完美农药

如果2023年的一位农民在土豆叶子上发现了一种拥有黄黑相间条纹翅膀的红头甲虫，那他除了祈祷之外几乎啥也做不了，因为这是最厉害的农业害虫之一，已经对50多种常用化学农药产生了抗性。但如果2024年他再发现这种虫子，就可以试试美国环境保护局（EPA）刚刚批准的一种新型农药。2024年6月28日出版的《科学》（Science）杂志刊登了一篇名为《完美杀虫剂》的长文，详细描述了这种新型农药的研发过程。

原来，这种红头甲虫名叫马铃薯甲虫（Leptinotarsa decemlineata），是一种遍布整个北半球的农业害虫。除了吃土豆之外，它还喜欢吃西红柿、茄子和辣椒等其他茄科植物，是全球菜农们的噩梦。事实上，科学家们之所以早在上世纪30年代就开始研究化学农药，主要目的就是对付它。但这种甲虫韧性极强，很快就对几乎所有类型的化学农药产生了抗性，每年造成的经济损失高达5亿美元。

就在化学家们一筹莫展的时候，生物学家们挺身而出。上世纪80年代，有人发现双链RNA会导致相应的蛋白质无法合成，因此这种RNA被命名为干扰RNA（RNAi）。这种RNA的作用机理直到1998年才被搞清楚，相关科学家还因此获得了2006年度的诺贝尔生理学或医学奖。

简单来说，正常的真核细胞内只会有作为蛋白质合成图纸的单链RNA（mRNA），不会有双链RNA存在，所以细胞会把所有的双链RNA都当成病毒，并迅速启用一套保护机制将所有具有相同序列的RNA分解掉。科学家们意识到，如果我们想要消灭一种特定的蛋白质，只需根据其对应的mRNA序列设计出一种双链RNA，然后将它导入细胞就可以了。

从这段叙述可以看出，RNAi技术的最大优点就是特异性强，因为双链RNA只会干扰和它序列相匹配的mRNA，对其他mRNA没有影响。

RNAi技术最早被应用于新药研发，但人体内随处可见的RNA酶会导致药物被分解，所以这个领域进展缓慢。接下来又有人试图利用这项技术生产抗虫农作物，即通过转基因的方法让农作物自己生产双链RNA，以此来破坏害虫生长发育所需的关键蛋白质。第一种基于这项技术的转基因玉米早在2017年就被EPA批准上市了，实验表明它能杀死95%的玉米根虫。但因为害怕消费者不接受转基因农作物，这种玉米直到2023年才在美国大面积种植。

有没有办法绕过公众对于转基因农作物的恐惧心理呢？答案是肯定的，这就是把双链RNA直接做成农药，害虫吃了就会死。要想实现这一目标，必须开发出大批量低成本生产RNA的技术。一家名为绿灯生物科技（GreenLight Biosciences）的生物技术公司利用大肠杆菌作为生物工厂，成功地把RNA的生产成本降到了每克低于1美元的水平。之后，该公司把双链RNA溶入自己研发的一种特殊溶液中，制成了全世界第一种基于RNAi技术的农药Calantha，并于2024年1月被EPA批准上市，售价和目前常用的化学农药差不多。

据报道，Calantha获批前经过了4年的野外试验，证明它能够杀死90%的马铃薯甲虫幼虫。另外，它还会导致另外两种和马铃薯甲虫亲缘关系很近的昆虫死亡，但这两种昆虫恰好也是农业害虫，所以问题不大。除此之外，这种新型农药对蜜蜂和瓢虫等其他昆虫没有不良影响，这一优点是其他化学杀虫剂没法比的。

Calantha最大的缺点是容易降解，药效不够持久。其实这正是转基因农作物的优势所在，可惜因为民众的反对，广大农民没办法享受这一新技术带来的好处。 农药