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生物多樣性與生物技術

中央研究院植物研究所研究員
國立中山大學副校長 周昌弘

一、前言

  由於人類對自然環境及資源無情的掠奪、濫墾、濫用與破壞,造成棲地的破壞,使生物日漸滅亡。種的滅亡,亦使種相互間之相生與相剋作用降低(Chou,1999;Chou and Yang,1982),導致一個族群間的生物無法達到相互依存及互補的和諧狀況,進而失去其穩定及平衡。近年來這個現象在熱帶雨林大量開發後更造成全球氣候和環境的改變。生物學家在熱帶雨林中發現不同的生物種,不同的遺傳基因型,及生物群聚,例如Simberloff(1984)估計熱帶雨林的破壞會引起嚴重的物種喪失,他指出近百年來亞馬遜河流域雨林受到破壞,已經造成了704種鳥中有12%的滅絕,而92,000種植物中有15%滅絕。Wilson(1992)則估計,因為熱帶雨林的開發,造成物種滅絕的速率約為每年50,000種(平均為每天約140種)。世界資源研究所(World Resources Institute)的估計,全球的熱帶雨林自1960年到1990年間消失了五分之一,而聯合國糧農組織(United Nations Food and Agriculture Organization)則指出全世界75%左右的作物品系已經滅絕,每年大約消失50,000個品系(金恆鑣等,1998)。但是,這些研究數據並無充分的被了解與利用,導致不知有多少數目的生物物種、或基因在不為人知的狀況下從大地消失。這種喪失是令人遺憾與痛心的。有鑑於此,許多與生命科學有關的國際會議,尤其是國際生物科學聯合會所支持的學術會議常有一個以「生物多樣性(Biodiversity)」為主題,或與此主題相關的研討會。尤其是在分子生物學、生物技術、生化學、生理學及生態學,甚至農學方面的研討會中,生物多樣性常成為該研討會或該領域研究的重要課題(周昌弘,1992)。

  生物多樣性的概念、假說及研究首先是由國際著名生物學者 E、Wilson、Otto Solbrig、Peter Raven先生等倡導,歐洲的生物學者也先後呼籲,引起國際生物學術界重視,加上前聯合國科教文組織環境部負責人Francesco di Castri教授之贊助及推動,使生物多樣性的研究蔚為風氣。為什麼?主要是因為人類對自然的衝擊致地球上的生物正逐漸加速消逝中。人類利用大自然的資源,已不能像過去,可以取之不盡用之不絕。事實上,吾人已發現地球上的許多生物已滅絕或瀕臨滅絕,有些已成為稀有種,長此以往,將來人類所要用的資源必當逐漸短缺。最終,導致人類不能永續。這是一個非常嚴重的問題。然而,近年來,遺傳工程的快速發展及生物技術的一再創新,使生物種及資源的運用更加活絡。譬如說,在野生的品種中特殊的抗寒、抗旱、抗病蟲害及抗污染等基因之研究成為分子生物學家熱中的題目。我們也了解到這些突破性的研究實值上與生物物種的基因及其變異的過程息息相關。生物物種是一巨大的基因庫(gene pool),生物物種滅絕代表的另一層意義為基因庫內之基因喪失。換言之,物種的消失使這些經歷千萬年演化所保存的基因也消失。緣此,生物多樣性(biological diversity)研究刻不容緩,而由生物多樣性研究上所獲得的資訊也應以生物技術的方法善加利用,使生物多樣性與生物技術結合以提供人類福祉並做為未來人類永續的依據。

二、生物多樣性的國際發展

  在30年前,生物學家已經警覺到世界環境的破壞將導致生物多樣性快速消失,隨著時間的延續,事態越趨嚴重,遂向聯合國等相關具影響力的決策者和一般大眾發出生物多樣性消失的警訊。1972年在瑞典首都斯德哥爾摩舉行的聯合國人類環境大會(United Nations Conference on Human Environment)中,將生物多樣性的保育列為重點。翌年的聯合國環境署指導委員會(UNEP,s Governing Council)會議也把「自然、野生動物和遺傳資源的保育」列為重點。1970年代紛紛成立的《關於水禽棲所的國際重要濕地公約》(Convention on Wetlands of International Importance, Especially as Waterfowl Habitat,簡稱溼地公約the Rammer or Wetlands Convention,1971年通過)、《保護世界文化和自然遺產公約》(Convention for the Protection of the World Cultural and Natural Heritage,簡稱世界遺產公約the World Heritage Convention,1972年通過)、《瀕危野生動植物物種國際貿易公約》(Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora,簡稱華盛頓公約CITES,1973年通過)和《野生動物遷移物種保育公約》(Convention on the Conservation of Migratory Species of Wild Animal,簡稱遷移物種公約Migratory Species Convention,1979年通過)等保育公約亦均與生物多樣性保育有關(趙榮台,1998)。

  然而,歷經10年的努力,包括世界保育聯盟(IUCN)、世界保育聯盟的環境法委員會(Commission on Environmental Law)和環境法律中心(Environmental Law Center)等國際機構的通盤努力下,生物多樣性的消失不但沒有減緩,反而增加。直到1987年,聯合國環境(United Nations Environment Programme,UNEP)警覺到此問題越趨嚴重性時,遂成立了特設工作組來進行調查並研討是否有必要形成一個國際公約,以涵蓋當時及未來所有的環境及保育公約。歷經該組織五年的努力斡旋下,專案工作小組於1991年正式更名為生物多樣性公約政府間協商委員會(Intergovernmental Negotiating Committee for a Convention on Biological Diversity,INCCBD),草擬生物多樣性公約協議,並自1991年2月展開國際談判。初期,進展十分緩慢。直至1992年5月11日至22日聯合國在內羅比的會議中進行最後一次協商,《生物多樣性公約協議本文(Agreed Text of Convention on Biological Diversity)》於焉誕生。此公約於1992年6月5日在巴西里約熱內盧世界高峰會議(World Summit)期間,讓各會員國簽署,截至1998年8月為止,正式批准加入公約的國家或經濟共同體已達174個,堪稱為全球最大的保育公約(趙榮台,1998)。

  在國際多樣性科學研究方面,1998年12月12、13日,假法國巴黎聯合國教科文組織(UNESCO)總部,舉行多樣性科學計畫(DIVERSITAS)-國際生物多樣性觀察年(International Biodiversity Observation Year,簡稱IBOY)科學計畫,參會學者共約60多名,來自法國、蘇俄、美國、日本、英國、匈牙利、澳洲、奧地利、中國大陸、台灣、肯亞、新加坡、印尼、挪威、荷蘭、德國、埃及、西班牙、比利時、韓國、瑞士、烏克蘭、加拿大、義大利、波蘭等25個國家。DIVERSITAS 係於1991年開始籌劃並於1996年正式成立。它係在國際科學會(ICSU)、國際生物科學聯合會(IUBS)、國際環境科學委員會(SCOPE)、國際微生物聯合會(IUMS)、國際地圈生物圈科學計畫(IGBP)共同支持下的跨國際研究計畫。其主要目的是促進,整合及確定生物多樣性的研究以落實生物多樣性的保育工作。此計畫提供科學界,政府決策人員及生物多樣性經營人員,有一個共同機會以討論及整合生物多樣性的工作,使生物多樣性公約的任務能達成,並落實生物多樣性的保育工作。

三、生物多樣性

  (一)生物多樣性的緣起及界定

  在生命的系統中,存在具有不同或不相似特性之個體,此謂之變異的個體,其變異的程度謂之生物歧異度或生物多樣性。因此生物多樣性是生命的個體或群體中產生變化。每個特異的群中其基因、細胞、器官、個體、種、族群或生態系都不是只有一種的。因此,多樣性是生命系統中最基本的特性。它涵蓋了遺傳多樣性(genetic diversity)、物種多樣性(species diversity)和生態系多樣性(ecosystem diversity),其架構層次應該從分子生物的層次到生態系。

  所有生物的細胞、器官、組織、種和族群的發生、生長、生殖及死亡都是建構生物多樣性的份子。這個觀念也可以運用到生物社會(community)上。在遺傳的變異上,最終的探討是分子生物層次,以了解基因的突變,此基因突變包括點及染色體的突變及轉譯(translation)。由於突變的產生,造成遺傳變異性,大部份的變異多因選擇現象而消失,但是當產生正選擇(positive selection)或是中性基因的存在,遺傳的變異會被保存下來。遺傳的重組造成個體與族群的變異。甚至於選擇(selection)現象亦會構成變異,但非所有選擇的過程或步驟都造成多樣性的降低。有時候均衡的多型性(polymorphism)及壓力性的選擇(disruptive selection)卻增加遺傳上的多樣性。吾人探討多樣性時,亦非要去研究選擇的過程不可,因為自然選擇或人為選擇都與達爾文的天擇說相關,但吾人很難了解一個系統中如何保持其多樣性(周、江,2000)。

  選擇及突變是逢機及獨立的過程,且不因系統中的特性而變。事實上並無自動的過程來保持生物的複雜度(biological complexity),但與自然的層組(hierachical nature)息息相關。

  在許多溫帶及寒帶地區,其陸生生物的豐富度是相當低的。在動物及植物相中,其分類是可以被接受的。其無脊椎動物及非維管植物,也都是可計量的,但是對土壤裡的生物、細菌及病毒卻鮮為人知。然而,在熱帶地區,它們的多樣性卻是高的,其間具有極大的差異。在此地區的昆蟲、土壤微生物、細菌、真菌及無脊椎動物數是難以計數的(di Casti及Younes,1990)。

  在溫帶及熱帶的海洋環境中,吾人過去一直認為深海中沒有生物,可是,現在人們在深海中發現超過800種、100科及12門的生物(phyla)。數年前,黑海的底部還一直被認為無生物,其原因是由於底部具有高量的硫化物沈澱造成,但今天卻發現至少有16科的無脊椎動物。有一種新的物群叫"Picoplankton"被發現,它的細胞只有1-4μ的大小(Colwell, 1984)。在海洋的系統中,其生產力至少被低估一半以上,因為我們對海洋無知,且像Picoplankton的所扮演的角色並不清楚。同時,吾人也缺乏可資利用的方法以了解如picoplankton的生物,因此更精確的方法以了解多樣性是必須的。甚至吾人對於野生種的遺傳多樣性的了解也是有限的(周,1992)。

  (二)生物的複雜度是生物多樣性的基礎

  毫無疑問,生物是相當複雜的。複雜性有多方面的意義,尤其是內在的複雜性。生物個體與其說是複雜的,不如說它表現出相當豐富的資料。要了解此系統,則必須先了解此系統的組成份子,了解種的行為則必須了解其生理及遺傳;了解其社會的行為則必須了解個體,以及個體與環境之關係。最終,必須了解其結構及功能。

  Solbrig和Nicolis(1991)認為一個系統是整體的(holistic),此間之組成份子為突出的特性(emergent properties)。另一途徑是認為生物系統是由層組性而組織的(Solbrig,1991)。因此,若組織性的層組解體,則各層間因時問與空間的穩定及破壞而有所改變,如此構成生物的複雜性。在許多研究分析中在個體間之特性組成一個複合體時,其變化是明顯的。

  一個單細胞系統對環境的依存較於多細胞生物來得直接及重要。溫度對於一棵植物的影響較之於恆溫動物影響為直接。複雜性亦造成低層次的穩定性(homeostasis),但不一定會在高階層次的穩定。一個細胞在一個多細胞的生物體中,其緩衝的效果是由於物理的環境所致。然而,多細胞的生物卻受其環境的影響。雖然生物的複雜度愈高,其克服環境的極限愈大,但也不能完全避免環境的衝擊。

  生物多樣性是受時間與空間而影響的。舉例言之,遺傳的變異是由於單獨的個體經過時間的變化而產生不同的異質度(heterozygosity)。或者說,一種生物族群之基因組(alleles of a population)在特定的時間內因空間的變化而變異。甚至於此生物種之基因群因時間及空間的變化導致種的歧異出現。像這樣,由時間及空間導致的變異是很難測定的。生物複雜度也受空間及時間的幅度(scale)影響演變而來。因此,在生物學的研究中,如何了解環境尺度亦不容易。譬如說,在多長的時間使基因(gene)、細胞、分子、原子、個體、及生態系做改變。在空間上,原子、分子、細胞及生物個體都能加以定位,但是在種、族群、社會及生態系上卻是相當不容易的事。

  是以人類生活中所依賴的經濟作物的種類為例,約90%的糧食作物方面是植物性的,但僅靠約20種植物為主要糧食供應者,而其中的玉米、稻米、小麥更提供了全人類50%以上的熱量。然而,地球上估計約有38萬種的植物。其中,熱帶地區的森林內仍有為數龐大的植物未鑑定。這些植物本身即為複雜的化學工廠,除了進行光合作用以產生不同型態的養分外,其產生的植物鹼及二次代謝產物,種類之繁多與結構之複雜,足以讓化學家們瞠目結舌。雖然在科學家的努力下,至今僅檢視分析約四分之一的開花植物產生植物鹼,且已知結構的植物鹼也不過萬餘種。就已知的化合物中,已經找到許多具有藥效的化合物,如早期治療瘧疾的金雞納素到現今具有抗癌症的紫杉醇等。由此可知,除植物種類的複雜度之外,進而到植物體內的化合物亦是存在高度的多樣性(周、江,2000)。

  在一個研究地,生物複雜的程度常因該地不同的容量及限制導致新層次的複雜性,而形成生態社會。生態系的複雜性促使能量及物質的運轉,增加了組成種的生物量,並增加新的環境,導致新物種的產生。譬如說,原核生物進行光合作用時只能利用當地的碳、氮及營養物質,但較高等的植物,可以固定碳,吸收營養料以製造更多的生物量。然而被子植物本身卻不能自己固氮,因此,越高等或進化的生物都不能自己單獨的生存而必須仰賴其他生物製造的養料以維持自己的生命。同樣地,因為微生物的存在,生物死亡後,其有機體在土中被分解而釋放營養物質,再讓植物吸收以產生植物的生物量(biomass),此間能量及物質之循環關係構成生物相互依存的複雜性。

  (三)生物多樣性的起源、維持及進化

  事實上,天擇(natural selection)並不產生歧異。歧異是生物系統中的基本特性。突變是創造多樣性的重要過程。目前已廣被接受DNA及RNA是資料的攜帶者(carrier)。核酸是磷酸及四個鹼基(base)組成。因此,核酸有如下的特性,致使生命變成可能:

  1. 一個份子的構造是不因一個相當量的核酸(nucleotide)所改變的。
  2. 核酸具二個平行的反向的直鏈狀骨架,且互相配對相同的鏡子之兩面。
  3. 一個分子的完整性及其載容量(capacity)亦不因另一個核酸對的喪失或加入而受影響。
  4. 在遺傳密碼(code)是由三個核?˙纂]nucleotide)組成,此做為語言以合成氨基酸。
  5. 在複製(replication)的過程中,"錯誤"(mistakes)、"掉落"(deletion)和"互換"(crossing over)等會造成基因重組現象,此為造成遺傳物質變異的原因。如果沒有這些變異,生物的變異性不會產生,生物的多樣性則降低。

  雖然所有核酸都有可能突變,但吾人可以區別如下三種不同:(1)在RNA裡的突變是除去大多數細胞機制,如水解酵素,這些酵素確實在不同RNAs裡轉錄,將DNA的信息予以轉錄。(2)突變發生於不能轉錄或不能轉譯的DNA上,譬如intron,這類的突變看不出明顯的影響。(3)突變亦可發生於可以轉錄也可以轉譯的DNA(exons)。其工作已被深入探討。密碼的突變亦可以分成兩型:(1)中性的,及(2)在氨基酸的密碼中產生改變。有時不相同的密碼產生相同的氨基酸。總之,突變的結果產生不同的酵素影響到蛋白質的功能以產生遺傳上的歧異,此導致複雜的結構,進而產生進化(周、江,2000)。

四、生物技術

  (一)定義

  所謂生物技術係利用生物體來製造產品的技術。英文則為“Any techniques that uses living organisms (or parts of organisms)to make or modify products, to improve plants or animals, or to develop micro-organisms for specific uses.(U.S、Office of Technology Assessment,1984)”。另外,新生物技術(New biotechnology)之定義則為“DNA, cell fusion, and novel bioprocessing techniques (U.S、OTA, 1988)”。Biotechnology is the integration of natural sciences and engineering sciences in order to achieve the application of organisms, cell, parts thereof and molecular analogues for products and services.(European Federation Biotechnology, 1998)。蘇遠志綜合各家之言而認為生物技術是「利用生物程序、生物細胞或代謝物質來製造產品及改進人類生活素質的科學技術。(引自田蔚城,1996)」

  (二)生物技術的關鍵過程

  1. 重組DNA技術

      生物的DNA以雙股螺旋構造(double helix)存在,並由四個鹼基A(adenosine)、T(thymine)、G(guanine)及C(cytosine)排列組合成,A與T、 G與C配對,巧妙構成,二條DNA之核酸序列則為互補。重組的DNA技術,即將甲物種之某特殊基因(DNA)片段切下而貼到另乙物種的DNA序列上,使甲物種該基因表現的特性在乙物種中出現。由於上述四個鹼基,故在核甘酸序列上出現相同單位的機遇率只有1/4,故一段含有1,000個核甘酸的基因體,則其完全相同的機遇率只有(1/4)1000,也由於這種基因內不同的程度,構成生物由簡入繁,而形成不同的特性。此亦形成生物不同的特性。因此,若將物種基因中的核甘酸加以改變,則該物種就形成另一物種或稱自然的改善。

  2. 基因工程(Genetic engineering)

      基因工程是一創新技術,它能用來改造生物以增加生物資源及抗環境壓力之科技。以自然演化的速度,一個改造的生物要歷經千年或萬年;但經生物技術的過程,一個新的生物則不須太長時間就可獲得。尤其,基因工程技術增加作物基因的多樣性(余淑美,個人連繫)。因此,遺傳工程是加速物種進化的特異功能。然而,它也可能帶給人類傷害。假使此特殊新生物在自然生態中產生干擾,則其後果將不堪設想。由遺傳工程所研發出的有轉殖植物、轉殖動物、蛋白質工程、融合瘤、單株抗體等,都帶給人類糧食、醫藥、衛生、健康上不同的福祉。許多書、雜誌都對上述已有詳細之介紹(田,1996),如下僅簡略舉出與生物多樣性及農業較直接相關之基因轉殖植物。

  3. 基因轉殖植物(Transgenic plant)

      在傳統的植物育種裡,植物藉雜交(hybridization)把甲植物的性狀植入乙植物,這要看此兩植物的親和性,同種者可藉雜交而繁衍後代,不親和性的植物雖同屬但非同種即難天然雜交,更別說要想一個植物的特殊性狀植入另一植物。可是,在遺傳工程發展後,不但同屬物種間可以將基因由甲植物轉入乙植物,甚至不同屬物種也可以達成。因此,廣義的基因轉殖植物即本身基因接受外來功能的基因殖入之植物謂之,此生物技術突破過去的傳統,讓具有特殊特性的基因可以在其他生物體內表現其遺傳,增加生產力、減少環境公害,以提供人類福祉。

      用於基因轉殖植物的方法可歸納成5種,即(1) 農桿菌(agrobacteriam)媒介之基因轉殖 (2) 基因直接導入原生質體再培養後之植物 (3) 藉基因槍或粒子槍直接將基因轉殖 (4) 電壓穿孔導入法及(5) 直接將基因注射入胚株或生殖細胞(田蔚城,1996)。轉殖後之細胞需再培養,組織的再生、篩選與測試均確定後才會成功。此技術雖相當複雜,但實際成功的例子也不少。目前已成功地在抗蟲、雜草及病害基因轉殖於作物上例如:棉花、大豆、水稻、玉米、油菜紫、蕃茄、甜菜、苜蓿等作物(吳,1996)。在除草劑基因的利用上,重視五個原則:(1) 高效力 (2) 低毒性 (3) 在土壤中移動性低 (4) 能被生物快速分解而不致於造成殘留及(5) 廣效性且易除多種雜草。目前具代表性的有:(1) EPSPS對glyphosate除草劑的耐性改進 (2) ALS酵素對sulfonylurea藥劑之耐性改進。在抗蟲基因之利用上有(1) 蘇力菌(Bacillus thuringiensisc var、kurstaki)Delta內毒素(endotoxin)基因,此毒素具除蟲效果,故可不必施除蟲劑以抗蟲害 (2) 植物防禦性蛋白質(plant defense protein)基因,此種防禦性蛋白質主要存在於種子或種薯的貯存器官中,其中蛋白質酵素(protease)之抑制物能抑制trypsin、chymotrypsin、elastase等,將此蛋白質基因轉殖至作物中,可使之抗蟲。如葉豆的trypsin inhibitor基因(Shade et al.,1994)。國內成功的例子如:葉開溫等(Yeh et al.,1997)從甘藷植物中將抗蟲基因Sporamin(它是一種鹼性的胰蛋白酵素控制因子,可抑制蟲腸中之trypsin)轉殖至煙草及花椰菜中,使該植物具抗蟲效果;(3) 植物抗病基因的利用。利用植物病毒的鞘蛋白質(coat protein)基因的轉殖使植物具抗病毒,此中有TMV(tobacco mosaic virus)、BMV(bamboo mosaic virus)、CMV(cucumber mosaic virus)、PVX(potato virus X)等,其他如衛星基因(satellite gene)、弱毒系統基因及與病程相關的蛋白質(pathogenesis related protein)基因等;(4) 抗真菌、細菌病害的基因,如植物防禦物質(phytoalexin),此類物質被病菌感染後,植物體自發性地產生毒物質以抑制病菌(吳,1996)。

五、生物多樣性用於生物技術上

  (一)抗逆境之基因

  全球乾旱地、鹽分地、污染地等與日遽增,但不少具有抗旱、抗鹽分或抗污染的野生植物仍可被發現於濱海或荒地(Chou and Chiang,1988),如果植物學家成功地能將這些具抗旱、抗鹽分或抗污染的基因轉殖於作物上,則作物可以種在旱地、鹽分地,則糧食的增加指日可待,若將抗污染(如抗重金屬)的基因轉殖於森林植物上,則此森林可吸收土壤重金屬、減少土壤污染問題,同時,也避免環境公害,是一舉兩得。

  另外,從野生植物中也可取得不少有價的固氮基因,將此基因轉殖於作物中,則作物具固氮能力,直接、間接不必施用氮肥,一年亦可省下可觀的氮肥,亦可節省因製造氮肥所必須的能源。如果生物科技學者能了解自然界中有不少可利用的基因,將此基因轉殖到經濟作物上,則農業必再現曙光,這是知識經濟的重要關鍵所在。最近,余淑美(2000年)已成功地將水母綠螢光基因以桿狀病毒為媒介植入有毒昆蟲,以利於測有毒昆蟲之殺蟲能力,此成果對以基因工程改造病毒,並找出媲美農藥的生物防治之道有重要的助力。因此本人一再呼籲最健康的生物技術應該建構在本土的生物多樣性上。全面了解植物多樣性之基礎資料,如多種植物的特性及功能,並將其特殊功能的基因藉生物技術而轉殖於作物上,則對人類福只無可限量。依據Goy and Duesing(1995)的估計,至2000年基因轉殖植物品種可達400種以上,這對全球農業的影響是相當大的。

  (二)生物多樣性用於生物技術以改善環境

  地球溫暖化主要是因為大氣中二氧化碳的量增加而引起的。日本現在正進行防止地球溫暖化的策略,以國家計畫的型式,對棲息於淡水或海水中之稱為「微細藻類」的植物進行如何吸收二氧化碳的系統研究。這個計畫主要目標是研究出某種藻類植物在每單位面積中能吸收二氧化碳量為森林的10倍,以及利用光的生物反應器(bioreactor),以便將火力發電廠排放出的二氧化碳做固定(引自陳,2000)。

  另外,紅樹林及仙人掌是作為能讓沙漠綠化的王牌,若是能夠將撒哈拉沙漠整體綠化的話,就足以解決全球溫暖化的問題。對植物來說撒哈拉沙漠是非常惡劣的環境,因為除了非常乾燥之外,晝夜的溫差也大、地表也多鹽類。因此若能夠從紅樹林取出耐鹽性的基因以及從仙人掌取出耐乾燥的基因的話,就可以製造出具有兩者基因的嵌合(chimera)植物,那麼沙漠就有可能被綠化。若此夢想能成功的話,沙漠便可綠化,其溫度變化會變小,雨水也會開始下降(陳,2000)。若雨水來臨,鹽分就會淋洗到土壤中,則中生的植物也可能在此生長,改造沙漠成綠洲便指日可待。

六、天擇及人擇對生物多樣性的影響

  天擇(natural selection)是在自然界中讓生物接受自然環境及生物交互作用所產生的選擇。達爾文謂天擇為「生存競爭及自然淘汰」,在天擇的過程中產生突變及選擇,此二機制則為物種變異的重要過程。分化及種的形成是一種變異導致差異單位的過程。相反地,人擇卻是利用人類的主觀意識去選擇人類想要的物種,因此有育種學之誕生。農藝學家或農學研究者,從野生的植物中選汰特定的性狀,如高產、味美、可口、易發芽等的品種,經長年的選育,把自然界的野生品種之基因逐漸淘汰,或在選育的過程中,這些基因逐漸喪失。因此原本在野生種具有抗病、抗旱、抗鹽的基因可能在選育的過程中出局了。現在,人們又發現野生種的基因是人類的寶庫,基因的歧異,正是供人類利用最新生物科技來再選育品種的最好材料。這樣下來,好像人類又要回頭走,去保存原始的基因。但是我們也不可以為,以現代的生物科技就不會再度地喪失原有的基因。理由很簡單,藉生物技術,基因轉殖植物或基因轉殖動物的過程也許創造出更多的生物(改性生物活體,LMO),但此遺傳改良生物(GMO)一到了自然界以後,可能在基因的流傳與漂變過程中,傷害了原有的族群,導致原有族群生存的危機。其原因是GMO的生物在自然界的食物鏈中會造成其他物種基因的改變或重組,或其影響使基因流轉速率降地,或某些基因掉落(或稱漂變),致此物種可能在短時間就會因內在基因交流的不順暢而結束其傳粉、受粉或產生不孕,導致此物種之滅絕。這是近年來生態學家憂心忡忡的一件事。科學的本身是為造務人類,但科技的發展若不妥當,則影響生態系至鉅,屆時人類無法存活而漸漸將被自然淘汰。

七、結論

  生物技術產業是21世紀重要的產業之一。生物產業與其他科技產業所不同者是生物產業特具本土性。如果生物科技的產業不能落實在本土的生物多樣性上,則其產業是空洞、貧乏而無競爭力的。因此生物技術的研發必須要有很好的生物學基礎研究,而首先當然是生物多樣性的研究。生物產業中的醫藥、農業在在都與本土有關。國外引進的免疫疫苗,不一定能適合本地,去年豬瘟口蹄疫的發生就出現疫苗不合的問題。農作物也是一樣,一味的引進外來品種,不但會帶來生態的後效應,產生「生物入侵」的問題,也會產生生態系改變的可能,如福壽螺的引入造成農田的大損失。其他生物產劑亦復如是。再者,最近由生物技術研發的「改性活性生物(Living Modified Organism,簡稱LMO)」所引發的問題是其基因的不穩定及對非標的物種產生影響。LMO在新的環境中,其適應性更為脆弱,但若一旦適應,則造成生態的後遺症會比土本者或原種厲害。這些活性生物體的生物作用超過了地理範圍及政治疆域,需要透過國際間的合作、協調始能解決。失去了協調的機制就會造成關稅貿易的障礙。WTO是唯一仲裁的機制。協商是建立在國與國的基礎上。因此,吾國加入WTO及堅持兩國論是有其經濟與政治的雙重重要性。有了主權的獨立,將來在生物產業,尤其是生物基因及智慧財產權上所產生的惠益才有所保障。

  生物多樣性的基礎研究是提供生物產業最有力的保障,所以真正落實生物多樣性的研究,才能使我國生物科技的產業開花結果。尤有進者,去年全球成立了「全球生物多樣性評估小組」其成員包括了1,500位以上的專家,此小組著力於查明未來生物多樣性研究目標及知識基礎的鴻溝。因此,在邁向21世紀之際,我更要呼籲政府及民間單位,應儘速完成一國家生物多樣性目標及國家報告,密切注意與生物多樣性公約締約國會議及其相關資料,成立生物多樣性資訊中心,加速「生物安全法」之立法,建立由生物資源產生惠益的智慧財產權制度;及立法保障國家主權範圍內的基因、物種及生態系統。中央研究院或大學更應該儘速成立「生物多樣性研究所」培或「生態研究所」,以培訓此方面的人才。去年國際科學理事會已將「國際多樣性科學計畫」列為該會四個跨國及跨科際的研究重點之一,該計畫正是涵蓋生物多樣性與人類面向,融合了生物、環境、經濟、法律及社會層面的科學計畫。筆者亦呼籲政府及學術界推動該計畫,使我們的生物科學能更邁向國際學術界,以落實生物多樣性的研究與保育,進而促進本土生物產業的發展。

參考文獻

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