（源流：MIT TR）twitter 巨屌

七月的一个黎明，我在伊利诺伊大学南部农场的旧农学种子屋外碰见了杂草防控人人 Aaron Hager。迢遥是 20 世纪初建造的圆形谷仓，旨在抵抗中西部的风暴。那时一个数百英里宽的风暴席卷而来，作陪每小时 80 英里的阵风，并激发了数十场龙卷风警报，让东说念主想起冷战时代的炸弹演习。

农民在约 2300 万英亩地盘（约占该州面积的三分之二）上栽种玉米和大豆，以及极年少麦。Aaron Hager 在伊利诺伊州的一个农场长大，他说，他们平淡会在真实每英亩地盘上喷洒除草剂。但这些化学物资自然不错让一栽种物在广大的空间里不受干预地滋长，但它们却不再能拦阻通盘杂草的滋长。

自 20 世纪 80 年代以来，越来越多的植物仍是进化出对除草剂杀死它们的生化机制免疫的武艺。这种除草剂抗性可能会导致产量下落，虐待滋长的杂草会使作物产量减少 50% 致使更多，极点情况下可能会甩手整块野外。

在最坏的情况下，它致使可能导致农民停业，这非常于农业领域的“抗生素耐药性”，而且情况还在握住加重。

当咱们从伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的校园向东行驶时，咱们看到一派大豆田，上头长满了深绿色、尖刺的植物，长到都胸高。

“是以问题就在这里。那边全是糙果苋，我猜它至少被喷洒过一次，致使不啻一次。”Aaron Hager 说，“有了这些抗除草剂的杂草，情况只会变得更糟。”

糙果苋真实不错侵袭任何一种农作物野外，每天滋长一英寸或更多，何况该物种的雌性不错毛糙产生数十万粒种子。它原产于中西部，在畴昔几年中大都衍生，因为它对七种不同类别的除草剂产生了抗性。据普渡大学抓行中心称，来自糙果苋的季节性竞争会使大豆产量减少 44%，玉米产量减少 15%。

大多数农民仍在免强守护糊口。两类不同的除草剂平淡仍然对糙果苋灵验，但对这两种才略有抗性的物种却越来越多。

“咱们眼睁睁地看着失败的到来，自然，咱们还会处于相称危急的境地。”密苏里大学推敲杂草料理的植物科学家 Kevin Bradley 说。

而在其他地方，情况愈加严峻。

“咱们如实需要对杂草适度进行根人道的改变了，而且咱们需要快速改变，因为杂草仍是‘追上’了咱们，现时仍是到了一个相称重要的技巧。” 田纳西大学植物科学训诫 Larry Steckel 说。

高潮趋势

据海外抗除草剂杂草数据库精采东说念主、杂草防控人人 Ian Heap 称，在 273 种杂草中，这种局势仍是出现了 500 多个独有病例，何况这一局势还在握住加多。杂草仍是进化出对 168 种不同除草剂和 31 种已知“作用花样”（化学物资旨在碎裂的特定生化靶点或门道）中的 21 种的抗性，好多除草剂都有一些共同的作用花样。

南边最狞恶的杂草之一困扰着 Larry Steckel 和他的共事，是是一种大黄红茎的糙果苋表亲，称为长芒苋（Amaranthus palmeri），现时已发现杂草种群对九种不同类别的除草剂不起作用。这栽种物每天不错滋长跨越两英寸，高度可达八英尺，并“专揽”整块野外。它原产于西南部的沙漠，领有坚固的根系，能抵抗干旱。要是昏暗天气，那么可能仍是错过了用化学才略适度它们的契机。

“长芒苋将使你栽种作物的产量归零。”Aaron Hager 说。

其他几种杂草，包括意大利黑麦草和一种称为“Kochia”的风滚草，正在给南部和西部的农民带来了确凿的倒霉，特地是那些栽种小麦和甜菜田的农民。

化学品出生

二战前，农民无边使用犁、耙等器具进行除草、松土，或者他们是手工完成的。就像我母亲相似，她记起小时候在印第安纳州的一个农场里锄草。

跟着合成杀虫剂和除草剂的出现，这种情况发生了变化，农民在 20 世纪 50 年代开动使用这些杀虫剂和除草剂。到 20 世纪 70 年代，一些领先的违背例子出现了。到 20 世纪 80 年代初，Ian Heap 和他的共事 Stephen Powles 发现了黑麦草种群，它们对最常用的除草剂（称为 ACC 酶羁系剂）具有抗药性，并在澳大利亚南部彭胀。几年之内，这个物种就对另一类称为 ALS 羁系除草剂产生了抗药性。

问题才刚刚开动，情况只会变得更糟。

20 世纪 90 年代中后期，农业巨头孟山都（现为拜耳作物科学的一部分）开动销售转基因作物，包括玉米和大豆，这些作物对买卖除草剂“农达”（其活性身分称为草甘膦）具有抗性。孟山都将这些“抗农达”作物以及向通盘野外喷洒草甘膦描写为适度杂草的“灵丹灵药”。

草甘膦很快成为使用最凡俗的农用化学品之一twitter 巨屌，何况于今仍然如斯。事实上，它是如斯告成，以至于导致其他新除草剂的研发短缺：似乎莫得一种主要的买卖除草剂可能很快就会进入市集，从而有助于大规模惩处除草剂抗性问题。

孟山都宣称抗草甘膦杂草“极不可能”成为一个问题。自然，也有东说念主正确地预测到这种情况是不可避免的，其中包括 Jonathan Gressel，他是以色列雷霍沃特魏茨曼科学推敲所的名誉训诫，自 20 世纪 60 年代以来一直在推敲除草剂。

佐治亚大学杂草防控人人 Stanley Culpepper 于 2004 年证据了长芒苋中第一例农达抗性病例，抗性马上彭胀。长芒苋和糙果苋都能产生雄性和雌性植物，前者产生的花粉不错在风中长距离传播，为后者授粉。这也赋予了植物大都的遗传种种性，使其省略更快地进化，更故意于除草剂抗性的发展和传播。这些超等杂草在通盘州播下了紊乱的种子。

“这让咱们澈底崩溃了。”Stanley Culpepper 说说念，他回忆起 2008 年至 2012 年的那段时代尤其繁重，“咱们一直在忙于割草。”

“活下去”

伊利诺伊大学分子杂草科学领域的指点者 Patrick Tranel 解释说，除草剂抗性是进化的可预测效果，他的实验室距离南部农场唯一几英里。

“当你试图杀死某种生物时，它会作念什么？它试图不被杀死。”Patrick Tranel 说。

杂草仍是发展出令东说念主骇怪的神色来绕过化学适度。2009 年发表在 PNAS 上的一项推敲标明，长芒苋基因组中的突变使该植物省略复制 150 多个草甘膦针对的基因拷贝。科罗拉多州立大学的杂草防控人人 Franck Dayan 示意，“这种基因扩增以前从未在植物中报说念过。”

该物种产生抗药性的另一种奇怪神色是通过称为染色体外环状 DNA 的结构，这是一种遗传物资链，包括存在于核染色体外部的草甘膦基因靶点。这种基因不错通过风吹花粉从具有这种相宜武艺的植物中回荡。

但科学家们越来越多地发现杂草具有代谢抗性，植物仍是进化出了判辨真实任何外来物资（包括一系列除草剂）的机制。

假定某种除草剂对糙果苋种群起到一年的作用，要是任何植物“逃走”或存活下来并产生种子，它们的后代可能对所用的除草剂具有代谢抗性。

有凭据标明，对取代农达或与农达混杂来杀死这种杂草的两种化学物钞票生了抗药性：一种称为草铵膦的除草剂以及两种称为 2，4-D 和麦草畏的物资。这两种物资平淡也会杀死好多农作物，但现时稀有百万英亩的玉米和大豆经由基因修订，因此，基本上应酬门径是使用更多的化学物资来惩处这个问题。

“一种除草剂昨年灵验，要是有代谢抗性，就不行保证它本年依然还灵验。”Aaron Hager 指出。

位于亚利桑那州图森市的生物种种性中心环境健康科学主任 Nathan Donley 示意，好多除草剂会危害环境，并有可能危害东说念主类健康。举例，百草枯是一种神经毒性化学物资，在 60 多个国度被辞谢（它与帕金森氏症等疾病相关），但它在好意思国的使用越来越多。2，4-D 是橙剂中的活性身分之一，是一种潜在的内分泌干预物，战斗它会导致癌症风险加多。草甘膦被天下卫生组织的一个机构列为可能的东说念主类致癌物，并已成为数万起价值数百亿好意思元的诉讼的主题。阿特拉津不错在地下水中停留数年，不错减轻某些鱼类、两栖动物、爬行为物和哺乳动物的睾丸并减少精子数目。

“用 2，4-D 和麦草畏等除草剂代替草甘膦，这些除草剂平淡毒性更大，这完竣是朝着乌有场所迈出的一步。”Nathan Donley 说。

寻找惩处决策

不单是是化学品，杂草可能会对任何类型的适度才略产生抗性。在中国的一个典型例子中，一种叫作念稗草的杂草经由几个世纪的进化，变得像水稻相似，从而躲闪了东说念主工除草。

由于杂草的进化速率相对较快，推敲东说念主员推选了多种适度政策。Patrick Tranel 说，“混杂两种不同作用神色的除草剂就怕会起作用，尽管这对环境或农民的钱包来说并不是最佳的。轮作栽种的作物会有所匡助，栽种冬季心事作物也有匡助，最伏击的是，不要每年以疏通的神色使用疏通的除草剂。”

“从根蒂上讲，惩处决策是不要只是眷注用于杂草料理的除草剂。这对农民来说是一个相称大的问题，亦然好意思国农场的近况。”爱荷华州立大学杂草科学家兼名誉训诫 Micheal Owen 说。

畴昔几十年来，由于农村东说念主口外流、劳能源资本高潮以及化学品和转基因作物的出现，农场规模握住扩大，使农民省略在大面积区域快速施用除草剂来适度杂草，这导致了作物种种性、杂草适度推行等方面的一种“粗莽的简化”，而杂草也仍是相宜了。

一方面，农民无间选择最低廉的神色来适度杂草，这是不错清爽的。但爱荷华州立大学的农村社会学家 Katie Dentzman 示意，“闭幕是一个中长久问题，与短期念念维和激励体系相打破。”

她的推敲标明，农民平淡对除草剂抗性知情并感到担忧，但受到各式因素的端正，这些因素闭幕了他们确凿拦阻除草剂抗性。一些农民示意，农场太大，要是不一次性喷洒就无法愈加经济地适度杂草；而另一些农民则忙活劳能源、资金或时辰。

Micheal Owen 合计，农业需要经受种种化的杂草适度才略，但这提及来容易作念起来难。

加州大学戴维斯分校的杂草防控人人 Steven Fennimore 示意，“咱们的视线过于窄小，只眷注除草剂看成惩处决策。”

Steven Fennimore 专注于蔬菜，除草剂的遴荐很少，而有机栽种者的除草剂遴荐更少，是以调动是必要的。他迷惑了一种原型机，不错将蒸汽注入地下，杀死进口点几英寸范围内的杂草。这已被解说约有 90% 的灵验性，他已将其用于栽种生菜、胡萝卜和洋葱的野外。但这种神色太慢了：处理一块 10 英亩的地盘差未几需要两到三天的时辰。

好多其他非化学适度妙技在蔬菜和其他高价值作物中越来越受谅解。最终，要是经济和物流凯旋的话，这些可能会在行间作物中流行起来，这些作物不错成行栽种，不错用机械耕耘。

举例，一家名为 Carbon Robotics 的公司分娩了一种名为“LaserWeeder”的东说念主工智能驱动系统，顾名念念义，该系统使用激光来除杂草。它的筹备筹办是自动在作物行中高下转移，识别不需要的植物并用 30 个激光器之一将它们“挥发”。据该公司称，LaserWeeders 现时在至少 17 个州开动使用。

你还不错使用电击杂草，何况在好意思国和欧洲不错买到这种电击安装。一个典型的筹备触及使用高度可调度的铜吊杆来祛除它战斗到的杂草。这种才略最显著的过失是杂草平淡必须比农作物要高，然而当杂草长得那么高时，它们可能仍是导致作物产量下落。

杂草种子碎裂剂是另一个有长进的遴荐，这些成立在澳大利亚无边使用，在太平洋西北地区等地也开动流行起来，在收割小麦时磨碎并杀死杂草种子。

一家名为 WeedOut 的以色列公司孵化了一种系统，不错对长芒苋植物的花粉进行发射和消毒，然后将其开释到田间，这么，雌性植物就会接受到不育的花粉，无法产生可存活的种子。

“我对此感到兴隆，因为这是一种减少种子库并在无需喷洒除草剂的情况下料理这些杂草的长久才略。”Micheal Owen 说。

WeedOut 现时正在好意思国的玉米、大豆和甜菜田中测试其才略，并奋勉得到好意思国国度环境保护局的批准。它最近得到了 800 万好意思元的资金来扩大规模。

密西西比大学推敲除草剂的 Stephen Duke 示意，东说念主工智能驱动的成立和精确喷洒很可能最终减少除草剂的使用。“我预测最终咱们会看到机器东说念主除草和东说念主工智能驱动的喷雾成立剿袭。”但他预测大豆和玉米等作物的杀青还需要一段时辰，因为从经济上来说，插足大都资金来看护如斯大面积栽种的此类“廉价值”农作物口舌常繁重的。

还有少数初创公司正在研发新式除草剂，这些除草剂基于真菌中发现的自然产品或植物用来相互竞争的自然产品。但这些都不会很快插足市集。

农场日

一些最告成的驻扎抗药性的器具并不完全是高技术。康奈尔大学在纽约州伊萨卡校区北部组织的“奥罗拉农场日”（Aurora Farm Field Day）上的演讲清亮地标明了这一丝。

举例，康奈尔大学助理训诫兼杂草防控人人 Lynn Sosnoskie 示意，为防护杂草种子传播，农民不错作念的最伏击的事情之一是在收货后清算汇集收割机，特地是要是他们从另一个州购买或使用成立。

她说，“汇集收割机仍是将长芒苋引入该州，现时纽约至少仍是有了五个种群。”

另一种经典才略是作物轮作，即在不同人命周期、料理推行和滋长花样的作物之间进行切换，这是有助于防护杂草民风的一种栽种才略；另一种遴荐是栽种冬季心事作物，有助于防护杂草滋长。

“咱们不会仅用化学品来惩处杂草问题，这意味着咱们必须开动追求一些浅易的作念法。”Lynn Sosnoskie 说。

在纽约这么的地方，这一丝尤其伏击，因为那里的问题还莫得成为东说念主们眷注的广大问题，部分原因是该州不像中西部那样以单一作物为主，而且地盘诈欺愈加种种化。

但这也不行避免于这个问题。康奈尔大学杂草防控人人 Vipan Kumar 示意，抗性仍是到来，并有可能“爆发”。

“咱们必须尽一切奋勉防护这种情况发生，我的责任是教育东说念主们，这行将到来，咱们必须作念好准备。”Vipan Kumar 说。

本文作者 Douglas Main 是别称记者，曾担任《国度地舆》杂志的高档剪辑和作者。

https://www.technologyreview.com/2024/10/10/1105034/weeds-climate-change-genetic-engineering-superweeds-food/