第六章 麥片盒裡的風暴 (基因改造農業)

大胃楊

作者為諾貝爾獎得主,美國生化學家james D. Watson與
果蠅遺傳學博士,哈佛大學比較動物學博物館研究員Andrew Berry合著:

1962年6月,卡森女士的著作(寂靜的春天)在(紐約客)雜誌連載後造成轟動

她語出驚人,宣稱農藥正在毒害環境,甚至污染我們的食物

當時我在甘迺迪總統的科學諮詢委員會擔任顧問,主要任務是審核軍方的生物戰計畫,我

很高興能暫時放下這個任務,受邀參加一個小組委員會,這個小組將規劃政府該如何回覆

卡森的疑慮,卡森提出了許多證據,她詳細的說明與處理議題的周密方式,令我印象深刻,

農藥業的既得利益團體把他描繪成歇斯底里的環保狂人,極力打壓,其實他本人完全不像

他們說的,例如美國氰胺公司的一位主管就堅稱,{如果依照卡森的說法,人類將回到黑暗

時代,而昆蟲,疾病和害蟲會再度主宰地球}另一家農藥大廠孟山都出版一本反駁(寂靜的

春天)的書(荒蕪年代),並且免費提供媒體五千本

      然而,一年後我才有機會親身接觸卡森小姐描繪的世界,當時我率領總統科學諮詢委

員會的一個研究小組,調查草食性昆蟲對國內棉花作物的威脅,特別是棉鈴象鼻蟲,你只

要在密西西比河三角洲,德州西部和加州中央山谷的棉花田繞上一圈,很容易棉農幾乎完

全仰賴農藥,在前往德州布朗斯維爾附近一家昆蟲實驗室時,一架小飛機還無意間把農藥

噴灑在我們車子上,這裡的廣告看板上賣的不是熟悉的刮鬍膏廣告,而是推銷最新最厲害

的殺蟲劑,有毒的化學物質看來在棉農的生活中佔有重要地位

     無論卡森對這個威脅的評估是否正確,要對付棉花田裡的六腳敵人,一定有比把化學

物質灑遍田野更好的方法,美國農業部的科學家在布朗斯維爾推廣的一種方法,就是利用

這些昆蟲的天敵,例如會攻擊棉鈴蟲(bollworn,他們很快就取代棉鈴象鼻蟲,成為對棉花

作物更大的威脅)的多面形病毒,但是這類策略證明無法實施,當時我完全沒有想到可以

創造出本身就對蟲害具有抵抗力的植物,這種解決方法似乎太過完美,不可能成真,但是,

如今這正是農民對付蟲害,同時減少使用有毒物質的方法

     基因工程創造出本身就可防禦害蟲的作物,環境成了大贏家,因為殺蟲劑使用量開始

減少,但矛盾的是,致力於保護環境的組織,卻一直是反對(基因改造)植物的最力團體

(待續)

大胃楊

如同動物的基因改造,在植物生技上最棘手的第一步是取得想要的DNA片段(有益的基因),插入植物細胞後,再植入植物的基因組。分子生物學家經常發現,早在生物學家想到要去改造植物的亙古之前,大自然就已經發明了這種機制。
    冠廮病(crown gall disease)會使植物莖部長出醜陋的[腫瘤],稱為蟲廮(gall)。那是一種常見的土攘細菌[根癌農桿菌]所引起的,這種細菌會感染植物被草食性昆蟲咬傷的部位。這些寄生細菌發動攻擊的方式令人驚異。它先建立一個管道,從這個管道把自己的遺傳物質包裹送入植物細胞內。這個包裹含有一段蛋白質膜保護的DNA片段。包裹送出後如同病毒的DNA一般與宿主細胞的DNA結合。然而,DNA片段在寄宿後,不像病毒一樣大量製造自己的複本,而是製造植物生長激素和當作細菌養分的特化蛋白質。這樣可以形成一個正反餽迴路,同時刺激植物細胞分裂和細菌生長,生長細胞促使植物細胞更快速的增值,而入侵的細菌DNA會在每一次細胞分裂時,和宿主細胞的DNA一起複製,因此可以製造越來越多的細菌養分,以及植物生長激素。
    對植物而言,這種瘋狂失控的生長結果是一個瘤狀腫塊,亦即蟲廮;對細菌來說蟲廮就像被迫替細菌製造所需物質的植物工廠,而且產量還不斷增加。根癌農桿菌的寄生策略可以說非常聰明,它把剝削植物變成了一門藝術。
    根癌農桿菌桿菌寄生方式的細節,是1970年代由西雅圖華盛頓大學的奇爾頓,以及比利時根特自由大學的范孟塔古和謝爾解開的。當時有關重組DNA的辯論正在艾希勒莫和其他地方如火如荼的展開。後來奇爾頓和她西雅圖的同事挖苦道,其實根癌農桿菌早就[公然違反美國衛生研究院的方針],因為它在沒有P4保護設施的防衛下,把DNA從一個物種轉移到另一個物種身上。
    不久後,就有人跟奇爾頓、范孟塔古和謝爾一樣,對根癌農桿菌產生濃厚的興趣。1980年代初,孟山都公司—也就是那個極力反擊卡森女士對農藥的指摘的公司—發現根癌農桿菌不僅是一種奇異的生物而已,它奇特的寄生生活方式可能握有將基因植入植物的關鍵。後來奇爾頓從西雅圖轉到聖路易的華盛頓大學,那裡正是孟山都總公司的所在地,她發現這個新鄰居對她的研究深感興趣。孟山都公司接觸根癌農桿菌的時間或許比較晩,但它擁有的經費和其他資源,很快就迎頭趕上。沒多久,這家化學大廠就開始資助奇爾頓的研究室和范孟塔古及謝爾的研究室,條件是他們必須承諾和贊助人分享研究發現。
    孟山都公司的成功要歸功於三個人的科學眼光:豪許、羅傑斯和費拉利,他們全是在1980年代初期加入公司的,在接下來的20年中,他們發動了一場農業革命。豪許向來[熱愛泥土的味道,以及它的熱力],而且從小就想[種出比雜貨店的商品更好的東西]。他立即孟山都公司的工作視為大規模實現夢想的機會。印第安那大學的羅傑斯恰恰相反,起初他把孟山多的邀請函丟掉,認為這種工作像是把自己[賣給]產業界。然而在參觀過孟山都公司後,他發現那裡的研究環境不僅充滿活力,還有學術研究向來缺乏的要素:金錢。於是他改變初衷。費拉利很早就認為農業生物技術很有潛力,在和賈渥斯基接觸後,就加入了這家公司。孟山都的生物技術計畫就是在賈渥斯基大膽的遠見下展開的,後來證明賈氏不僅有遠見,也是寬容的雇主。他和費拉利在波士頓機場的第一次碰面時,費拉利就宣稱他的目標之一就是賈渥斯基的工作,但老賈一點也不介意。
   

大胃楊

奇爾頓、范孟塔古和謝爾,以及孟山都公司這三組研究根癌農桿菌的人馬,多將這種細菌的寄生策略視為操弄植物基因的途徑,到了那時已經不難想像,可以利用分子生物學標準的剪貼工具,執行相對比較簡單的動作,亦即將要轉移至植物細胞的基因插入根癌農桿菌的實體:然後,當這個基因經過改造的細菌感染宿主時,便會將那個要轉移的基因插入植物細胞的染色體內。根癌農桿菌是將外來DNA送入植物體內現成輸送系統,它就像一個天然的基因工程師。1983年1月,在邁阿密舉行的一場劃時代會議上,奇爾頓、孟山都的豪許,以及謝爾各自發表了獨立的研究結果,證實根癌農桿菌足以擔當大任。同時這三個研究小組多為各自的根癌農桿菌基因改造方法申請專利。謝爾的專利在歐洲獲得核准,但在美國奇爾頓和孟山都公司之間的官司一直纏訟到2000年才獲得解決,最後是由奇爾頓和她的新雇主先正達公司(Syngenta)取得專利。但是在看過像牛仔馬戲表演般的智慧財產權訟爭後,聽到這個故事並沒有就此結束,應該也沒有什麼好驚訝的。在我撰寫本書的期間,先正達公司正在控告孟山都公司侵犯專利。
    起初大家以為根癌農桿菌只會對某些植物施展這種迂迴巧妙的魔法,而且其中並不包括重要的作物,例如玉米、小麥和稻米等穀類。然而自從根癌農桿菌催生了植物基因工程以來,它就一直是基因工程師的寵兒,而科技的進步也使它的帝國得以擴展至最難纏的作物。在這些創新技術出現之前,我們只能依賴比較像碰運氣、但成效也不差的方法,把我們選擇的DNA送入玉米、小麥和稻米的細胞內。我們把想要的基因附在小金彈或小鎢彈上,然後就像射擊一樣,把這些小彈丸射入細胞裡。這麼做的訣竅在於力道要夠強,才能把彈丸射入細胞,但又不能太大力,以免它從另一邊飛出去。這種方法不像根癌農桿菌那麼高超,但還是能達到目的。

大胃楊

這種[基因槍](gene gun)是1980年代初期康乃爾大學農業研究站的聖福特所發名的。聖福特選擇以洋蔥做實驗,因為它們的細胞大,比較好用;他記得被射壞的洋蔥和火藥的味道混在一起,讓他的實驗室聞起來像設在靶場上的麥當勞。起初大家對他的構想抱持懷疑態度,但是1987年聖福特真的在《自然》期刊上發表了他的植物槍。到了1990年,科學家已經成功的用這種槍把新基因植入玉米裡。玉米是美國最重要的糧食作物,光是2001年的產值就高達190億美元。
    玉米不僅是有價值的糧食作物,他在美國的主要作物中,向來也是有價值的種子作物。傳統的種子生意總會陷入死胡同:農民在買了種子後,可以崇縱出的作物中直接取得以後要用的種子,此後便不必再向種子公司購買種子。美國的玉米種子公司在20世紀時,靠推銷雜種玉米解決了這種無法重複銷售的問題。每種雜種多是由兩個特殊品係的玉米交配而成,這類雜種具有高收成的特色,對農民很有吸引力,而根據孟德爾的育種原理,農民無法使用這些育種作物的種子(亦即雜種和雜種交配的結果),因為些種子缺乏親代的高收成特色。因此農民必須每年多向種子公司購買新的高收成雜種種子。

大胃楊

美國最大的玉米雜種種子公司先鋒國際育種公司(現為杜邦擁有)一直設在美國中西部。現今它在美國玉米種子是場佔有率40%,年銷售額10億美元。這家公司是1926年由華萊士所創立(後來他成為小羅斯福總統的副總統),每年夏天多會雇用高達4萬名高中生,以確保培育出雜種玉米種子。他們把兩個親代品種種在相鄰的位置,再請[拔穗人]趁其中一個品種的雄花成熟前,用手把製造花粉的雄花(即穗)摘掉。如此一來,只有剩下的那個品種可以提供花粉,穗被摘掉的品種所製造的種子一定是雜種。即使今日,每到夏天拔穗仍提供了大量的工作機會,例如2002年7月,先鋒公司就雇用了3萬5千名臨時公來做這個工作。
    葛斯特是先鋒公司最早的顧問之一,他是愛荷華州的農民,由於對華萊士的雜種種子大為驚艷,因此買下銷售先鋒牌玉米種子的經銷權。1959年9月23日,在冷戰局勢沒那麼僵的時候,蘇聯領導人赫魯雪夫造訪葛斯特的農場了解美國的農業奇蹟和造成這奇蹟的雜種玉米。赫魯雪夫從史達林手中接下的國家,在不斷工業化的情況下,長久以來忽視了農業,而這位新領袖急著修正這種做法。1961年,美國新上任的甘迺迪政府同意把玉米種子、農業設備和肥料賣給蘇聯,在短短兩年內,蘇聯的玉米產量就已倍增。

大胃楊

    在基因改造食物的爭議甚囂塵上時,我們要記得,人類食用基因經過改變的食物,其實已有數千年的歷史。事實上提供我們肉品來源的家畜,以及作為穀類與蔬菜來源的食用作物,在基因上都已經跟它們最早的野生祖先相去甚遠。




農業不是在一萬年前興起時就發展成熟的。許多作物的野生祖先能提供早期農民的產物很少,他們的收成低又很難種植。如果要有成功的農業,就必須進行改造。早期的農民知道,如果要讓合意的特色代代相傳,就必須透過育種(也就是我們所謂的「基因改造」)。我們祖先龐大的基因改造計畫就此展開。在缺乏基因槍之類的設備下,他們完全依賴「人擇」(人為天擇),也就是農民只培育表現出合意性狀的個體,例如牛乳產量最高的乳牛。事實上,他們的所做所為跟大自然的天擇一樣:農民是現有的遺傳變種中進行挑選,確保下一代具有最適合消費的特色;大自然則是以挑出最適合生存者為原則。生物技術賦予我們生產合意變種的方法,讓我們等它們自然生成;因此,食物的基因改造法沿革已久,我們現在所運用的,只不過是最新的一種罷了。

大胃楊

雜草很難消滅。它們會阻礙作物生長,但它們跟作物一樣也是植物,要怎麼殺死雜草,卻不殺死作物呢?最理想的是設立某種「特赦」系統,任何沒有「保護標誌」的植物(即雜草)都會被消滅,只有擁有「保護標誌」的植物(作物)可以倖免。基因工程便提供了農民和園藝家這種系統,亦即孟山都公司的「抗草甘磷除草劑基因改造」技術。草甘磷除草劑(商品名稱為Roundup,意為「圍捕」;中國大陸名為「農達」是一種用途廣泛的除草劑,幾乎可以殺死任何植物,但是透過基因改造,孟山都公司的科學家創造出所謂的抗草甘磷除草劑基因改造作物。它們本身就具有對這種除草劑的抵抗力,當周圍的雜草紛紛倒地時,它們仍不受影響。如果向孟山都購買基因改造種子的農民,也購買它的除草劑,當然很符合這家公司的商業利益,但這麼做其實對環境也有利。農民通常必須使用不同的除草劑來毒死特定的種類的雜草,這些除草劑都不會傷害作物;可是由於要防範的雜草種類實在很多,如果使用單一除草劑就可以殺死所有雜草,自然可以降低環境中這類化學物質的含量,而抗草甘磷除草劑本身在土攘中的降解速度很快。

大胃楊

得 獎 紀 錄

•中國時報開卷一周好書榜(2006年6月) •聯合報讀書人每周新書金榜(2006年5月)

內　容　簡　介

要寫一本介紹DNA的「破解」和遺傳學及基因工程的發展，有誰比鼎鼎大名的華生(James D. Watson)更適合呢？這不僅是因為他是發現雙螺旋結構的諾貝爾獎得主，更因為他也是一位傑出的寫作者，能把科學性的書寫得生動有趣，讓一般大眾也能理解。(華生的研究伙伴、與他共享諾貝爾獎的克里克(Francis Crick)已於2004年7月底過世，雙螺旋雙人組現在只剩華生一人。) 本書的目的並不在於重述雙螺旋發現50年(2003年屆滿50年)的事件。起初，DNA只是少數專家感興趣的深奧分子，如今它搖身一變，成為改變我們許許多多生活層面的核心科技。無論在實用、社會或倫理道德方面，這個改變所造成的影響都引發眾多重大問題。用華生自己的話說：「DNA發現五十週年剛好讓我們有機會省思現況，大膽提出我們個人對歷史與相關議題的看法。」 本書所設定的讀者群是普羅大眾，企盼對分子生物學並無深刻了解的人也能了解書中所述。所有的專業術語在第一次出現時，均加以解說；並包含大量圖片。 如果你對基因學有興趣（基因究竟是什麼？DNA是怎麼工作的？如何運用基因指紋術？……)，你會要讀這本書。如果你感興趣的是基因學對人類社會的影響(我們應該探索基因治療法嗎？檢查胎兒的基因是否成為變相優生學，也會變成「鼓勵」墮胎？……)，你也會要讀這本書。

大胃楊

目 錄

作者序 前言 導讀 第一章　　遺傳學的起源：從孟德爾到希特勒 第二章　　雙螺旋：生命所在 第三章　　解讀密碼：DNA 問世 第四章　　扮演上帝：訂製 DNA 分子 第五章　　DNA、金錢與藥物：生物技術的新世界 第六章　　麥片盒裡的風暴：基因改造農業 第七章　　人類基因組：生命的腳本 第八章　　解讀基因組：演化現場 第九章　　非洲起源說：DNA 與人類史 第十章　　DNA 指紋技術：去氧核糖核酸的法庭歲月 第十一章　狩獵基因：人類疾病的遺傳學 第十二章　向疾病挑戰：防治遺傳疾病 第十三章　人類的本質：天性與教養 結語　我們的基因與未來

DNA(KS0010)──生命的祕密

DNA: The Secret of Life
類別：
自然•科普•數理>科學
叢書系列：科學叢書
作者：詹姆斯•華生
       James D. Wason
譯者：陳雅雲
出版社：時報文化
出版日期：2006年04月03日

四林繁

任何的動植物的進化皆是以適應環境為主，進化得目的是為繁衍，人不是上帝無權取決何種物種無用要其滅亡，每個物種的存在都有其作用，今日看似無用的物種只因我們尚未瞭解它，不能因此就否決它存在的必要，這也是目前全球科學研究的盲點，因為大多數人認為科技可為人類帶來便利也可改變自然環境，結果造就目前的氣候變遷，許多物種的滅絕，以雜草為例以前大多數農民會想根除它，但現在可以合平共存，因它覆蓋土壤可防止土壤流失，可吸收二氧化碳減低溫室效應等眾多功能，因此期望科學家在作研究時能夠思考自然平衡的觀念。