基因重組作物開發之爭論與省思
林佳谷教授
摘要
生物科技是二十一世紀科學的主流，在醫學、農業、食品、特用化學品、能源及污染防治等方面都有研發的空間，其中基因重組作物開發，不但帶來許多「美麗新食物」，也被期待用來解決糧食問題。本文係就基因作物研發之現狀、美麗新產品、生態與健康隱憂、爭論與省思等幾方面加以論述。文中一再以「興一利必有一弊」的警語向社會告誡，並請以自然律與生態法則自我約束。
一、前言
基因重組作物（transgenic crops）在本文係指利用基因操作的技術，有計劃地去選擇所想要的特點，來改良農作物的品質、提高產量、增加營養份，也可以使植物變成耐除草劑、耐寒、耐旱、耐熱、抗病蟲與疾病等特點，所以這類基因重組（DNA recombination）的產品，世人也以G.M. Foods（Genetically Modified Foods）稱之。
人類歷史是一場人口與糧食的競賽，誠如馬爾薩斯（Thomas Robert Malthus）在＜人口論＞（Essay on the Principle of Population,1798）中所提的，人口以幾何級數增加，糧食以算數級數增加。在有限的農牧面積（全球面積的25﹪），再加上蟲、病、雜草的騷擾與不穩定的氣候，今日全球60億人口（年增加率1.7﹪，每12年增加10億，2050年時可能高達100億）確有面臨世界存糧短缺的危機（非洲每天有4~5萬人餓死，今日世界存糧已降到30天的最低點）。這時藉助生物科技，提高單位產值，似乎是唯一途徑。
不過人世間再美好的人、事、物，也不可能博得一致的掌聲與認同。於是改變植物基因新科技的主導國、研發公司、種子公司，與被輸入國、傳統農夫、有機與生態關心者，有了不同的看法，G.M.產品成了各界關心與爭論的議題。由於基因轉殖是一種「打破正常基因屏壁」（break down of normal gene barriers）的科技，類似核能研發，它具有無限潛能但也隱藏了許多危機，長期的健康與環境生態風險尚屬未知，英國人也就以科幻怪異物（Frankenstein）稱之。（註：Frankenstein是雪萊夫人Mary Shelly之1818年著書，書中男主角Frankenstein為一年輕醫學研究生，手創一怪物，後來為怪物所殺，後來怪物也被稱之為Frankenstein。後人對於作法自斃，危及創造者之物皆以Frankenstein名之。）
本文擬就基因作物之研發現狀、美麗新產品、生態與健康隱憂、爭論與省思等幾方面論述之。
二、基因重組作物之研發與美麗新食物時代的來臨
雌雄交配、突變過程中，最合乎人類需求的品種被篩選出來並加以繁殖，這是我們人類自從有農、牧、群居以來的繁衍方法，所以今天的這些作物是經過千萬年的重複進行淘汰與選拔所得的結果。可是自從1953年瞭解DNA雙股螺旋上的基因是決定遺傳的訊息，進而藉由「剪刀」（即限制𡝱restriction enzyme）與「黏膠」（即連接𡝱ligase）的功能，科學家能夠在短時間將擬表現的基因順利導入寄主生物，也可將不想要的特性藉基因科技將其去除或壓抑，然後經由重組，而製造出新生物（transgenic organisms），包括動植物與微生物。1973年Cohen等人成功完成基因重組實驗。由於植物基因組合比較簡單，於是一系列的基因重組產品被陸續開發出來。例如：
•番茄方面，美國加州基因公司（Calgene）於1994年首先推出一種可以一直在枝頭上完全成熟的「美味番茄」（"Flavr Savr"，來自字源Flavo（u）r--Savo（u）r「好滋味」的靈感），它並有抗壓防爛的優點，可以延長市場架上擺放販賣時間。緊接著，為便於加工與提高品質的高果膠（high pectin）番茄、有機能性的高番茄紅素及高果膠（high lycopene - high pectin）番茄也陸續被推出。
•在棉花方面，孟山都公司的棉花種子「保嘉」（Bollgard ,Monsanto），帶有蘇力菌（Bacillus thurigiensis）基因，這菌體的基因能產生一種抗蟲害蛋白質，因而不需噴灑殺蟲劑。（註1、2：蘇力菌是一種土壤細菌，對人與瓢蟲、蜜蜂等益蟲幾無毒性，是有機農夫常用的驅蟲噴灑劑。）
•玉米，特別是甜玉米，為控制其蟲害，全美有25％的玉米，佔地八百萬公頃3，也都有蘇力菌的轉殖。也因為殺蟲劑的減用，美國南方玉米區農藥污染降低，頗得美國環保署好評，並有意責成多種作物皆應朝此方向努力，傳統農藥公司也應有朝此方向轉型的使命與責任。另外，玉米在營養成份上缺乏離氨基酸（L-lysine），在殖入此基因後更適宜作飼料與人類食物。
•黃豆，從中國大陸介紹入新大陸後，美國已成世界最大黃豆生產國，為提高蛋白質、油量與抗除草劑，這中間黃豆已不知經過了多少次的基因改良。傳統上，黃豆是與玉米輪作的，豆科植物的根瘤菌有氮的固定作用，在輪種中有助於玉米生產，不過種玉米時所使用的除草劑（如glyphosanate,即Monsanto公司的Round-up產品；或gluphosinate,即AgrEvo公司的Buster產品），對於黃豆幼苗，也會使之枯萎。因而一種加入"PAT"基因（一種放線菌的酵素）新產品的種子應運而生（Monsanto產品以"Round-up Ready"名之）。如今，玉米、油菜籽、棉花等也都有耐除草劑基因的殖入。
•月桂酸（lauric acid），原主要來自東南亞熱帶地區之椰子油或棕櫚油，Calgene公司將月桂樹之脂肪酸合成𠕇之基因導入油菜籽，則北美可以容易獲得製造清潔劑、巧克力、化妝品、醫藥品等之重要材料。
•油酸（Oleic acid），是橄欖油之主要成份，亦可藉基因工程使黃豆中之油酸成份增加。
•增加作物之耐寒、耐凍也是非常重要，北冰洋的比目魚（Arctic flounder）具有抗凍基因（antifreeze gene）1，也可考慮轉殖給植物。
•水果削皮後會呈現難看的棕色（即browning effect），此乃受傷的細胞釋放出多酚氧化𡝱（polyphenol oxidase），它會促進單酚化物（monophenols）成quinones化物，再進一步變成棕色多酚色素（brown polyphenolic pigments）。這時若能藉基因工程，將多酚氧化𡝱作用阻斷，則以後蘋果、梨子削皮也不必急著要趕快泡鹽水以防變色。3
•馬鈴薯久置發芽，會產生有毒之生物鹼solanine（一種potato glycoalkaloid），它原是生物繁殖之自我防禦，但卻對食用者有毒性，今可藉基因工程壓抑之，不使其發揮毒性。另外，馬鈴薯之蟲害預防也是重要課題，回想1845年愛爾蘭大飢荒，乃馬鈴薯之黴菌病蟲害所致，造成百萬人餓死，與近兩百萬人移民英國本土與新大陸。1998年由於黴菌病蟲害，世界馬鈴薯產量減少15%，這時在祕魯首都利馬的「國際馬鈴薯研究中心」已研發了60種抗菌性品種以備萬一。這其中，有將植物凝集素lectin蛋白質基因殖入的品種，lectin是一種存在於石蒜科植物的蛋白質，可以增加植物對抗病蟲害的抵抗力。
•為了提高馬鈴薯加工產品的品質，其中糖與澱粉的比例或減少薯條吸油量等，都是基因改良的目標。在醫學上，馬鈴薯也被研究供做人類血清蛋白、B型肝炎疫苗、大腸菌疫苗、工業材料。除外，藉基因工程從大豆做出PHB可分解性塑膠；油菜籽作encephalin（一種含氮腦髓糖質）；煙草作流感疫苗、愛滋疫苗、B肝疫苗、蛋白質彈性聚合物（橡膠代替品）；棉花作隔熱性PE樹脂；含疫苗香蕉以對抗愛滋病。將來更期待朝控制果物成熟與腐爛的基因努力，而有不用防腐劑時代的來臨。
綜觀上述，一個「美麗新食物」（Brave New Foods）的時代即將來臨。
三、健康與環境的警訊
最近在「新英格蘭」、「刺絡針」與「自然」三大著名雜誌中，分別有基因轉殖作物對健康與環境效應的報告，頗值得吾人注意。
1. 巴西豆的過敏基因出現在被轉殖的黃豆中（Ref:N Engl J Med ,334,688-92;1996）4
黃豆中缺乏含硫methionine氨基酸（甲硫胺酸），乃想從巴西豆（Brazil nut）中所富含的硫基因2S albumin（白蛋白）轉殖之。但發現巴西豆中的過敏原會隨基因工程傳遞到黃豆中。為此，研發此產品之美國Pioneer Hi-Bred公司，緊急煞車，停止研發計畫。
2. 含lectin蛋白質的馬鈴薯，有害動物內臟（Ref:Lancet,354,1353~55; 1999）5
蘇格蘭亞柏丁大學的病理研究報告（W.B. Ewen & Arpad Pusztai, Rowett Institute, Aberdeen, Scotland），以含有會表現GNA lectin凝集素基因的馬鈴薯餵食老鼠，發現鼠之腸胃消化道有黏膜增生現象（proliferation of the gastric mucosa）。
但有人指出這是實驗的不清楚，是馬鈴薯中的已知毒素concanavalin A的毒性，與基因改良無關，這點有待釐清。
3. 帝王蝶幼蟲之死（Ref:Nature, 399,214;1999）6
帝王蝶或稱鳳蝶（Monarch Butterfly），每年在墨西哥市西北邊山區過冬，春天飛回美南玉米帶繁殖。其幼蟲（catapillar）之主食為一種乳汁草（milk weed）。自從1996年，基因工程改良過的Bt玉米（Bt corn，含蘇力菌基因，對鱗翅目幼蟲有毒）已廣佈全美八百萬公頃。康乃爾大學昆蟲研究學者John Losey發現田野中帝王蝶幼蟲吃了沾有Bt玉米花粉的乳汁草，不是死亡就是生長停滯。當進一步作實驗室觀察，發現吃了沾有Bt玉米花粉乳汁草的幼蟲在四天內有44%死亡，但對照組無恙。
另外，含抗除草劑基因的花粉飛出作物區後，會與相關的野草繁衍出一種更具侵略性的超級雜草（super weed or weedier weed），這已在丹麥、法、美等國獲得證明。
四、矛盾爭議與反對聲浪
「自然界的產品並非完美，是以有必要加以馴服與改良的必要性。過去用雜交的方法，不但費時，成果不能預期，事實上它所造成基因改變更是以大數目的數量甚至整個染色體嫁接上去。今日之基因改良科技所進行的是精細的，少量的幾個基因的轉殖，成果是可預期而不是偶然事件。」基於此理念，DNA諾貝爾得獎主James Watson更痛斥德國人的顧忌應該就此為止。再加上從本文第二節「美麗新食物」的美景，難怪美國的Monsanto，歐洲瑞士的Novartis等公司都全力以赴進行研發。在美國或許是農業部（USDA）、藥物食品管制單位（FDA）與生物科技公司對民眾有形無形的影響，並沒有帶來太大的反對聲浪，但是在歐洲，特別是一向較保守的英國，就非常強烈。
英國查理王子（Prince of Wales）與自然律黨（The Nature Law Party）深信生命基因組合是屬於上帝管轄的範疇（“realms that belong to God and God alone”），甚至撰文批評基因改良食品沒必要，且具潛在危險。他的看法，也幾乎是一般消費者大眾的觀點，認為基因改良農作物安全性測驗和規範太少，科學研究目前還處於初期階段。他認為基因食品安全與否的問題，只有長期的獨立科學研究才可以提出一個肯定的答案。查理王子擔心在狂牛病風波後，英國人將為基因改良食物付出代價。
而英國布萊爾首相（Prime Minister Tony Blair）的立場是保證現市售基因改良食物安全無虞，與美國的觀點一致。
在反對聲浪中，有兩件最具體的訴求：
1. 基因作物的標示，讓民眾有知的權利與選擇。但出口國家深怕標示作法將引起消費者不必要的疑慮，導致類似基因改良作物「美味番茄」（Flavr Savr）上市三年後因消費者的疑慮，從市場敗退下來的覆轍。
2. 基因作物成分在一產品中不得超過3%的極限（也就是TLV 3%），更有人要求應該降到1%。為此世界大嬰兒食品公司‘Geber’（Novartis的分支機構），為了迎合消費者，特別聲明其產品不含有基因轉殖食物。
五、省思
俗諺「興一利必有一弊」，當我們審視基因轉殖作物時，除了不可預期的健康與環境問題外，其他如經濟、倫理、政治、社會、傳統等多方面也有嚴重的衝擊，比如：
1. 農業將由科技公司控制
在歐洲，農夫大力反對基因轉殖的內幕與本質，與其說是關心健康與環境，不如說是生意與經濟壓力的抗爭。農人擔心使用基因改變的種子將會改變農業權益的基本架構，由農夫轉到生產種子的公司。
在此情況下，萬一該科技公司出了狀況，馬上就有糧食危機。
2. 自耕農變成佃農
推廣基因轉殖作業，將使農人變成佃農，只提供土地及人工，幫種子公司做事。基因改良的種子只有已開發高度科技公司才能作到，同時除了種子外，還需採購配套材料，如肥料、殺蟲劑、除草劑等配合使用，種子才能正常生長。而且，種子公司要求簽同意書，不允許農夫留下種子供下回使用，或進行品種改良，消滅了自古以來農夫品種改良與管理的傳統。
3. 種子的終結者─自殺種子（Ref: Time,Feb.1 1999）7
當種子公司發現合約書無法約束農夫確實遵守不留種子，年年買新種子的約定時，終於研發出了種子的終結者（seed terminator），又稱自殺種子（suicide seeds），這是美國農業部與Delta and Pine Land Co.合作研發的絕技，它使成熟種子無繁殖力（being sterilized），這種終結的絕種方式，科技公司卻以科技保護系統（Technology Protection System, T.P.S.）稱之，並自誇這種科技更可杜絕基因改良品種外逸園區的隱憂。此種終結者的科技，目前僅鎖定煙草和棉花兩種，且尚未進行園地試驗，並預期在2005年上市。8
人世間，明明是「絕種」的行為，卻以「科技保護系統」名之。就如美國越戰使用落葉橙劑 （Agert Orange）間接傷害大地，（先毀其森林，使其失去掩護作用，再使大地無法長出穀物）來作戰勝敵人的戰略時，這種對大地毒害行徑的開始，就已經註定要失敗。Terminator vs. T.P.S.乙節豈可不慎乎！
4. 原子核與核能 VS 細胞核與基因重組
20世紀人類對於原子構造、原子核、核分裂的瞭解後，將E=mc2的理論付諸實際行動，終於有原子彈、核子彈以及核能發電或其他核能和平用途。類似地，1953年Wattson & Crick對遺傳基因DNA的解謎，1973年Cohen等人基因轉殖術的初試成功，從此人類從自信變成自大，對於地球上的萬物多所挑剔，並希望藉科技的方法改變它們，使其成為更適宜接受人類使役的新物種。1945年第一顆原子彈爆炸後，人類心態更以擁有核彈與核能為強國的必備條件。如今我們看到美國華盛頓州韓福特（Hanford, WA.）那難以處理的核污染，也看到了蘇俄車諾比（Chernobyl）核電廠的災難與多國紛紛停止核能發電的行動。今天生物基因重組工作，與核能發展有異曲同工之處。科幻小說”Frankenstein”在1818年已告誡過我們，應小心謹慎！
5. 生態學的啟示
生態學的五大基本要素是物質、能量、時間、空間與生物多元性。我們今日所面臨的基因轉殖科技就是「希望在最短的時間，利用有限的農地，生產出許多質、量均佳的產品。」顯然為了最後產品的目的，我們竟然違背法則，向大自然偷時間，讓我們能夠在最短的時間內完成過去千萬年才能完成的工作。也許這些產品基於最嚴格的規範與檢驗，在短期內都不會有健康與生態的危害，但誰人能為長期效應背書？試看：
•1920年代研發出的氟氯碳化合物（CFCs），對人類是毒性極低的電子零件清洗劑與冷媒，但數十年後，在1970年代它被證實嚴重破壞臭氧層。
•1940年代的DDT認為只對節肢動物有殺蟲效果，但對人與其他動物毒性幾無。孰知1962年<寂靜的春天>（'Silent Spring', by Rachel Carson ）乙書向DDT控訴它的環境蓄積效應；1990年代<失竊的未來>（‘Our Stolen Future’, by Theo Colborn）乙書指出它是一種環境賀爾蒙，會使雄性動物雌性化。
•為了消滅與民爭食的麻雀，毛澤東下令全面撲殺，於翌年卻帶來了嚴重的蟲害，祇好再度引進麻雀。
還有其他許多數不盡的例子。
生態學的第一法則強調「我們無法只做一件事，且世事難料」（principle of ecological backlash & unpredictable）。另外，第二法則更認為事事相關（principle of interdependence）。總之，自然之複雜性不是我們能預先洞察料想得到的。
6. 生物多樣性公約的意義
為了保護生物的多樣性（bio-diversity），過去在「溼地公約」、「華盛頓公約」、「世界襲產公約」及「防止沙漠化公約」已分別各自進行。自從1992年巴西里約熱內盧地球高峰會議之後，1993年生物多樣性公約（Convention on Biological Diversity, C.B.D.）已成為整合所有生物公約的大憲章，迄1999年2月已有175國參加，是目前世界最大的國際公約組織。在工作內容方面，該公約除了傳統保護物種免於快速消失或保護生物原始國的「基因資源權」外，更有防止「基因污染」的謹慎保護工作。
在充沛的想像力之下，當基因工程轉殖技術變得更簡單時，「洗牌」現象（shuffling）一定會出現，結果各種排列組合將全部出籠，就像桃莉羊複製出後，就有複製人的企圖出現，或做個沒頭的人，以便進行器官移植。
7. 「人法地、地法天、天法道、道法自然」的哲學
自然醫學強調生命、生活、生態三「生」有幸，意指人誕生後有了生命，開始追尋健康快樂的生活，這時一定會與週遭的人，其他生物與自然環境有所接觸，這是生態。人自視為地球的主人，但人與眾生、地球的關係必須是共生，才能共榮。三生有幸是包含了我（me）、我們（us）與眾生（all），我們不但不能自私、自我中心（egoism），也不可自滿或停留在人本（humanitarianism）與功利主義（utilitarianism）與永續經營（sustainability）的階段。我們必須以生態學（ecology）的態度來作地球村（global village）的一員。在此要強調，平日認為非常高境界的永續經營且向第七代子孫負責，或世界公民（world citizen）的觀念，說真的，也只是停留在人本主義的階段。Egology（自我中心哲學）與Ecology（生態學）一字母之差，境界相差十萬八千里。
宇宙萬物，諸行一切，都是依一定的法則在運轉。因有這個大自然的法則存在，又是絕對的不變，所以人們才能安心生活。科學的發展讓人類改變了自然，做出對人類方便的事情，就以為只有人類不受大自然法則的限制而完全自由。在此錯覺下，地球環境崩潰，甚至威脅了人類生存的危機。大自然的法則是比人為的思維更細膩與周延，如果一切太過以人為中心的想法，可能會帶來人類的滅亡也未知。
大自然法則（The Nature Law）有形而下（scientific）與形而上（transcendental）兩種，前者是物理、數學、化學、生物等可藉實驗重複獲得相同結果的領域；後者是神學、哲學等可以在一根筆一張紙下有無限遐想的時空領域。當我們無法以形而下學回答今日新科技的禍福吉凶時，不妨以形而上的沉思（transcendental meditation）加上生態學的定律來研判。很明顯的，「一花一世界」，這個世間不是以人為中心在運轉，也不是事事能成為照人所想要的那樣，讓我們好好遵守自然法則。
8. 人口控制才是根本之道
馬爾薩斯悲觀的人口論，認為一旦糧食危機發生，過多的人口將受到戰爭、飢荒、瘟疫與疾病等的糾正（check），可是他的預言遲遲沒有出現，從他預言當初1800年時，全球僅十億的人口，（當時100萬人口的倫敦已是歐洲最大都市），200年後全球人口60億，不但沒遭天譴反而過得更好，於是有樂觀豐饒心態者（Cornucopian），認為馬爾薩斯杞人憂天，甚至還認為人多好做事，多人多福氣，每個來到地球的人並沒有來白吃，他們也都帶著一個頭兩隻手來參與生產，科技可以解決一切。
由於人口論發表後的這兩百年間，我們人類遇到了產業革命、殖民地與世界貿易開發、綠色革命，而暫時轉緩了糧食危機。所謂綠色革命者，乃選用低矮、多產的稻、麥品種，加上大量的肥料、殺蟲劑、除草劑與灌溉所造成的結果。終於連一向農產品不足的印度、墨西哥也出現了有餘糧的現象。
不過綠色革命之父勃勞教授（Prof. Norman Borlaug, Univ. of Minesota）也是1970年的諾貝爾和平獎得主，指出我們只是在第一回合競賽中贏得了一點時間，終究之道，還是在於人口控制，否則單位產值倍增的糧產，很快地又要被激增的人口抵消。再說，即使糧食足夠，但是空間不足，過度擁擠，＜只有站立的空間＞（'Standing Room Only', by Sax , 1955）也不是活的很愉快。
六、結語
希臘神話泰坦族巨人普羅米修士（Prometheus），為憐憫其所捏製出的人們免於黑暗、寒冷、恐懼、茹毛飲血等痛苦，竟違背天條從天庭偷火送給人類，終為眾神之王宙士 （Zeus） 處罰，被捆綁於高加索山，讓老鷹每天啄食其肝臟。表面上看來他是可憐的善心人士，但從整體生態破壞觀之，人類在火的動力下，對大自然的破壞力加強，所以從這個角度，宙士的裁判有其道理。
人類基因計畫（Human Genome Project）預計在2005年之前將完成人類二十三對染色體近五∼八萬個基因的完全解碼。基因工程的生物科技已是個擋不住的時代必然趨勢。在即將進入二十一世紀的今日，為開拓國際生存空間與競爭力，我國經濟部已在醫藥、農業、食品、特用化學品、能源以及污染防治等方面大力推動生物科技。在第二節「美麗新食物」中的誘因與第四節正面意見的引導下，我們可以預見基因轉殖科技將有類似電腦資訊的蓬勃繁榮，也將會賺來很多外匯。但我們要再三告誡，時時記住普羅米修士從天庭偷火的故事與下場，什麼是真正的「進步」（progress），以及自然律與生態法則的告誡，那麼我們才能達到天、地、人三位一體，性、心、身三元合一，與三生（生命、生活、生態）有幸的境界。
參考資料
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