2014/3/18

什麼是基因改造?

今天來參加學堂的人數非常的多,看起來大家對於今天開講的題目-「基因改造」與「豆腐DIY」非常的有興趣 :D


基因改造的食物或商品,在我們生活中早已無所不在。下面大家可以看到是最普遍的十種基改作物。


基因改造需要大量的研發經費,種子公司如孟山都投入很多研究的資本去運作,為了獲得最大的效益,改造目標通常是黃豆、玉米等大面積栽培的作物。目前世界上基改最嚴重、最普遍的作物是棉花,因為它不是食品,是做成衣服或工業用品,全世界的棉花有九成以上為基因改造。基改棉花雖然不會影響人體健康,卻對環境以及農民生計造成巨大的衝擊。而基改玉米及黃豆,則大多是用作為動物飼料。稻米方面中國正在做基改研究,但還沒有非常普遍。

雖然基改食物無所不在,幸運的是,若你選擇的食材是台灣本土栽種的作物,那麼吃到基改食物的機率非常低,因為台灣農產品的市場小、種植面積小,所以吸引種子公司投入基改種子的利基不大。我們的農政單位也受限於經費,幾乎沒有研發基改作物。另一個原因是我們承襲日治時期的農業研究,傳統育種技術水準高,農改場等主要透過雜交育種來做品種改良。近年基因乎染的問題日益嚴重,我們的農政單位也會定期監測作物,檢驗各種種子有沒遭到國外基改作物的污染。

雖然不容易直接吃到基改食物,但這些基改玉米、大豆等等,普遍存在各種加工食品內。所以台灣面對的基改問題,主要發生在「加工品」上。



最嚴重的是黃豆,台灣的黃豆需求量很高,但本土黃豆產量很少,每年必須進口230萬噸的黃豆,但因政府沒嚴格把關區分食品級跟飼料級黃豆,導致我們吃到的九成是基改(飼料級黃豆),許多製作豆腐、豆漿的店家考量成本,只能使用基改黃豆。


有鑑於黃豆問題嚴重性,主婦聯盟及台大種子研究室的郭華仁教授,發起了「我是人,我拒吃飼料級基改黃豆製品」的連署活動,希望推動立法基改成份的標示。

圖片來源:主婦聯盟
基改黃豆除了本身基因改造的風險之外,還有農藥殘留的問題。在大面積栽培黃豆的國家例如美國或南北洲,一般使用飛機噴灑除草劑,作物黃豆可能會因此受到傷害。科學家將抗除草劑的基因植入大豆內,讓農民在生產過程中可以任意使用除草劑,雜草都殺光了,黃豆還能屹立不搖。但這種方式也經常導致種出的黃豆農藥超標(例:年年春),台灣自阿根廷進口的黃豆就曾檢驗出超標九倍多的"嘉賽磷"。(更多資訊請參考https://www.newsmarket.com.tw/blog/41210/)

另一方面,進口黃豆經過貨櫃運送到台灣,假設沒有以"食品級"嚴格規範運輸條件,只要濕度、溫度控制不良,很有可能產生黃麴毒素,嚴重威脅愛吃黃豆的國人健康。

反顧本土農業,台灣不是不能種黃豆,1970年以前,台中以南到屏東都有種植黃豆,卻因開放美國黃豆進口後,本土黃豆產量一路萎縮,目前供應量不及需求的萬分之一。近年則因基改問題受到重視,農委會開始鼓勵農民種植雜糧作物如玉米、黃豆、小麥。

黃豆採收後需要送到初級加工廠經過烘乾、挑選等程序,但台灣大多數工廠專門處理大量的進口黃豆,沒辦法加工台灣農民生產的小量黃豆。假設小農收成一噸黃豆,根本無法填滿工廠的生產管線,導致大多的農民只能手工曬豆、選豆,耗時費力,這也是台灣本土黃豆的價格比進口高的主要原因。



接下來談「基因改造」,在這裡先讓大家了解「基改育種」跟「傳統育種」有何不同:

左為基改育種,右為傳統育種
假設我們希望培育很紅、抗病性很強的番茄,傳統育種就將具有兩種特性的番茄做雜交,雜交後會產生各式各樣不同的番茄,有的很紅、有的很綠、有的抗病性強、有的很弱,有的甚至跟親代完全不像。接著從這些子代中挑選我們想要的"很紅、抗病性強的番茄,繼續交配,做到大概第八代以後,才能產生穩定的又紅、又抗病的新品種。

而基因改造則不需要透過交配的過程,直接找到控制特性的基因,植入個體內,經過篩選培育就可以產生新的品種。例如只要找出抗病性的基因、控制顏色的基因(基因可能來自其他植物或動物)共同植入番茄內,就可以產生又紅、又抗病的新品種。相對於傳統雜交育種,基因改造相對有效率。

傳統雜交要成功育種,必須要是相近的物種才能交配。例如玉米跟玉米、豬跟豬,像馬跟驢交配生出騾沒有生育能力,很多說法認為這是大自然設下的屏障,避免阻隔差異太大的基因交流,產生不穩定的新物種。基因改造則突破了物種之間的隔閡,讓原本不可能交配的兩種生物基因庫得以交流,這是生物科學上一個很大的突破,有人說"人類終於可以扮演上帝的角色,任意創造自己想要的新物種"。但也有許多人持懷疑的態度,認為基因改造跨越了自然界線,容易創造出不穩定的物種。

為了讓番茄抗凍,從魚身上取出抗凍基因植入番茄內,動植物的界線越來越模糊?
以下為認識DNA的短片(擷取自www.stateclearly.com)



DNA(去氧核醣核酸)是一連串巨大的化學分子,很多人知道DNA被稱作是"生命的藍圖"。但到底一個簡單的化學分子,如何控制地球上如此複雜、多變的生命?

關鍵就在蛋白質,我們以及所有的生物體都由蛋白質所構成,蛋白質的種類多的數不清,無論是形成骨骼肌肉等生物體架構,或是讓身體正常新陳代謝,都需要不同的蛋白質,而蛋白質必須被精確的製造成特定結構,才能正常作用,稍微的結構異常就會導致蛋白質無法作用。蛋白質由胺基酸所形成,胺基酸約有二十幾種,不同的氨基酸排列組合,摺疊成不同的形狀,就可以組合成成千上萬種類的蛋白質。

胺基酸-->蛋白質-->細胞-->組織-->器官-->生命體。

而DNA的主要功能,就是控制胺基酸排列組合。DNA由四種不同的鹼基構成(代號A、T、C、G)組成,成為一長串的密碼,每三個密碼代表一種胺基酸,例如CAA代表谷胺酸(Glutamic acid),AGU代表絲胺酸(Serine)。當需要製造蛋白質時,細胞核內的化學分子就會從特定一段DNA上開始讀取密碼,取得稱作RNA的複本,RNA會被運送出細胞核,接上我們稱為"蛋白質製造工廠"的核醣體",核醣體根據RNA上的密碼抓取細胞內特定的氨基酸,將它們鍵接在一起,再經過一連串的修剪、摺疊作用形成特定的蛋白質。

因此只要我們知道DNA的序列就可以知道這部分是負責生成那一種蛋白質;同樣的,只要序列改變,就會組成不同的蛋白質。從細菌到人類的所有物種,都是由DNA控制體內的蛋白質生成。

DNA-->RNA-->胺基酸-->蛋白質-->細胞-->組織-->器官-->生命體。

因此只要我們可以找出特定蛋白質的DNA,植入到另一種生物體內,就可以製造出原本體內沒有的蛋白質,這就是基因改造的原理。

但隨著分子生物一步步推進,科學家發現沒那麼簡單,雖然解開了生命的密碼DNA,但科學技術進步至今,卻還是沒辦法用DNA人工合成出蛋白質! 表示基因運作其實非常複雜,過程中控制因子非常多,目前科學家沒有辦法完全了解。

例如,細胞怎麼決定要製造哪一種蛋白質?DNA是一長串密碼,從不同的點開始讀,讀到哪裡停止,就會產生不同的蛋白質,目前我們只知道在DNA->RNA->蛋白質的過程中,有很多分子各司其職,控制生成不同蛋白質,而且在不同生物體內的運作方式不一樣。科學家不斷地發現各種控制因子,每一個都是一座諾貝爾獎。我們只知道這個過程非常複雜,但尚未能模擬這樣的生命活動。

在這樣的前提下,改變了一個小條件,可能會產稱意想不到的影響。例如科學家為了篩選基因轉植成功的細胞,不只插入目標基因,也插入一個抗生素標籤,方便篩選轉殖成功的細胞。但這個標籤可能會跟原有的蛋白質牴觸,或製造出一些原本沒有的蛋白質。假設我們吃下基改的食物,可能會引起過敏、或是抗藥性等問題。雖然基改食物對健康的風險尚未定論,但可以確定的是,因為控制DNA--->蛋白質的因子太多了,有風險的機率很高!

基改食物除了對人體的健康產生未知的威脅外,還產生了更加嚴重的社會問題。產量提昇隨之而來的就是種子商的利益,像孟山都研究出基改種子,就擁有該種子的專利權。假設種子隨風散佈,導致不是種植基改的田區也出現基改作物,無辜的農民還會被告侵權。孟山都公司本是專門製造農藥的、後來跨足種苗產業,現在已經成為全球最大的種子商。他們致力發展基因改造作物,抗除草劑的黃豆、抗殺蟲劑的玉米,搭配著化學農藥與肥料販售給農民。

大家可以看看以下兩部片子,了解基改種子在世界各地怎麼剝削農民:



「苦澀的種子」,美國將基因改造種子輸入印度,聲稱更多產量又防蟲抗旱,結果反而造成收成減半,借錢買­種子的農民,只能在自殺和再借錢的悲慘地獄中沉淪。本片是導演米查比烈的「全球化三部­曲」的最後一部,美麗、悲傷也發人省思。



總結的說,基因改造的目在產生更多、更好的糧食,解決糧食危機。但很多研究已經證明,糧食危機是分配不均的問題,並非生產不足。而像基因改造這樣風險極高的新科技,不僅可能威脅人體健康,對於農民及農業環境都造成巨大衝擊,值得思考的是,我們願意承擔這麼高的風險嗎?

豆腐DIY的作法,詳見:http://foodmayor.blogspot.tw/2014/03/diy_23.html