美国加州大学圣地亚哥分校植物分子生物学家朱利安·施罗德（Julian Schroeder）说：“如果通过技术可以让水稻中的砷聚积在根部，而不传递到叶子及种子，那对于全球食用稻米的人群就能保证健康。这一人群相当可观。我觉得这非常可行。只是还没有得到验证。”
另一种想法是针对土壤中的微生物，帮助植物接触营养物。美国新泽西州纽瓦克市的特拉华大学植物生物化学家亚尼内·谢丽尔（Janine Sherrier）认为，低成本的方法之一是将微生物移入土壤，大大减小砷接触植物的机会。谢丽尔和她的研究团队已经确认了一种备选细菌，被称作UD1023，会在水稻的根部周围沉积一层铁，减缓砷吸收。她说：“不存在黄金解决方案。你需要最大范围内利用一切手段。”
水稻的生长和加工方式为砷干预提供了更多的机会。谷物可以在干燥的土壤中开发种植，靠雨水湿润即可。平森介绍说，这种方法叫做旱稻栽培，与传统的水稻田种植相比，砷含量减少30%。然而这一方法在很多水浸的低洼地区，包括孟加拉国的很多区域都不适用。
研磨，即移去稻谷外的谷壳，将糙米研制成白米，这一过程也同时移除了大量的砷，它们主要聚积在谷物的外部。因此，糙米的砷含量是白米的10到20倍，不过同时它也包含很多有益的营养成分，如纤维和烟酸。在美国和欧洲，糙米很受欢迎，但在亚洲仍然还是新鲜事物。或许最简单的解决方法都在厨房里。煮饭时水和米的量不要相同，用三倍于米的水，煮饭前后要清淘，可以减少高达30%的砷含量。
米亨表示，他已经研究了一种煮饭的方法，可以去除大米中80%的砷。他无法告知细节，因为相关的研究结果还没有公开，但他表示，做法本身很简单，只需要一些低成本的工程学来制作特别的厨具，其价格实惠，即使是在最贫穷的地区，人们都负担得起。
只要能起到作用的都是受人欢迎的进步。朱永官说：“对于中国的人口来说，人类砷接触的60%来自大米。因此，如果我们能够解决大米问题，我们多少就可以解决食品中的砷接触问题。其带来的结果将截然不同。”
资料来源Nature
责任编辑 彦 隐