現代生物科技的發展

遺傳工程簡介

     基因的分子構造被解讀之後，科學家就想到要在試管內將來自不同生物的基因，進行重組，開啟遺傳工程的研究，目前已經有基因改造的有機體(Genetically Modified Organism，簡稱GMO ) 通稱為基因改造生物，包括基因改造的動物、植物及微生物等。而這些基因改造活體的產品如種子、糧食、動物飼料及原物料等，將成為國際貿易的產品，也要有國際貿易規範的生物安全議定書，可見生物科技的發展一日千里，確為生命科學的一大革命，21世紀將進入生物科技的世紀。

    複製生物也成為現代生物科技的革命，1997年2月複製綿羊桃莉的消息，震撼全球。大家都在推測下一步可能就是複製人類，不但引起了非生物學家的關注，也開啟了生物倫理的爭議。

    其實遺傳基因的重組在生物進行有性生殖時，就自然有基因重組發生，但僅限於同種或親緣非常接近的生物，而且有機會進行有性生殖的自然界限。如果在試管中進行超越自然界的物種界限，進行基因改造，則其產品對於人類的生活、醫療等方面，應有貢獻。因此第一個遺傳工程的產品，就是利用大腸桿茵，根據人類胰島素基因的密碼，製造人類胰島素蛋白，用以醫治糖尿病。

    載體用以攜帶基因進入不同生物體的載運工具，載體本身也是一種DNA。載體必須能夠自行複製，或能夠放進細胞核中，插人染色體中成為染色體之一部分。常用的載體，在細菌等原生物是以質體DNA為主，因為質體可以自行複製，而且每一細菌細胞中，可能含有數千套的質體DNA分子，因此除了可用以製造大量的基因改造產品外，也是用來製備大量的DNA片段(如人類的基因)，作為DNA序列分析用，這也是解讀人類三十億個核甘酸序列所不可或缺的實驗過程。

     高等植物基因的轉殖，常用農桿菌( Agrobacterium )之腫瘤質體( Ti plasmid) 中的一段可以插人植物染色體的DNA片段，該片段稱為T-DNA，可攜帶基因至染色體上，而成為轉殖植物最常用的載體。

    轉殖動物的實驗比較困難，一方面是因為沒有適當的載體可以載運基因至動物細胞中，因此只好選用某些病毒的DNA片段，經由類似病毒感染的途徑，將DNA送入細胞中，但不確定能順利插人染色體中。另一方面因為動物細胞，尢其是越高等的動物，其細胞在胚胎時期即開始分化，進行分工而形成不同功能的組織與器官，因此基因轉殖必須在胚胎最初期，或利用未分化的幹細胞(stem cell)才有意義。

離體培養

    除了遺傳工程培育基因改造生物外，離體培養細胞、組織及器官，也有快速的進展。在植物方面，由於植物生長的調節激素之研究，發現利用不同激素的種類及濃度的組合，可以調節植物的分化，因此許多植物可以由不同器官如根、莖或葉等培養的細胞，誘導其分化成組織，並長成幼苗。植物的組織培養，可以快速的培育許多分生幼苗，用以大面積栽培，而且可以用頂芽分生組織培養，育成無病毒幼苗，對於疾病的控制很有幫助。

    許多動物細胞可以在試管中培養分裂，但由於動物細胞分化後，繼續培養時，一直保有已分化的特性，如肝臟細胞培養，只保有肝細胞的特性，皮膚細胞則僅保留皮膚細胞的功能。目前用於人類的細胞培養，以人工培養皮膚達到臨床的醫療效果，也是第一個組織工程產品( The First Tissue -Engineered Products )，在美國有有兩家公司之人工培養皮膚的產品已可以商業化買賣。將來其他細胞、組織，甚至器官的培養，陸續也有進展，如胚胎幹細胞用以修護許多受害的組織；其他如軟骨、血管、肝、心、肺及腎臟等器官培養，也在起步階段。

    世界上第一個試管嬰兒一路易絲布朗於一九七八年七月廿五日誕生於英國。她的母親因輸卵管阻塞，不孕達十二年之久，最後醫生使用腹腔鏡取出成熟的卵，在培養皿中與先生的精子一起培養。經過十六個小時，卵受精成功，而且在六十一小時後，受精卵分裂為八個細胞的胚胎。將此早期胚胎送至子宮腔內，終於成功的著床，並在其母親子宮內發育，成為世界上第一個試管嬰兒。因此試管嬰兒其實只是在體外受精，待形成早期胚胎，仍須回到母體子宮內著床發育為胎兒。第一個試管嬰兒已經成年，臺灣的第一個試管嬰兒張小弟也將成年，因此試管嬰兒的操作過程，應該可解決不孕夫妻生子的問題，而且以準父母擁有各自正常的卵與精子，進行體外受精，以培養成早期胚胎，再植入母體子宮、著床並發育成胎兒的過程。

生物科技的衝擊

    基因的研究對整個人類的經濟、社會、政治生態將會夾帶極大的衝擊，大概會利多弊少。不過是福、是禍，無人能預知。例如抵抗病毒、蟲害的基因改良作物，有可能會使病毒、細菌變得更無法抵抗，所謂「道高一尺，魔高一丈」，許多早先輕易就可消滅的細菌病毒，現在變得更為頑抗兇猛。生物基因的組合是經過億萬年的演化，才有今天的生態，我們不可因為人類需要什麼就隨意去改造別種生物，應該注意整個生物界的生態平衡，以免自食惡果。

    基因改造產品，看起來是一種無化學工業的汙染問題，是無煙無味的工業，甚至有一天造出一種細菌能吃汙染油漬。微生物的培養能用來製造藥物、化學藥品，對醫療、保健、藥物及農作物都將有很大的影響力。基因工程是生命科學與經濟的合作，也是實驗室與市場的連線，實驗室的發現，偶而也能在短時間就被利用到大規模的生產中心，也因此可能會帶來革命性的進展，進而改變人類的整個生態。基因改造的作物，有利於耕作生產，但其種子卻操在少數的種子供應廠商。基因改造的醫療產品，也是由少數大藥廠所控制。基因改造的食品，如混雜在一般食品中，消費者很難察覺，除非明顯的標示。

    基於環境保護的理念，同時也兼顧消費大眾對於基因改造產品潛在的安全疑慮，聯合國主辦的全球生物科技工程產品貿易規範的談判，終於在公元2000年一月廿九日達成協談，制定「生物安全議定書」，對於基因改造的動物、植物、微生物及其相關製品的進出口，擬具了相關的規範。根據議定書，各國若擔心基因改造產品可能危害人體健康、或者會破壞自然環境，可以禁止這類商品的進口。此外，出口商還必須在商品上標明內容是否包含任何基因改造成分。「生物多樣性公約」於1992年在巴西里約議定，目前已有一百七十六個締約國，這一次的「生物安全議定書」就是根據這個公約所達成的協議。過去其他企圖在環保與貿易利益間尋求平衡的國際條約，例如有關瀕臨絕種生物、全球溫室化交應、有毒化學物及廢料等問題的條約，都是在危機已發生後才試著亡羊補牛，而這項生物安全議定書，是首次企圖防患未然的條約，而且其效力與世界貿易組織( WTO )的規定相等。

生物科技學之社會觀

    現今生物科技製造出來的遺傳工程產物，最近通稱為基因改造產品，這產品也帶來不少生機，其實也都是基於造福人類的立場。但為什麼有人開始憂心伸忡，那是因為人類常在措手不及的狀態下接受科學的進步。像工業革命，人類沒想到如何去應付它所帶來的衝擊和變化，於是全球性的工業汙染、雨林濫伐、溫室效應、臭氧層破洞，乃至於物種滅絕。一個個都是由於大地反撲到人類的身上 ; 接著電腦時代的來臨，人類也尚未準備妥當，而各種危機的端倪已可看出，如網路犯罪及人類過分依賴電腦，若無電腦則做不了事。

    以前都是抱持著先讓科技發展，後來再收拾殘局的心態，但現在這種態度已引起質疑，為未來先做好接受科技產物應有的準備，以杜絕悲劇發生。

    未來由於科學家自由組合基因可以製造出前所未有的生物，甚至某些致命的微生物，也是無法預知，如何趨吉避凶，需要智慧。或許人類會想到科技可以左右許多生物的存活、繁殖方式，但是科技有沒有權力左右人類的生命？所以為了迎接即將到來之科學的衝擊，必須建立正確的觀念，並調整到德與法律的架構，探討問題的癥結並討論因應對策。

參考資料：

1.臺大動物學系http : //www.zo.ntu.edu.tw/academlc/SERJES.HTM

2.中央研究院生物醫學科學研究所h北p : //www.ibms.sinica.edu.tw

3.中央研究院植物所http : //botany.sinicba.edu.tw/index-c.shtml