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引用：郭華仁
2013
農業生物多樣性與農業永續經營。台大種子研究室http://seed.agron.ntu.edu.tw/publication/201305.pdf。
四、基因改造生物與生物多樣性 將透過遺傳工程所複製或者合成的DNA片段，轉殖到接受者生物體的細胞，使該生物體遺傳物質發生改變；以此技術改變的生物體就稱為基因改造生物 (GMO，Genetically modified organism)。由基改改造生物所製造出來的食用產物或加工品稱為基因改造食品(GMF，Genetically modified food)。 常見的基因轉殖技術是將微生物、植物、動物甚至於人類的某個有用的基因片段從試管中分離出來，然後接上若干個基因片段，形成一個構築體。這個構築體除了要轉殖的有用基因外，還包括啟動基因與篩選基因；啟動基因用來促進有用基因在接受者生物體上能夠表現出來；篩選基因通可以產生抗抗生素的能力，用來在細胞培養的階段篩選出轉殖成功的細胞。所轉殖的基因通常來自不同的物種，因此稱為「異源基因轉殖，transgenic」，一般直接叫做基因轉殖；若是來自相同物種，則是「同源基因轉殖，cisgenic」，其產物可簡稱為同源基改生物。 第一個基因改造細菌出現在1973年，隔年就有基改老鼠問世。能生產胰島素的基改菌從1982年開始商品化，而基改食品則於1994年上市。第一個基改植物體是1982年製造出來的基改菸草細胞，可以表現出忍受抗生素的細菌基因；1986年美國首次進行基改植物田間試驗。抗病毒的基改菸草於1992年在中國農地種植，這是基改作物進行商業生產的全球首次。美國在1994年首次核准基改作物的生產，即是後來宣告失敗的基改番茄FlavrSavr；1995年以後美國大量核准基改作物的生產與食物、飼料的使用，而美國也在2003年首次上市觀賞用的基改魚。 由於基改生物的釋放生產對於生物具有潛在的威脅，因此生物多樣性公約組織在1993年通過後的第二年即著手進行如何防範基改生物造成危害的國際協商。不過由於各國的立場不一，直到2000年1月才簽署生物安全議定書(Cartagena Protocol on Biosafety)；本議定書於2003年9月正式生效，而具有生命的GMO，即活體基改生物(LMO，Living modified organism)，就躍升為正式的法律名詞。LMO是指任何經過基因轉殖或者分類學上不同「科」間非傳統育種方式的細胞融合所得活的生物實體。 雖然基改生物的應用已久，但迄今為止以基改作物的生產圭規模最大、影響層面最廣、所累積的經驗也最多，因此以下關於基因改造生物的討論主要是侷限於基改作物。 1. 基改作物的種植現況 根據基因改造企業所資助International Service for the Acquisition of Agribiotech Applications (ISAAA)的年度報告，在2012全球基改作物的種植面積為1.703億公頃，其中四大作物的佔有率就超過99.9%。四大作物中以基改黃豆面積高達8140萬公頃(47.8%)居首，依次分別為玉米(5500萬公頃，32.3%)、棉花(2460萬公頃，14.4%)與油菜籽(930萬公頃，5.5%)。這四類作物的轉殖特性主要有抗蟲、忍受除草劑，或者兩者兼具；全球基改作物面積中具抗蟲特性者佔40.7%，具抗除草劑特性者佔85.1%，其中包括雙抗的25.8%。 就各別國家而言，這四類基改作物的栽培面積美國以國最大(6950萬公頃)，佔40.8%，依次為巴西、阿根廷、加拿大、印度、中國、 巴拉圭、南非、巴基斯坦，各佔全球基改作物面積的21.5、14、6.8、6.3、2.3、2、1.7、1.6 %；合計這9個國家就佔了97%。其餘國家有19個，面積各不超過10萬公頃。雖然在2012年第三世界國家的基改面積首次超過先進國家者，但是實際上就地理分布而言，高達87%都在美洲大農制的地區，這是因為具抗除草劑特性的基改作物對此地區的農人來講，吸引力較大。南美洲的基改大國依次為巴西、阿根廷、巴拉圭，面積較小者依次有烏拉圭、玻利維亞、墨西哥、智利，面積更小的如宏都拉斯、哥倫比亞、哥斯達黎加、古巴等各都不到5萬公頃。 亞澳國家佔有率約11%，印度、中國、巴基斯坦與緬甸都種的是抗蟲基改棉花，澳洲與菲律賓各少量種基改油菜與基改玉米。印度政府曾考慮核准種基改茄子，因各方的反對而作罷；中國在2008年就通過玉米與水稻的若干基改轉殖項，但也是考慮到基改食用作物所可能造成的影響，因此迄今尚未核准生產，不過民間有違法偷種者。日本目前核准種植的基改作物有10類作物共計118轉殖項，其中玉米(53)、棉花(21)、油菜(16)與大豆(14)就佔了88%，另外也包括水稻與木瓜各一項；項目之多僅次於美國核准種植的150項，但是到現在日本國內都沒有進行基改作物的商業生產；主要是民間農民與消費者反對種植、食用基改產品的聲浪太大。 非洲所種的基改作物佔有率為1.7%，其中以南非的290萬公頃最高，約整個非洲的九成；其餘有種植的國家為布吉納法索、埃及與蘇丹等。南非種有基改玉米、黃豆與棉花，布吉納法索與蘇丹只種基改棉，而埃及只種基改玉米。 整個歐洲，包括蘇俄，所種的基改作物的全球佔有率僅為0.08%，種植的國家只有西班牙、葡萄牙、捷克、斯洛伐克、羅馬尼亞這幾國，其中西班牙就佔了90%。歐盟核准種種植的是工業用基改馬鈴薯Amflora與基改玉米MON 810，目前所種只限於基改玉米MON 810；這個轉殖項的允許種植也即將到期，正在評估是否准許續種。基改馬鈴薯Amflora都已停種。 根據ISAAA的資料庫，除了四大作物外，目前已經研發成功，而且至少得到一個國家商業生產許可的作物與轉殖項數量分別有馬鈴薯(20)、康乃馨(15)、番茄(11)、水稻(7)、番木瓜(4)、甜菜(3)、苜蓿(3)、苦苣(3)、白楊木(2)、玫瑰(2)、美國南瓜(2)、菸草(2)、甜椒(1)、亞麻(1)、菜豆(1) 、李子(1) 、矮牽牛(1)等。 在目前世界過國所核准進行商業種植生產的各類植物的轉殖項一共有247項，而其中由四大跨國化工企業所研發者就佔了64%，分別是孟山都的90、拜耳的44、杜邦的17與陶氏的6項。若以大豆的21項而言，這四家就囊括了90%，分別是孟山都的7、拜耳的7、杜邦的4與陶氏的1項。其中轉殖特性乃是抗除草劑者有144、抗蟲115、改變品質42、控制授粉機制22、抗病16、克服非生物逆境4項(某些轉殖項具兩個以上的特性，因此總合超過247)；前兩者就佔了76%。 2. 抗除草劑基改特性與農業生物多樣性 傳統品種只能在種植之初噴灑除草劑，以避免作物受傷；抗除草劑基改品種則不受影響，在整個生長季節，農民都可以在田間噴灑除草劑。因此種植抗除草劑基改作物會增加除草劑的使用，對環境與農地生物多樣性的影響會更加嚴重。鍵於基改作物對於環境可能有若干風險，而小規模試驗田難以正確反映其影響，因此英國政府在2000年進行三年的基改作物大田評估試驗 (Farm Scale Evaluation)。該試驗針對含抗除草劑基因的基改玉米、甜菜、與油菜品種，與傳統品種比較，看哪種會對生物多樣性產生影響。結果發現對於農田由於種植基改作物所產生的雜草相變化，草食性動物、食碎屑動物，以及許多其捕食者、寄生者等生物也會因而發生改變(Hawes et al., 2003)。不過迄今英國尚未有基改作物的商業生產。 Benbrook (2012) 詳細分析食多年來美國基改作物的種植對施用農藥的影響。美國所種植的基改作物面積高居全球第一；在2012年全美棉花、大豆與玉米的收穫面積各有94、93、88%種的都是基改品系，其中大豆全都是抗除草劑品系。而棉花與玉米品系中，能抗除草劑的分別有73與80%，能抗蟲的分別有77與67%，而以能兼抗蟲與除草劑者居多。由於抗除草劑基改作物的大量種植，因此2011年比起1996年，除草劑的使用增加了2億3900萬公斤，殺蟲劑的使用減少了5600萬公斤，即美國農藥總用量在15年間因為種植基改作物而增加了1億8300萬公斤。 由於除草劑的頻繁使用，導致美國農地上出現了22種除草劑嘉磷塞殺不死的「超級雜草」，出現的農地面積估計在570萬公頃(美國雜草學會)到4000萬公頃(陶氏公司)之間；而全美基改作物種面積約7000萬公頃，意即過半的基改面積都有這樣的超級雜草。這使得第一代抗 嘉磷塞基改作物的種植效果大打折扣。農民就得使用其他毒性更高的除草劑來對付超級雜草；而基改公司因應之道就是開發能忍受另一種除草劑的基改作物，然後要農民改用那種除草劑，包括越戰所使用橙劑的主成分2,4-D；若美國農部核准生產，預估到了2019年每公頃玉米田會多用了2.2公斤的2,4-D。 除了產生超級雜草之外，嘉磷塞對生物多樣性的副作用也相當大，研究發現此除草劑會影響土壤微生物族群，使得作物更容易得病，也較不容易攜手土壤的某些礦物質與微量要素，固氮作用也會降低。由於田間雜草相中超級雜草的獨大，因此讓倚賴其他雜草的昆蟲與鳥類數量降低；最有名的例子就是與我國「紫蝶幽谷」並列為世界二個大規模越冬型蝴蝶的墨西哥「帝王斑蝶谷」。由於基改作物的種植，在1999-2010年間馬利筋數量大為減少，使得仰賴此草的帝王斑蝶族群降低(Brower et al., 2012)。此外嘉磷塞對蚯蚓、魚與哺乳類等有都具有毒性。 阿根廷的嘉磷塞除草劑在1996用了1998萬公升。到了2011年則高達2376萬公升；前後五年間增加了11.9倍，平均每年2.4倍。由於嘉磷塞的高度使用，導致這些南美洲國家發生了抗 嘉磷塞的雜草，使得農民不得不用了更毒的除草劑如2,4-D、巴拉刈、草脫淨等(Catacora-Vargas et al., 2012)。在南美洲種植基改作物而密集地施用農藥，被認為可能是造成當地多畸形兒的原因，而生物多樣性受到的影響則仍有待進一步的調查；不過類比美國的經驗，南美洲這幾國的情況堪憂。 3. 抗蟲基改特性與農業生物多樣性 抗蟲基改作物在美國雖然減少殺蟲劑的使用，但是每公頃的基改玉米也產生了905公克的殺蟲毒素蛋白質。這麼龐大的毒素蛋白質對於生物多樣性有何影響，研究做的並不多。但研究顯示，若毒素蛋白質攝取量大，對於非目標生物如帝王斑蝶的毛毛蟲也有致命的危險(Losey et al., 1999)；縱然實驗室情況不易在自然界發生，但昆蟲長期食用抗蟲基改花粉的風險也不能忽視。而且十餘年來種植全身上下每個細胞都會製造毒素的抗蟲基改作物，也已經導致「超級害蟲」的發生，例如某些地區的玉米切根蟲與棉鈴蟲都已對基改品種產生抗性。即使基改公司推出可以產生兩種毒素的基改作物，效果也可能不佳(Brévault et al., 2013)，還是需要恢復農藥的使用。 中國是種植基改棉花的主要國家之一，販賣基改棉花的公司說，種基改棉花可以抵抗棉蟲，不用再噴農藥，可讓農民減少殺蟲劑的使用，省錢又健康。然而根據康乃爾大學的研究，剛開始的時候，的確農藥用量減少很多，但是過了三年，採用基改棉花品種的農民，殺蟲劑的使用量並沒有減少。主要的原因是因為基改棉品種只針對最主要的害蟲，對其他害蟲就沒有作用。種植頭幾年，主要害蟲被控制住，所以不用噴農藥，棉花仍然有收成。但是種了幾年後，其他次要的害蟲就成為主要害蟲，基改棉花抵擋不住，因此還是需要噴藥(Wang et al., 2008)。這些蝽科次要害蟲數量急劇增加，還危害到該國北方數百萬甲的農田。因為這種害蟲不但會吃棉花，還會危害其他許多作物，包括葡萄、蘋果、桃子、梨、玉米等約200種作物。經過八年的調查結果證明，僅針對某一特別害蟲來控制，可能會導致其他非目標性害蟲的擴散(Lu et al.,2010)。 4. 基改作物與作物單一化 由Catacora-Vargas等人(2012)的文章可以看出基改黃豆的種植如何影響當地生物多樣性。南美洲的大豆栽培在阿根廷與烏拉圭於1996年開始核准種植基改大豆之後，大豆耕種面積呈現大幅度的成長；在1996年為1760萬公頃，到了2009年則已提高到4275萬公頃，增加了1.42倍；同時期亞洲僅增加0.4倍，北美洲0.22倍，而其中基改佔有率也逐年增加。目前主要的種植國家是巴西、阿根廷、巴拉圭與烏拉圭等國。基改作物的採用不但降低了其他作物的耕作面積(作物物種的減少)，大片自然棲地也轉成耕地(野生物種的減少)；以巴西為例，即使在2006年有禁止在亞馬遜森林地種大豆的政策，但是2007、2008、2009年森林面積仍減少各95、995與54萬公頃。在2010年種植面積最廣的巴西，有71%種的都是基改品系；而第二大國阿根廷則約95%。烏拉圭種的黃豆幾乎都是基改品系。 自從1996年全球開始大規模種植基改作物後，原本生產農藥的化工公司大肆併購種子公司。在2009年，在2009年，三大公司的種子國際貿易就佔全球種子國際貿易額的53%。孟山都一家的基改種子就占了全美國耕地面積的40%，全世界1億1千4百萬公頃的農地(Food & Water Watch，2013)。種子公司數量的降低就表示農民可用品種數量的減少。最極端的例子見諸美國甜菜產業。由於美國甜菜種子供應已有95%被孟山都一家公司所掌握，因此2010年當法院判決暫時不准種基改甜菜時，美國農部以不准種美國就會缺糖為理由讓孟山都可以違法繼續生產甜菜種子；美國總統更在2013年簽署所謂「孟山都保護條款」，將前述的案件合法化。由此可見大企業壟斷基改科技後，對於品種單一化的影響有多大。
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