《科学家请回答2022》第三期已在“今日头条”上线。

瑞典科学家、2014年沃尔夫农业奖得主雷夫·安德森和科普大V芳斯塔芙展开对话。话题纵横中西、跨越万年，从上古时代的农业生产、家畜驯养，一路延续到今天最先进的基因技术、最严峻的生物多样性危机和最紧迫的科学伦理。正如对话主题所概括的：人类对基因的探索从未停止。

以下即为安德森教授和芳斯塔芙的对话文字实录。

没有基因技术，农业可喂不饱80亿人口

芳斯塔芙：很荣幸，世界顶尖科学家论坛与字节跳动帮我联系到了一位世界著名的农业生物学家、沃尔夫奖得主雷夫·安德森先生。希望这一次我和安德森老师的对话，也能让你们与我一起走进现代农业的神奇领域之中。

我想问一问安德森老师，你为什么会选择农业这样一个课题呢？因为你生活在那么寒冷的地方，而农业似乎是比较温暖的地方的人比较关注的事情呀。

雷夫·安德森：好的，应该这么说，我一开始并不打算学农业，我的专业是生物学。我曾在斯德哥尔摩大学学习生物学。那时候我在斯德哥尔摩研究大西洋鲱鱼，但后来我决定不再攻读和大西洋鲱鱼相关的博士学位。然后我开始找工作，有一所农业大学想招聘一名遗传学家。

所以那几年里我在斯德哥尔摩和乌普萨拉之间往返。在那段时间里我读了很多书，因为那时候我们还没有手提电脑。当时我读的一本书是查尔斯·达尔文的《物种起源》，书中有一点令我印象深刻，那就是达尔文用家畜和植物作为进化变迁的模型。分子遗传学领域的新发展让我产生了一个想法，也许我们可以充分利用过去一万年来在自然选择的作用下发生在家畜身上的种种变化。有鉴于此，我们可以了解那段时间内发生过的基因变化。也就是说我之所以研究家畜，是为了研究生物学。

芳斯塔芙：您刚才说了这个基因，它在现代家畜养殖上取得了非常大的进步，甚至是现代工业化家畜养殖上的基石技术。为什么基因或者说分子生物学在现代的家畜养殖，包括您研究的渔业方面会有那么重要的作用呢？我们祖先捕了几千年的鱼、养了几千年的家畜，他们不懂基因，不也养得好好的吗？

雷夫·安德森：最近一万年来，人类一直在与家畜进行互动。传统的方法基本上就是饲养产量高的动物。但是假设你想提高母牛的产奶量，那么你能做的自然是选择产奶量最高的母牛进行育种。但这样做的效率有点低，因为公牛也贡献了一半的遗传物质，可我们对公牛的产奶能力却一无所知，对吧？因为公牛根本不产奶。所以说第一步，或者说农业领域第一次具有重要意义的变革，就是学习如何计算育种值。对动物进行分级，估量它们传递那些对农业生产有影响的基因的能力。在奶牛行业人们起初的做法，比如在上世纪40年代前后，如果你饲养了年轻的公牛，你会用它们培育出50到100头小母牛，然后计算出用哪些公牛培育出的小母牛最优秀。这是一个试验，在那之后人们选出传递了最佳变异基因的公牛。他们对变异基因一无所知，仅仅是衡量了那些小母牛，也就是公牛女儿们的产奶表现而已。

芳斯塔芙：就是说以前我们祖先的方式太慢了。现在随着人口暴增，或者生活水平提高，我们需要更快的方法来产生更优质的家畜品种。所以我们要用到基因和分子生物学技术，我这样理解对吗？

雷夫·安德森：我想说明一下，今年（2022年）我们迎来了格雷戈尔·孟德尔诞生200周年纪念日，他发现了遗传规律。在1900年前后，人们重新发现了遗传规律。但直到20世纪20年代和30年代，我们才弄明白变异基因及其如何控制各种复杂特性之间的联系。这些特性包括产奶量、产蛋量，或者小麦产量、水稻产量。不过当我们认识到这一点并提出新理论后，我们就可以开发出非常先进的育种方法。在20世纪最初的几年里，这彻底地改变了我们对植物和动物进行育种的方式。如果没有这种转变——因为从20世纪初年到今天，农作物和动物产品的产量都大幅度增加，这也是如今地球人口能达到80亿的原因——如果没有这种进步，这是不可能实现的。所以遗传学对现代社会的发展，有着关键性的意义。事实上在20世纪初，我们随便选个国家，比如瑞典和中国，我想国内大多数人都从事农业工作，为小部分人口生产食物。但是今天，得益于新技术的发展、农作物和家畜品种的改良，一小部分人就能生产出我们所需的食物，而其他人则可以从事别的活动，就像我们今天在做对话。

芳斯塔芙：我在制作科普视频时会查阅许多资料，经常会讶异历史的演化充满了巧合和幸运——如此才造就了现代人类。在我看来，追溯生物遗传的过程本身就是寻找生命起源的旅程，经常会带来意外的惊喜。在您看来，基因研究对人类最重要的意义有哪些？

雷夫·安德森：我认为遗传学研究对人类最重要的意义在于，遗传学知识改变了动植物繁殖和育种。100年前的农作物和畜禽品系不足以维持80亿人口温饱；遗传学让我们了解地球生物多样性的演变，如果我们善用这些知识，就能维护生物多样性，造福后代；遗传学知识对人类和兽医学至关重要，我们能更透彻地理解病因，研发新型诊疗工具和治疗手段。

一万亿条大西洋鲱鱼，也经不起人类的过度捕捞

芳斯塔芙：没有现代化的农业，就没有我们现代化的社会。用现代技术去生产更优质的牲畜和庄稼有那么大的意义，为什么您后来的研究方向又转到了海洋里的渔业资源了呢？

雷夫·安德森：我刚才说过，我的专业是生物学，而且我仍然在坚持研究家畜。不过我也得说，当前的研究主要聚焦于鱼类基因组学。但也有其他方面的工作，我们有一个关于达尔文雀的大项目，研究达尔文雀的进化，所以你可以看到，我的主要研究内容在于了解遗传变异和表型变异之间的关系，表型变异决定了个体的特性以及个体是如何适应环境的，这是我研究家畜时关注的内容，也是我们在研究大西洋鲱鱼及其他鱼类的自然种群时关注的内容。

为什么我要转变研究领域呢？先说说我在斯德哥尔摩读本科时的研究吧，实际上我当时做的项目是为了研究大西洋鲱鱼的基因遗传。但在那个时候，可用的遗传研究工具非常有限，我们没有取得太大的进展，所以我花了30年的时间研究家畜——我认为这是一个明智的决定。但是新技术出现了，我们可以对任何物种的整个基因组进行测序，所以我觉得现在是时候开始研究自然种群了。因为它们给了我们另一个完全不同的角度，来了解物种如何适应环境。

全球渔业资源都面临被过度捕捞的危机 图 | WLA上海中心

芳斯塔芙：我可以问得细一点吗？就是您之前到底是被什么问题卡住了，导致您对大西洋鲱鱼的研究没有办法进一步深入？而后来又是什么技术的突破，让您觉得可以深入进去？

雷夫·安德森：事情是这样的，在2010年前后一种新技术问世了。那是一种非常高效的DNA测序技术，我们可以对人类的整个基因组进行测序，基本上只需要几天时间。我们可以对任何物种进行测序。大西洋鲱鱼的特别之处在于，它们的种群数量极为庞大。在大西洋中大约栖息着一万亿条大西洋鲱鱼，这种鱼类数量繁多。因为它们以浮游生物为食，所以我们可以研究适应了不同环境的大西洋鲱鱼。我们生活在瑞典，这个国家的东部毗邻波罗的海，海水是半咸水。于是问题就出现了，海洋鱼类需要多大程度的基因变化才能适应低盐度环境？在过去我们无从得知，如果我们仅仅盯着少数基因那就无法真正弄清楚这个问题。然而如果我们能研究基因组中的每个基因，那就可以确定哪些基因在这种鱼类的变异中起到了重要作用，使它们能够生活在这种低盐度环境中。

芳斯塔芙：如今陆地上的野生动物大多都是受保护的，大家不能随随便便去捕猎它们。但是海产包括您说的大西洋鲱鱼，你说它有thousands of billion那个数量级。那么根据您的研究，我们现阶段对海洋是否索取过度了，我们是不是捞走太多鱼了？

雷夫·安德森：毋庸置疑，我们的确在过度利用海产品和全球鱼类资源。关于大西洋鲱鱼有一点非常重要，我们要明白大西洋鲱鱼并非只有一个种群，大西洋鲱鱼有许多亚种群。根据我们研究出的方法，我们可以根据大西洋鲱鱼的种群对它们进行区分。它们之间存在部分生殖隔离，而这意味着你要做的就是监控它们的种群变化状况，以确保不同的种群没有遭到过度捕捞。一些种群在英格兰和爱尔兰周边地区产卵，另一些在挪威海岸产卵，还有一些则在瑞典海岸产卵，然后在一年中的某些时候它们聚集在一起。此时你正在钓鱼，你可能不知道自己钓到的鱼或捕来的鱼属于哪个种群，通过使用这些基因组工具我们可以更好地监测其种群数量，更好地了解它们的种群生物学情况，从而避免过度捕捞。

科普还得有趣，比如用“马踏飞燕”讲基因突变

芳斯塔芙：安德森老师，您在农业方面做出了非常杰出的贡献，之前还获得了沃尔夫的农业奖。那么您觉得您的这些工作应该要让大众去充分了解吗？民众只用享受科学家带来的成果，可以吗？

雷夫·安德森：我一直觉得向公众解释我们的研究，以及这方面的工作为何重要是非常重要的。我认为事实上我做的这类研究，因为我一直在向大家解释我们在家畜身上观察到的一些遗传变异，这种方式能让公众了解遗传学以及遗传学的重要性，还有我们如何利用遗传学来提高家畜的产量等等。我认为我们在研究中发现的许多基因变异，都可以用于向公众解释基因与我们能够观察到的特性即所谓的表型之间的联系。所以如果你曾经从事生物学方面的工作，或许会发现这一点非常有趣。我们曾经描述过发生在家畜身上的一个突变，这个突变可以解释马的步态变化。有些马可以跑对侧步，意思就是同时移动同一侧的前后腿，这种步态叫对侧步。著名的中国雕塑《马踏飞燕》呈现的就是对侧步，这座雕塑在中国赫赫有名，它拥有大概2000年的历史。我们发现可以跑对侧步的马在转录因子中有一个特定的突变，该突变在脊髓中有所表达，并参与到脊髓中特定神经元的活动中，这些神经元与运动神经元相连接，后者可以在我们工作和移动时调节肌肉收缩。

“马踏飞燕”无意中保存了一匹2000年前的马基因突变的形态 图 | WLA上海中心

芳斯塔芙：我现在特别苦恼一个事情，就是我在跟大众做一些农业知识方面科普的时候，发现有一部分民众就会觉得，采用了现代育种技术或者现代的工业化养殖所得到的家畜、农作物，它不自然，或者说没有他小时候那些食物的感觉了。如果我打算扭转他们观点的话，您觉得最好用一些什么样的方法呢？

雷夫·安德森：当然了你可以这么说，某种程度上根本不存在天然的家畜或农作物产品，因为它们在过去一万年间都得到了改良，我们通过传统育种手段改变了它们，所以对我来说是否使用现代技术对牲畜或农作物进行改良，着实区别不大。你可以使用基因工程技术赋予它们更加优良的特性，特别是农作物。事实上这只是延续了我们一直以来的做法，我们在一无所知的情况下选择了能使农作物和家畜更好地适应生产体系的突变。对我来说更重要的事情是考虑动物福利问题，也就是如何对待动物，我觉得这一点非常重要。我们要拥有良好的生产体系，这样的体系需要将动物福利考虑在内。我还认为我们要生产高质量的食物，而不是生产大量食物。所以我想这是向公众科普时的一个重要方面，即我们如何利用现代技术让农业生产变得更有效率。

芳斯塔芙：大家往往容易会相信一些谣言，比如说科学家很邪恶、现代技术很邪恶、大公司很邪恶等等。类似的这些抵制现代技术的谣言，在您的国家瑞典也很有市场吗？像瑞典这样的国家，科普宣传的情况怎么样呢？

雷夫·安德森：这么说吧，在瑞典同样存在这种对基因工程的担忧——争论它是好是坏、说它是非自然的……我想说的是基因工程的全部潜力，我说的基因工程是指操纵DNA并对其进行更改之类的，瑞典公众同样对此表示担忧。我想我们能做的就是向公众科普，我认为我们应该将之纳入学校教育，向学龄儿童传授遗传学知识，告诉他们遗传学如何在改进农业生产方面为人类带来重大益处，以及我们如何利用遗传学来维护生物多样性，就像我刚才提到的渔业中的做法。我认为我们需要付出长时间的努力，让公众了解那些好的方面。而且对于所有技术，我们都要保持批判的态度，避免犯下错误。因为我们过去在技术方面无疑犯过错误。所以，进行公开讨论是一件好事。

芳斯塔芙：安德森教授你是瑞典皇家科学院的院士，同时还当过美国科学院的外籍院士、中国科学院的外籍院士，可以说在许多不同文化氛围的国家工作过，你觉得这个不同的文化氛围所带来的不同的思考方式，是让你的工作增加了很多矛盾呢，还是说在各种不同的思想碰撞下对你的工作起到了促进的作用呢？

雷夫·安德森：我觉得科学的一个美妙之处就在于它的国际性。我认为大体上讲，在生物科学和医学等领域，环境还是很好的。当然了，不同团体之间存在竞争，但我认为这是一种积极正面的氛围。我们是同事，大家都在努力。我的意思是推动科学发展符合所有研究人员的利益，我觉得总体环境相当不错。大多数情况下我们努力合作共事、共享资源。有一件事大家都很清楚，就是当我们将测得的DNA序列发布后，相关资料会得到存放，所有人都可以开放获取，每个人都可以利用这些知识。所以我得说，我认为科学研究的国际性是最大的益处之一，能生活在这样的环境中真是太好了。不过我还想说明一点，我在2019年入选为中国工程院院士，本来应该在2020年访问中国工程院的，但后来新冠疫情爆发了，所以自从我入选为中国工程院院士以来就一直没有机会前往中国。

芳斯塔芙：一方面科学家做的工作代表着全人类知识上的突破，科学无国界；但另一方面，农业这个领域本身是有敏感性的，一些优质的种质资源、一些先进的耕作方法，它往往事关比较大的商业利益，甚至事关一个国家的粮食安全，这又导致有些农业技术会在种种限制下，不能随随便便地就公开。你是怎么平衡科学的国际性和国家性之间的矛盾的呢？

雷夫·安德森：我认为我们应该对科学方法和科学研究进行区分，后者才是公开和共享的。举例来说，用于改良农作物和动物的最先进的方法是基于共享的科学知识开发出来的，但自然也有企业投资于牲畜育种，将科学知识用于实践。当然了，企业做出了投资，那就希望通过向他人销售产品让投资获得回报，我认为这是可以理解的。如果你投资了一大笔钱用于开发一种技术或产品，那你肯定想从中获利。但我认为科学知识即实现这一目标的基础，是大家都可以获得的。这意味着任何其他公司都可以做类似的事，所以我认为分享科学知识具有重要的意义，这样各国才能发展进步。

芳斯塔芙：我个人会在业余时间发布趣味科普视频，把枯燥乏味的科学知识做成有趣的短视频，希望我的视频能够寓教于乐。但也有很多人会认为，科学“娱乐化”会破坏严谨性。你觉得科学传播是否需要娱乐化包装呢？

雷夫·安德森：我认为用生动的方式向大众阐述科学知识非常重要，与此同时，也要注意简化信息，尽管我们这些科学家并不擅长于此。我认为，只要能尽量保证言符其实即可。

芳斯塔芙：谢谢安德森教授。今天跟你的聊天让我受益匪浅，谢谢老师。