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基因工程的倫理與道德 (一):基改作物與昆蟲 人類準備好了?

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《山海經》記載女媧搏土造人,而《聖經》和各地神話也都有造物主以泥土捏人的描述…自古至今,人們視生命為上天所賜,並認為天賦資質難以預測或改變,只能靠後天的努力彌補。但隨著近年基因工程技術愈來愈發達,人與神的界線正逐漸在模糊,因為人類正一步步取得修飾和創造生命的工具。

這些工具已經被廣泛運用於許多毫無異議而備受推崇的革新,如利用大腸桿菌製造糖尿病患者所需之胰島素,或修復骨髓幹細胞以治療遺傳性疾病;但是這些工具也可能被運用在爭議性相當高的研究,如複製人、訂製人類胚胎基因、創造生物武器、或製作對環境影響不明的新種生命。現在,人類已站在生物科技的道德懸崖邊,可以選擇退後一步,或躍入未知。這一系列主題專文將介紹基因工程在發展和道德之間的拉鋸戰,並深入探討新技術可能帶來的益處和問題。

約莫 70 年前,人類在核能技術做了選擇,而現在地球上的每個人都必須承擔當時的決策所帶來的好處和負擔;基因工程也正面臨類似的決策,因此相關議題值得廣納各界意見充分討論,避免重蹈先人覆轍。

基改作物與昆蟲:人類準備好了?

毛毛蟲吃農作物、雜草竊取土地養分、蚊子四處傳播登革熱和瘧疾等疾病……這些惱人的現象,原先只能仰賴人工除蟲、除草、滅蚊等方式應對,得耗費大量時間與人力,成效卻往往不佳。而上一世紀雖有各種除草劑和殺蟲劑被發明,但是這些殘留藥物對環境和人體的影響堪憂。

不過拜基因工程的發展所賜,這十幾年來已出現不怕病蟲害或雜草的基改作物,以及可使病媒蚊族群無法繁衍下一代的基改蚊子。這些基改產品可節省時間和人力,又能減少農藥和殺蟲劑的使用,似乎能為人類帶來充滿希望與美好的未來。但現實情況真的是如此嗎?

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延伸閱讀:縱虎歸山還是甜蜜陷阱 !? 基改蚊對抗茲卡病毒

基改作物簡化種植程序並提高產量

根據 2014 年的統計資料,世界上已有一億八千萬公頃以上的土地 (相當於台灣面積的 50 倍) 種植了基改作物,其中以大豆、玉米、棉花、及油菜為主。基因改造內容則以抗蟲與抗除草劑為大宗,其次則為抗病及抗旱。

抗蟲作物最著名的莫過於植入土壤中名為「蘇力菌」 (Bacillus thuringiensis) 的基因,促使植物細胞製造出一種晶狀蛋白質,宣稱只對啃食作物的毛毛蟲或甲蟲有劇毒,卻不影響其他物種。而抗除草劑作物則可忍受廣效性除草劑,讓農夫得以避免使用只針對特定雜草種類的高毒性藥劑。這些改造目的讓農作得以簡化並能增加產量,對於解決近來全球人口爆炸所導致的糧食短缺問題確實有一定的幫助。

基改昆蟲成為打擊傳染病的尖兵

每年平均有二億人會感染的瘧疾、台灣揮之不去的登革熱、以及最近突襲中南美洲的茲卡病毒,都是以蚊子作為傳播媒介。此外,會傳染許多疾病的扁蝨,還有對農作物破壞性相當高的東方果蠅,也都列在人類希望滅之而後快的昆蟲黑名單。

目前已研發出「不孕性昆蟲技術」,即在實驗室利用育種、放射線、或是基因剪輯技術降低昆蟲生育能力,再將這些改造昆蟲釋放至目標區域與野生品種交配,藉此減少後代誕生。這種技術已成功讓日本沖繩縣久米島的瓜實蠅滅絕,近來更運用在巴西以減少傳染茲卡病毒的病媒蚊數量。另一種最新技術則稱為「基因偏向」 (gene drive),是利用基因剪輯技術讓蚊子分泌抗瘧疾抗體,而且能將此能力遺傳給下一代,進而達到控制瘧疾散播的效果。

基改美好願景也挾帶一定的風險

基因改造作物與昆蟲儘管立意良好,但尚未全面普及,其中最大的原因是目前尚無法預測這些基改產品長期對人類健康和生態環境可能造成的影響。以抗蟲作物為例,誰能保證人類連續吃數十年都不會有問題?目前已經發現前述植入蘇立菌基因的玉米會造成「非目標」生物的死亡,如蚜獅與大樺斑蝶幼蟲,這也引起人們對基改食品的懷疑和恐懼。

另外,基因污染亦是不容忽視的問題,儘管科學家聲稱植入之外來基因在不同物種間傳遞的機會微乎其微,但也無法保證永遠不會發生。尤其是最近廣為使用的 CRISPR 基因剪輯技術,由於突破以往基因改造技術只適用特定物種的限制,因此難保不會產生一發不可收拾的意外反應。當然,這些技術如果落入不肖人士或恐怖份子手中,也可能帶來毀滅性的浩劫。

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運用基因改造技術的規範與建議

為了避免科技發展反成為毀滅人類的工具,相關規範和限制絕對是必要的。基改作物在美國已行之有年,但是基改作物在上市或大規模栽種之前,必須經過美國農業部、環保署、和食品藥物管理局的評估。歐盟雖然規定各會員國不得禁止基改作物的種植或輸入,但當地農民和消費者對基改作物多持觀望或排斥的態度。而台灣至今未開放基因改造作物的栽培,僅允許進口外國基改產品,惟必須在包裝上清楚載明所含成分。

基改昆蟲的規範制定則比農作物慢上許多,而且各國的態度都非常保守,對於實驗過程更訂有嚴格的隔離措施 :包括避免容易誘發基因連鎖反應的基改設計;防止不同種類的基改生物有接觸機會;以及設置至少三道門或建立實驗室內外溫差,將實驗環境進行物理隔離。這些措施都是為了在新技術獲得充分驗證之前先進行有效隔離,期能將任何失誤的傷害降到最低。

不過現在落實規範的最大挑戰在於生技學界和業界自主管理和約束的成分相當高,各國都缺乏強制稽核或介入的程序和機構。在真正準備好各種驗證、查核、和追蹤管理機制之前,對於基改作物的使用仍應小心衡量,畢竟任何失誤所造成的影響可能會超越人類的想像,行事上確實馬虎不得!

下篇預告:
基因修飾技術猶如兩面刃,雖然當初科學家發明的初衷並非為了不正當的用途,但有了相關工具後,究竟會造福人群抑或釀成人禍,往往取決於使用者的心態。目前科學界有兩種看法,支持者認為修飾基因能從根本治療過去令眾多醫生束手無策的疾病,但反對者則擔心在尚未暸解基因之間的互動機制便冒然修改,恐造成難以收拾的局面…到底,人們該何去何從呢? 敬請期待基因工程的倫理與道德(二):訂製基因的技術發展與道德爭議

延伸閱讀:分子輔助育種 ─ 揮別基改食物的契機

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參考文獻:
1. 無基改農區的基因改造作物十二講,與您分享基改作物的現況與衝擊
http://gmo.agron.ntu.edu.tw/noGM/gm-talk/gmtalk01.htm
2. 搶先一步了解未來勢必掀起物種革命的「基因偏向」 (gene drive) 技術
https://www.sciencenews.org/article/gene-drives-spread-their-wings

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