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該不該種基改作物?

農桿菌(左上)與植物細胞(右下)。
圖片來源:Wikipedia
從1994年,第一個上市的基改作物--蕃茄一號(Flavr Savor)開始,基改作物(GMO,genetically modified organism)在這個地球上已經超過了20年。在這中間,地球村的居民們接受者有之、喜愛者有之、懷疑者有之、憎惡者有之,但是究竟該不該種植基改作物?要討論該不該種,要先從究竟基改作物是為這個世界帶來好處多,還是壞處多這個最基本的出發點來看。

要做通盤檢討可不容易。在2016年初,美國國家科學院出版了一本厚厚的報告,檢視了許多關於基改作物的研究。雖然目前在市面上的基改作物從玉米、黃豆、棉花、白花芥到白楊、蘋果等共有十種;而牽涉到的基因包括抗蟲、抗除草劑、提升營養價值、抗褐變等,但除了抗蟲(帶有蘇力菌的結晶蛋白,俗稱Bt 蛋白)與抗除草劑(帶有抗嘉磷塞基因)這兩大品系之外,帶有其他基因的基改作物,不論是種植的面積或產量都很少(抗褐變的蘋果2015年才剛被核准),相關的測試也都不多。因此,這篇報告主要針對的是帶有Bt 蛋白與/或抗嘉磷塞基因的基改作物。

他們得到的結論是:

一、在食用的危險性上,雖然在動物實驗(主要使用齧齒類,也就是大鼠或小鼠)中,因為目前為國際所共同接受的實驗測試並不需要使用很多的樣本,讓委員們覺得不論結果如何顯示,都很難導向有或無影響;但由於有相當數量的研究團隊都進行過實驗,加上多年來家禽、家畜都是食用以基改玉米、黃豆為原料所製作的飼料,因此委員會的結論是:目前看不出人類食用有任何可能的風險。

二、在致癌的風險上,委員會比較了過去二十年美加地區與歐洲的癌症發生率與癌症類型變化。由於歐盟一直都禁止進口含有基改成分的食品、也不允許種植基改作物,將這兩大地區進行比較,應該可以看出可能的差異。結果是,不論在癌症發生率與癌症類型變化上,兩大地區差異並不顯著。

三、在導致過敏、以及與過敏原相關的病症(如乳糜瀉、自閉症等)上,目前在標準的抗原性測試上看不出差異。不過委員會認為,因為標準的抗原性測試是將基改作物在模擬人類體內的消化液中測試是否會被消化,如不能被消化就有可能導致過敏;但由於現代人很多都有胃酸分泌不足的問題,所以標準測試是否就能回答這部分的問題,仍有待商榷。至於乳糜瀉或自閉症,委員會在檢視二十年前與最近二十年、以及比較美加與歐盟的數據上,都看不出基改作物有造成這些病症發生率上升的相關性。

這樣看起來,基改作物果真安全無虞嗎?我們是否就該放心地種植它們呢?

別急!在委員會的報告裡提到,基改作物中的一大類 -- 抗除草劑的基改作物 -- 需要再進行更多的研究。委員會發現,種植抗除草劑的基改作物農地,由於重複且大量地使用除草劑,雖然農地周圍的植物多樣性並未產生明顯的影響,但有些對嘉磷塞耐受性較高的雜草的確有數量增多的現象,但目前更令人擔心的是「超級雜草」的出現。透過將關鍵基因在基因體中重複多次,這些超級雜草,已經可以成功的抵抗嘉磷塞。但是有些超級雜草不但可以抗嘉磷塞,還可以抵抗其他除草劑。雖然生物科技公司正在努力研發可以抗多種除草劑的農作物,但是委員會認為,施放多種除草劑並不是解決之道,應該要透過更好的田間管理方法才對。因此,委員會認為,政府應該提供研究經費來鼓勵科學家進行這方面的研究。

那麼另一大類 -抗蟲的基改作物呢?雖然綜觀多篇研究報告發現,抗蟲的基改作物對周圍的生物多樣性也沒有明顯的影響,有些甚至因為造成害蟲數目的下降,使得周圍沒有種植基改作物的農田也跟著受益,不過就如抗除草劑的基改作物一樣,抗性害蟲也已經出現了。不過,目前還是可以藉由使用含有高量結晶蛋白的品系與確實種植隔離區(refuge,不含有結晶蛋白的農作物,用意是保住一些不含抗性基因的害蟲,讓牠們與含有抗性基因的害蟲雜交),來延緩抗性害蟲的出現。因此,委員會建議,未來生技公司只可以導入高量表現結晶蛋白的品系,並要求農人切實種植隔離區,應該可以有效減緩抗性害蟲的出現。

看起來,基改作物似乎還是有ㄧ些問題?到底該不該種植基改作物呢?

最近(2016年10月29日)由紐約時報發表了ㄧ篇研究報告指出,到目前為止,基改作物(指抗蟲與抗除草劑這兩大品系)並未達成它的創造者所宣稱的功效:增加產量與減少農藥使用。

在增加產量方面,在美國國家科學院的報告中也指出,種植基改作物對作物產量只有微幅的上升。而當紐約時報比較過去二十年西歐(包含了主要農業區如德、法兩國)與美加的農作物產量時,更進一步發現:除了玉米的產量不相上下以外,過去二十年歐盟的農作物產量上昇幅度比美加大(請參考紐約時報圖片連結)!但是,歐盟並沒有種植基改作物。

至於農藥使用上,紐約時報的報告發現:美加地區在過去二十年,雖然種植抗蟲品系的區域農藥使用在初期確實有減少約三分之一,但是種植抗除草劑品系的區域,農藥的使用卻上升了百分之二十一。即使在美國國家科學院的報告中提醒科學家們,在進行這方面的研究時,因為不同的農藥毒性不同,對生物的影響也不一樣,所以不要光只是比較單位面積的農藥使用量;但是當初說的「減少農藥使用」,似乎也就是單位面積的使用量不是嗎?從紐約時報的報告中可以看到,一減一增的結果,農藥使用量並未下降;而美國國家科學院的報告也提到,農藥使用量的減少,只有在種植初期較明顯。相對的,在法國雖然沒有種植基改作物,但這幾年藉由其他的農業技術改進,農藥的使用卻下降更多:殺黴菌劑減少了65%,除草劑減少了36%。

前面提到農藥使用對人體健康可能的風險,美國國家科學院的報告提到,不同種類的農藥的毒性不可一概而論,但最大量使用的除草劑嘉磷塞,已被國際癌症研究署(IARC)將其致癌風險由2B級(對人類有可能致癌)提升到2A級(對人類很可能有致癌性)。當然,「對人類很可能有致癌性」這個描述看起來蠻驚人的,但是在國際癌症研究署裡面的定義是:「對人類的致癌的證據有限,但有足夠的對動物致癌的證據。」在IARC宣布這一項決定後,歐盟食安委員會(EFSA,European Food Safety Authority)在2015/11/12釋出了一份報告,認為嘉磷塞在每公斤體重0.5毫克的急性參考劑量(Acute Reference Dose,ARfD)下,致癌的風險不高。不過EFSA也建議未來食物中殘留嘉磷塞的量要加以控制。同時,加拿大政府也排除了對嘉磷塞具有致癌性的說法,美國環境保護署(EPA)也排除了嘉磷塞與動情素、雄性素與甲狀腺素系統發生互動的可能性。即使我們可因美加政府的擁基改立場,排除這兩個國家的研究,歐盟的研究結果也認為致癌性不高。

雖然看來嘉磷塞似乎不大危險,不過,哈佛大學的貝林格教授(David Bellinger)提出了不同的看法。貝林格教授為神經毒理學的專家,他認為農藥的使用 -- 尤其是有機磷(organophosphate)這一類的農藥(包括嘉磷塞) -- 對兒童的智力發展造成極大的影響,奪走了全美國兒童一千六百九十萬點IQ!當然,對於農藥我們通常最關心的是有效與否,雖然對人類的毒性測試也會進行,但長期而全面對人類的毒性測試通常有困難,也會影響到廠商開發新產品的意願,這部分也真的很難面面俱到。

或許,我們更該著手開發的,不是抗蟲與/或抗除草劑的基改作物,而是可以提升營養價值或是耐旱、耐水淹、耐高/低溫的基改作物?從這兩個報告看來,增加農作物產量並不需要依賴基改技術;但隨著全球暖化隨之而來的氣候變遷,旱災、水災以及高溫/寒凍等天災發生的頻率必然為顯著上昇。過去這些年,許多農業大國都因為氣候變遷所產生的天災發生減產,導致全球糧食價格波動;如果能有耐旱、耐水淹、耐高/低溫的農作物,應該可以減少一部份的農業損失。例如,如果我們能把農作物遇到乾旱時產生的變化改變為復活植物遇到乾旱時的反應,應該可以減少非常多的損失吧!新進的基因編輯技術,可以更安全的改變植物的基因,或許以基因編輯技術來開發耐旱、耐水淹、耐高/低溫、營養價值較高的作物,才是我們更需要的基改作物?目前在提升營養價值上,除了一直無法成功完成田間試驗的黃金米以外,似乎生技公司對這部分興趣也不大,但若以人類真正的需求來看,這些似乎比抗蟲害或是抗除草劑,更合乎全人類的需求不是嗎?筆者也沒有答案,只能說:大家一起來想想吧!

本文版權為台大科教中心所有,其他單位需經同意始可轉載)

參考文獻:

The National Academies Press. Genetically Engineered Crops:Experiences and Prospects.

Danny Hakimoct. Doubts About the Promised Bounty of Genetically Modified Crops. 2016. New York Times.

Glyphosate: EFSA updates toxicological profile.

David C. Bellinger. A Strategy for Comparing the Contributions of Environmental Chemicals and Other Risk Factors to Neurodevelopment of Children. Environ Health Perspect; DOI:10.1289/ehp.1104170

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