改革先鋒18 植物遺傳學家潘美拉 推廣永續農業新做法

楊慧莉 |2015.05.16
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文/楊慧莉

食物,是人類的基本需求,但隨著人口成長與氣候變遷引發的災害,「糧荒」將成為人類未來的最大隱憂之一。面對此危機,植物遺傳學家潘美拉與所帶領的科學團隊已研發出既能抗病又能防水的稻子,目前已造福頻頻遭水患之區。不過,潘美拉的創新之舉還不只如此,為了解決糧荒,她讓看似完全不對頭的「有機農耕」與「基改農作」首次攜手,共創永續農業的未來。

1生命軌跡 從倖存者之女到人道科學家

潘美拉.羅納德(Pamela Ronald, 1960-),父親為猶太難民,曾出版回憶錄《通往自由的最後列車》;母親為環保人士。上個世紀六、七○年代,她與兩個兄弟成長於舊金山灣區和內華達山脈。

人道思想影響生涯

十二歲起,潘美拉每年夏天都背起背包徒步行走於內華達山區,漸漸發展出對植物學的興趣。除了熱衷大自然,她的人文教養中還包括人道關懷。從小,她的父親教導子女對別人要有「同理心」,鼓勵他們對那些三餐不繼和失去自由的人伸出援手。

大學時,潘美拉念奧勒岡里德學院生物學,專注於如何讓聖海倫火山綠草如茵,對於植物和微生物之間的溝通尤感興趣。念研究所時,「青椒」和「番茄」成了她研究的對象。就讀於加州大學柏克萊分校博士班時,她明白所選擇鑽研的農作物將決定自己未來的生涯。

由於對自己的科學工作賦予高度的人道期許,潘美拉最後選擇了「稻米」作為畢生鑽研目標,因為「全球七十億人口中將近有一半倚賴這種主食,只要小小的改變就能影響數百萬人的生計」。

成為改變的引領者

潘美拉的科學生涯於上個世紀八○年代開啟。不過,當時從事科學、科技、工程或數學的女性(science, technology, engineering, or math,簡稱STEM)寥寥可數,而全美國像她一樣從事稻米研究的總共也才三人。

回顧三十年前,潘美拉表示:「儘管農人於近一百多年來所種植的稻米含有抗病基因,但尚無人知道這些基因的真實身分。不過後來各種基因的發現就如排山倒海而來,一切都不一樣了。」

而潘美拉就是這股改變潮流的引領者。一九九五年,她所引領的實驗室找出稻米的抗病基因「Xa21」並把它分離出來,這種基因可對付造成亞非地區大片農田枯萎的細菌。她和工作團隊發現他們可以將這種基因導入易受病菌影響的傳統稻作中。這是 Xa21抗病基因第一次被分離出來,導入穀類作物中。

十年後又有大突破

就在發現稻米的免疫基因並發表研究後不久,潘美拉的好友兼同事大衛(Dave Mackill)有一回到她辦公室,跟她說:「七千萬的稻農種不出稻子。」原來,氣候變遷造成許多地方洪水氾濫,稻田都遭洪水淹沒了,升出水面的稻子可以長得很好,但被洪水淹沒三天以上的多數稻種全都掛掉了,這無異於讓原本就困窘的農人生活雪上加霜。

因此,大衛和他的博士後研究生可南(Kenong Xu)正在研究一種古老的東印度稻種,此品種口感不佳、產出少,但具有「防水」的神奇特性,兩周完全沒入水中仍能存活。大衛希望潘美拉屆時能幫助他們分解出此稻種的防水基因。潘美拉聽後,二話不說,欣然答應。

歷經十年的尋覓,可南終於找到這款後來被命名為「Sub1」的防水基因,並經潘美拉成功析出,復育於溫室。之後,大衛與他的同事在國際稻米研究所利用「標記輔助培育」技術,將「Sub1」導入當地農夫喜歡的稻作品種中,培育出能耐水災的新品種,而其產量更甚之前的品種。

去年,在蓋茲基金會的協助下,已有七個國家的三百五十萬名農夫在易遭水患肆虐的四百多萬英畝農地上種植 「Sub1」品種米,養活千千萬萬的人。

至此,潘美拉的科學成就有目共睹。她目前是加州大學戴維斯分校植物病理學和基因組中心教授,也是該校作物基因創新和科學知識實驗室主任。她的研究刊登在《科學》、《自然》等領先科學期刊上。今年,她被《科學人》雜誌名列為全球百大最有影響力的生物科技人物之一。

2打破藩籬 當遺傳學家 遇上有機農夫

不過,潘美拉的創新之舉並非僅止於科學,她還企圖縫合基因工程和有機農耕間的不同,讓兩者攜手共創永續農業的未來。眼看全球人口將於二○五○年達到九十二億,她聲稱,唯有結合這兩者的優勢,才能餵飽所有人,同時亦保護地球自然資源和對抗氣候變遷引發的效應。

道不同仍可相為謀

基因工程作物與有機農業向來道不同,不相為謀;各自主張者斥對方為不環保與不科學,邪惡與無知,彼此毫無共識與交集。但對潘美拉而言,兩者不僅不是冤家,還是親家,因為她的丈夫拉奧(Raoul Adamchak)正是一位有機農人。

多年前,她與夫婿透過共通的朋友相識,當時彼此都在各自的領域活躍多時。年輕時,潘美拉曾投入有機農業,拉奧讀碩士班時鑽研昆蟲學與農業發展,共通的經驗讓彼此有了連結,進而相知相惜成為枕邊人。

事實上,一開始認識時,潘美拉與拉奧就有相同的目標:要讓種出的作物既能餵飽全球人類又同時友善環境。因此,他們的共識是找出每英畝產量較多又能限量使用殺蟲劑和肥料的作物。

不同專業相互為用

拉奧認為,他與潘美拉迥異的專業正好可填補雙方認知上的缺失,讓彼此的想法更切實際。比方說,有時潘美拉所談論的農作方式與實際狀況有所差異,拉奧就會適時糾正,而當拉奧誤解基因作物的運作方式,也會從潘美拉那裡得到解惑。

「我想我們都有一套最高的策略,」拉奧表示,「這套策略是基於永續農業,而非市場標準或任何人所推動的利益。」

對拉奧而言,發揚永續農業的中心價值早就超越固守僅占全球百分之一或二的有機農業:「我們需要讓占最大眾的傳統農人專注於永續的目標,理想的願景是讓生態農耕方式普及,同時善用基因工程,解決永續農業所面對的相關議題,如土壤侵蝕、殺蟲劑的使用等。」

出書宣揚永續理念

夫婦倆認為,眼下最理想的生態農耕方式莫過於有機農業,但想少用殺蟲劑、肥料等有害環境的化學藥劑,作物本身即需具有抗病蟲害等優勢,這點就得靠基因工程了;因此,有機農業和基因工程在永續農業上各司其職,缺一不可。

為了宣揚此理念,潘美拉與拉奧合著《明日的餐桌食物》(Tomorrow's Table: Organic Farming, Genetics, and the Future of Food)。在書中,他們主張任何科技或農耕方式都可派上用場,只要能產出安全、營養而大量的食物,減少環境汙染,提供農事者健康條件,保護當地原生物種,強化作物基因上的多樣性,促進土壤肥沃,改善窮人生活和營養不良的情況,以及讓農人和鄉間社區保有經濟能力。此書一出,備受矚目,比爾蓋茲和美國知名飲食導師麥可波倫(Michael Pollan)均予以讚揚。

3面對質疑 永續當前 消弭群眾隱憂

儘管潘美拉和拉奧為永續農業建構了美麗藍圖,但一般人對基改食物仍有諸多疑慮。為了消除民眾疑慮,潘美拉四處演講,一邊宣揚基改食物的優點,一邊導正民眾對基改食物的偏見。

基改食物的優勢

關於基改食物,除了有前述利用抗病、防水稻子增加農產解決糧荒的優勢,潘美拉在演講中也舉孟加拉的茄子為例。往年,當地茄農都噴灑大量殺蟲劑防蟲害,卻也一併毒害了農民的健康,但自從孟加拉的科學家抽取某些細菌中的基因直接插入茄子的基因組後,已大幅降低噴灑劑量。

除了消極避免健康危害,基改作物還具有積極補充營養的功能。潘美拉舉「黃金米」為例:在未開發國家,每年有將近五十萬名兒童因缺乏維他命A而導致眼盲,甚至有一半以上會病逝,但在洛克菲勒基金會的贊助下科學家們已研發出能釋出β-胡蘿蔔素的黃金米,孩子每天只要吃到一碗黃金米飯,就能避免悲劇。

沒有真正的天然

不過,菲律賓的黃金米試驗農場去年卻遭反基改運動人士侵入和摧毀。潘美拉得知後,深表遺憾地表示:「這些人可能不知道自己也一併摧毀了可挽救孩子視力和性命的食物。」

基改食物的反對者所持的理由包括圖利跨國農業生物科技公司,讓貧窮農夫未來更買不起種子;違反自然;擔心基改食物的安全性等。

關於第一個理由,潘美拉認為所謂的商業利益,只存在於已開發國家,因為不管是有機農或傳統農人都需購買種子,但在未開發國家,種子都是免費發放的,包括那些耐水稻穀都是透過印度和孟加拉的種子認證機構免費發放給當地農人,而透過洛克菲勒基金會贊助研發出的黃金米種子亦是免費發放。

至於基改食物違反自然之說,潘美拉表示:「一萬年來人們始終介入植物的成長,幾乎所有食物都歷經某些改造,讓它更美味、更好種,有機食物也不例外。」

基改食物安全嗎

至於民眾最關心的基改食物的安全性,潘美拉表示,數千名獨立科學家經二十年的詳細研究和評估,透過全球主要科學機構發表結論:目前市面上的基改食物都可安心使用。

至於基因在混搭的過程中,是否會發生意想不到的後果?潘美拉認為,絕對會,但相較於當前先進的基改科技,有機食物的種子透過化學物或放射線而產生質變的方式更難以逆料。

潘美拉覺得人們與其擔心基改食物的安全性,還不如把重點放在如何幫助孩子健康成長、如何讓村落的農夫蓬勃發展、如何讓每個人買得起食物,以及如何避免環境品質下降。比起人們的疑慮,潘美拉更擔心的是,最需要藉助現代科技免於挨餓的窮人卻因某些吃飽喝足者莫名的恐懼和偏見而斷了生路。

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