基改作物與加工品能進入市場嗎?光靠科學無法解決問題

基改黃金米(Golden Rice)能提供β-胡蘿蔔素,被視為改善菲律賓等貧困地區人群缺乏維生素A的解方,但受到綠色和平等組織反對。(圖片來源/IRRI Photos@flickr CC BY-NC-SA 2.0)

內容提供/貓頭鷹出版
文/奈莎.卡雷(Nessa Carey) 譯/陸維農

經過基因編輯的新品種作物如果可以讓農民更有效率地使用既有土地,那確實將會是一項偉大的成就。但我們總得提防意外,萬一種植新品種作物導致更多土地變成耕地,把過去的邊際土地或無農業用途的土地也變成農地了呢?

無可避免地,這會導致環境失去更多生物多樣性,因為邊際土地通常是物種唯一能夠依附的棲地(按:邊際土地指開發價值低的土地)。施行新的技術,而不解決浪費食物和過度消費的根本問題,充其量也只能推遲末日的到來,至於最糟的狀況,這可能推著我們更快走向末日。光靠科學是無法解決問題的。

另一個跟打造基因編輯作物有關的問題,同樣令人頭痛。生產者可以種植、收割這些植物嗎?他們可以把這些作物賣給消費者嗎?對此,目前並沒有全球性的共識,而且從民眾反對基因改造作物的漫長歷史來看,要民眾接受基因編輯作物,這條路恐怕不好走。

這問題有一部分取決於你所居住的地方。2014年,美國基改作物的種植面積超過7,000萬公頃,在歐洲則只有10萬公頃。主要是因為不同地區有不同的對應規範,這些規範又受到倡議團體和消費者運動的強烈影響,進而影響世界其他地區採用基因編輯作物的意願。

全球都有人對基改作物影響食物抱有疑慮,進行遊說乃至上街抗議。(圖片來源/Akshay Chauhan on Unsplash

  • 延伸閱讀:改寫人類與農業未來的神技?基因編輯能否幫忙餵飽全世界
  • 農傳媒編按:臺灣並不許可基改作物的商業性種植,僅對經過安全性評估,並通過衛福部食藥署基因改造食品原料查驗登記及許可的原物料開放進口。目前通過的品項包括黃豆、玉米、棉花、油菜與甜菜,消費者僅需留意相關產品或再製品。[1]

反對意見使基改研究受挫:研究超過20年的黃金米

民眾對基改作物的反對聲浪使研究人員蒙受重挫,最令人氣餒的莫過於黃金米的例子。如我們先前所說,全球有數十億人以稻米為主食,然而,稻米並非完美的營養來源,缺乏維生素A是其中一項原因。

維生素A對免疫系統的健康程度,以及正在發育的視覺系統而言非常重要。容我引用世界衛生組織的一段話:「根據估計,每年有25萬至50萬名兒童因為維生素A不足而失明,其中半數在失去視力後12個月內死亡。」除此之外,還有1至2百萬名孩童死於可以預防的感染性疾病,如果所有學齡前兒童都能接受足量的維生素A,就能避免這種遺憾。

經過基因工程處理的黃金米,種子可以表現額外的基因,進而產生β-胡蘿蔔素,在人體內,這種胡蘿蔔素可以輕易轉變成維生素A。描述黃金米創造方式的原始期刊文章發表於2000年,後續其他研究對黃金米做了更進一步的改善,提升β-胡蘿蔔素的產量。由自願者參與的試驗結果證明,人體確實可以把這種作物所含的β-胡蘿蔔素轉變成維生素A,使體內維生素A的含量達到足以預防失明和感染性疾病的程度。

未來幾年,孟加拉和菲律賓的消費者也許終於能接觸到黃金米,但這件事仍有變數。自從科學家首度在實驗室環境下種植黃金米,至今已經超過20年,當然,開發需要時間,沒有人認為黃金米在一夜之間就能送到那些赤貧國家的目標族群手上,但是,20年?[2]

由於胡蘿蔔素的影響,黃金米和一般稻米相較外觀明顯偏黃色。(圖片來源/IRRI Photos@flickr CC BY-NC-SA 2.0)

這個例子背後的故事並不是貪婪的公司介入,阻止世界上最貧窮的民眾取得迫切需要的產品。所有參與黃金米生產的公司,其實很快就同意讓自給自足以及小規模種植的農民,以普通稻米的價格取得黃金米,而且不會限制他們收割作物,也不會限制他們儲存種子以供後續種植。

最大的反對聲浪來自西方的倡議團體,如綠色和平。2016年,超過一百位諾貝爾得獎者(大約是目前所有在世諾貝爾獎得主的三分之一)寫了一封公開信給綠色和平,批評他們對基因改造生物,尤其是黃金米的態度。綠色和平的回應實際上是基於「接受黃金米形同接受所有基因改造作物」這樣的論點。

這是某種哲理邏輯——如果你的原則是反對基因改造生物,那麼你必須反對所有基改生物。各位可能會想要知道,這些反對者是否曾經坐下來,跟那些失去孩子的父母,或者原本可以避免眼盲但卻永遠失去視力的孩子,解釋過他們的原則?

基因編輯的變異程度,已遠小於早期基改

「基因編輯」指的是2012年以後所發展的技術,讓科學家能夠相當精準又非常輕鬆地改變生物的基因體。基因編輯其實歸屬在基因改造之下的一種子類群技術,利用分子技術來改變生物的基因體。然而,除了使用簡單以外,相較於早期技術,基因編輯還有許多不同之處和優勢。

基因編輯可對基因體進行較小規模的修改,遺留的外來遺傳元素也較少,最精緻的基因編輯可以完全不留下任何分子遺跡,在精準受控的狀況下,基因編輯可以做到只改變單一個遺傳字母。這樣的基因編輯,讓你不可能分辨得出來生物是在實驗室裡接受了科學家的改造,還是基因體發生了自然變異,導致同個字母發生同樣的變化。

早期的基因改造技術之所以受到反對,通常是因為這使生物的基因體發生重大變化,讓人擔心這些「外來」基因——插入這些基因通常是為了確保我們想要的特徵能有很高的表現量——會在野生族群裡大肆散播,改變植物生態系的平衡,或創造出生理功能不正常的新品種。此外,也有人擔心基改食物會透過一些我們尚未明瞭的機制來傷害人體健康。

國際稻米研究所(IRRI)的專家嘗試以基因技術進行育種。右為IRRI現任水稻基因設計與驗證部門負責人Dr. Inez Slamet-Loedin,她也兼任國際農業研究諮商組織(CGIAR)基因編輯計畫的領導人;左為IRRI前植物育種負責人Dr. Eero Nissilä。(圖片來源/IRRI Photos@flickr CC BY-NC-SA 2.0)

國際稻米研究所(IRRI)的專家嘗試以基因技術進行育種。右為IRRI現任水稻基因設計與驗證部門負責人Dr. Inez Slamet-Loedin,她目前也兼任國際農業研究諮商組織(CGIAR)基因編輯計畫的領導人;左為IRRI前植物育種負責人Dr. Eero Nissilä。(圖片來源/IRRI Photos@flickr CC BY-NC-SA 2.0)

這些可怕的預測都沒有發生,但這不表示有這些擔心很愚蠢。創新的科技可能會帶來意想不到、無法預料的結果,定期監測和分段實施是完全正確的做法。

生活中絕對沒有毫無風險的事情,問題在於我們非常拙於評估風險。火車發生事故造成多人死亡,心生害怕的民眾改騎摩托車通勤,而摩托車是一種特別不安全的交通方式。比起既有較大的風險,我們更害怕新出現的較小風險,這是因為舊有的風險度已融入我們的生活,讓我們不再多加思考。

對於任何新技術,懷抱毫無風險的期待是不合理的。我們應該期待的是,至少它的風險不會大於現有技術。就算談論「老派」的基改作物,也幾乎沒有任何令人信服的資料指出它們的風險程度超過傳統的植物育種方法。基因編輯有更高的精準度,對基因體的干擾也比早期的基因改造技術更加有限。觀察監管機構如何看待經過基因編輯的植物,是件有趣的事。

當基改結果符合「自然」,風險應和傳統育種相當

2016至2018年初之間,美國農業部通知數十種基因編輯作物的創造者,表明他們無須接受管控。2018年3月28日,美國農業部長桑尼.帕度授權發布新聞稿,確定這是一項正在進行的策略,而不需要分階段逐步確認。這是一起重要的先例,因為這表示民眾可以在不受規範的前提下自行設計、種植和販賣基因編輯植物,加速市場接受基因編輯植物和基因編輯植物進入市場的速度。

這麼做的原因很簡單。如果基因編輯造成的遺傳物質改變,是確實或有可能發生在自然界的改變,那麼監管機構就無須介入。這樣的改變可能是改變遺傳密碼中的一個字母,或在其中加入或刪除幾個字母,甚或是加入一段來自近親物種的遺傳序列。這些改變全都有可能透過一般的植物育種程序發生。

因此,監管機構採取的立場是這樣的:如果我們能接受透過傳統園藝技術所造成的改變,卻不能接受透過基因編輯產生與上述相同,在遺傳上無法區辨差異的改變,是不合理的做法。

以分子生物學(如標記特定基因等方式)輔助育種其實已行之有年。部分科學家認為屬分子生物學一部分的基因編輯技術更加精準,若編輯結果符合傳統育種或自然會發生的現象,應該是可接受的。(圖片來源/Josh Wilburne on Unsplash

並非所有透過基因編輯而產生的植物品種,都享有這種自由待遇。有害植物,或有害植物的遺傳物質就不適用,但這麼做很合理。

在過去,反基改人士有許多擔憂,其中一項就是害怕生產基改作物所需的昂貴技術,將使跨國公司擁有太多權力。這樣的說法也遭到反駁,因為這些公司傾向專注在昂貴的商業作物,而非那些真的可以餵飽社會最貧窮民眾的作物。以木薯為例,全球約有7億人以木薯為主食,但用在改良木薯的經費僅是小麥的零頭而已。美國農業部最新發布的規定,有可能真的產生激勵作用,促使大家透過基因編輯來改良這些被人忽略的作物。

比起基因編輯,歐盟反而認可輻射、化學誘變育種

原本基改作物發展過程中,導致基改作物開發困難、開發經費昂貴的一些障礙,源自於耗時漫長、成本高昂的試驗以及所費不貲的規費。最新的規定除去許多相關開銷,加上基因編輯操作起來相對輕鬆,可能使得生產更優良作物這件事變得普及,把作物界的孤兒送進實驗室,然後再送回田間。

美國農業部的聲明清楚表示,促進創新可以產生重要的連鎖反應,激勵科學家進行更多改良作物的研究。沒有人希望努力研究打造出一種更優良的品種,到頭來卻因為規範限制導致大家不能種植它,或者不能把它吃下肚。

所有的跡象都顯示歐盟會做出類似美國的決定。這象徵不同於以往的重大突破,因為英國等會員國都對基改作物實施嚴格限制,主要是受到倡議團體強烈的遊說和活動影響。2018年1月,歐洲法院指出,2001年針對基改作物所制定的規範,可能不會沿用於基因編輯作物。

不過,在2018年7月,當歐洲法院做出最終決定時,整個歐洲的植物研究界大吃一驚:基因編輯作物將沿用2001年針對基改作物所制定的規範。

許多人對基因育種的想像可能類似這張圖,用人為方式干涉自然。但現實中,以輻射、化學方式的誘變育種更早了數十年,和基因編輯相比的突變結果恐怕更以控制,但世人對這兩者的風險認知與要求並不一致。(圖片來源/Diana Polekhina on Unsplash

這些在歐洲施行的規範,內容相當不一致。植物育種者透過輻射或化學物質來製造隨機突變是完全合法的。如果這些突變導致植物產生有用的特徵,那麼育種者可以繁育、生產和販賣這類植物。讓我們想像番茄發生了某個突變,因而產生特別甜美的滋味,透過輻射或化學物質幾乎肯定會造成植物體產生其他突變,這些非計畫中的突變並未造成其他值得注意的影響,在歐洲,種植並販賣這樣的番茄植株和果實是完全沒問題的。[3]

然而,若是透過基因編輯使番茄發生滋味變甜的突變,在歐洲,你不能繁育、種植或販賣這種番茄的植株或果實。如果我們去檢視番茄體內跟甜味有關的基因,會發現這種受過基因編輯的番茄,和透過輻射引發突變的番茄,在DNA的層級上並無二致。經輻射照射的植株,在基因體內的其他地方所產生的突變,可能比基因編輯還要多,而且你完全無法控制這些突變發生的位置,也無法控制它們造成的影響。

地球之友這個倡議團體欣然接受歐洲法院的最終決定,但是對於這項決定形同默許使用輻射的部分,他們卻保持詭異的沉默。因此,歐洲正處於一種窺鏡狀態,偏好採用不可能控制結果的輻射技術,而非可以精準微調的基因編輯。看來,法律也和大多數人一樣,無法了解風險的意義。

延伸閱讀


[1] 農傳媒編注:產品原物料若為基改,產品標示上須清楚標明該項原料為「基因改造」,或依產品性質標示「本產品不含基因改造成分,但加工原料中有基因改造〇〇」等,如從基改黃豆提取油脂製成的沙拉油可標示「本產品不含基因改造成分,但加工原料中有基因改造黃豆」。

[2] 編注:至本書英文版於2019年間出版時,仍未有國家允許黃金米的商業性栽培。紐西蘭、澳洲、加拿大和美國於2018年核准黃金米的食用,但不允許商業性種植。

菲律賓農業部於2019年12月31日宣布核准黃金米的生物安全性許可,可以提供食用、加工,並進行商業性種植的試點,2021年正式開放商業性種植,2022年收成70公噸黃金米。開發伙伴國如孟加拉仍在對黃金米進行試驗;參與黃金米開發的國際水稻研究所(IRRI)持續進行黃金米的產量、營養價值等改良,並在其網站上回應安全性等問題。

臺灣農委會農業試驗所2009年推出同樣以類胡蘿蔔素等營養價值為目標,但以傳統育種方式育成的水稻「台農76號」,也同樣稱為「黃金米」,在國內持續有小量生產,國人若見到國內黃金米不必有食安疑慮。

[3] 編注:以輻射、化學物質等方式增加植物發生變異機率,稱為誘變育種(mutation breeding),奠基者是因X光引發突變的發現獲得1946年諾貝爾獎的赫爾曼・約瑟夫・馬勒。雖然這類方式導致的突變不可控制,但育種者仍可能藉此得到他所期待的特定性狀,之後再透過雜交、篩選取得最終育種成果。

全球至少已有數千種利用誘變育種的植物品種在流通,不過相對於深受關注的基改、基因編輯,世界各國對誘變育種並未特別設計法規管理,也不要求產品標示。

相對於較保守、持續進行基改作物安全性實驗的歐盟,英國在脫離歐盟後,已於2022年環境食品與鄉村事務部(Department of Environment, Food and Rural Affairs,DEFRA)提出「基因編輯技術 ( 精準育種 ) 法案」(Genetic Technology (Precision Breeding) Bill),臺灣部分專家意見可參考台灣科技媒體中心


《竄改基因:改寫人類未來的CRISPR和基因編輯》

作者:奈莎.卡雷(Nessa Carey)

翻譯:陸維農

出版:貓頭鷹出版


本文經農傳媒編輯,摘錄自貓頭鷹出版《竄改基因:改寫人類未來的CRISPR和基因編輯》,原標題為〈餵飽這個世界〉,完整內容請見原書。