基因編輯能解救糧食危機?

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圖片來源:路透社

一份刊登於期刊 Nature Climate Change研究指出,假如全球溫度上升多攝氏 2 度,世上超過 4 分之 1 的土地將會面臨永久乾旱。此外,由於植物的疾病和感染會在炎熱潮濕的情況下蓬勃發展,全球暖化亦加快了它們擴散的速度。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)警告,氣候變化會影響糧食安全(food security)的所有範疇,包括產量、取用和價格。

根據德國波恩大學發展研究中心的預算,到了 2050 年,全球糧食產量或會減少超過 20%,但與此同時,全球人口將在同年增至 98 億。為迴避氣候引致的糧食危機,現時生產和分配糧食的方式,需要適應環境的轉變。而對農作物進行基因編輯,加強彈性之餘,還能提高產量。這項嶄新技術是否能為未來帶來希望?

在德國基森大學,科學家 Karl-Heinz Kogel 正與破壞農作物的疾病作戰,而他的最新「武器」就是基因編輯技術 CRISPR-cas9,讓他真正做到「編輯」有機體,移除會引致不良後果的 DNA。近日,他與研究團隊編輯小麥的基因組,創造出一種抵抗霉變的新品種。「通過自然選育是不可能辦到,因為小麥的基因組非常複雜。」因此 Kogel 直言:「這是一項重大突破。」CRISPR-cas9 這類基因編輯技術面世,令科學家得以迅速而精確地改變植物的 DNA。

Kogel 強調,加快修改 DNA 的速度,讓科學家能夠趕快應對新疾病,有助提高農作物適應氣候的能力。譬如按現時情況來看,隨著天氣愈加溫暖潮濕,預計真菌感染會擴散至北半球。其中名為 Ug99 的小麥莖銹病有可能從非洲及中東北上,入侵歐洲破壞大片收成。假如透過自然繁殖讓農作物適應新環境,至少需要 10 年,但有了 CRISPR,就只要花上數周。Kogel 指出,加上測試及複試的時間,一種抗病植物可在兩年內面世。

氣候變化導致水浸更為頻繁,打擊農作物收成,長遠或會引發糧食危機。 圖片來源:路透社

美國科學家亦致力以基因編輯技術確保糧食安全。Cold Spring Harbor 實驗室研究員 Zachary Lippman 希望利用 CRISPR 增加農作物收成。他認為:「由於全球人口持續增長,按現時農作物產量的增長速度,將無法滿足未來的農產品需求。」研究人員遂以 3 種方式對番茄基因進行編輯,讓植物在生長方式上出現出 3 種明顯變化,分別是番茄大小,分枝模式和整體形狀。Lippman 表示,這種方法讓科學家得以「度身」培育植物,來迎合特定的需要和環境,以及增加農作物產量。

北卡羅萊納州大學研究員 Heike Sederoff 則利用 CRISPR 來增加油籽(oilseed)的油產量,她相信基因編輯是農業的未來。「這種技術將令我們得以『設計』植物,讓它們對任何環境影響,包括旱災水災、溫度變化、害蟲的殺傷力和流動性的變化,都有更好的非生物抵抗性。」

科學家一片唱好之際,環保分子卻有所保留。地球之友高級食品及科技推動者 Dana Perls 認為:「新的基因編輯技術應受到如同槍械般的看待。它們無法預計,並有毀滅性的可能。」她警告別要輕率對待這些新技術,並呼籲當局嚴加管制。「在我們開始討論要在糧食未來中擔任甚麼角色之前,我們需要國際監管、市場和環境管制,以及對這些新技術作出長期的環境和健康風險評估。」

在美國,首批經過基因編輯、能夠抵禦褐變的磨菇已在培育與銷售。美國農業部亦已決定,不會將這些農產品送進旗下的監管過程。而在歐洲,基因改造食品早已受到嚴格規管,但規管方還不確定,要如何對基因編輯產品進行分類。基因改造生物(Genetically Modified Organism,GMO)從其他生物體中添加遺傳物質,而 CRISPR 至今僅被用作移除 DNA 的一部分。

支持者則從科學角度而言,強調基因編輯是一種全新的基因改變方式。Kogel 就強調:「利用 CRISPR 生產的植物是無法與自然繁殖的植物區分開來,而與自然繁殖不同的是,基因編輯技術容許我們在極小的風險下,能夠刻意和精確地作出改變。」歐洲仍就是否按規管 GMO 的方式來規管基因編輯植物進行辯論。去年 10 月,歐洲委員會亦與歐洲的生物倫理委員會就此議題開會磋商,惟尚未落實決定。在糧食危機迫在眉睫之前,我們能否找到可靠的出路?