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新基改技術更安全嗎?

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文 / Gene Ng

上回提到了美國國家科學院,發表了一部擲地有聲的四百頁詳盡報告 [1],指出從大量科學證據來看,基改作物的產品基本上對消費者和環境,並沒有比傳統作物有更大的危害。

該份完整詳盡的報告,除了上述聲明,也提出了對基改作物規範的建議。這是基於一個技術性的進步上的建議。委員會主席,用手機和電腦來打個比方說明該修正的必要。他指出,十幾年前,電腦和手機是分得很清楚的,功能幾乎完全不相同,電腦上能幹的活不會在手機上做,反之亦然。可是,智慧手機興起後,電腦和手機就讓人傻傻分不清了。

新科技讓基改和傳統育種的界線模糊

同理,因為科技的進步,傳統育種師和基因工程改造的界線也愈來愈模糊。過去,傳統育種,是利用雜交或致突變,籍由對性狀的挑選,來改良品種。分子生物學的方法引進後,也有針對已知性狀有關連的分子標記做篩選,如此能夠縮短時程,尤其是對需要種植多年才能觀察到的性狀。

過去已經使用的基因工程改造,主要方法為利用農桿菌感染植物,或利用基因槍把外來基因送進植物細胞內,並且篏入基因體內。此外,還有利用反義 RNA 干擾基因表現而更耐久不爛的蕃茄。這些技術都有引入外來基因或蛋白質。可是未來的基因工程技術,和傳統育種的界線就沒那麼一刀兩斷。

所謂的新性狀,是 DNA 發生了突變。突變有好有壞,好的突變可以提供我們想要的性狀,如高產、甜美、風味、易採收、抗逆境等等。傳統育種使用的致變法,是利用化學突變劑或伽馬射線,讓 DNA 更容易產生突變,而能夠產生新性狀,這是行之有年的方法。

新基因工程技術更精準編輯基因

而新基因工程的方法,讓遺傳學家能夠更精準地瞄準基因體內的位置,準確地編輯修改某些基因。例如用鋅指核酸酶(Zinc-finger nucleases, ZFNs)、類轉錄活化因子核酸酶(Transcription activator-like effector nucleases, TALENs)或 CRISPR/Cas9 系統,準確地改變某些基因的序列。

傳統育種用化學突變劑或伽馬射線的方法,雖然廣為接受,但有許多突變難以預期的問題,也常常得到不想要的突變。我們從邏輯學理上,很難說精準地修飾基因,精確地得知突變位點,會比傳統育種的亂槍打鳥還不安全吧?雖然社會上對基改作物確實有疑慮,可是認定傳統育種就完全安全無虞也是種偏見,因為後者仍有可能產生會影響健康或環境的性狀。

這些稱作基因體編輯(Genome-editing)的方法,和過去轉入外來基因或序列的方法大不相同,近年這些方法的準確度和效率也愈來愈高,因此國家科學院的委員會建議,未來區分傳統育種和基因改造的舊思維,將需要大幅修正,以適應科技的進步。

有些生技公司已經推出了新技術改造的產品。加拿大一家農業生技公司推出的「北極蘋果」(Arctic Apple),利用基因改造技術,抑制蘋果中會產生多酚氧化酵素(polyphenol oxidase)的基因,使其果肉就算長期接觸空氣也能維持潔白;美國愛達荷州一家小公司(Simplot)利用基因靜默法製造出「天生馬鈴薯」(Innate potato),使基改馬鈴薯中的經高溫油炸會轉化成致癌物丙烯醯胺(acrylamide)的天門冬醯胺(asparagine),含量減少 20 倍。

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延伸閱讀:基改食品究竟安全嗎?

管理性狀是更合理的做法

委員會主張,與其管理改造作物的方法,還不如去管理其性狀。他們也建設性地提出,拜基因體學等的日新月異,現在大部分作物的全基因體已完成定序,加上我們能夠利用新方法和技術,更安全有效地管理改造出的作物。

例如科學家可以用全基因體定序的方法瞭解基改後的作物和原本的有何不同,接著還能利用 RNA 定序法來量化基因表現以瞭解其轉錄體,接著利用蛋白質體學和代謝物體學的方法,比較基改前後作物的蛋白質和代謝物產品,以更科學的方式評估對健康或環境可能造成的風險。

當然這些方法也能用在評量傳統育物的作物,所以委員會認為,與其去區分弄出新品系的方法來規範管理,還不如用更科學的系統生物學方法來量化評做新品系的安全性,無論是傳統育種或基因改造,都要一視同仁地經過測試、評估和管理。

因為有了許多更好用、更精準、更安全的新技術,基改和傳統育種是有可以共存和互補的。社會對基改的認知,以及國家政策的制定,需要與時俱進,才能達到消費者、農民、國家社會三贏的局面。

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參考文獻:
1. Committee on Genetically Engineered Crops: Past Experience and Future Prospects; Board on Agriculture and Natural Resources; Division on Earth and Life Studies; National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Genetically Engineered Crops: Experiences and Prospects (2016). The National Academies Press. DOI: 10.17226/23395

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