分类：教育/科学-理工学科-生物学
问题：基因工程的过去.现在.未来 
回答：究竟什么是基因工程？在台湾发展的现况如何？有哪些日常所接触的食、用品是基因工程产物？对人体有什么影响？人类进入生物科技时代祸福难料，最起码，我们先要认识它。　　基因工程即遗传物质之剪接工程。　　基因转殖是将微生物、动物、植物的一段基因放进动、植物的染色体中，使其表现那段基因应有的特性。和过去育种最大的不同是，基因转殖完全打破生物的界线，无论是微生物、动物、植物的基因都可以互相进行转殖。　　复制是指生物个体不经由有性生殖，而以分裂球之分裂术或核移植复制术等方法增殖。　　无性生殖在植物界相当普遍，但动物的无性生殖却是基因工程技术的「创举」，名闻遐迩的复制羊桃丽便是历史上第一只复制成功的动物。　　截至目前为止，全世界经由体细胞复制的成功例子不多。继桃丽羊之后，只有日本复制牛和夏威夷复制鼠等少数几个成功，台湾则还在尝试中。倒是基因转殖，世界各地都已如火如荼地展开。未来的出路？　　英国「自然」杂志六月报导，英国剑桥大学一个研究小组由阿拉伯芥中取得一种可以促进细胞分裂的遗传基因，将其转殖到烟草上，这种基因在烟草内产生一种蛋白质，和烟草内某些自然的物质结合后，就可以使烟草根茎末端的细胞加速分裂，基因烟草的成长速度因此比一般烟草快一倍。　　前些日子报载，台湾有业者引进「超级杨树」，希望能拯救九二一大地震后，中部山区坍方、土石流的问题。据说，此种基因转殖杨树平均每天成长三到五公分，一年可以长到六、七公尺，两三年就可成参天巨木。　　快速成长的烟草、三年成荫的杨树，都是基因工程的产物。事实上，不只是烟草和杨树，基因转殖农作物目前已知的就有大豆、玉米、油菜、棉花、西红柿、稻米、马铃薯、果树、甜菜、小麦等等。　　以上基因转殖作物的目的，有的是使其不易腐烂（蕃茄），有的是让作物不受除草剂的影响（大豆、玉米、棉花），有的目的在抗虫（玉米、马铃薯）。　　有人说，过去大量喷洒杀虫剂、农药、肥料的耕作方式，使得大量化学药剂残留在土壤里，对人体、环境产生危害，利用基因转殖作物可以解决此一问题。也有人警告，粮食不足是下个世纪人类的一大问题，而基因转殖作物可能是解决粮食短缺问题的出路。抗病、抗虫又营养　　中研院植物所研究员陈庆三目前致力于水稻基因转殖研究，一方面希望能改良水稻的品种，使其蛋白质的含量更高；一方面使水稻可以抗病、抗虫，减少使用农药、增加产量。　　陈庆三指出，水稻的营养成分很好，唯一美中不足的是离胺酸缺乏、苏胺酸比较不足，这两种都是人体必要的胺基酸。目前他已成功地将醇融蛋白基因转殖到水稻中，基因稻繁衍到第三代都继续存在、表现该基因的特性。　　此外，他利用原本寄生在植物身上的农杆菌作为载体，将绿豆的抗虫基因转殖到水稻中，目前测试发现抗虫基因确实已进入水稻中，但基因却没有进一步产生蛋白质。陈庆三推估，可能是豆类和水稻的基因密码相差太大导致的。　　除了作物之外，花卉的基因转殖也已有些成效。　　以育兰外销著称的台湾糖业股份有限公司农业处副处长陈文辉指出，台糖「产学合作计画」选殖中研院研发的抗软腐病基因与中兴大学研发的抗病毒基因到蝴蝶兰上。　　由于蝴蝶兰一直有严重的软腐病，过去用杂交育种的方法无法解决，现在选殖的是存在烟草中的抗病基因，希望能解决此一问题。目前抗病毒基因已经成功地引入蝴蝶兰中，抗软腐病基因仍在尝试中。　　此外，台糖农业研究所有十几位研究员专门研究花卉，目前正在研究有关花色的DNA分子标志，希望能在幼苗阶段就知道将来会开什么颜色的花朵。　　除了农作物、花卉等抗病虫害、改变性状的基因转殖外，利用转殖植物来生产药物或蛋白质，更是生物医学界积极研究的方向。　　「植物体能合成的东西，是任何生物都办不到的」，中研院植物所所长萧介夫指出，植物光合作用所需的要素极其简单，只要光和水就足够了。如果凝血因子、高价蛋白质等物质能转殖植物生产，将是低成本、高产值的生产工具。　　目前日本已经成功地将胡萝卜素导入稻米中，还有国家成功地将疫苗转殖入香蕉中。如此一来，从每日的饭食中就可以摄取到胡萝卜素，或是免去挨针之痛，只要吃香蕉就可以达到预防疾病的效果。异种器官移植　　基因转殖动物目前则朝改良家畜产品、器官移植和药物研发方面发展。　　举凡减少肉中脂肪含量、提高乳汁的品质与产量、加速家畜的生长率等等，都是基因转殖动物的目标。　　台湾养猪科学研究所应用生物系主任毛仁淡指出，目前养猪科学研究所以猪来研发生产药物分子和制造类似人类的器官。　　养猪科学研究所应用生物系副研究员杜清富从事异种器官移植研究多年，他指出，早期器官移植多用与人类同属灵长类的狒狒或黑猩猩作研究，但因它们是保育类动物，只能退而求其次，改以解剖结构、生理功能和人接近的猪作研究对象。　　「异种器官移植最大的问题是排斥」，杜清富解释，除了灵长类外，其余哺乳类动物血管细胞外膜都有一种半乳醣，半乳醣抗原会引起自然抗体的排斥反应，补体与自然抗体是第一道「超急性排斥反应」。接下来还有凝血作用之血管性排斥反应（急性排斥反应），与免疫系统机制与Ｔ淋巴球等引发的「慢性排斥反应」。　　养猪研究所目前培育出携带「人类白血球表面抗原基因」的仔猪，可以同时克服异种移植时的Ｔ淋巴球排斥反应，并抑制补体反应之超急性排斥反应。　　杜清富指出，在证实基因转殖猪的移植效果优于非基因转殖猪后，目前计画将培育成功的HLAⅡ基因转殖猪和欧美培育的DAF基因转殖猪配种，如果配种成功，那么异种移植时会产生的补体性超急性和慢性排斥反应就可以同时获得解决，对异种器官移植研究是一大进步。至于自然抗体所引起的超急性和血管性之急性排斥反应，目前仍在研究中。　　利用基因工程改变家畜「经济性状」，也是全球畜产界发展的方向。　　行政院农委会及国科会委托台湾养猪科学研究所与台湾大学合作进行「猪乳铁蛋白基因转殖猪」的产制计画，已获得初步的成功。家畜医药工厂　　养猪科学研究所应用生物系副研究员吴信志指出，母猪泌乳期间，乳汁中猪乳铁蛋白含量在第一到七天最高，随即迅速下降，对哺乳期的仔猪而言，可能因此下痢夭折，育成率偏低。猪乳铁蛋白基因转殖猪有助于提高猪的育成率。　　养猪研究所经过四年的研究、尝试，已经成功培育出含外源性猪乳铁蛋白基因的母猪，在二十八天的泌乳期间，猪乳铁蛋白含量皆维持在高标准，现在到第四代都还存在此一基因。目前养猪研究所正向农委会提田间试验推广计画，希望能将技术转移给民间。　　此外，以基因转殖动物作微生物产品的工厂，从其乳汁或血清中粹取所需的物质，有利于制药工业的未来的发展。 　　　生物技术中心经理江晃荣指出，现阶段生技医药品是利用细菌、酵母菌、组织培养或重组ＤＮＡ技术来生产，由微生物所分泌的蛋白质必须经过处理才能获得活性蛋白质，利用动物来生产则不但无此缺点，而且产能高、价位低。　　猪、牛、羊等哺乳动物都是科学家研究的对象，其中以猪多胎、世代间距短、繁殖快等条件，最被看好。　　台湾生物科学界在这方面已有成功的案例。猪研所与台大畜牧系教授郑登贵、台北荣总医研部研究员朱广邦合作的「人类凝血第九因子基因转殖猪」已经成功。吴信志指出，此一Ｂ型血友病患需要的物质，过去必须由人血中纯化，非常昂贵，且具疾病感染之风险。如今利用基因转殖猪生产，只要三十头母猪就可以供应全世界Ｂ型血友病患，每年产值达一亿六千万美元。科学不归路？　　基因工程看来无往不利、无所不能。然而，值得注意的是，基因转殖有其传播性、不可逆性和永续性，一旦出现问题，恐怕也难以挽回。　　生态学者担忧，几百万年来，自然界动、植物的演化过程，突然介入了不依循自然法则的基因改造干扰，会严重破坏整个生态的平衡。　　这类的意外在欧美已经发生。德国动物学家研究发现，用来改良作物的外来基因会流出宿主之外，跑到其它细菌上面。不久前英国一处农田油菜籽内的抗除草剂基因就转移到蜜蜂肠内的细菌和酵母菌上，一大片的油菜田因此遭毁弃。　　此外，基因工程食品的安全性也一直有争议。有人认为，基因转殖食品有产生新毒素或过敏原的疑虑。　　英国罗威特研究所普兹泰教授以具抗虫基因的马铃薯喂食老鼠，经过一百一十天的实验，老鼠不仅发育不良，而且出现免疫系统上的伤害。　　英国一个有关雌性瓢虫的温室实验发现，瓢虫吃下以基因改造马铃薯喂食的蚜虫后，生命期缩减了一半，下蛋的数量也减少百分之三十。 　　　或许有人认为，基因作物产地多在美国，距离我们很遥远，但事实上，基因转殖食品早已登门入室，据估计，台湾进口的大宗谷类，包括大豆、玉米、小麦等，有百分之六、七十都是基因转殖作物，早已做成豆腐、豆浆、面包、蛋糕等食品，大家都吃进肚子里仍不知道。　　今年一月在加拿大蒙特娄召开的生物安全会议，签订了「卡塔黑那生物安全议定书」，中华民国虽非公约国，但是有关基因转殖产品仍需要受到规范。　　安全性和标示性是目前基因食品规范的两大重点。「安全审查并不困难，难的是标示」，卫生署食品卫生处处长陈树功指出，国内产业界认为，标示会增加很多成本。　　中研院曾做过电访，百分之四十八的民众愿意购买基因转殖食品，百分之九十四的民众希望基因改造产品有标示。因此，基于消费者有知与选择的权利，基于国际上的规范，基因食品标示未来都不得不作。相关法规的订定与落实已经刻不容缓。打破种的界线　　「种与种的界线现在打破了，是进步，也是引起疑虑的地方」，中研院植物所研究员陈庆三指出，基因转殖作物理论上应该无害，但没有人敢保证完全没有副作用，他以水稻抗虫基因为例，水稻中产生对虫的毒蛋白，对人体理应无害，不过生命现象很复杂，必须经过一段时间的监测、田间实验、动物实验后，才能证明确实无害。　　然而，无论如何，生物学家们认为不能因噎废食，「这是一条不得不走的路，就算真的有副作用，找出解决的方法，才是积极的作法」，陈庆三说。　　截至目前，人类是地球上演进过程中最晚出现的高等生物，而今人类在科技日新月异、一日千里之下，似乎已有能力让生命更为「完美」或「好用」。基因工程有如开启生物演化的钥匙，只是人类究竟将因此而能掌握更为丰富的资源，解决亘古以来即存在的饥饿、疫病等祸害生命的问题？抑或因「乱点鸳鸯谱」导致自然失衡而招来前所未见的大自然反扑浩劫？手执魔棒的科学家们可要小心了。