第106期女性電子報—焦點話題

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 生物技術對人類的衝擊-GMO食品的省思

蔡慶修


  生物技術的應用產業將是21世紀ㄧ個很重要的新興產業,而我們從20世紀末走入了這個e世紀,對生物技術的基本知識又了解多少呢?什麼又是遺傳工程呢?尤其是最近喧騰ㄧ時的基因改造的食品 (genetic modified organism; GMO)有那些呢?有沒有危險呢?我們將逐一解釋這些名詞和其函意。

什麼是生物技術?

  凡是應用於具有生命個體的操作技術者,均可以稱為生物技術。舉凡簡單的生物技術操作,像利用微生物來發酵製造啤酒到複雜的生物技術操作如基因治療都是生物技術。然而由於這樣的定義太過於廣泛而有點含糊,因此我們可以將其分成兩大類:

傳統式的生物技術

  傳統的育種:根據操作者所選定的性狀加以篩選,如甜玉米,在篩選的過程中測量其甜份,將各種較甜的玉米品系予以交配,經過世代的篩選,確實可以篩選到甜度最高的品種,然而這種篩選的過程有時並不如預期的結果,例如甜度高的品種,咬起來卻水水的,口感不佳,或容易生病等問題,因此在篩選的程序上就必須針對兩種性狀加以篩選,所以須要的時間就更長了,相同的,經由這種傳統式的育種方法,我們不能保證我們所篩選到就一定是好的,因為品系與品系之間的雜合,遺傳物質的交流較多,所以不僅只有期待的性狀被篩選出,其他的性狀同時也被導入。所以用傳統式的生物技術來進行品種改良需要花費更長的時間及如何篩選。

     我們看看市場上有多少成功的例子是用這種方法育出來的。也唯有勤奮的農民有這種能耐育出這麼多優良產品。所以這種技術還是很重要的,許多新世代的生物技術還是要根據傳統式的生物技術來尋找我們想要的基因。此外,傳統式的生物技術當然還包括了微生物發酵的技術來製造酒、乳酪等產品。

新世代的生物技術

  不更改遺傳物質的生物技術:複製羊的出現即是。將以分化完整的細胞核取出(體細胞),取代正準備分裂的受精卵的細胞核,在轉殖於代理孕母的子宮內。所產生下一代的遺傳物質完全和體細胞的供應者一模一樣。

  更改遺傳物質的生物技術:利用遺傳工程的技術將不同品系或物種的遺傳物質,以人為操作的方式交換,例如不同植物間的遺傳物質的交換,或者是植物與動物間的遺傳物質的交換。此外遺傳工程的技術可以用正常的基因來取代不正常的基因,進而治癒遺傳性的疾病,這樣的方式就稱之為基因療法。

  若導入的基因並非取代不正常的基因,而是加強某些基因表現的能力者,如高度等,則稱之為基因加強法。就目前所採行的人類基因療法,都是針對已分化的細胞,如骨髓細胞。若是針對生殖細胞來導入外來基因,則將使下一代的基因有所改變。

什麼是遺傳工程?

  利用人為的操作將控制特定性狀的基因導入目的物種,打破了種與種間隔閡的障礙,這樣的操作程序即稱之為遺傳工程。由於物種和物種之間經由演化形成種間的隔閡,所以在自然的環境下,彼此不能交配,即使以人為的操作,使之交配,所產下的子代為不孕者,即為不同的種。

  事實上,在自然界中也會發生所謂種間的基因交流,只是這種機率非常的小。舉例來說,有一種抗癌藥物紫杉醇,被發現於太平洋紫杉的樹皮中,所以提煉這種藥品必須將樹皮整個剝下,那植物會因為樹皮的剝下而死亡,因此用這種方法來提煉紫杉醇是相當昂貴的。科學家們即利用這種基因交流的可能性,在太平洋紫杉的樹幹尋找真菌,看是否可以篩選到一株真菌因為基因的交流而接受到太平洋紫杉生產紫杉醇的基因,如果能夠得到這樣的一株真菌,即可利用培養的方式來大量生產而減低生產成本。結果終於篩選了幾株真菌有生產紫杉醇的能力。

  然而遺傳工程只是扮演這種基因交流的推手,使基因交流的速度加快,這個技術打破了自然界演化的種間隔閡。也就是這種技術理論上可以無所不能的,隨心所欲的將任意想要的特定基因轉入特定的具有生命的個體中,包括動物,植物,細菌及真菌。例如鳶尾花(iris)有各式各樣的顏色,唯獨欠缺大紅色,我們可以利用遺傳工程的技術導入產生大紅色的基因,那這個新品系的鳶尾花就能如預期的產生大紅色的花了。一旦有了這樣的技術,人類可以依照欲望,可以使牛、羊、雞、豬長的又快又好,蛋也越生越多,產奶量也越來越大。

另類的遺傳工程

  另類的遺傳工程即是導入外來基因以增加作物抵抗疾病的能力,這種抗蟲抗病的品系可以減低使用殺蟲劑或農藥的使用量。就以抗蟲的例子來說,在自然界中存在著一種土生細菌叫做Bacillus thuringiensis,這種細菌在環境惡劣的時候會以一種胞子的形式存在,同時也會生產一種特別的蛋白質叫做BT毒蛋白,這種蛋白質是沒有毒性的,除非在鹼性的環境下則會裂解成具有毒性的蛋白質。

  由於昆蟲的中腸就是鹼性的環境,因此當昆蟲吃下這種細菌時,同時也吃下了這個毒蛋白,也因此這種細菌就被當成一種生物農藥。在早期這種被稱作蘇力菌的生物農藥即被大量地使用,尤其在美國即由空中大量地噴灑於農作物上。由於這種屬於土生菌的大量噴灑於農田上,擔心會引起土壤細菌生態的改變,又由於遺傳工程技術的成熟,因此科學家們即採取這樣的技術將BT基因轉殖到作物堙A如此我們的作物如棉花、馬鈴薯等即可生產BT蛋白質。這樣就可以抵抗昆蟲的危害,也只有昆蟲會因為中腸的鹼性環境可以使BT蛋白質裂解成具有毒性的蛋白質。由於人體的胃液是酸性的,所以並不會對人類造成毒害。如此可以解決大量使用農藥所衍生的環境問題。

有那些是遺傳工程所作出來的產品?

  就目前在美國有正式合格批准上市的基因轉殖食品有:油菜、蕃茄、馬鈴薯、玉米、棉花、木瓜、黃豆、小南瓜、甜菜。

那些基因被導入植物中

  抗蟲、抗殺草劑、抗病毒、造成雄不孕、更改果實成熟度、更改特定脂肪酸的含量等基因被導入上述的產品中。然而這些基因之所以會被導入植物體內是有其ㄧ定的緣由,我們舉ㄧ個例子說明。

  更改果實成熟度﹕蕃茄即是這樣的例子,由於蕃茄為了有利於運送,所以在尚未成熟前即採收,此時蕃茄呈現又綠又硬的狀態,有利於搬運,等到運至目的地後再作催熟的步驟,此時蕃茄即可變軟變紅再上市。由於這樣的蕃茄是在未成熟的時期採收的,所以就欠缺了蕃茄應有的風味。由於蕃茄在成熟時會產生乙烯讓蕃茄變軟與變紅,所以科學家們即利用遺傳工程的方法將生產乙烯的基因給予破壞,所以果實成熟了但還是又硬又綠,所以當運送到目的地後再利用乙烯來催熟,此時的蕃茄是成熟的、有蕃茄味的。

我們有需要遺傳工程的食物嗎?

  我們的糧食真的缺乏嗎?如果不是,那又為什麼有這麼多的人處於飢荒呢?在非洲有多少人是餓死的?我們且看非洲的主要食物來源為樹薯?由於受到非洲樹薯嵌紋病毒的感染,每年損失數十億英鎊。所以這個病毒的防治就非常重要,轉殖具有抗病的樹薯就是其中一種有效抗病防治的方法,到底我們要參加「飢餓三十」的活動給予金錢的救助,還是要給予他們基因轉殖的樹薯呢?這是個很值得深思的問題。   這些利用生物科技所製造出來的產品可能會有那些衝擊?

遺傳工程的生物技術的影響評估

  由於生物技術的不斷研發與改進,我們確實解決了很多的問題,但是我們ㄧ直不斷的要提醒自己,我們是否真的解決了問題嗎?我們有沒有因為解決某ㄧ個小問題而製造出另ㄧ個大問題呢?雖然GMO食品帶給了人們很多的希望和解決了很多的問題,但有沒有製造出新的問題呢?也許目前三、五年看不出來,但有沒有可能在十、二十年後就爆發不可收拾的問題呢?也許我們都抱著ㄧ種心態認為目前的問題先解決再說,未來的問題留給後來的科學家們解決,也許到時的科技更進步了,那些我們現在認為是問題的也許到時根本不是問題。下面提出一些GMO植物所可能帶給我們的一些潛在問題給各位思考。

針對人體的健康

  產生新的過敏源:由於這個技術的成功使用,是否會因為導入一些特定的基因,而這個基因的產物或衍生物,卻造成某些人的過敏。

  生產大量未知的有毒物質:由於基因的導入就目前的技術是較盲目的,也就是基因插入的位置不能控制,如此是否會在插入基因的同時啟動了本來在這個植物體不表現的基因也被表現出來了,而很不幸的這個基因產物或衍生物卻對人或其他動物有毒,那很有可能造成ㄧ場浩劫。

針對環境的影響

  抗藥性的野草與農藥的殘留:前面有提到目前市面上有導入抗殺草劑的基因於植物體如油菜、馬鈴薯等,由於這種具抗殺草劑的品系能夠抵抗殺草劑的噴灑,所以農民們即可大量的施用殺草劑,如此ㄧ來有可能會有抗藥性的野草由外地移入或突變產生新的抗藥野草。另ㄧ個衍生的問題是在沒抗殺草劑的品種時,噴灑殺草劑是小心翼翼的避免殺死我們的作物,然而ㄧ旦有了抗殺草劑的品種,噴灑殺草劑就大量的使用,造成了這些農藥的大量殘留。

  基因外流:我們前面也提到過,不同的品種在理論上是不能有基因交流的,但在自然界中卻是有可能發生,所以我們擔心我們所導入的基因有沒有可能流入其他的生物體內呢?這個基因會不會經由花粉傳播到其他相近的品系呢?

  生態鏈的破壞:由於我們將抗蟲基因導入植物體內,可以大量將蟲殺死而不用噴灑農藥,聽起來似乎還不錯,但是在整個生態系中有許多的生物是靠這些昆蟲來存活的。如果這些昆蟲都消失了,那這些以昆蟲為食的鳥類或其他生物可能也要遭受強烈的衝擊。這種生態鏈的破壞是無法預期的。而且需要相當的時間來恢復。

  新型且更強的病毒出現﹕如同前面所講的一樣,我們所導入的抗病基因可能可以消滅某一種病毒的侵害,但是常常發現植物體內並不是只有一種病毒的危害,我們消滅了一種病毒,接著另外一種病毒的感染,甚至有抵抗的病毒品系的出現。這些都是我們要思考的。

  最後要提的一點是基因改良的食品將是科學界在e世紀裡的一個重要的貢獻,而且也是勢在必行的,且就目前為止並沒有重大的不良影響被發現。但是我們還是要思考未來的可能問題,當然我們還是有知的權利與選擇的權利。我們有權知道那些是GMO,那些不是,我們更有權去選擇要吃還是不吃。

    

(本文作者為中興大學農業生物科技學研究所副教授、
主婦聯盟消費合作社GMO委員會顧問) )

(本文經作者同意,部分內容轉載自國語日報第12版「珍饈生活」專欄)

    

  

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