基改作物爭議超過20年，誰說得有理？

本文由衛生福利部食品藥物管理署委託，泛科學企劃執行

文／葉綠舒

基改作物是什麼？它的全名是 Genetically Modified Organisms，簡稱為 GMO。基因改造生物中的植物，如作為食物，即是基因改造作物。

從 1994 年美國食品藥物管理局核准供人食用的基改作物——蕃茄一號（Flavr Savr^TM）開始，到 1996 年第一個上市的耐除草劑作物，基改作物已經逐漸進入我們的生活中，由少到多，甚至可說是無所不在！根據 Clive James 2015 年的年度報告摘要，基改作物的種植面積由 1996 年的 170 萬公頃增加到 2015 年的一億七千萬九百七十萬公頃，足足增加了一百倍之多！這意味著全球二十八個不同國家，超過一千八百萬名農夫，不約而同地決定種植基改作物。

不過，雖然全球有那麼多農民選擇基改，四大植物生技公司也努力地推展基改，但是基改作物似乎沒有那麼受歡迎？在林富士老師的《食品科技與現代文明》裡面的〈基因改造食品風險與管理〉中提到，歐洲一直不願意全面開放含有基改作物成分的食品進入；而在台灣的許多團體，無不反對基改作物引進台灣。多年來，基改這個議題不論是贊成或反對，兩方陣營在科學上的唇槍舌戰可說是絕無冷場。

在這一片喧囂之中，是否曾有在一旁觀戰的民眾思考過：究竟什麼是基改作物呢？基改作物是如何產生的？

一切開始於對抗農桿菌的奇幻旅程

這就要從農桿菌（Agrobacterium tumefaciens）開始說起了。從前從前，植物跟我們一樣，身邊圍繞著好菌與壞菌，而農桿菌就是壞菌之一。打從聖經時代開始，由農桿菌導致植物生成的冠瘤（crown gall tumor）便已經受到注意；最早對於冠瘤的文字記載，則要從 1853 年開始算起。科學家們看到同樣長在森林裡的樹木，為什麼有些長瘤、而有些則沒有呢？他們也注意到，雖然植物長瘤不致命，但是長了冠瘤的果樹產量會降低，於是便開始動手要找出造成冠瘤的禍首。

Fridiano Cavara 在 1897 年從葡萄的冠瘤中分離出了農桿菌，後來的許多研究也發現，農桿菌喜歡從植物的傷口進入，所以只要在寒流來襲前妥善地將果樹接近地面的樹幹包覆起來，減少樹木表皮因凍傷造成破裂，便可以有效防止農桿菌的感染。

雖說預防勝於治療，不過每次寒流來襲之前就要幫果樹穿棉襖，也實在太累了；於是有些科學家便開始尋找可以消滅農桿菌的方法。

孫子說：「知己知彼，百戰不殆。」想要消滅敵人，當然要瞭解敵人囉！於是歐洲、美國的科學家們，便開始了一場調查農桿菌的奇幻旅程～

第一個突破來自美國。1958 年，洛克斐勒大學的 Armin Braun 博士發現，冠瘤細胞可以在沒有提供植物激素的培養基裡不斷分裂生長。由於這是一般的植物組織無法獲取的技能，因此 Braun 博士便假設，農桿菌一定有給冠瘤細胞一些特殊的武器，否則這些冠瘤細胞如何能生生不息呢？

到了 1970 年，法國的 George Morel 發現冠瘤細胞會製造農桿菌愛吃的食物 octopine 和 nopaline。由於被不同農桿菌感染的植物的冠瘤，所產生的食物也不同，更鞏固了科學家們的想法：農桿菌提供了植物細胞生生不息的技能。

植物基改元年

真正的突破來自 1977 年。華盛頓大學的「農桿菌女王」Mary-Dell Chilton 博士與她的團隊在不眠不休的努力下，證明了農桿菌在感染植物時，會將自己 Ti（Tumor-inducing，Ti）質體上的一段基因植入植物的基因體。同時她的團隊（以及另一個團隊）也建立了將 Ti 質體分裂為二，讓科學家們可以更方便的將要植入的基因放進去的方法。

如果有「植物基改元年」的話，那一定就是 1983 年了。那年的一月十八日，Chilton 博士與美國孟山都（Monsanto）公司的幾位研究員在邁阿密冬季學術研討會上，分別發表了對農桿菌的研究。

原來，農桿菌在感染植物時，會將一段位於自己的 Ti 質體（上圖中的 C）上的片段（上圖中 C 之 a）插入植物的基因體內（上圖中的 7）。這段片段含有合成植物激素所需的酵素，以及合成農桿菌愛吃的食物的酵素。被感染的植物細胞，因為合成了更多的生長激素，於是細胞分裂便開始加快了。

因為植物有細胞壁，產生的腫瘤並不會轉移，所以植物的冠瘤不致命，冠瘤以外的組織也作息如常；但是插入冠瘤細胞的基因，卻會跟著這些冠瘤細胞代代相傳，永遠都不會離開了。

出乎意料的「天然基改」

由於通常在自然界被感染的植物細胞都是體細胞，而非生殖細胞，所以農桿菌的感染不會遺傳；但也有例外！

在 2015 年華盛頓大學的科學家們，在分析不同栽培種的蕃薯（Ipomoea batatas）的基因體時，卻意外地發現我們吃的蕃薯竟然是「被天然基改」的！這些蕃薯的基因體內，含有農桿菌用來合成植物生長素（auxin）的基因！

蝦米！剛剛我們說的基因片段不會遺傳被打臉了嗎？究竟這些基因是怎麼跑到我們的蕃薯裡面去的呢？目前科學家推測最有可能的是，在「從前從前」農桿菌感染了蕃薯的塊根（農桿菌是土壤中的微生物，所以要感染植物塊根其實挺容易），後來農桿菌不見了，但是農桿菌的基因不會離開；接著因為農夫在選種時都會選擇長得快又大的，而帶有農桿菌基因片段的塊根，因為製造了額外的生長素，當然長得快又大，於是在選種時，就這麼被人擇特別保留下來了。

讀者看到這裡可能會問：這件「天然基改」的事發生多久呢？答案是：不知道，因為華盛頓大學研究團隊發現他們手上的 291 個蕃薯的栽培種，全都可以找到農桿菌的序列喔！

當然，現在所謂的基改作物裡面所帶的基因，與這些蕃薯裡面帶有的農桿菌基因是不同的；基改作物裡面所含有的基因，目前大概可以分為兩大類：抗蟲（帶有蘇力菌的結晶蛋白基因）與耐嘉磷塞除草劑（glyphosate，台灣商品名稱為年年春）。

蘇力菌（Bacillus thuringiensis）的結晶蛋白簡稱為 Cry，常以 Bt（蘇力菌的簡稱）作為暱稱，會使吃下它的昆蟲腸穿孔而死，但是我們的胃因為會分泌胃酸，反而會把結晶蛋白給消化掉，使得結晶蛋白對我們無害；而嘉磷塞除草劑會抑制植物的 EPSPS 酵素^註，使植物無法合成必需胺基酸；但農桿菌的 epsps 基因所產生的 EPSPS 酵素不怕嘉磷塞除草劑，因此只要將農桿菌的 epsps 基因植入植物，植物便立刻獲取不怕嘉磷塞除草劑的技能了！

讀者看到這裡，應該可以從農桿菌歷史淵源的開端，瞭解基因改造的基本原理以及基因改造的歷史緣由。

註：EPSPS 酵素為縮寫，中文學名為： 5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸 （EPSP）合成酶

參考文獻：

1. Clive James. 2016. ISAAA Brief 51-2016: 20th anniversary (1996-2015) of the global commercialization of biotech crops and biotech crio highlights in 2015.
2. 林富士。2010。 食品科技與現代文明。稻鄉出版社。
3. Tina Kyndt, Dora Quispe, Hong Zhai, Robert Jarret, Marc Ghislain, Qingchang Liu, Godelieve Gheysen, and Jan F. Kreuze. 2015. The genome of cultivated sweet potato contains Agrobacterium T-DNAs with expressed genes: An example of a naturally transgenic food crop. PNAS. published ahead of print, doi:10.1073/pnas.1419685112

食用基改玉米的大鼠，容易長腫瘤！？

這些年來，關於含有基改作物的食品，是否會對人類健康造成威脅，最重要的論文大概就是 Séralini 等人發表的有關大鼠研究的論文了（原文連結請點此，中文改寫請點此）。在這篇論文中，研究團隊將大鼠分為 10 組，每組 10 隻，攝取不同的食物；簡而言之，大概就是以基改玉米噴灑年年春、基改玉米不噴灑年年春、非基改玉米噴灑年年春、非基改玉米不噴灑年年春等組別，對大鼠進行大約二年的測試。

實驗結果發現，食用基改玉米的大鼠，雌性都在食用一年以後出現乳腺癌（雄性則是以肝臟病變居多），而等到他們長到兩歲時，有八成都出現了腫瘤（控制組只有三成）。實驗結果發表後，真的是舉世震驚，許多反基改的團體們無不爭先引用這篇論文。

但是…慢著！如果基改作物的確有致癌性，那麼為什麼從那時（2012）到現在，基改作物還可以販賣呢？有幾個原因，讓這篇研究充滿爭議，使得有些學者無法採信他們的結果。

第一，這種大鼠（簡稱為 SD rat）原本就容易長瘤。在 1973 年的論文中，研究團隊用了 360 隻這種大鼠，發現牠們在飼養18個月（年齡大約是 19 到 20.5 個月）時，有 45% 都長了腫瘤；而且雌性是雄性的兩倍。也是因為這麼容易產生腫瘤，所以一般以這種大鼠進行測試，都是測試三個月，不會進行長達兩年的測試。

當然，讀者可能會說，但是實驗組的腫瘤發生率還是比對照組高得多啊？在這裡要注意，因為在這篇論文中每組只用了 10 隻大鼠，對於癌症發生率如此之高的動物來說，只用了 10 隻，其實個別組的結果很難完全認定的確與實驗相關；就如在中文改寫下面的意見，就有讀者認為，這些組別中只有一組可以被認為牠們的腫瘤發生率與實驗的處理有關。

第二，大鼠本來就不是很長壽的動物。絕大部分使用大鼠進行的「長時間」測試的研究，僅觀察三個月而不觀察一至兩年，是因為大鼠們的平均壽命就是兩年！也就是說，這些大鼠在長到兩歲時，很多都長出腫瘤，其實跟人老了就會開始有很多大大小小的毛病是一樣的。

第三，在實驗組中並不是只單純的添加了年年春，還有組別添加了其他的物質來模擬受污染的自來水。而實驗結果顯示，並不是吃越多（添加基改玉米的含量分為11%、22%、33%）基改玉米的大鼠，癌症發生率就跟著提高。

因此，雖然在學術界有些學者選擇相信這篇論文，但質疑者也不在少數。筆者個人的意見是，人吃五穀難免會生病，但是要如實驗中的大鼠天天吃玉米，即使只是11%，應該也不大容易。畢竟人會有口腹之慾，早餐吃麵包，午餐就會想吃米飯，晚餐可能又想換換口味…要我們餐餐、頓頓、天天都吃一樣的，有誰會受得了呢？

當然，我們也有可能會吃到玉米、大豆而不自知！例如高果糖玉米糖漿（又名果糖液糖、豐年果糖）以及大豆沙拉油等。但是，這些加工食品中到底有多少含有基改作物的基因呢？

首先筆者要提醒大家的是，我們每天吃的食物，除非是加工食品，否則蔬菜、水果、魚、肉、蛋、奶、豆等等……，全部都是跟著它們的基因一起吃下肚的（而且，還連著在它們表面的細菌、病毒等等） 。如果吃基因是危險的，我們每天都活得很危險。

加工食品因為透過精煉，如高果糖玉米糖漿，玉米磨碎後加入酸分解澱粉，再以酵素將葡萄糖轉化為果糖，這中間經過許多純化過程，殘留於其中的基因微乎其微（更何況抗蟲或抗殺草劑的基因僅佔植物基因體約萬分之一）；而大豆沙拉油則經過壓榨、萃取接著精煉，可說幾乎不含有植物的基因了。

抗殺草劑年年春對人體有危害嗎？

或許會有讀者說：那麼抗殺草劑的基改作物，不都是噴灑年年春（嘉磷塞，glyphosate）嗎？年年春是否對人體有危害呢？

年年春在過去一直被認為是低毒性的農藥。不過，先前的一些發現，又讓歐盟重新開啟了研究，但也在 2015 年的 11 月 12 日再度下了結論，認為年年春的致癌性不高（中文改寫請點此）。當然，歐盟還是建議了年年春的每日容許量（就是吃一輩子也不會有事的量）為每公斤體重 0.5 毫克。

而抗蟲的基改作物，雖然過去曾發生過含有結晶蛋白 Cry9C 星鏈玉米的過敏事件，但這個版本的結晶蛋白已經不能再使用囉！身為地球上最厲害的轉轍掠食者的我們，天上飛的、地上走的、水裡游的，常常都是先吃再說，因此遇到的過敏與中毒事件，又少過了嗎？花生算是天然食物吧，但是 0.6% 的美國人對它過敏；而在美國國家過敏與傳染病研究所的「常見的過敏食物」網頁上，花生與堅果（如核桃）也是榜上有名的，而且大人小孩都會過敏喔！

有些讀者看到這裡可能會說：我為了嚐鮮吃到過敏的東西怪不了別人，但是廠商添加了我不知道的東西害我過敏，這可不行！筆者也同意這觀點。我們因為好奇心所吃下去的，當然應該要自己一肩扛起責任；但是廠商怎麼可以在我不同意的狀況下亂加東西到我的食物裡呢？

從基改的角度來看，目前台灣的法令，含有基改成分的食物是需要標示的；不過對於大豆沙拉油等精煉過的產品，就如前面所說，基改的成分應該是趨近於零，所以就不用列出了。既然已經有標示，不管您覺得基改安全不安全，反正不放心就別買含有基改成分的產品就好。當然，也別忘了在前一篇文提到的，因為目前主流的基改都是降低生產成本，要買非基改，就要有花錢的心裡準備喔！

從 1994 年的蕃茄一號到現在，其實基改還算是相當新的發明；很多新發明，一開始的目的與後來產生的結果，似乎都有不小的差距。而基改作物從當初 Mary-Dell Chilton 發現農桿菌可以把自己的基因植入植物的基因時，研究團隊只是為了可以證明第一個跨生物界（原核生物與真核生物）的基因轉移而興奮，接著也意識到這是一個非常強大的生物科技工具。孟山都也是從那時開始投入植物生物技術的研發，一開始或許只是為了要推展年年春的銷路？但是後來為了牟利，開始與農夫們斤斤計較、研發終結者基因，使他們成為許多人口中的「邪惡企業」，甚至禍延了可以真正為民眾帶來健康的黃金米，真的讓人不知要從何說起？

在基改之外

最後，還是不能不提一下抗蟲與抗殺草劑作物對生態的影響。由於抗除草劑的作物不怕年年春，農夫便放心地使用，造成農地周圍的雜草大量減少、影響到附近的生態；而抗蟲作物究竟會不會影響到其他昆蟲呢？

在 1999 年，曾有一篇研究發現，帝王斑蝶（monarch butterfly）的幼蟲吃了含有結晶蛋白的玉米花粉會死亡。消息一出，真的也是把大家都驚呆了！但是後來發現，其實在這篇研究裡面使用的花粉量相當多，在自然界，任一株植物葉片上要有那麼多的花粉，還真的需要一點奇蹟。不過，由於玉米是風媒花，雄花開在整株玉米的最高點，種植的時候的確有可能使得轉殖基因污染到周圍的作物；因此各國也都定下規定，在基改作物種植區的周圍，需要有隔離區，隔離區的面積需達到20%的面積才行。目前的經驗，能夠認真執行隔離的國家（澳洲），不論是轉殖基因的污染或是抗性昆蟲的出現，都幾乎無法觀察到。

其實，不論是抗蟲或抗年年春的作物，雖然可以降低生產的成本，但是就跟抗生素一樣，如果使用者不接受規範、任意濫用，到最後也會漸漸失去神效（詳見抗性雜草、抗性昆蟲）。人們不應該只是想著要控制自然，而應該找出與自然和平相處的方式，這樣才有可能永續生存在地球上，不是嗎？

參考文獻：

• Gilles-Eric Séralini et. al. 2014. Republished study: long-term toxicity of a Roundup herbicide and a Roundup-tolerant genetically modified maize. Environmental Sciences Europe.
• 【公民寫手】基改玉米引發腫瘤？Séralini論文爭議事件始末。上下游新聞市集。
• European Food Safety Authority. 2015/11/12. Glyphosate: EFSA updates toxicological profile.
• NIAID. 2012/3/6. Common Food Allergies in Infants, Children, and Adults
• John E. Losey et. al. 1999. Transgenic pollen harms monarch larvae. Nature 399 | doi:10.1038/20338
• 老葉的植物王國。2015/2/20。雜草以「人海戰術」來對抗年年春（glyphosate）。
• 老葉的植物王國。2015/2/10。抗蟲作物的末日即將來臨？

隨著生物科技快速發展，「基因改造」不再是科幻小說裡的陌生情節，而就在你我的餐桌上。像是基改黃豆的豆干、豆腐；基改玉米製作的麥芽糊精、或是高果糖漿；基改大豆當飼料生產的雞、豬、和牛肉等，基改生物早已成為人類生活的一部分。

但在我們享受基改的帶來的好處時，也同時承受相當程度的風險，例如大面積種植基改作物，單一種類除草劑的大量施用，使得田間雜草開始產生抗藥性；又或者跨國企業壟斷基改種子，影響農民生計的案例。許多綜合了環境、政治以及社會的問題正不斷發生，因此民間一波波的反基改的聲浪也從不間斷。

無論支持與反對，我們都必須了解：「基改」是跨領域的議題，包含生命科學、農業科學、與社會科學。身為消費者除了認識基改技術之外，了解基改技術對人類的影響也是很重要的。以下列出常見基改農業迷思，希望能讓大眾對基改農作物有更清楚的認識。

台灣好吃的水果是基改水果嗎？

台灣好吃的水果絕對不是基改水果。

根據食藥署「食品衛生管理法」，基因改造生物的定義是：透過基因技術，而不是以自然增殖及或自然重組的方式產生的基因重組生物。然而，同科物種間的細胞及原生質體融合，或是傳統育種的雜交、誘變、體外受精、體細胞變異及染色體倍增等技術，不能算是基因改造。

目前市面上的好吃水果，通常是從傳統育種方式產生基因重組，再經過選拔，加上純熟的栽培改良技術，才能生產出這麼好吃的商業品種。以生命科學角度而言，無論是傳統育種或是基因改造，這兩個技術都是讓生物產生基因重組的方式。

農民種植抗除草劑的基改大豆可以減少噴農藥？

雖然種子公司認為種植抗除草劑的大豆，能減少農藥使用，但效果並不如預期的好。雖然總施藥量減低，但只使用單一種類的藥劑（嘉磷賽）的結果，反而造成田間的雜草產生抗藥性，必須使用更多劑量更高、或是更多種類的除草劑才能完全達到防除雜草的效果，這些「超級雜草」也是目前種子公司與農民面對的頭號敵人。

2016 年 2 月在歐洲環境科學的報告［註1］指出：嘉磷賽已經成為全球使用量最多、最廣泛的農藥，內文也提出了大量使用嘉磷賽可能增加腫瘤發生的風險。

此外，大面積種植同一種作物的結果，還可能導致田間生物多樣性下降，現今基改作物的栽培模式，遠遠背離農業永續發展的方向。

基改大豆可以減少除草劑的成本，因此較便宜？

基改作物的生產成本比較低，原因不是來自於農藥使用量減少（如前文所說），低成本來自於更簡單的田間管理。由於只需要施用一種農藥，因此降低大面積栽培的困難度，搭配機械化噴藥設施，大幅降低人力成本。比起一般大豆田的需要更多人力管理，基改大豆生產成本自然較低。

使用基改技術產生新品種作物比傳統育種有效率？

相較於傳統育種，需要等待更多時間讓來讓作物互相雜交，基改技術能夠直接將目標基因直接轉殖至作物中，得到人類想要的新品系。就技術層面而言，基改的效率比傳統育種快速。但是新品系要能成為商業化的品種，還需要當由地政府進行生物安全性評估，判斷這個新的作物是否對環境有不良影響，才能准許上市。以商業化角度而言，傳統育種的作物，通常經由自然產生的基因重組品系，其安全性試驗的所需要的時間遠比基改作物來的少。因此，生產基改商業品種沒有比傳統育種來的有效率。

為什麼那麼多科學家支持基改？

基改技術最大的好處是：突破跨物種的基因交換限制，讓不同物種生物也能有互相交換基因的機會，甚至直接修改基因序列，創造人類想要的新品系。這些新品系是基礎科學研究非常好的材料，例如研究影響腫瘤發生的基因，研發可能的癌症治療方式。

此外，基改技術也能進行「生物健化」生產高營養成分的作物，比方高胡蘿蔔素含量的黃金稻米，或是可以預防貧血的高鐵鋅稻米［註2］。而 2015 年最熱門的基改鮭魚，就是突破了種間雜交的限制，讓原本生長速度緩慢的普通食用鮭魚變身成又肥又大的基改鮭魚，有效減低鮭魚的養殖成本。

基改對我們的影響，除了考慮生物技術本身，還牽涉如何應用在農業生產的學問，甚至對農業環境、農村經濟學等的影響。正確的了解基改技術帶給人類的利與弊之後，才能更堅定自己「餐桌上」的選擇。

參考資料

1. Monsanto’s glyphosate now most heavily used weed-killer in history, Science Daily, 2016.2.2
2. 柴幗馨編譯，〈高鋅鐵的基改超營養水稻，讓你遠離隱性飢餓〉，科技農報，2016.2.25