2007年11月
～基因改造对人类健康及环境的影响
周妙妃
你知道世界上最大的食品企业是什么吗？。。。不是麦当劳。。。不是稻米。。。更不是咖啡企业。这个世界上最大的食品企业所出产的食物无所不在，有时让你入口不知不觉。该企业有计划地垄断食物生产，以期控制这个地球的食物供需，那就是基因工程食品企业，专门贩售基因改造食品[GMF，genetic modified foods]，由基因工程技术所制造。
基因工程[GE，Genetic Engineering]这个时髦玩意儿就是把一段新的基因放进动、植物、细菌等细胞中，以结合某些生物特性的新科技。[基因是什么？基因是所有生物各项特性的遗传物质，「龙生龙、凤生凤、老鼠生的儿子会打洞」，就是龙、凤有飞的基因，老鼠则有钻洞的基因]。基因工程一开始就造成很大的轰动，各种期刊杂志争相报导，其中以一棵地上长蕃茄、地底下长马铃薯的象征性植物的封面最为传神，被称之为科学怪物[Frankenstein food]。就如数十年前那部把张三的头移植到李四身上的黑白电影一样，基因工程令人惊愕称奇，不知该赞赏还是谴责，因为它打破了生命的神秘感，人类竟然可以改造基因了。
一时大家对基因工程这个新科技无不充满想像力，各国争相成立生物科技中心，许多青年学子立志从事生命科学的研究，科学家们更对这技术寄予厚望。人们称呼经过这技术修饰的动、植、微生物称为基因改造生物[GMO ，genetic modified organisms]。九０年代开始，基因改造生物或加工食物也开始上市供人食用，称为基因改造食品[GMF]。
基因改造生物或食品虽然是最新科技产物，各国政府和人民大众仍持保守谨慎的态度，市面上许多产品更特别标示「非基因改造食品」以划分界限。有许多人并不了解基因改造食品与一般食品有何不同，许多人不知不觉就吃进了基因改造食物，我们实在有必要对基因工程、基因改造生物、和基因改造食品做一番了解和思考。
遗传物质的结构在一九五三年发现后，15 年内科学家就学会把一种生物的基因放到另一种生物内。譬如把人的胰岛素基因放进细菌中，成为基因改造细菌[ GM 细菌]。细菌繁衍速度惊人，可以大量培养同时得到人类胰岛素，纯化后上市就是一种基因改造产品[基因改造人类胰岛素]。基因改造科技较显著的历史进展如下：
一九八０年，制造出第一只基因改造老鼠。
一九八三年，第一棵基因改造植物：基因改造烟草。
一九八五年，基因改造人类生长激素上市。
一九八五年，制出第一只基因改造农场动物Beltsville 猪。
一九九四年，第一个带杀虫毒素[Bt菌毒素]的基因改造棉花开始种植。
一九九四年，第一个供人食用之基因改造食物Flavr Savr 蕃茄。
一九九六年，第一种抗除草剂的植物，基因改造大豆开始种植。
一九九六年，第一只再制羊Dolly。
一九九七年，第一只基因改造农场动物Polly。
一九九七年，第一只基因改造乳牛Rosie。
一九九八年，MONSANTO公司制出「终结基因[Terminator gene ]」。
一九九八年，英国UK超市拒绝基因改造产品。
一九九九年，基因改造固氮菌释入土中以改善农作物的固氮作用。
二０００年，AQUA BOUNTY公司制出基因改造巨型鮭鱼。
二０００年，由加拿大进口英国的油菜种子有改造基因的污染。
二００二年，耐高盐份土壤的基因改造蕃茄。
二００三年，基因改造黄金米，加了beta-胡萝卜素，说是帮助身体制造维生素 A。
二００三年，去咖啡因的基因改造咖啡树。
二００四年，许多国家发现各种植物被改造基因污染。
二００五年，英国种植基因改造油菜，发现野生生物和生态受损。
宣传中基因的好处
基因工程技术很早就应用在医药方面。一九七八年美国GENENTECH公司开始上市基因改造人类胰岛素，是由基因改造细菌生产再纯化。一九八五年，基因改造人类生长激素Protropin角W市。 还有基因改造的 B 型肝炎疫苗、甲状腺素。一九九七年的基因改造农场动物Polly，可生产人类蛋白 Factor IX，可帮助血液凝固，治疗血友病。 一九九七年做出第一只基因改造奶牛Rosie，生产人奶蛋白质alpha-lactalbumin，用于帮助早产儿发育。
在动物研究方面，研究方向譬如生长快、脂肪少、较强壮的牛羊猪鸡，甚至无毛鸡、抗寒鮭鱼，日本有老鼠结合水母基因后产生萤光的研究等等。二０００年，加拿大AQUA BOUNTY公司做出的带人类生长激素基因的巨型鮭鱼，一年内就长到 2～6 倍大，生长太快太饥饿，开始吃起同类。一旦逃出可能会吃掉野生鮭，或与之交配而引起问题，譬如体型太大无法回游产卵，野生鮭或许将绝种消失，连带的将会影响食物链，改变水中和陆上生态。带人类生长激素的牛、猪、羊也是生长迅速，但是都有严重关节炎、脊椎变形、瞎眼、胃溃疡、肝肾损坏等等问题。
在植物方面的研究，只有同种生物才能交配繁殖的遗传定律早被打破了，取自细菌、病毒、昆虫、动物及人类等各种基因都被放入植物细胞。研究方向朝制造出抗除草剂、抗病虫害、抗干旱、霜害、盐分、热等伤害、或增加产量、增加营养成份、以及制造醣类、蛋白质、疫苗等等的基因改造植物而努力。
如果基因工程在植物方面的研究目的是用来解决上百万人饥荒和营养不良问题，尤其世界将突破 30 亿人口，各国都需要喂饱众多人民的肚皮，那么修改基因，增加食物产量和营养，或许可造福大众。譬如：耐盐份的基因改造植物：二００二年，加拿大科学家 Hong-Xia Zhang 制出基因改造蕃茄，可在 50 倍盐份的土壤上生长，果实风味正常。对全球四分之一耕地将因盐份太高无法耕作的情况下，类似的基因改造植物将可在乾旱、高盐份地区生长。
不需肥料的基因改造谷类作物：现代土壤恶化贫瘠，科学家借用豆科植物自给自足的特性修改重要谷物，让谷物跟豆科植物一样不用施肥。[豆科植物不用施肥是因根部分泌特别的物质，吸引固氮菌共生；反之，固氮菌拿空气中的氮制成氨给豆科植物生长之用。现在美国已大量施用基因改造根瘤菌。]
抗干旱的基因改造米：非洲植物Selaginella lepidophylla能制造海藻糖，缺水时呈干死状态，有水时完全复苏过来，二００二年被纽约的Ray Wu和南韩用来修改米的基因，希望缺水地带也可种植稻米。
高产能的基因改造稻米：米是非洲及亚洲人的主食，二０００年科学家借用玉米可从大气中有效吸收二氧化碳、光合作用更有效、生长更快速的特性，成功的把玉米吸收二氧化碳的基因放到稻米内，使稻米产量增加百分之三十。
营养更丰富的基因改造马铃薯：印度人的蛋白质来源是蔬果类，价格较贵。二０００年代初，科学家开始用苋菜的基因修改马铃薯，让其富含蛋白质。二００三年，在New Delhi，由Govindarajan Padmanaben领导的一组科学家成功地把苋菜基因放入马铃薯基因中。二００五年印度开始试吃，很快就会知道基因改造马铃薯是否让印度儿童较健康。
基因改造疫苗植物：天花，小儿麻痹。。。等等疫苗须在实验室制造，有使用期限需冷藏，又需医药人士施药。落后国家除了一般传染病，因缺水卫生条件差，寄生虫、细菌、病毒等传染疾病严重。一九九五年，美Charles Arntzen想在食用植物中放入疫苗基因，希望就地种植疫苗植物让孩童获得免疫力。
为什么基因工程会引起反对浪潮？
看起来基因工程似乎能创造美好的未来，我们都应该顶礼膜拜，敞开大门欢迎这新科技的产物才是，为什么它仍引起争议？。。。其实，基因工程、基因修饰生物、和基因修饰食品的研究还有许多未知，我们目前的知识也不足以预测其后果。它们违反了生命进化的原则，破坏地球物种生态平衡，也有食品安全的顾虑，我们对基因工程科技实应更为谨慎。以下所叙述的仅是海面上冰山的一角：
◎基因修饰生物的新基因并不稳定也不单纯：
基因工程科技给未来划了个大饼，似乎任何基因都可拿出来利用。其实生物特性大多由多个基因一起作用，[譬如固氮作用牵涉细菌 17 个和植物 50 个基因]简单的基因少之又少。
基因工程科技把所要特性的基因取出，放在不同生物的基因库内。原本精巧紧密的遗传结构被打散，与该特性基因混合后再进行筛选。同时要加上一小段来自病毒或细菌的遗传物质当开关，强迫所选的基因表现出来。这整个过程将造成不稳定，会改变细胞功能或化学反应，产生新毒素、过敏原，或改变营养，结果无法控制与预料。
一九九四年CALGENE公司第一个供人食用之基因改造食物Flavr Savr 蕃茄，上市没多久就悄悄撤退。这基因改造蕃茄成熟后应保有坚实的特性，可减少采收、包装、运送的损失。结果发觉它的外皮极易擦伤，抗病能力也不如预期。
一项抗虫害的基因改造玉米实验，在抗虫害特性之外，产能降低了百分之二十七，茎叶及谷粒铜含量减低。另一项基因改造酵母实验，在增加发酵特性外，也多了百分之三十的有毒代谢物[methylglyoxal]，会伤害细胞。
◎基因修饰生物含抗药基因会让人体和动物用的抗生素失效：
在做基因组合过程当中，为了筛选出带有新基因的修饰生物，必需把新基因和一段抗药基因连结，才能在含抗生素的培养环境中把它筛选出来[未带新基因的细胞都被抗生素杀死]，所使用的抗生素都是人体和动物常用者。英国食物安全局[UK Food Standards Agent]在人体试验发现含抗药基因的改造食品被食入后，改造基因会由细菌转移到人体肠道细胞中。又例如固氮菌在土中会被鰴菌攻击，所以基因工程技术给基因改造固氮菌加上抗链鰴素的基因。基因改造固氮菌施放农地后，会把抗链鰴素的基因转送给环境中的微生物。
所以英国医学会[British Medical Association]呼吁全面停止基因改造食品及作物，因为抗药的基因释出，扩散传送给致病性微生物将产生超级抗药性，人体一旦感染，没有抗生素可用，恐怕神医也束手无策。
◎基因改造食品隐藏过敏原或有毒物质：
一九八九年，美国SHOWA DENKO公司用基因改造细菌制造大量L-色胺酸[L-Tryptophan，治疗失眠的药物]。上市後估计有5000人发生Eosinophilia Myagia Syndrome [神经系统疾病]， 37 人死亡，1500人终身受害，如瘫痪、神经、心脏及免疫系统问题。事件发生后不久就停止后续的追踪，估计有更多人死亡，约波及 6 万人。该批L-色胺酸并未标示为基因改造产品， 2～3 年後才追查到，含有微量有毒物质，后来全国产品撤回。
一九九四年，HI-BRED公司为了增加大豆蛋白质含量，加入了巴西胡桃[brazil nut]的基因。结果发现对巴西胡桃过敏的患者吃了这些基因改造大豆后也有过敏反应，有可能致死，所以产品全数撤回。对巴西胡桃过敏的患者都知道要避开巴西胡桃及某些食品，大豆内含有巴西胡桃成份，却是防不胜防的来源。
基因组合技术使用细菌或病毒的遗传物质，或将巴西胡桃的基因带入大豆细胞等等的例子，让人们担忧基因改造食物的安全性。食品标示是否够清楚，能否追踪来源，成为人民健康的症结所在。
◎Bt基因改造加速害虫抗药性的产生，危及世界最重要的生物性杀虫剂：
Bt菌毒素由环境中常见的芽胞杆菌[BT，Bacillus thuringiensis]所制造，有机农业上用来杀死蛾、蚊、蝇、甲虫等等虫害，但是原以为对人类、环境、各种动物均无害，分解容易，不污染水源，是己使用 60 年的有机杀虫剂。其实不然化学杀虫剂对人体及环境的危害让Bt菌毒素的研究受到重视。基因工程的技术进一步将Bt菌毒素的基因放进农作物内，改造成为制造Bt菌毒素的杀虫植物，会杀死吃食的昆虫。一九九四年，美国MONSANTO公司制造出Bt棉花植株，后来又制造出Bt大豆、Bt玉米、Bt马铃薯等等农作物。但生物演化，适者生存，目前己发现抵抗Bt的虫害diamond back 幼虫[吃食高丽菜、芥菜、绿花椰等等]产生。
有机农业有大自然天敌的防卫，必要时才针对病株对症下药。机械农耕则大量种植Bt作物，昆虫一直处于毒害压力下，只会加速抗药性昆虫的产生，只要几年，恐怕世界最重要的生物性杀虫剂将失效。
◎基因改造生物危害环境生物：
现今许多基因改造生物被用来产生药用、杀虫及工业用化学药剂，邻近的动植物、昆虫、和鸟类也会受到影响。
例如，基因改造细菌Klebsiella planticola被用于将农场的绿色废弃物发酵转成乙醇当燃料用，残余物则散放当土壤改良剂。一九九四年，美国奥勒冈大学评估其对环境影响，发现一般Klebsiella planticola菌没有毒害作用；经过基因修饰的Klebsiella planticola菌反而会杀死小麦草。如未有此测试，该基因改造细菌可能己批准商用。
上叙Bt农作物种植后，其他昆虫屡屡遭受池鱼之殃。例如每年飞行4800公里，迁移墨西哥及美国之间的Monarch 蝴蝶，其幼虫因吃了沾有Bt玉米花粉的乳草[milkweed] 叶，在 4 天内死亡殆半，是伤及自然环境其他生物的着名例子。在瑞典，玉米害虫[cornborer]吃食 Bt 玉米，重要的益虫[草蜻蛉]吃了害虫而连带受害死亡。在苏格兰，有益的瓢虫吃了Bt马铃薯的害虫[蚜虫]后，产卵减少，存活仅半。带Bt毒素的作物残株翻入土中也会影响土壤内的丰富生命。
现今美国及加拿大正面临蜜蜂大量死亡问题[Colony Collapse Disorder]，祸及上百亿水果及谷类作物。种植基因改造作物农场附近蜜蜂授粉率[等于果树结果]偏低；不用基因改造作物的有机农场蜜蜂投粉率则照常。德国科学家Hans Hinrich Kaatz认为杀虫剂杀死了蜜蜂只是因素之一，另一个因素为大量种植的Bt玉米。美国种植的玉米有百分之四十为Bt玉米，玉米花粉被食入后破坏了蜜蜂肠道，使之受害于寄生虫，而造成大量死亡。地球上如没有蜜蜂传授花粉，植物将无法生长结果孕育种子，植物没有了，动物、人类都无法生存了。
[下期待续]