科學學迎接基因食物

by Publisher on 週三, 05 三月 2008 評論
P10
人籟團隊 採訪 林慧芬 整理
基因改造作物和一般傳統作物有什麼不同?科學家如何控制基因改造作物?基因改造作物如何影響生態?消費者應該如何選擇?《人籟》邀請輔仁大學正在研究水稻與基因的蘇睿智教授及林彥蓉教授,釐清大家對基因食物的疑慮。




P11-18
什麼是「基因食物」?

人籟編輯部問:我們常常聽到「基因轉殖」和「基因食物」,兩者究竟有什麼不同呢?
林教授答:「基因轉殖」是一項技術的名稱,是指利用現代基因工程,將甲生物的某個基因轉殖到乙生物裡面的一種技術,例如:科學家看中了一種北極魚的基因,認為它有防凍的作用,於是將其分離抽出,再植入蕃茄內,育成新品種的耐寒蕃茄。「基因食物」是「基因改造食品」的簡稱,是指經由基因轉殖這項技術所得到的結果,比如說耐寒蕃茄就是一種基因食物。
我們從細胞裡面去轉殖基因,細胞經由細胞培養後長成一個成株,然後再讓它授粉,所以基因轉殖都是在細胞的階段進行。
蘇教授答:「基因轉殖技術」最早是由美國研發出來的。藉由基因轉殖技術培育出來,尚未製成食品上市的農作物,我們稱為「轉基因的作物」,也有人稱之為「基因改造作物」、「基因轉殖作物」或「基因改良作物」。名稱很多,但意思都是相同的。
台灣奇蹟—基因改造木瓜

問:目前台灣有人種植基因改造作物嗎?
答:有的,目前我們在一些實驗農場研究基因改造作物,這些實驗農場都採用負壓溫室來栽種基因改造作物。負壓溫室是一種特殊的溫室,溫室外的空氣可以進來,但是溫室內作物的的花粉卻不會散播出去。
目前在台灣比較有規模的實驗農場有:農業實驗所、台南的亞洲蔬菜研究中心,以及中興大學的實驗農場。
此外,在戶外田間種植基因改造作物的只有一處,就是中興大學葉錫東教授在台中的木瓜田。
問:能否請您詳加介紹葉教授的木瓜田?
答:早期在台灣的木瓜感染了輪點病毒1,輪點病毒是一種很嚴重的植物病害,美國夏威夷、古巴和東南亞地區所種植的木瓜都受到侵害,當時木瓜的總產量減少了百分之五十。美國的情形更為嚴重,因為輪點病毒的侵害,所有種植在夏威夷的木瓜幾乎都死了。那時,康乃爾大學的一位教授開始研究基因改造木瓜,才解決了這個問題。
在台灣方面,早期農民為了避免輪點病毒的感染,所以採用網室栽培2,也就是把整塊木瓜田用網子罩起來。這種網室栽培法的確可以有效對抗輪點病毒,因為輪點病毒的媒介是一種蚜蟲,所以農民用網子把木瓜罩住。蚜蟲飛不進去,如此就可以杜絕輪點病毒的感染。然而,網室栽培的成本很高,而且颱風一來,整個網罩連木瓜田都會被吹垮。所以,現在台灣農民已經很少使用網室栽培了。
葉錫東教授早期研發的方法,類似打疫苗的方式:在實驗室培養病毒,用化學藥劑處理後變成減毒的病毒,然後再製成疫苗噴灑在木瓜的幼苗上,等到真正的病毒來了之後,木瓜樹就可以免疫。後來隨著基因工程的演進,葉教授也開始種植基因改造木瓜,現在他在台中的木瓜田已經培育了四年以上了。
問:您親眼看過葉教授的木瓜田嗎?
答:看過。我看過葉教授的木瓜田,我想不管是誰去看都會覺得驚為天人,因為那些木瓜實在長得與眾不同。以往我們看到的木瓜都是長在木瓜樹的上端,而且只結幾顆果實,葉教授田裡的木瓜樹卻是截然不同。雖然木瓜樹的高度也差不多是三公尺高,但是木瓜從樹幹的上端一直結到下端,可說整棵木瓜樹的樹幹上都結滿了木瓜!每顆木瓜的品質都很好,也很碩大,一棵木瓜樹的產量約為一般木瓜樹的十倍左右。
問:這麼說,葉教授種植的基因改造木瓜,不但可以抗輪點病毒,還有增加產量的效果?
答:並非如此。事實上,木瓜樹的果實本來就可以如此生長,只是以往受到病毒的侵害,所以只結幾顆果子。基因改造後的木瓜可以抗病毒,因此恢復了果子整串生長的型態。

台灣基因食物的發展

問:政府單位對葉教授的木瓜田有何反應?
答:農政單位在木瓜田開始栽種時,並沒有任何反應,也沒有制訂任何規範。等到木瓜種植成功後,農政單位才開始思考如何制訂相關的法規,以及如何去管制等相關問題。所以,經過了漫長的四年,法規雖然已經通過了,但還未執行。不過我知道若有任何人或單位要種植基因改造作物,一定要先經過農政單位的核准。
問:目前台灣的市面上販售基因食物嗎?
答:現在台灣上市的基因食物都是從美國進口的,主要為玉米和大豆。目前政府還未明文規定基因食物的標示問題,不過近來衛生署已著手研訂「重組DNA技術衍生食品的安全性評估準則」,預定於近期內完成法規,以規範基因食物的消費安全性評估及標示事宜。這項法規將比照美國和日本的作法,也就是食物內若含有百分之五的基因改造生物3,就必須標示清楚。
問:台灣基因改造作物的研究經費是來自政府?還是私人機構?您們會有儘快讓基因食物上市販售的壓力嗎?
答:我們的研究經費都是來自政府,沒有私人企業的介入,所以沒有關於基因食物販售的壓力。我們的壓力主要來自實驗的結果,以及學術研究上的論文。事實上,台灣的基因改造作物仍在實驗階段,實驗的結果是為了學術研究的用途,而不是為了製成民生食品出售。
美國早期研究基因改造作物的經費也是以政府單位為主,不過仍有不少民營機構參與,其中貢獻最多的民營機構是洛克斐勒基金會,另外還有一些大型的企業,例如蒙山托(Monsanto)公司。美國的產業界和學術界連結得很緊密,台灣則不然,台灣的產業界和學術界比較疏離。
問:台灣基因食物的發展前途如何?
答:台灣囿於耕地面積太小,即使政府大力推動,技術也非常先進,但仍無法發展成大型的產業,所以將來很難在國際市場上占一席之地,與美國、俄羅斯等土地廣大的國家競爭。

基因食物VS傳統作物

問:請問「基因轉殖」和「傳統育種」之間有什麼差異?
答:事實上,「基因轉殖」和「傳統育種」都是一種基因改良的技術。兩者的目標也是相同的,都是為了培育出能夠抗寒、抗病、抗蟲、高產量等優良的農作物。不過,基因轉殖和傳統育種所使用的方法卻不相同。傳統育種是採用天然的方法,把優良作物的花粉傳授給其他作物,使授粉的作物得以改良。基因轉殖就如剛才所說的,是利用現代基因工程,將甲生物的某個基因轉殖到乙生物裡面。傳統育種只限於同種的作物,或品種相近的作物。基因轉殖技術卻可使用於不同物種之間,也就是可以把動物、植物、微生物的基因互相轉殖。這在大自然是不可能發生的事,因為水稻和雜草可以雜交,植物卻不可能和蠍子發生任何交配關係。
問:基因改造作物和傳統農作物可以並存嗎?換句話說,基因改造作物是否會壓縮傳統農作物的生存空間?
答:一般人都認為基因改造作物占有優勢,但是以我們的研究經驗來說並非如此。事實上,基因改造作物反而是比較弱勢的,尤其在實驗階段中,我們發現基因改造後的作物非常脆弱,只要有一點的疏忽,培育中的作物就會死去,所以我們都會囑咐研究生要特別細心的照顧。經過實驗培育階段後,我們才嘗試將基因改造作物栽種於田間。
關於傳統育種作物,我用一個例子作為說明:我取的父本可能是長得高、抗病、產量低,母本可能是產量高但不抗病,然後我希望後代能結合兩者的優點,可以抗病、長得高、產量高。傳統育種結合了兩者上百個基因,產生我們要的後代。而基因工程有其先天的限制,轉的基因數目無法太多,我們一次只能送進去一個基因,目前最多不能超過五個基因,所以要讓基因改造作物馬上變得很強勢,倒是一件不可能的事。但是我只要送一個基因到植物裡,植物就會多了一個我可以預期的特性。這也是分辨傳統育種與基因改造作物很重要的區別。
傳統育種雖然也可達到預期目的,但是究竟混了什麼基因,我們並不知道。對於基因改造作物,我們可以控制送進去的基因,但基因送進去之後,會插到哪一段基因的序列卻是無法控制的,只能從後代的性狀4去選拔。基因改造作物並非如大家所想像的那麼強壯。

「基因食物」 安全嗎?

問:如果我們無法控制基因送進去後的位置,同時又有推出產品的壓力,基因食物真的安全嗎?
答:無法控制基因的位置和安全性是兩個問題。雖然我們無法控制基因送進去後的位置,但是不代表我們無法控制基因作物的安全性。送進去的基因會插到哪一條染色體,或者會插到染色體的哪個位置,我們的確無法控制。但插入的地方如果是一個重要的地方,原本影響生長或開花的基因,這樣植物就會夭折。送進去的基因如果插入沒有作用的DNA序列,植物就可以生長,這就是我們會選拔的植物。
目前世界上最大的基因食物輸出國是美國,剛才我也提過台灣上市的基因食物都是從美國進口的。美國外銷的基因食物包括大豆、玉米、木瓜……現在我以木瓜為例來說明。若有人要種植新研發成功的基因改造木瓜,必須經過三個政府單位審核,完全通過後才能開始在田間種植。這三個政府單位分別是「美國農業部」、「美國環保署」和「食品醫藥管理局」。美國農業部負責審核基因改造木瓜的栽種是否會影響其他作物生長等相關問題。美國環保署注重環境保育,這個單位會考察基因改造木瓜的栽種是否會對環境造成污染與毒害。食品醫藥管理局負責審核食用基因改造木瓜後,是否會導致中毒或生病等相關問題。一種基因改造作物從田間實驗,到通過上述三個單位的審核,然後製成食品上市出售,前後的時間大約五年。
問:有關基因食物的爭論,在全世界引起的討論越來越熱烈。生產種籽的大型公司、研究人員、消費者、政府人士各有各的看法。請問您個人的觀點為何?
答:種籽公司為了經濟利益,所以配合政府機關的審核,一旦通過審核後,他們希望立刻上市,這是產業界的觀點。政府單位則倚賴專業研究人員提供資訊,使他們能設立一些規範和審核標準,前來送審的基因改造作物若達到審核的標準,就讓其合法上市,這種作法可以使政府單位對社會大眾有一個合理的交代。在消費者方面,他們認為研究人員雖然協助政府訂出一套審核標準,但是他們仍有許多的疑慮,畢竟食物的安全性是很重要的,不可輕率行事。所以,種籽公司、政府單位、研究人員和消費者各有不同的立場和觀點,彼此之間很難取得共識。
至於我個人的觀點,我可以這麼說:基因改造作物大約在一九八○年左右開始研發,基因食物則在一九九六年正式上市,現在是二○○四年,所以基因食物上市至今才八年。到目前為止,並沒有發現基因食物危害人體的實例,雖然曾有報導指出有人食用基因改造玉米而過敏,但經過查驗後,發現當事人本身就對玉米過敏,與基因食物並無關係。不過,基因食物上市才八年而已,現在雖然沒有發現危害人體的實例,但沒有例子不表示沒有問題。
有人認為五年的審核時間太長,有的人卻認為太短,必須再經過長期評估,這就是大家不斷產生爭議的地方。所以,強制標示是非常重要的,這也是對民眾權益的基本保障。

基因工程VS生態平衡

問:請問基因改造作物是否會影響自然生態的平衡?
答:我不能說沒有。如果基因改造作物的花粉散播出去,使其他植物授粉而產生基因的變異,就會帶來自然生態的改變。
舉一個實例來說:我在美國時曾研究出一種抗殺草劑的水稻,我們研究單位向美國政府提出申請,希望能在田間栽種這種水稻,但這個方案卻被美國農業部駁回了。因為水稻田都長有許多雜草,這些雜草和水稻是近親,抗殺草劑水稻的花粉如果傳播給雜草,這些雜草就帶有抗殺草劑的基因。以後農民要使用殺草劑除草,就會完全失效了,所以農業部就駁回這項方案。
為了維護自然生態的平衡,美國政府規定種植基因改造作物的田地外圍,必須種植一大圈非基因改造作物。如此一來,基因改造作物的花粉飛散出去時,只會散播在周圍大圈裡的植物,而不會傳播到大圈之外的原野。這樣的栽種方式並不適用在台灣。
然而,有些植物的花粉壽命很長,而且可以飛幾十公里遠。所以,即使基因改造作物的外圍有一大圈作物,花粉仍有可能飛出大圈之外的原野上。如果這些花粉使原野上的某種植物授粉,而把改造後的基因也帶入植物內,那會產生兩種情形:第一種情況是授粉的植物接受了抗寒、抗病、抗蟲或增加產量等基因,因而變得非常強壯。如果它的種籽又不斷散播出去,就會變得很強勢,結果整片原野成為它的生長地盤,造成其他物種逐漸消失。竹子就是如此:當你進入竹林的時候,你很少看到其他植物,因為竹子會分泌一種毒素,把其他雜草全部殺死。竹葉一落地,其他種的草就難以有發芽、生長的機會。
第二種情況是基因改造的花粉對授粉的植物有害,因而使授粉的植物大量的死去。
自花授粉的如水稻,自己開花自己授粉,花粉的壽命很短,不會超過一天;異花授粉的花粉壽命就很長,如玉米。所以,在種植基因改造作物時,在栽培上需要有完備的安全措施。


未來基因食物大國—
中國大陸

問:目前中國大陸種植基因改造作物的情形如何?
答:目前我們從美國進口基因改造作物,但未來也許會從中國大陸進口。中國大陸會不會與美國相抗衡?我想也許會,因為目前中國大陸正在大力支持基因改造作物。為了鼓勵種植基因改造作物,中國大陸對基因食物的法規,可說是世界上最寬鬆的。目前美國和日本規定食品內若含有百分之五的基因改造生物,就必須標示清楚,歐盟的規定則是百分之一。但是中國大陸卻沒有任何規定。
問:現在中國大陸有哪些基因改造作物呢?
答:非常多。幾乎我們可以想到的農作物都有,例如稻米、麥、豆類等等。中國大陸由政府支持科學家研究基因改造作物,目前一些研發基因改造作物的科學家,都獲得非常優異的待遇,甚至有些已經移民到國外的研究人員,也願意回國協助政府研究基因改造作物。目前中國大陸基因改造作物的技術非常先進,而且基因改造作物耕地面積的增加率居世界之冠。

全素‧蛋奶素‧基因素

問:基因工程會把動物基因轉殖到植物內,吃素人口該如何面對這個問題?您個人有什麼看法呢?
答:生物分有動物和植物,我的理解是吃素的人因為生物形體的差異,認為動物會思考和行動,是活的生物,所以不忍心吃牠們,認為這是殺生。植物不會走動,所以可以吃。但是,以基因工程的觀點來看,如果分析生命體的基因,會發現動物、植物、微生物的基因都是一樣的,而基因是沒有形體的。例如:我們從某樣植物內找到一段基因,經過研究後,我們發現其他物種不管是高等動物、低等動物、植物、微生物也有這段基因。人類有三萬多的基因,而這些基因在各個物種都可以找到,就像老鼠身上的基因和我們一樣,只是序列不一樣。
吃素的人應該是基於悲憐的心,不願吃活生生的動物,但是我們轉的只是動物的某段基因,那段序列是大家都有的。
問:基因食物的出現是不是會改寫吃素的定義,現在吃素者分為「全素」和「蛋奶素」,以後也許會有所謂的「基因素」?
答:其實現在台灣進口的基因食物中,有百分之八十以上是拿來當飼料,剩下不到百分之二十流入民生食品中。不過,政府單位仍應早日進行基因食物標示的措施,使吃素者以至於全台灣民眾都能安心的購買食品。

基因食物與飢荒問題

問:有人認為發展基因改造作物可以改善世界上「糧荒」與「飢餓」的問題,您個人的看法如何?
答:糧食供應的問題牽涉到的層面很廣,不只是科學技術的問題。一般人都認為科技的進步帶來高產量、高品質的農作物,而糧食缺乏的問題也相對的能夠獲得解決,這是一種單向的思考方式。我們若以純科學的角度來說,我們的確有實驗數據可以證明,因為基因改良的緣故,新品種農作物的產量比舊品種的產量高。然而,在收穫、儲存、運銷的過程中,若有某些環節無法配合,比方說有某個政府單位囤積農作物,以作為其他用途,人民就無法真實的受惠。
事實上,不只基因改造作物會出現這個問題,傳統育種作物也會遇到同樣的問題。美國有很多傳統育種學家每年培育出新的品種,這些新品種作物的表現並不比基因改造作物差,但仍無法解決世界糧食供應不足的問題。所以,科學家努力改良農作物,而政府單位也有效配合運作,才能解決糧食供應不足的問題。

第三世界新希望-黃金米

問:如此說來,基因改造作物仍無法解決世界糧食供應不足的問題,這種情形會讓您們感到很氣餒嗎?
答:不會,因為仍有成功的實例。剛才曾提到美國贊助基因改造作物的民營單位中,貢獻最多的是洛克斐勒基金會,這個基金會由美國富商洛克斐樂先生所創,是一個非營利單位,他們提供資金給世界各國的科學家研究基因改造作物,並將研究成果免費提供給第三世界國家使用,其中「黃金米」即為一個成功的實例。
目前全世界以稻米為主食的人口約有三十億,對許多國家的人來說,從其他食物裡攝取足夠的維生素A根本不成問題。然而,第三世界國家的人民多半只能靠吃米飯過日子,他們在長期缺乏維生素A的情況下,不但視力變差,身體的免疫力、抗病力也不足,因而導致每年約一至二百萬個孩童死亡,五十萬人喪失視力的慘況。瑞士蘇黎世科技學院的一位教授注意到這個問題,於是在洛克斐勒基金會的支援下,他研究出了「黃金米」。他將含有能夠製造維生素A的胡蘿蔔素基因,轉殖到水稻中,而培育出富含維生素A的黃金米,之所以稱為黃金米,是因為稻穀的顏色為金黃色。
洛克斐勒基金會透過聯合國,將黃金米的種籽免費提供第三世界國家使用,以解決第三世界國家長期缺乏維生素A的問題。這是一個很好的範例。

種籽公司操控糧食的危機

問:根據資料顯示,基因改造作物開花結果後,它的種籽就無法再播種,所以農民必須不斷向種籽公司購買種籽。如此一來,以後我們連吃的東西都必須受到種籽公司的控制,這難道不是一個危機嗎?
答:現在基因改造作物的種籽都是可以有後代的,也再播種的。種籽如果帶著改良後的基因,農民就可以自行留種,再進行耕作。至於一些基因改造的魚類,反而在研究人員刻意的培育下,無法再產生後代。研究人員之所以要這麼做,是為了避免飼主不想養魚後倒到河裡或是養殖場,而導致基因改造魚類與其他原生魚類產生後代,影響自然生態。台灣外銷歐洲的魚都是不孕的。
至於種籽公司不讓農民留種的計畫,是早期在美國的種籽公司希望研究單位讓基因改造作物的花粉無法受孕。種籽公司認為如果農民有帶著基因改良的種籽,下次就不買了,所以才會想到不讓基因改造作物產生種籽。但是,這項計畫後來遭受到社會大眾的批評,因為明顯有壟斷市場的嫌疑。這個計畫因此作罷,未曾實際執行過。隨之而來的是農民與公司的訴訟案,農民聲稱沒有買基因改良的種籽,但是隔壁的農田種植基因改造豆子。後來可能是收穫的時候豆子跑到這位農民的田裡,隔一年這位農民發現某些豆子長得特別好,於是留下來種植。沒想到被種籽公司發現,於是和這位農民打起官司。
不留種的第二個原因是為了避免基因改造作物的花粉散播出去,使其他植物授粉而產生基因的變異。現在有人拿植物來生產疫苗、醫藥品,這些基因當然更特殊,更不希望飄出去,否則後果更無法預期。這樣的話,採取不留種其實是比較保險的方式,可以避免改變生態的疑慮。
留不留種,這的確是爭議性很大的議題。
問:最後是不是給消費者一點建議?
答:我希望我們的消費者有選擇的能力。基因工程是無法停下腳步的,基因工程的發展是未來的趨勢。未來每個人都會面臨到我們討論的這些問題,不管是栽種、生態或是食品安全管理,連帶也影響人文、宗教、信仰等層面。以後我們就處在基因工程的世界,讀者一定要去瞭解、認識,然後才能做判斷。這樣我們才不會盲目推崇或是沒有理由的排斥。

蘇睿智 美國普渡大學植物及植病博士,任教於輔大生命科學系。專長為植物學、分子生物學、植物生理學,曾研發轉殖技術產生具特殊商業需求的菊花與文心蘭,目前正在研究基因轉殖水稻。

林彥蓉 美國德州農工大學博士,任教於輔大生命科學系。專長為遺傳學,目前正在研究影響水稻抽穗期的基因定位。

註釋
1輪點病毒:一種植物病害,病毒呈長絲狀,由有翅蚜蟲為媒介而傳播,其寄主除木瓜外,還有西瓜、香瓜、南瓜、絲瓜等。
2網室栽培:高雄鳳山園藝試驗所發明的一種栽培法,他們使用塑膠織成的網子,將耕種的農田完全罩住,以防止蟲害入侵。
3基因改造生物:GMO(Genetically Modified Organisms),中文譯為「基因改造生物」、「基因改造生物體」或是「基因轉殖生物」,指運用基因工程技術改造的生物。
4性狀:生物體的形態特徵或是生理特性。

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