基因改造

想來大家對於基因(DNA)已經不會陌生了,對於現在人們會剪接DNA也已經也不是新聞了。可是大家對於基因改造是什麼?產出的產品有何特性還是不了解,就藉這個機會聊一聊。地球上的生物絕大多數都是用DNA作為遺傳物質,表示只要有DNA存在,細胞就可以將基因中記載的訊息表現出來,只要操作得宜就算是在不同的物種間也能做到,也就是可以跨物種產生生理反應。就是因為有這樣的好處,全球各地的生物實驗室,每天都不斷地剪接出非自然狀況下會出現的新品種。為此國際上為了明確定位這些人類創造來的物種,專家設計了一個名詞讓大家容易了解;稱為GMO (Genetically Modified Organism),GMO就是基因改造生物。再說清楚一點所謂的基因改造生物,那就是將甲生物的某個或數個基因,用現代基因工程技術轉移殖入到乙生物中,使乙獲得了甲生物該基因的遺傳特性,如此乙生物便成為GMO。GMO包括動物、植物及微生物。

基因改造食物 (Genetically Modified Food, GM Food)
不同的氣候及地區適合不同的植物生長,這種現象強烈影響到人類的文化發展。像是的美洲大陸的氣候就孕育出以玉米為主要食物的文化,亞洲南部就是以稻米為主要食物的文化,在歐洲則是以麥為主要食物的文化。其他還有馬鈴薯、小米、高梁、等等…都是同樣的影響。所以對於主要作物的育種,幾千年來都沒有停止過。過往培育新品種,只能在同一物種或相近品種之間進行,稱為雜交。雜交可以使雙親的基因重新組合,基因重組可以將雙親控制不同性狀的優良基因結合於一體,或將雙親中控制同一性狀的不同微效基因積累起來,產生在各該性狀上超過親本的類型。以結合雙親不同優良性狀為目的,即進行「組合育種」。

但這種方式曠日廢時,成功率也不高。現在利用基因轉移技術,就可以加速這個流程,甚至將不同物種的基因互相轉換。例如有科學家將一些住在冰冷海域的魚類的抗凍基因轉移到蕃茄之上,令蕃茄表現出抗凍蛋白,這樣繁結就不會因為天氣轉冷或冷藏運送而凍傷。或是將蠍子的特殊蛋白基因轉殖到玉米中,而這種蛋白對吃玉米的害蟲有害,那害蟲就不會來吃因而降低蟲害。

綜合上述,對於為何農作物要做基因改造,可分為以下幾個目的:
第一. 基因改造作物的目的在於降低生產成本,提高單位面積的產量:像是調控種子不飽和脂肪酸的組成,進而改變種子中含油的總量及不同脂肪酸間的比率,這樣可以減少後加工成本及提高單位面積的出油量。
第二. 基因改造作物的目的在於提升農作物的效益:例如延遲果實成熟,增加儲放的壽命;修飾雄不稔特性;令作物抗凍,增長冷凍包存期間,利於市場調控,減少生產過剩及保存不易的損失。
第三. 基因改造作物的目的在於提升農作物的附加價值:例如增強作物抗逆境能力,可擴大種植範圍、改變花卉顏色、香味,利用植物生產特殊化合物、工業用脂肪酸、酵素等,擴展不同市場。讓作物中增加特定之營養素生成,如產生維生素A或鐵質含量增加,或是讓蔬菜中葉黃素的量增加,提升作物營養密度。
第四. 基因改造作物的目的為提升對抗病蟲害及農藥的能力:轉殖抗蟲基因進入作物中,例如蜘蛛或蠍子的毒蛋白基因,使得害蟲食用後死亡或不敢吃。

這裡舉幾個增加作物的工業用途,以及提高植物保鮮能力的例子。前者是定名為「甜甜米」的特定酵素基因轉殖米,後者有能阻斷乙烯合成與感受的矮牽牛花與青花菜。目前甜甜米已經在台中農試所進行隔離田間試驗,而延長花期與防止黃化的矮牽牛花與青花菜也已經試驗成功,在國際上發表論文,並在植物所的溫室繼續培養中。如何保鮮一直是作物運輸首要克服的課題,乙烯是植物催熟的主要因素,理論上祇要能阻絕乙烯合成或讓植物對乙烯反應鈍化,就可以讓花不凋謝,讓蔬菜不黃化。利用木瓜ACC氧化酶反義基因轉殖於木瓜成功,正進行田間試驗中,預期可獲得耐長期保鮮之木瓜。

基因轉殖植物最早在80年代初期發表,分別由Washington University (美國Missouri)、Rijksuniversiteit (比利時)、Monsanto Company (美國Missouri)、和University of Wisconsin。作為商業用途,美國食品藥物管理局(FDA)的資料顯示在1991年卡爾京(Calgene)公司申請基因改造的番茄,把Antisense polygalacturonase (PG) gene 轉殖進番茄,延遲番茄的成熟和軟化。1994年,該公司的「佳味」(FLAVR SAVR)蕃茄是世界上第一種獲准上市的基因改造食品。

佳味蕃茄裡產生促進熟軟酵素的PG基因被抑制,所以質地較堅實,可減少採收、運輸、加工處理過程中碰傷變質,因而保存風味。不過,目前此蕃茄已停止商業生產。就2002年的統計全球農作物的栽種面積約2億6千萬公頃,其中基因改造作物之栽種面積約5千8百萬公頃(22%),美國為最大生產國,其次為阿根廷、加拿大及中國,分別佔66、23、6及4%。主要基改作物為玉米、大豆、棉花、油菜、南瓜、木瓜、油菜、番茄、馬鈴薯、甜菜、水稻、康乃馨、向日葵、菸草、小麥、菊苣、甜瓜及亞麻等…作物。大豆、玉米、棉花及油菜為全球最主要基因改造作物,栽種面積之比率分別為62、21、12及4%。全球最大的基因改植作物種子的生產公司就是孟山都(Monsanto Company),佔據了多種農作物種子全球70%–100%的市場佔有率,而在美國本土,更佔有整個市場的90%。
基因改造食品上市已經30年了,對於自然環境及人類到底是好是壞一直爭論不休。認為好的人說減少耕地、肥料、農藥的使用,又能大大提高產量,讓物價下降,對於人口不斷上升的地區有著莫大的幫助;食物進入體內經過消化,早將基因分解了,不會有影響。但是這是個違反自然的工作,種子公司為了不斷有生意,它修改基因讓產出的種子無法在繁衍下一代,有人認為這樣會導致其他物種的不孕;抗病蟲害基因也引起相當大的爭議,因為一直無法確認對人體到底有害沒有,如同中研院植物研究所所長蕭介夫曾經說過:「畢竟蟲子吃了會斃命的,很難讓人相信人吃了會沒事」;含有深海魚基因的番茄到地是葷還是素?人們的消化系統並沒有強到可以分解所有的DNA及蛋白質。孰是孰非還沒定論,只有消費者自己做評斷,但重要的是廠商要忠實地做到告知的義務。