《基因改造的美麗與哀愁 》書摘
生物本來就共用DNA和蛋白質
三十多億年前,地球開始出現生物,後來的生物出自同一源頭。你我現在的DNA和基因,有一部分還是三十億年前流傳下來的。人類的DNA序列和黑猩猩的差異度只有1%。(但為何五百萬年前分開演化的人與黑猩猩,長得很不像?因為大多數重要的演化改變,發生在控制基因開啟和關閉的DNA片段,因此一個微小的遺傳變化,就可能造成重大的影響,例如改變了基因表現的時機。大自然可藉由調控相同的基因,以不同的方式運作,而發展出兩種很不同的生物。)和父母親的基因體比較,你我的基因體大約有一百個突變。
人類有兩百種細胞,均來自單一細胞(受精卵)。人類基因數目是大腸桿菌的十倍、果蠅的兩倍、約與玉米相近。我們的基因體和老鼠很相似;人和其他生物的相似性,讓我們更體會生命的統一性,畢竟生物來自同一源頭。
不論何種生物的細胞,均是膠狀長分子的聚合,大部分為蛋白質。細胞都具有共通處,例如,分裂時均複製DNA——大腸桿菌大約在二十分鐘完成複製,人類則需八小時(因為人類的複製機器數目約為大腸桿菌的千倍)。
各種生物基因的運作規則都一樣:都是由基因轉錄成RNA,再轉譯成蛋白質。製造蛋白質的過程也相似,蛋白質的功能區塊(domain)也相近——當我們比較細菌、植物、人等,蛋白質的功能區塊不論在序列或結構上,均很類似。不同生物的蛋白質的相似性,反映出生物細胞執行了許多相同的反應,而且顯示生物之間的演化關係。
生物內的轉錄和轉譯規則均相同,因此,細菌的基因經過適宜的轉換,便可在植物中運作,也可製造出相同的蛋白質。這便是基因改造技術的基礎所在。
諾貝爾生理醫學獎1965年得主賈寇布指出,生物均由差不多同樣的分子組成,從人類到酵母均具有類似分子,執行共同的功能(細胞分裂、傳遞訊息等),但是因為控制基因運作調節的差異,就出現了這麼多不同的外形。因此我們說,人類和豌豆(魚和番茄等)的差異主要並非在於基因,而在於基因如何、何時、何地運作和布局蛋白質。魚類與哺乳類的外觀差異大,是因為幾個調節基因系統上有差異,這些調節基因就是決定在何時、以何種基因開始運作的指揮者。生物個體很不同,但胚胎發育時,主導基因很類似,就是這樣,透過演化才得以產生複雜的生物。
沒有所謂「番茄基因」或「細菌基因」
形成基因的方法包括「分子拼湊」(DNA片段的複製或整個基因的複製)、排列組合已有的片段(馬賽克般的基因)。整個生物世界就像個巨大的積木,可一塊塊拆下,再以不同方式組合,產生不同的外形。例如,控制細胞分裂的基因體,在酵母菌和人類中相同;控制動物脊椎前後軸的細胞功能,在人類和蒼蠅的基因相同。
幾億年來演化過程中,生物保存了功能和結構;有些基因和蛋白質經過複製,出現小差異,能執行新的功能。新物種或新現象,往往來自舊的基本單位出現全新的組合方式;大自然的複雜度,是由少數量的單位組成的。
看上去並不相關的生物之間,轉移基因之所以可行,正是因為所有活的生物都有相同的DNA編碼、相同的蛋白質合成、相同的許多基本生命機能。因此,表面上看起來也許很不相同的生物,實際上非常相似,至少是在分子層次而言非常相似。對所有生物而言,相似性大於相異性,這也是看似完全不同的生物之間,能夠轉移基因的原因之一。
基因並不獨屬於它的生物來源。因此,並沒有所謂的「番茄基因」或「細菌基因」;無論番茄還是細菌,它們都是由基因體合作、而不是由單個基因構成的。大部分品種只是因為有很小比例的基因不同而相異,即使番茄和細菌,尺度差異這麼大,也都擁有很多共同的基因——因為番茄和細菌曾經有過共同的祖先。
擔心DNA作怪
食物中早就含有各式各樣的基因,這些基因源自肉類、蔬菜水果、甚至昆蟲、病毒、細菌等等。經過消化後,食物中的DNA就會分解成為腺嘌呤、鳥糞嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶——也就是組成DNA的四種鹼基。消化系統中的唾液腺、胰臟、小腸均有分泌物可分解DNA,胃酸則從腺嘌呤和鳥糞嘌呤下手,破解整個分子的作用。但是這些分解並非百分之百完成,這就讓反對基改食物者拿到把柄,認為可能導致「水平基因轉移」,亦即吃下基因會改變人的基因。
真是這樣嗎?
有些科學家宣稱:檢測到一些DNA會逃離消化道,進入血液系統。但細究之下,發現他們使用非常高濃度的DNA進行實驗,這在實際情況是不可能發生的;這些科學家若非刻意誤導,就是疏忽。例如,德國科隆大學遺傳研究所的多夫勒(Walter Doerfler)團隊,研究食物中的基因在大鼠體內的流動情況,他們的確發現一些DNA會逃離消化道,進入血液系統。他們所用的材料其實來自「嗜菌體M13」,但這是天然基因,而非轉殖基因;他們發現大鼠體內到處都有其DNA。這結果讓人擔心基改食物中的轉殖基因也會到處跑。
其實,該團隊餵食大鼠的是50微克的「嗜菌體M13」DNA分子(1微克等於百萬分之一公克),而非50微克的基改黃豆DNA,兩者相比,其值相差約二十萬倍(嗜菌體M13有6,400鹼基對,黃豆DNA有10億鹼基對)。如果要公平比較(正確的實驗),就必須餵大鼠吃二十萬倍的黃豆DNA。但是大鼠並不吃純DNA(黃豆的主要成分是澱粉和蛋白質),那大鼠就得吃下非常非常多的黃豆,這是很不可能的事。
另外,在2003年,英國「環境、食物、田野事務」部的部長報告指出,「多夫勒研究並不在研究轉殖基因,而是研究所有吃下的基因。」亦即,在血液系統中找到食物DNA,並不值得驚訝。
人類演化過程中,一直吃下各種食物,各式人物嗜食各式食物——動植物之外,當然也包括各種菌類等「異鄉異氣、異國風味」,因此,我們的身體一直暴露在各式外來基因中。
『自有人類以來,一直在進食基因,並沒有任何證據顯示,食物基因可進入人體細胞。』
—— 梅勒寇(Alan Malcolm),英國生物研究所執行長
所有乾燥後的蔬果與肉的重量,大約有百分之一是DNA。所有食物幾乎都包含DNA,現代人一天吃下大約1公克的DNA,其中,少於二十五萬分之一是基因改造食物的DNA。一般基改蛋白(改造後的基因所轉譯產生的蛋白質),在一公克植株的含量大約為20微克,占所有蛋白的萬分之一左右。
食物中帶有基因的DNA,在消化道會被消化液分解,變成營養成分被吸收。例如,胰液中的核酸?分解DNA成為核?酸(串聯成DNA與RNA的基本分子,由含氮鹼基、五碳糖和磷酸根構成),腸液中的核?酸?再將核?酸分解為五碳醣、含氮鹽基、磷酸。英國新堡大學的季堡特(Harry Gilbert)團隊,以自願者實驗基改黃豆,發現在排泄物中並無轉殖基因,顯示DNA在經過消化道後均被分解了。所以,基改作物的基因(DNA片段)不會汙染人體,只要是國家核准的基改食品,均可安心食用。
事實上,人類食用各種作物數千年,並無作物基因進入人體細胞的實情。
若有人擔心基改作物,質問:「誰知道幾十年後是否會造成身體出問題」?會這樣質問的人,對於非基改的傳統育種作物,更應該要提出同樣的質疑,因為非基改(包括輻射與化學改變)等傳統育種,其實是「揮舞大鎚來改造基因」,也就是「無知的基因大混合」,根本不知道混合了哪些特定的基因——這也是基因改造,卻從無人擔心,也從無嚴格評估檢驗安全性。那麼為何還要擔心「經過嚴格檢驗的基改作物」?
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