合成生物學:改造生物來挽救地球?

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位於德國格平根的一個養豬場。  圖片來源:Marijan Murat/picture alliance via Getty Images

第 26 屆聯合國氣候變化大會(COP26)於 10 月 31 日,正式在蘇格蘭格拉斯哥展開,這次會議雲集了各國政商和學術領袖,共同商議應對氣候變化的策略。除了節能減排外,有人主張以嶄新科技來解決環境問題,當中一個甚具爭議的技術是合成生物學(synthetic biology)。在 10 月,權威科學期刊「自然」(Nature)就刊登評論文章,剖析背後的原理和爭議。

合成生物學一個典型例子是「環保豬」(Enviropig)。豬和很多動物一樣,需要在膳食中吸取礦物營養磷(phosphorus)來促使細胞構成和能量代謝。可是,豬穀物飼料裡頭的磷,大部分都以植酸(phytic acid)的形式儲存起來,豬的胃部卻無法消化植酸。於是,豬會把所攝取的磷排泄出來,成為水源和海洋污染的一大元凶。有些農民會在飼料中混入特別的酵素幫助豬隻消化,但做法價格不菲,而且酵素很多時會在飼料製作過程中被破壞。

這時合成生物學就可以大派用場。科學家會把兩組基因植入豬隻的基因組,一組來自大腸桿菌,另一組是來自老鼠,目的是讓豬隻的唾液腺可以自行分泌植酸酶,從而大大減少排泄物中的磷含量(最多可減 65%)。到疫情前,這種「環保豬」已經研發到第 8 代,可是至今依然未投入市場,研究項目其中一個發起人、加拿大貴湖大學的生物學教授 Cecil Forsberg 現正爭取美國農業部和加拿大衛生部批出食用許可。

合成生物科技,或者更廣義的基因改造技術,向來存在很大的倫理學爭議。加州大學聖克魯茲分校生物學教授 Beth Shapiro 今年剛出版新書 Life as We Made It,支持更廣泛應用相關科技。透過基因改造,我們可以挽救瀕危絕種的生物,協助牠們抵抗入侵物種,以及更能適應日漸變化的自然環境。Shapiro 認為,合成生物科技可以幫助解決世上最迫切的問題,例如飢餓和氣候變化,同時也有助照料其他生物。人類有能力充當地球的看護人,我們亦應擁抱這個角色。

Shapiro 保持樂觀的同時,也提到對業界一些憂慮。她認為,整個研究領域總是欠缺透明度和公眾參與,令陰謀論和假資訊得以散播開去,極端保守派操縱了主流政治論述。科學家應要清楚告訴大眾,如果要餵飽 90 億人口,同時又想呼吸新鮮空氣、享用安全食水,保持生物多樣性,我們就要介入物種進化的過程。為此,各國政要應該設立更清晰而簡化的監管機制,令到更多科研成果可以走出實驗室。例如 90 年代開始研發的黃金米,到今年 7 月才得到菲律賓批准商業化。

Shapiro 認為,當我們討論應否改造自然時,人類其實過去上千年也一直這樣做。最明顯的例子是畜牧活動,人類會為動物進行配種,甚至人工授精來增加牧場產量,也因此得以餵飽更多的人。只是在過去,這種改造過程造成很多環境災難,例如我們建立了大量人工生態體系(例如農地)、改變了生物演化(例如把野豬變成家豬),過程中產生大量的污染物,卻又要大自然自行調節和承擔。問題不在於應否干預生物演進,而是要找一套更好的方法,使用科技解決迫切的各種生存危機,令人類可以與大自然和平共存。