基改作物有什麼危險？
任何未知的東西都有他的危險性在，即使是天然的也有危險。不然神農氏的臉怎麼會是綠的？
世界上有多少人對花生過敏？更不要提很多植物其實本身就有毒，所以一開始就認為基改作物一定是極端危險的，其實也不公平。
但是基改作物的確有他的危險性存在，基改作物的危險性主要是來自於兩件事，一件事是農桿菌(Agrobacterium tumefaciens)本身的問題，另一件事則是植物本身帶來的副作用。
農桿菌是什麼？目前在市面上的轉殖植物，大概都是農桿菌的產品。這種細菌，廣泛存在於土壤中，如果感染植物，就會使植物長出腫瘤。
農桿菌如何讓植物長出腫瘤呢？
原來農桿菌上面有一個質體叫做Ti 質體。Ti是「誘發腫瘤」(tumor-inducing)的意思，農桿菌會把這個質體上面的一段DNA插入植物的DNA裡面(1)。插進去的DNA裡面帶有可以合成生長素(IAA)以及細胞分裂素(cytokinin)的酵素的基因。所以，一旦這段DNA插進植物細胞裡面，多了那段DNA的植物細胞，就會因為合成較多的生長素跟細胞分裂素，就開始進行細胞分裂。
假想一下，當樹幹上的植物細胞，只有10個被農桿菌感染，開始進行細胞分裂；而周圍的數百數千個細胞都還是如如不動的時候，會怎麼樣？當然那10個細胞就會長到凸出來，就成了腫瘤。
動物長腫瘤，是可怕的事；植物長腫瘤呢？其實植物長腫瘤，因為植物的每個細胞都被細胞壁圍得動彈不得，所以長出來的腫瘤細胞也不會亂跑（轉移），對植物來說也不痛不癢。
但是如果長在樹幹上，當然就會損害的木材的經濟價值；而腫瘤長得多了，會分去植物合成的養分（新的細胞當然需要養分來合成），所以很早(1897年)就有人研究這些腫瘤，發現了農桿菌。
當然接下來就會開始努力研究農桿菌的致病機轉，到了20世紀末期，科學家發現農桿菌上面的Ti質體，也發現農桿菌在感染植物細胞的時候，就是把Ti質體上面的一段DNA放到植物的DNA裡面。
而且，這段DNA有很清楚的界限，被定名為左邊界(Left Border, LB)與右邊界(Right Border, RB)。
既然這樣，有科學家就想到，如果我們把左邊界與右邊界中間的序列，置換成其他的DNA，然後再放回去農桿菌裡面，接著是不是只要用農桿菌來感染植物，就可以不費吹灰之力地把那段DNA放進去植物裡面了？
為什麼會有人想到這些，主要是因為過去製作轉殖植物的方法，都是用基因槍(gene gun)，基因槍是很貴的設備，轉殖率也不高。
所以，一有人想到這方法，大家就開始努力的讓這個方法實現。由於用農桿菌感染植物，對植物本身的傷害不大（相對於基因槍），所以一旦這個方法真的能用，使用的人就愈來愈多了。
聽起來好像沒什麼問題，怎麼又會說有問題呢？
問題在於，理論上農桿菌應該只會把位在他的Ti 質體上面，從LB到RB中間的那一段放到植物裡面去；所以，只要研究者把LB到RB之間那段弄清楚，不要摻雜什麼有問題的DNA序列進去，理論上應該不會有什麼麻煩。
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| 農桿菌(Agrobacterium tumefaciens) 圖片來源：維基百科 |
農桿菌如何讓植物長出腫瘤呢？
原來農桿菌上面有一個質體叫做Ti 質體。Ti是「誘發腫瘤」(tumor-inducing)的意思，農桿菌會把這個質體上面的一段DNA插入植物的DNA裡面(1)。插進去的DNA裡面帶有可以合成生長素(IAA)以及細胞分裂素(cytokinin)的酵素的基因。所以，一旦這段DNA插進植物細胞裡面，多了那段DNA的植物細胞，就會因為合成較多的生長素跟細胞分裂素，就開始進行細胞分裂。
假想一下，當樹幹上的植物細胞，只有10個被農桿菌感染，開始進行細胞分裂；而周圍的數百數千個細胞都還是如如不動的時候，會怎麼樣？當然那10個細胞就會長到凸出來，就成了腫瘤。
動物長腫瘤，是可怕的事；植物長腫瘤呢？其實植物長腫瘤，因為植物的每個細胞都被細胞壁圍得動彈不得，所以長出來的腫瘤細胞也不會亂跑（轉移），對植物來說也不痛不癢。
但是如果長在樹幹上，當然就會損害的木材的經濟價值；而腫瘤長得多了，會分去植物合成的養分（新的細胞當然需要養分來合成），所以很早(1897年)就有人研究這些腫瘤，發現了農桿菌。
當然接下來就會開始努力研究農桿菌的致病機轉，到了20世紀末期，科學家發現農桿菌上面的Ti質體，也發現農桿菌在感染植物細胞的時候，就是把Ti質體上面的一段DNA放到植物的DNA裡面。
而且，這段DNA有很清楚的界限，被定名為左邊界(Left Border, LB)與右邊界(Right Border, RB)。
既然這樣，有科學家就想到，如果我們把左邊界與右邊界中間的序列，置換成其他的DNA，然後再放回去農桿菌裡面，接著是不是只要用農桿菌來感染植物，就可以不費吹灰之力地把那段DNA放進去植物裡面了？
為什麼會有人想到這些，主要是因為過去製作轉殖植物的方法，都是用基因槍(gene gun)，基因槍是很貴的設備，轉殖率也不高。
所以，一有人想到這方法，大家就開始努力的讓這個方法實現。由於用農桿菌感染植物，對植物本身的傷害不大（相對於基因槍），所以一旦這個方法真的能用，使用的人就愈來愈多了。
聽起來好像沒什麼問題，怎麼又會說有問題呢？
問題在於，理論上農桿菌應該只會把位在他的Ti 質體上面，從LB到RB中間的那一段放到植物裡面去；所以，只要研究者把LB到RB之間那段弄清楚，不要摻雜什麼有問題的DNA序列進去，理論上應該不會有什麼麻煩。
可是，過去的研究發現，農桿菌沒有那麼聽話(2,3)。
他有時會把完整的一整段轉進去，有時只會轉一個片段，有時會轉相反的片段。
如果是轉相反的片段，那就是一大堆的Ti質體都進去了，唯獨想要轉進去的那一段沒有進去。那一大段裡面有什麼？那可熱鬧了，包括了複製原點、對抗生素產生抗性的基因...。
另外也曾發現，他除了放Ti質體的序列以外，還在其他一些莫名其妙的地方放了一些奇怪的大小不一的片段。(3)
另外一個問題是，農桿菌只需要辨認一小段DNA序列就可以把它自己的DNA插入，所以他是「亂放」(4)。
因為亂放，所以很難保證他放進去的序列，不會因為放在哪裡而產生不一樣的問題。在我過去的經驗，同樣一段轉殖基因，轉到同樣的植物上，不同的轉殖株，呈現出來的性狀會有差異。
所以，除非今天生物科技公司願意把轉殖植物的「整個基因體」定序一次，否則，很難確定它是「除了轉殖基因以外，都跟原來的植物相同」。
植物本身帶來的副作用又是什麼呢？
植物本身的問題，主要是因為現在推出的轉殖植物，若不是抗病蟲（最有名的就是抗玉米根蟲 Diabrotica virgifera virgifera 了，也就是蘇力菌 Bacillus thuringiensis 裡面的 Bt 基因），就是抗殺草劑(glyphosate)。
能抗病蟲的，最近已經發現快要沒用了；去年(2012)在美國的五個州已經找到抗 Bt 的玉米根蟲了(5)。
為什麼會出現抗 Bt 的玉米根蟲呢？其實是因為農民改變了種植方式；在以前還沒有 Bt 玉米的時候，最有效的防治方法就是輪作。今年種玉米，明年就改種別的；這樣玉米根蟲就不會多。
但是在改種轉殖玉米以後，因為他不怕玉米根蟲，加上美國政府補貼農民種玉米，於是農民就一直種一直種，都不輪作了。
不輪作，就提供了玉米根蟲一個人工的天擇場所；相信原本應該就有少數的玉米根蟲是不怕
Bt 的，但是過去沒有 Bt 玉米的時候，他們不見得比其他的蟲吃香。可是現在有了 Bt 玉米。
目前已經有五個州找到抗 Bt 的玉米根蟲了，相信 Bt 失效只是時間的問題而已。
為什麼會出現抗 Bt 的玉米根蟲呢？其實是因為農民改變了種植方式；在以前還沒有 Bt 玉米的時候，最有效的防治方法就是輪作。今年種玉米，明年就改種別的；這樣玉米根蟲就不會多。
但是在改種轉殖玉米以後，因為他不怕玉米根蟲，加上美國政府補貼農民種玉米，於是農民就一直種一直種，都不輪作了。
不輪作，就提供了玉米根蟲一個人工的天擇場所；相信原本應該就有少數的玉米根蟲是不怕
Bt 的，但是過去沒有 Bt 玉米的時候，他們不見得比其他的蟲吃香。可是現在有了 Bt 玉米。
目前已經有五個州找到抗 Bt 的玉米根蟲了，相信 Bt 失效只是時間的問題而已。
至於抗殺草劑的，往往農民會因此使用更多殺草劑；但是雜草們也已經演化出對殺草劑的抵抗性了(6)。
弔詭的是，原本對於抗殺草劑的轉殖植物，過去擔心的是抗殺草劑基因會跳到野草身上，產生超級雜草(super weed)；但是，超級雜草已經誕生了，而且是自然在野外演化出來的，跟轉殖植物一點關係也沒有，倒是跟農民大量使用殺草劑有關。
當然，不管是具抗性的病蟲，或是超級雜草，都是因為農民因為有轉殖作物，改變了過去務農的方式。這讓我想到抗生素---早期抗生素不也是這樣濫用，用到現在產生一大堆的MRSA、還有超級細菌嗎？
嗚呼，人總以為自己一定可以勝天，勝了嗎？
(至於有些人認為，吃了轉殖作物的風險是來自於我們會吃下轉殖作物的DNA；這個想法其實是非常的錯誤。怎麼說呢？任何生物吃其他的生物，不管是生食或是熟食，一定會把其他生物的DNA也一起吃下去。想想看，在實驗室裡，要動用很多化學藥劑、要磨碎細胞、用離心機離心離心再離心才能把特定物種的DNA給萃取出來；而我們平常吃的食物，頂多就是洗洗切切煮煮烤烤炸炸，誰萃取過了？如果認為吃下轉殖作物的DNA是危險的，那麼為什麼幾百萬年來，我們放心大膽的吃遍飛禽走獸、吃遍蔬菜水果，怎麼沒人擔心過，吃芹菜會變芹菜、或是吃牛會變成牛之類的？
當然可能還有人會說，但是我們平常不會去吃細菌的DNA～確定嗎？我們從市場買回來的菜肉魚等等，都不是無菌的，只是我們會清洗到生菌數低於一定數目以下，然後再煮熟～煮熟了，就是把煮熟的細菌跟著食物一起吃下去。如果吃那麼多年都不會有事，為什麼吃煮熟的帶有一點點細菌DNA的植物就會有事呢？這些都是沒有根據的恐懼。）
(至於有些人認為，吃了轉殖作物的風險是來自於我們會吃下轉殖作物的DNA；這個想法其實是非常的錯誤。怎麼說呢？任何生物吃其他的生物，不管是生食或是熟食，一定會把其他生物的DNA也一起吃下去。想想看，在實驗室裡，要動用很多化學藥劑、要磨碎細胞、用離心機離心離心再離心才能把特定物種的DNA給萃取出來；而我們平常吃的食物，頂多就是洗洗切切煮煮烤烤炸炸，誰萃取過了？如果認為吃下轉殖作物的DNA是危險的，那麼為什麼幾百萬年來，我們放心大膽的吃遍飛禽走獸、吃遍蔬菜水果，怎麼沒人擔心過，吃芹菜會變芹菜、或是吃牛會變成牛之類的？
當然可能還有人會說，但是我們平常不會去吃細菌的DNA～確定嗎？我們從市場買回來的菜肉魚等等，都不是無菌的，只是我們會清洗到生菌數低於一定數目以下，然後再煮熟～煮熟了，就是把煮熟的細菌跟著食物一起吃下去。如果吃那麼多年都不會有事，為什麼吃煮熟的帶有一點點細菌DNA的植物就會有事呢？這些都是沒有根據的恐懼。）
參考資料：
1. Pitzschke A. and Hirt H.. 2010. Newinsights into an old story: Agrobacterium-induced tumour formation in plants byplant transformation. The EMBO Journal 29, 1021 - 1032.
2. Fobert PR, Miki BL, Iyer VN. 1991. Detection of gene regulatory signals in plantsrevealed by T-DNA-mediated fusions. Plant Mol Biol. 17(4):837-51.
3. Kononov ME, Bassuner B, Gelvin SB. 1997. Integration of T-DNA binary vector 'backbone'sequences into the tobacco genome: evidence for multiple complex patterns ofintegration. Plant J. 11(5):945-57.
4. Brunaud V, Balzergue S, Dubreucq B, Aubourg S, Samson F, Chauvin S, Bechtold N, Cruaud C, DeRose R, Pelletier G, Lepiniec L, Caboche M & Lecharny A. 2002. T-DNA integrationinto the Arabidopsis genome depends on sequences of pre-insertion sites. EMBO reports 3, 12, 1152–1157
3. Kononov ME, Bassuner B, Gelvin SB. 1997. Integration of T-DNA binary vector 'backbone'sequences into the tobacco genome: evidence for multiple complex patterns ofintegration. Plant J. 11(5):945-57.
4. Brunaud V, Balzergue S, Dubreucq B, Aubourg S, Samson F, Chauvin S, Bechtold N, Cruaud C, DeRose R, Pelletier G, Lepiniec L, Caboche M & Lecharny A. 2002. T-DNA integrationinto the Arabidopsis genome depends on sequences of pre-insertion sites. EMBO reports 3, 12, 1152–1157
5. BBC News. 2011. Plant pests: The biggest threats to food security?
6. Jerry Adler著. 林慧珍譯. 2011. 超級雜草. 科學人.
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