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Channel: 科學傳播 – PanSci 泛科學
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能告訴我一個爽快明確的答案嗎?─基改作物的生物安全性與科學極限

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文 / WaveRiderZETA

拜讀了PanSci 泛科學上Gene Ng的一文:〈基改食品究竟安全嗎?〉後,基於我在大學與研究所曾經待過醣類蛋白質體相關實驗室而接觸的基因體/基因以及其衍生的蛋白質、醣類等知識與經驗,故想趁此機會,針對基因改造食品/作物的安全性,做出一些闡述。

本文的目的是能夠使非專業人士能夠輕易了解並進入狀況,故內文中多半以可以從大學教科書中找到的資訊作為立論基礎,再進行闡述。

開始之前,有一件出現於國中課本中,每個人都碰過、重要而且必要被回想起的生物學知識容我一提與相對校正:酶(Enzyme)與受質(Substrate)之間的結合,現下的主流說法不是「鎖鑰假說」─由Emil Fischer提出,假設酵素的活性位點(發生反應的區域)和受質(即將受到酵素催化反應進行化學變化或物理變化的對象)可以直接而完美的對接,並直接進入受質修飾的階段。

現在,主流科學家認為越為複雜的生物體(有越多器官、越多種不同的組織、越多樣的細胞)裡,為了維持生物體內的動態平衡-如吃飽會停止飲食,疲倦會想睡而不累了自然能醒等狀態-生物必須要有一套相對的調控機制。

而生物體相對演進而出的是:用於催化受質的「誘導契合」(Induce Fit Model)狀態。目前這套說法雖然仍舊處於假說─沒有完全定案─的階段,但已經普遍適用於解釋生物體的平衡與多重調控(生理平衡)等項目之上。

誘導契合假說是什麼?

在誘導契合假說裡,酶/酵素上的活性位點和受質並不會完美結合,且活性位點是可以形狀改變到和受質完美結合的狀態;當受質接上後,誘導形狀改變,當受質離開後,酵素回到它原本的樣子並且終止反應。這樣的過程中,用於使得酵素變成「與受質可以完美結合」這個關鍵的轉變發生的過程,可以是透過物理性的親和,或者是其他的輔助因子─有機或無機不拘,小而簡單的分子與離子來協助調節促進反應的加速。

輔助因子種類繁多,而細胞內的反應路徑與催化反應更是千奇百怪,說到這裡,讓我們踩一下剎車─知道這些資訊就足以應付接下來的內容了。讓我正色地回答最初的問題:基因改造食品安全嗎?

以科學實驗的原則,理性的我會這樣說:可能不安全,但是目前為止我們還沒有強而有力的檢測能夠證明複雜的生命體中所有癌症、不良反應(包含過敏、脹氣等等)都和基因改良有關。

結論是:抱持懷疑

你看到這裡大概就會拿起摺扇批我的腦門一把大罵:這不就和那篇文章說法差不多嗎?那你還在這邊騙稿費?你和他的立場簡直一模一樣啊!

如果你們期待的是我拿出另一套道理打臉對方並批評對手不學無術,我恐怕讓各位失望。的確,這個結論的三個字版本都是「不確定」,但我有義務與必要去澄清為什麼科學家做實驗檢測是否有副作用這件事情的困難點,這才是真正科學要理性面對,科普要向外推廣的。

生物的代謝與合成─新陳代謝的過程裡,是表現其染色體上的基因的功能性的。嚴格而言,就算是複雜如人類,簡單如單細胞生物(真核生物或原核生物),其外型、表現、各種生存樣貌,或多或少都是在地球這個舞台「表現」染色體所賦予的「遺傳學劇本」。

這樣的過程─生老病死,新陳代謝─是再自然也不過的。

然而,基因改造的動植物,在其染色體上嵌入了非原主人的一段序列,以整體基因的鹼基數比例來看,自然會和普通的原生種有那麼點不同

想像一下:你體內的一顆細胞裡的細胞核中,藏有一座巨大的圖書館,裡面收藏了不同用於操縱你身體的各種說明書。這些書上的文字是遺傳(Genetic Code)。每一本書都放在正確的位置,你可以在各種需要的反應時找到這一本書,然後取下來使用,按圖索驥的做出任務需求的成品。

今天不論是用任何一種手段:黃金基因槍(古早的蠻力方式,沾染DNA的金顆粒直接轟進細胞企圖轟斷染色體或基因)、細菌/病毒轉殖/轉錄法等方式,將一段基因放進想要的正確的位置並且檢查是否能夠表現指定的特徵,都會實質的改變細胞內微妙的預設平衡。原本圖書館內就已經擺好的書突然間被抽走了一些、或者是擠入了幾本不是自己的書的時候,書架上自然顯得擁擠或者排列凌亂─這就是不平衡。

改良的目的是賦予新的機能性進入細胞,其產生的新的蛋白質,必定會使被改良者產生新的蛋白質合成路線。書架上的書的順序、書的內容不同了,你要照表操的課當然也會有那麼一點不同。雖然其他的書本沒有改變,但我們不知道在凌亂中被擠壓、重排與組合的書架會不會因此有哪些書折傷了、遺失了、或者是變得不那麼適用現在的狀況了。

是的!這就是科學家的窘況。

包含鎖鑰「假說」、誘導契合「假說」這類的資訊,都只是一套科學家用來說明現在可能的狀態的假設說明而已。只要有一天被證明可以解釋現況與既定事實並且無誤,他才會變成「定律」,就像長大了不用就很有可能永遠只記得名字的牛頓三大運動「定律」一樣*。

我們本來就無法在蛋白質合成的路徑仍然有多數不肯定與模糊之際完美的理解每一步表現的流程。生物無時無刻都是動態的,因為環境總是微幅的不斷的被變動、不斷的反饋,而彈性使用的輔助因子的量也會跟著改變;我們微觀觀察的技術並無法進步到可以連續、持久的追蹤一系列的活體狀態。就連觀察都這麼困難,而且通常還得將活體的生命剝奪去固定當下的狀態,你難道不覺得要求科學家預期這樣的「新增蛋白質生產路徑」是否會干擾其他的蛋白質合成並做出模擬,是一件困難至極的事情嗎?

基於有一分證據,說一分話的原則,面對基因改造食品的安全性下面繁雜的問題:蛋白質的生產改變,會不會降低其他蛋白質合成路徑的良率?會不會影響後續合成的醣類覆蓋於細胞表面的訊號不同?等等,科學家們不可能有絕對而肯定的共識與答案─他們只能肯定「可能」,不能否定「未發現」。基於這樣的立場,即便是有一篇論文認為是會改變這些狀態的,也不一定是所有科學家都認為如此;抱持著懷疑的態度,科學家必然有義務也有天職的要釐清這一切,繼續向前追蹤並精進技術與學理。

相對的,受改良的對象又怎麼影響使用者呢?

受到改變的基因產生了新的蛋白,擁有了新的功能。其表現的方式會影響細胞表面用於辨識或表示「自己是誰」與「誰不是我」的標記。這些標記浮動在脂質的細胞膜上,是以蛋白質與醣類、脂質與醣類、或者把前兩者順序顛倒過來等方式一同存在的。這些東西進入食用者的身體之後受到分解,會不會產生毒害物質?會不會困難分解?會不會阻礙蛋白質回饋反應?會不會壓迫/競爭酶的催化?

我們仍舊不知道。如同前述,我們無法非常有效而且有系統的追蹤連續性活體變化,所以要確定是否真的促成癌症、多少才會促成癌症,根本莫衷一是。要說出沒有問題實在太困難了,我們不能違背科學的精神貿然跳過驗證就肯定事實。於是,答案就顯得曖昧,可能有問題,但現在仍舊欠缺關鍵證據。

或許有一天,當我們找到了不殺死活體,又能夠持續監控不違反倫理與常識狀態下的連續觀察方法,這個問號才能真正解答。

剩下的,就是留給各位判斷了。然而在現在基因改造食品滿山遍野的種植與進入市場之際,你能完全迴避與拒絕嗎?說真的很困難。只能盡可能地調整你的配比,不要去多做不必要的冒險,也不要因噎廢食的拒絕,如此而已。

更重要的,避免這種恐慌的最大責任,在於學校的科學教育與科學家對於資訊傳播的立場。我們仍舊向前努力─在追求到真正的答案之前,不會停下。

參考資料:

  1. Wikipedia, Enzyme, http://en.wikipedia.org/wiki/Enzyme#.22Lock_and_key.22_model, “Lock and Key Model”.
  2. Wikipedia, Enzyme Catalyst, http://en.wikipedia.org/wiki/Enzyme_catalysis, “Induce Fit Model”.

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