自從沃森和克里克在1953年首次揭示我們遺傳密碼的雙螺旋結構以來，科學家們已經獲得了對幾乎所有生物進行基因改造的能力。毫不奇怪，考慮到它們的人道主義和經濟重要性，許多這樣的改造都是針對農作物的。
許多作物正在被重新設計，以抵抗疾病、乾旱和害蟲。科學家們希望透過提高產量和減少浪費來改善糧食安全，特別是在面對氣候變化的情況下，但其他研究人員計劃從不那麼明顯的根源：營養不良入手來解決糧食安全問題。
在滿足全球糧食安全需求方面，事實證明，更好地利用資源的一種方法是生產更有營養的作物。
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澳大利亞昆士蘭科技大學熱帶作物和生物商品中心主任詹姆斯·戴爾說：“長期以來，我們一直依靠補充劑來對抗營養不良。但歷史表明，總有一部分人群是補充劑無法觸及的。”
國際農業研究協商小組執行的挑戰專案 HarvestPlus 的營養主管埃裡克·博伊博士說，通常，補充劑會新增到加工食品中或作為膠囊出售，這對於目標人群來說是不現實的。
他說，解決這個問題的一種方法可能在於透過生物強化對許多主食作物進行基因改造，這是一種可以實際改變植物營養成分的過程。
博伊說：“大自然可以做到這一點；傳統的選擇育種等方法也可以做到。但是，當大自然不給予時，我們可以用肥料等物質來操作作物，或者使用轉基因技術，將來自一種生物的孤立基因新增到另一種生物中，就像戴爾所做的那樣。”
2005年，在比爾和梅琳達·蓋茨基金會的支援下，戴爾開始嘗試將β-胡蘿蔔素（人體用來產生維生素A的一種營養素）新增到烏干達飲食中的主食東非高地烹飪香蕉中。
戴爾說：“這最終可能會讓我們接觸到這部分人群。所以我認為值得一試。”
今年6月，戴爾的香蕉取得了重要的里程碑，獲得了在美國開始人體試驗的批准，並在此過程中獲得了一個朗朗上口的新名稱：超級香蕉。雖然超級香蕉的命運尚未確定，但已知的是這些香蕉是如何變得超級的。
戴爾說：“首先，所選擇的作物必須被足夠多的人以足夠大的量食用，才能在營養上產生影響。”
從這個意義上說，選擇將這項技術應用於哪種植物真的不需要動腦筋，戴爾說。
香蕉：烏干達的土豆
烏干達人喜歡香蕉。事實上，許多人每天從香蕉中攝取 30% 的熱量，每天吃 3 到 11 根香蕉，或每年約 500 到 800 磅。消費資料也大致適用於烏干達的鄰國，儘管程度較輕。
該國存在數百種不同的香蕉品種，它們以多種方式收穫和食用，包括燉、烤和磨成麵粉儲存或用作澱粉基料。雖然釀造形式的香蕉被提煉成酒精，但烹飪用香蕉佔每日消費水果的大部分。
戴爾說：“香蕉對烏干達人來說就像土豆對美國人或大米對東亞國家一樣。每種文化都有一種主食澱粉作物，而在烏干達，這種作物就是香蕉。”
加拿大達爾豪斯大學的國際發展研究副教授馬修·施努爾一直在研究轉基因作物的社會方面，他說香蕉在烏干達不僅僅是一種主食；它們是文化結構的一部分。
他說：“烏干達語中食物的詞實際上與用燉香蕉製成的傳統食物 matooke 的詞相同。” 施努爾說，因此，水果本身的物理屬性對烏干達人來說尤其重要，因此改變水果可能會產生社會後果。
施努爾說：“例如，當 matooke 準備妥當時，它會呈現出某種黃色。如果你是一個為丈夫準備顏色或質地不正確的 matooke 的女人，你可能會捱打。”
香蕉在烏干達生活中扮演的複雜角色也部分導致了該國的高營養不良率。
不完美的食物
過分依賴任何一種食物幾乎必然會導致維生素和礦物質缺乏，這意味著烏干達對香蕉的依賴在營養方面是有問題的。
博伊說：“這當然不是烏干達或發展中國家獨有的。我們對農業的看法與我們旨在滿足糧食安全和營養的方式之間存在脫節。在農業中，我們只關注產量，而不考慮營養。這使得世界各地的飲食越來越不均衡。”
維生素 A 缺乏症在東非國家尤其常見。戴爾說：“大約 15% 到 30% 的烏干達 5 歲以下人口和育齡婦女患有缺乏症。這些是發展中國家相當典型的統計資料。”
全球每年有 60 萬到 250 萬兒童死亡，另有 30 萬例失明病例，歸因於缺乏這種維生素，因此尋找將維生素插入主食的方法已經變得很流行。
但當談到維生素 A 時，這並非易事。高水平實際上會對身體產生毒性，而且由於無法控制人們的攝入量，因此實際上沒有安全的方法直接將維生素 A 新增到食品中。
相反，戴爾決定尋找一種攜帶高水平維生素原 A 或 β-胡蘿蔔素的基因，肝臟會根據需要將其轉化為維生素。
戴爾說，雖然這種水果富含鉀和相當多的蛋白質，但它像所有食物一樣是不完美的。然而，由於人為干預，香蕉在遺傳學方面尤其不完美。
尋找超級基因
與人類（二倍體，意味著我們每條染色體都有兩組，除了我們的性染色體）不同，香蕉是三倍體。每條染色體有三組而不是兩組會使植物不育，但也可以食用。
在野外，香蕉像人類一樣是二倍體，但當可育時，它們會產生充滿硬籽且果肉很少的水果。隨著時間的推移，野生型別被選擇和培育為三倍體，但這種動態也阻止了香蕉的基因進化。
如果沒有合適的種子，水果必須透過嫁接來克隆，這意味著每一株新的香蕉植物都是其親本的克隆。基因既沒有引入也沒有從香蕉種群中移除，這大大降低了植物的多樣性，使其極易受到疾病的侵害。
戴爾說：“我們很久沒有擺弄香蕉的基因了。我們認為現在是時候了。”
看著仍然存在的野生型別，戴爾尋找來自另一種香蕉品種的基因，將其編織到東非高地烹飪香蕉中。他發現，有些香蕉實際上在野外本身就非常棒。
香蕉天然含有β-胡蘿蔔素，就像許多其他水果和蔬菜（如胡蘿蔔）一樣。而且它們在人群中並不難挑選，因為維生素原會賦予獨特的亮橙色。
戴爾最終在巴布亞紐幾內亞找到了他的基因，那裡的水果“富含β-胡蘿蔔素，它們實際上是亮橙色的，但也不好吃。”
他很快指出，儘管該基因被新增到他的超級香蕉中，但對於香蕉家族來說，這並不是一個新基因。“我們分離出來並放入我們的超級香蕉中的這個基因是一個香蕉基因，而且它一直都是，”戴爾說。“我們只是減弱了它的影響。”
由於添加了β-胡蘿蔔素，戴爾的香蕉將具有大約是傳統香蕉 10 倍的維生素 A 潛力，但為了使這些新香蕉真正值得擁有它們的稱號，它們首先必須被它們的目標受眾採用。這就是科學開始在故事中退居二線的地方。
轉基因食品仍被禁止商業銷售
從疾病到政治的許多問題威脅著戴爾的超級香蕉的成功。大約 15 年前從衣索比亞進入該國的持續性枯萎病菌株繼續破壞該國的香蕉作物，儘管多次嘗試生產抗病版本的香蕉，但迄今為止努力收效甚微。
氣候變化也籠罩著非洲大陸的農業，對營養需求構成廣泛壓力。根據政府間氣候變化專門委員會的說法，氣溫升高和降水變化很可能會降低非洲許多地區穀類作物的生產力，並可能降低東非低地地區的香蕉和車前草的產量。
在非洲，“糧食供應可能會受到氣候對作物和牲畜的直接影響的威脅，例如洪水、乾旱、降雨的時間和數量變化以及高溫，或者透過更頻繁的強風暴造成土壤侵蝕加劇，或者透過因氣溫升高和氣候條件的其他變化導致作物和牲畜的病蟲害壓力增加而間接威脅，”IPCC 在今年的報告中說。
在烏干達，還有其他壓力。轉基因作物尚未獲得在該國商業銷售的批准，戴爾和施努爾稱這種情況很棘手。
戴爾停頓了一下，然後笑著說：“每次選舉，都會有新的政府，法案又回到起點。我們覺得我們陷入了一個迴圈。我們需要生物安全和商業銷售法案來發布香蕉，但我們可能需要在法案透過之前準備好香蕉釋出。”
雖然測試作物是合法的，但如果沒有實際銷售水果的途徑，農民不太可能被說服改種新品種香蕉。施努爾說：“我上次聽到有關該法案的訊息是在去年 11 月。”
然後是公眾的接受程度。施努爾最近對該國的小農戶進行了數百次訪談，請他們評估他們希望在像東非高地烹飪香蕉這樣的主食作物中看到哪種改進。
他說：“當我們詢問農民最希望改善作物的哪種特性時，他們始終選擇營養之前的幾乎所有其他特性。”
施努爾說，這讓他懷疑像戴爾這樣的專案是否真的達到了增加糧食安全的目標。
但博伊說，農民的這種偏好是農業和營養研究之間不平衡關係的副產品。
“我們可以透過在為高產而培育的作物中新增營養益處來對抗這種情況。這樣，當農民看到他們的鄰居種植快速生長的作物時，他們會說，‘嘿，我也想要一些。’”
但這種邏輯並非總是成立，施努爾說。要看到這方面的證據，只需看看 21 世紀初引入的斐濟香蕉品種。它產量巨大，因此研究人員迅速將該物種移植到東非國家，但該專案從未取得成功。
“人們只是討厭它，”施努爾說。“顏色、質地，人們都拒絕它。現在，該地區幾乎沒有人種植或食用斐濟香蕉。”
超級香蕉 2.0？
戴爾表示，他們已經考慮了許多（如果不是全部）這些因素。正如他們考慮身體會吸收多少維生素一樣，戴爾的團隊也研究了將超級性狀新增到香蕉中產生的文化影響。
“我們的研究表明，顏色變化應該幾乎可以忽略不計，並且沒有真正的質地變化，”戴爾說。“當搗成泥或在田野中看到時，它應該是無法辨認的。”
雖然沒有人能夠準確預測烏干達人是否會歡迎這種新香蕉，但超級香蕉的支持者們持樂觀態度。
戴爾目前正在與國內外許多其他專案合作，最終將抗旱、抗蟲、抗病、高產且富含β-胡蘿蔔素的香蕉編織在一起，這可以被稱為超級香蕉 2.0。如果這種香蕉將農民的產量利益與營養需求相結合，它可能名副其實，有助於節省資源並減少浪費。
他說，對於超級香蕉的環境影響也存在較少的爭議。超級香蕉無法與野生品種混合或傳播其基因。
“這真的消除了許多人對轉基因作物所擔心的基因汙染的擔憂，”施努爾說。
戴爾說，超級香蕉的成功可能會為烏干達以及其他效仿的非洲國家開啟許多其他轉基因作物的大門。
施努爾說，這可能會對全球的轉基因辯論產生更大的影響。“這將意味著歐盟是世界上唯一仍然抵制這類作物的真正地區，”他說。
分析人士表示，改善烏干達及其鄰國的健康和糧食安全還可以減少對食物或營養補充劑的援助需求，從而為其他專案釋放國家和國際資金。
但或許衡量超級香蕉的成功不能用直接或個人的結果來衡量。
由於非洲註定要承擔未來世界人口的大部分糧食需求，戴爾的專案在該地區肯定不是唯一的，但其命運可能會影響其他倡議。
“我們也在免費提供這項技術；我們鼓勵任何人採用它並使用它或在其基礎上發展，”戴爾說。這意味著超級香蕉不像種子繫結的作物，永遠不會受到種子經銷商等中間人的束縛或控制。
“如果我們設法實現這一目標，就像大多數技術一樣，下一個專案將更容易、更便宜，從而使生物強化成為更多人和更多作物的選擇，”戴爾反思道。
“這肯定會對糧食安全和營養產生一些積極影響，不僅在烏干達，而且在全世界，”戴爾說。“它必須這樣。”
記者克里斯特·馬歇爾參與報道。
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