【摘 自】科學人雜誌2002年1月號
【中文章名】基因改造食物安全嗎？
【外文章名】GENETICALLY MODIFIED FOODS: Are They Safe?
【作 者】布朗 ( Kathryn Brown )
【譯 者】黃榮棋
知識分類：生命科學、生態學
鼓吹基因改造作物的人說，這類作物不像傳統作物，需要的有毒農藥較少，對環境有利。但令批評者擔憂的是潛在的風險，他們想知道所謂的利益究竟有多少。到底基因改造作物是環保美夢的實現，還是一場正在形成中的災難？科學家正積極尋找答案。
人們對基因改造食物的態度，似乎愈來愈壁壘分明，一邊的人支持，另一邊的人則是畏懼。支持者宣稱，種植基因改造作物對環境傷害較小，而食用這種農作物製成的食品也完全無害。它們還說，基因工程讓農作物在貧瘠的土地上也能生長，或可培育出更營養的食物。在不久的未來，全球人口快速膨脹，還得靠這方法解決糧食問題。持懷疑態度者則反駁，基因改造作物對生態環境或人體健康都有極大的風險，令人憂心，不該貿然接受。許多歐洲國家抱持這種態度，因而限制基因改造作物的種植與輸入。主要的爭議，集中在基因改造食物的安全性。然而，最近的科學研究又是如何看待基因改造食物的危險呢？答案，往往迷失在各種報導的爭議中；但是在接下來的篇幅裡，它們將呈現在你的眼前。
兩年前，一群生態駭客衝進蘇格蘭愛丁堡的一塊農田，搗毀了種植的油菜。去年，美國緬因州一處白楊樹實驗林遭「夜半突襲隊」闖入，砍倒了三千多株樹。在加州聖地牙哥，抗議人士破壞了高粱作物，並且在溫室的牆上噴漆示威。
這些暴行都是針對基因改造作物而來的，但是抗議人士的行動適得其反，因為他們所破壞的，全都是傳統農作物。在每個案例裡，那些行動派都把一般作物誤認為基因改造過的品種。
原因不難理解。世界上已有4400萬公頃土地（相當於台灣面積的12.3倍）種植了基改作物，可是從某個角度來看，那些作物都是隱形的。植入農作物的基因，你一個也看不見、嚐不出、摸不著，或察覺它對環境的影響。光憑外觀，你無從知道含有外源基因的花粉粒是否會毒害蝶兒，或是傳播到幾公里外使其他植株受精。最令人擔憂的正是它的「隱形」。基改作物究竟如何影響環境？我們何時才會注意到這些影響呢？
鼓吹基因改造（或基因轉植）作物的人說，這類作物不像傳統作物，需要的有毒農藥較少，對環境有利。但令批評者擔憂的是潛在的風險，他們想知道所謂的利益究竟有多少。「我們對這類作物有太多的疑問，」紐約大學土壤微生物學者史達茲基說，「我們不知道的多著呢，必須找出答案來。」
由於基因改造作物在大地上占據的面積不斷倍增，已經有數量空前的科學研究人員散入田野，蒐集資訊，填補我們的知識鴻溝。他們最近的發現，有些令人心安，有些則教人不得不提高警覺。
土壤中的毒藥可以少些？
根據估計，美國農夫每一年要噴灑44萬公噸的農藥，主要是對付昆蟲、雜草以及真菌。但是農藥殘留在農作物上或附近土壤中，然後滲入地下水，流入河川，最後進了野生生物的腹中。這一化學藥劑的涓涓之流，早就令環保人士憂慮了。
農產公司自1990年代中開始宣傳基改種子，向農友保證可降低有毒農藥的用量。如今大部分基改作物都含有抗害蟲或耐除草劑的基因（見本篇pdf 48頁的數據），以大豆、玉米、棉花及油菜為主。植入抗蟲基因的作物會自行製造殺蟲劑，因此可望減少化學藥劑的噴灑。耐除草劑的基改作物可耐受廣效性除草劑，農人就可以摒棄針對特定雜草且毒性更強的化學藥劑。農人總是希望盡量少用比較危險的農藥，不過基改作物之所以吸引人，是因為勞作手續簡化了（降低施用農藥的頻率及複雜程度），甚至可使產量增加。
但是所謂的「對環境有好處」卻不易證實。事實上，還沒有任何一篇經過同行專家審查的報告，討論過那些好處，因為植物不同、地點不同，結果必定隨之而變。不過還是有些資訊可供參考，根據美國農業部統計，耐除草劑的作物不見得會降低農藥的噴灑量，不過農人將使用比較溫和的混合藥劑。例如，農人要是種植了耐除草劑的大豆，就會避免使用最毒的殺草劑，而改用毒性弱、分解快的苷磷除草劑。
作物植入抗蟲基因，也產生了優劣參半的後果。目前，抗蟲害的特性是取自土壤中桿菌蘇力菌（Bacillus thuringiensis，下文簡稱Bt）的一個基因。這個基因會促使細胞製造一種晶體狀蛋白質，對某些昆蟲來說是毒藥，尤其是啃食作物的毛毛蟲和甲蟲，卻不會傷害其他生物。不同的蘇力菌菌株，各有不同的毒基因，影響的昆蟲也不同，所以種籽生產商可以針對特定的作物，選用最適合的抗蟲基因。
在所有植入Bt基因的農作物中，農藥噴灑量降低的幅度以棉花最為可觀。根據美國環保署的資料，1999年大量種植Bt棉花的各州，殺蟲劑的噴灑量比往常減少了21%。環保署病蟲害防治部門的行政人員強森說，那個數字「非常戲劇性，讓人印象深刻」。通常在一個生長季中，農人要在棉花田裡噴灑7~14次殺蟲劑，「如果你種的是Bt棉花，你或許只需施用少量刺鼻的化學藥劑，甚至根本就用不著了！」他指出。然而Bt玉米和Bt馬鈴薯就少有農藥減量的情況，一部分的原因是：這兩種作物的農藥用量本來就比較少，而且它們所遭受的蟲害不一定嚴重。
要界定基改作物對環境的害處，似乎比評估優點更為困難。多虧了幾份負面的報告，目前大眾注目的焦點集中在Bt作物；管理當局也正積極評估基改作物的風險。美國環保署於2001年已針對Bt作物發布重要的新規定，要求種籽生產商進一步證明這些作物的安全性，並能在農場中監控。
由於消費者的疑慮如排山倒海般而來，科學家正加速研究Bt和其他基改作物對環境的影響。他們想要知道的有：Bt作物如何影響「非目標」生物，例如無害的甲蟲、鳥兒、蠕蟲以及其他恰巧路過的生物？基因改造作物是否會授粉給周遭的植物，使抗蟲基因流入野地，創造出不受控制的超級野草？以基因工程技術植入的抗蟲與耐除草劑能力萬一失效，使基改作物突然變得異常脆弱，這種機率又有多大？
野外生物要付出什麼代價？
1998年瑞士的一份研究報告激起了廣泛的疑慮，大家擔心Bt作物可能會在無意中傷害運氣不好的生物。研究是在實驗室中進行的，科學家以玉米螟幼蟲餵食蚜獅幼蟲，發現吃Bt玉米長大的玉米螟會使蚜獅死亡，而普通玉米則否。一年之後，美國康乃爾大學的昆蟲學者洛西等人提出報告，他們以沾有Bt玉米花粉粒的馬利筋葉餵食大樺斑蝶幼蟲，結果那些幼蟲都死了。疑懼之火再度燃起。
「這是壓垮駱駝的那根稻草。」康乃爾另一位昆蟲學者皮門特爾說。一時之間，所有的目光都集中在那些大口嚼食基改作物葉片、小口品嚐基改花粉的生物，或在基改作物下的土壤中蠕動的生物──牠們是維持植物族群恆定的重要角色。2000年8月，另一個關於大樺斑蝶的研究，也發出了警訊。
然而，實驗室可不比農田，許多科學家懷疑這些先期實驗有何用處。他們指出，昆蟲在實驗室裡攝取的Bt毒素，遠超過牠們在外面的真實世界所攝取的量。因此研究人員親下田野，到栽種基因改造作物的玉米田裡測量花粉中的毒素，估計有多少毒素會飄落到馬利筋之類的植物上，最後還需確定蛾、蝶幼蟲的毒素接觸量。大部分調查已經在2000年的生長季裡完成，隨後會向環保署提出報告。
不過當局透露，針對兩種最常見Bt玉米（由諾瓦蒂斯與孟山都兩家公司出品）的初步調查結果顯示，大樺斑蝶幼蟲的確會在馬利筋葉片上接觸到Bt玉米花粉粒，但花粉數量很少，所以不至於有毒性。然而，有毒的是什麼？環保署估計，即使馬利筋葉片上每平方公分有高達150顆的玉米花粉，昆蟲食用後也沒有明顯的危害。最近在美國馬里蘭州、內布拉斯加州和加拿大安大略省的玉米田所作的研究發現，不管在田裡或附近，馬利筋葉片上的玉米花粉粒更少，每平方公分只有6~78顆。環保署Bt作物環境評估小組的負責人衛圖吉斯總結道：「現有證據意味著，田野裡的Bt玉米花粉不會威脅大樺斑蝶幼蟲的生存。」
但是事情還未塵埃落定。「證據根本就不夠，」環保科學家協會的瑞斯樂指出，「基改作物對非目標生物的影響這個問題根本就是個黑洞，環保署目前握有的數據太少，根本無法判斷大樺斑蝶的問題是否嚴重，更遑論長期的評估。」
2000年秋天，在環保署的一個基因改造作物會議中，衛圖吉斯承認他們缺乏Bt作物和昆蟲族群的長期研究資料。他評論道：「這需要更多的時間，因為Bt作物問世至今才不過幾年呢！」他補充說，環保署會繼續蒐集數據，但是目前還沒有證據顯示這類農作物會對野外的昆蟲造成「意想不到的惡果」。
我們會創造超級雜草嗎？
擔心基因從基改植物流入其他植物，是圍繞著基改作物的另一類憂慮。不知情的昆蟲，或者來得不是時候的一陣風，都可能將基改作物的花粉帶到它們的野草親戚身上，使之受精。一旦如此，獲得新基因的植物可能掙脫原有的生態階層，變成「超級野草」，不懼原本的天敵或農藥。科學家已經不再懷疑這樣的基因流通是否可能發生。康乃爾大學的生態學者包爾說：「很多案例顯示，基因流通終將發生。現在的問題則是：基因流通的後果是什麼？」
到目前為止，還沒有科學研究發現基改作物導致超級野草的出現。2001年2月《自然》雜誌上有篇報告指出，在一個長達十年的研究裡，英格蘭栽種的基改馬鈴薯、甜菜、玉米或油菜，都沒發現像野草那樣能使近親種受精的情形。然而令人憂心的耳語已經出現，尤其是加拿大農人，他們說基改油菜已經溜出農田，如野草般侵入小麥田。這種油菜也可以抵抗農藥。
包爾研究的是抗病毒基改作物的基因流通，他的發現讓人心生警惕。現在抗病毒基改作物只占基改作物版圖的一小塊，但將來可能會更普遍，特別是在開發中國家。包爾正在調查小麥、大麥和燕麥等穀類作物的基因流通，它們都植入了抵抗「大麥黃矮病毒」的基因，此種病毒會侵犯約100種草類植物。這些基因改造穀物預估可在十年內上市。
包爾在實驗室所作的研究顯示，野生燕麥（燕麥的野草親戚）可以「攫取」抗大麥黃矮病毒的基因。她說，這種情形如果發生在野外，獲得抗病毒基因的野生燕麥便可能以燎原之勢席捲美國西部，將其他原生草類逼得走投無路。包爾警告說，每一種基改作物都有其獨特的環境性格，獨特的風險。
在美國，至少還有生物地理的屏障，Bt作物不太可能將植入的基因傳播給野草，因為美國的基改作物多半種在沒有近親的地區。大多數植物要相互授粉，彼此之間必須有些共通之處，例如相同的染色體數目、相同的生命週期或適合的棲地。美國的「沒有近親」法則的唯一例外，是夏威夷和弗羅里達州南部的野生棉花，它們和基改棉花相似得離奇，所以可以接受基改棉花的花粉。為了區隔野生物種與生技物種，美國環保署已要求生產商不得在弗州60號州際公路以南或夏威夷出售基改棉花。
而在北美以外的地區想避免超級野草的產生，恐怕就難了，因為在這些地區，農作物的野草親戚頗為常見。舉例來說，野生棉花已經蔓延過弗羅里達群島，橫越墨西哥灣進入墨西哥；在南美洲的玉米田周圍，長著它們的野生親戚，蜀黍。這兩種植物都很容易接受它們基改親戚的花粉。事實上科學家認為，在許多國家，基改作物最後都可能栽種在它們的原始物種附近，它們共享的，可不只是頭頂上的陽光，還有祖傳的基因呢。「幾乎每種農作物，在地球的某個角落都有野草親戚。」植物生理學者杜克說，「你要怎麼防止基改作物出現在不該出現的地方？」他在美國農業部領導一個研究團隊，駐在密西西比大學牛津校區。
設立收容所
最後，不管基改作物種在什麼地方，永遠有個風險尾隨，那就是演化。定期噴灑的農藥，只要時間一久，害蟲和雜草都會產生抗藥性。在生技時代，這勢必一樣會發生：最後，昆蟲可以不為所動，津津有味嚼著基改抗蟲植物；耐除草劑作物周圍的雜草，也會對農人選用的除草劑視若無物。「農業，是農作物保護之道與病蟲害兩者間的演化軍備競賽。」愛荷華州立大學的植物學者溫德爾評論道，「而基改作物只是我們想要戰勝蟲害的另一種嘗試！即使只是短暫的。」
為使除草劑能有效對付雜草，孟山都等公司要求農人以負責任的態度使用農藥，只在必要時才噴灑。為了延緩昆蟲對Bt毒素產生抗藥性，環保署規定，種植Bt作物的人必須挪出部分農地種植傳統作物。舉例來說，這些「收容所」可以種在Bt作物栽植區外的某個角落，也可以種成一排，把Bt作物一分為二。在收容所裡，已經具備一點抗Bt毒性的昆蟲與沒有抵抗力的個體交配繁殖，就會稀釋抗毒能力。根據孟山都的說法，Bt作物的商業栽植已經五年了，還沒有發現能抗Bt毒性的昆蟲。這家公司聲稱，種植Bt玉米和棉花的農人，約有90%遵守規定設立收容所。
但是，有些環保人士懷疑情況是否真的這麼樂觀，他們認為，那些非Bt作物收容所不是種植面積太小，就是設計太差，要期望昆蟲長期不產生抵抗力，實在很難。紐約市非營利組織「捍衛環境」的資深科學家戈德伯格說：「2000年秋天的環保署會議中，科學家似乎都同意應設置更大更好的收容所，但是棉花農絕對不會同意。」更廣泛的說，戈德伯格質疑基改作物究竟能為環境帶來什麼好處？她說：「不管要經過多少年，我們終會失去Bt這個對抗蟲害的利器，然後必須尋找另一種化學武器。不少人把這一代生技作物當成某種新玩意兒，而非農業上的實質進展。」她支持比較持久的方案，包括仔細規劃作物輪耕與有機農耕法，而非一味噴灑農藥或改造作物基因。
抗病毒的基改作物還未成為大眾關切的焦點，但它們跟其他基改作物一樣會帶來類似的風險。有些科學家擔心，病毒會從抗病毒基改作物那裡得到抗藥性，演化成難以對付的品種，危害更多植物。有些批評者也質疑新興基改作物對生態的衝擊，特別是具有抗旱、耐鹽、高營養成分等特性的作物。例如說，「環保科學家協會」的梅隆指出，耐鹽稻米一旦落到濕地上，可能會像野草般蔓延，破壞脆弱的濕地生態系。
「如果說每一種基改作物都會變成問題，其實是不公平的。」瑞斯樂說，「但我們現在仍須花心思研究那些風險，免得以後得收拾殘局。」
不過有些農人仍舊充滿信心，他們認為基改技術為農業帶來新生，造福多過闖禍。住在密蘇里州格蘭帕斯的烏特勞特，30年來在密蘇里河畔經營了1400公頃的農地。2000年起，他首度在所有田地只種植耐除草劑的玉米和大豆，而且用免耕法耕作以保護土壤。結果，他聲稱噴灑農藥的次數少了一半，產量卻比往常多。他說：「如果態度最強硬的環保人士能看到我的耕作方式，我想他們就會了解基改作物的好處。我可是這個技術的狂熱擁護者！」現在他必須等待，看看科學是否能證實他的信念。 （本文出自SA 200104）
重組DNA分子工程中所牽涉到的步驟 
