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2014年2月14日 星期五

寫在生命密碼裡的森林寶藏──生物多樣性與基因庫

文 / 人禾環境倫理發展基金會


從靈丹妙藥到五穀雜糧

        也許,「基因庫」對你我來說,是一個既新穎又科學的名詞。第一時間令人聯想到的是穿著白袍的醫師,手拿五顏六色的試管燒杯,俯視顯微鏡下的玻片。不過,其實在千百年前,當神農彎下腰親嘗百草,讓耒耜犁遍稻田,就已經是人類利用森林所蘊藏豐富基因庫的開始。

植物在傳統醫學中佔據重要角色
(圖片來源:http://www.ivsky.com/)
        根據1980年代,中國第三次中藥資源普查的資料統計,中國的中藥資源共有12,807種,其中植物資源佔了11,146種(87%),動物資源1581種(12%),礦物資源80種(不足1%)【註1】。除卻民間慣常使用的草藥不算,其中真正使用於處方的中藥材約1200種,當中植物藥材就占了85%以上,動物藥材約佔10%左右,而在這約1200中藥材中,又有將近70%為野生品種。由於在中藥材的三大組成部分中,植物資源佔絕大多數,因而歷代的中藥學專著也被稱之為「本草」。如《神農本草經》中收載植物藥材259種,約佔收載種類總數(365種)的70%。【註2】


        距今7000年前,河姆渡文化出土的稻米遺跡,證實中國開始有了稻米栽種。從那時起,稻米的祖先們已從野外慢慢馴化到餐桌,再歷經千百年來的漫長演化,到了20世紀初期,亞洲被統稱稻米的Oryza.sativa已經有超過100,000個栽培品種存在(Chang, 1984a)。

多樣化的稻米基因,保我們年年有餘
(圖片來源:人禾環境倫理發展基金會)

        你發現了嗎?從靈丹妙藥到五穀雜糧,不管是早餐的麵包、中午的排骨飯,還是四物雞、當歸鴨,甚至罐裝粉末狀的科學中藥,都是來自大自然的百寶箱。




森林藥罐子

        森林作為陸域最大的生態系,除了提供林木資源,其中也有不可計數的基因寶藏蘊含期間。近年來,墨西哥政府利用民族植物學方法並配合地理資訊系統(GIS),評估該國超過兩千萬公頃之熱帶雨林區,發現至少有來自1,024種不同植物,可生產1,923種有用物質;並且調查發現上述主要(83%)用途均非來自木材部份。這個例子打破一般以為熱帶森林的主要用途就是生產木材的觀念(Toledo et al., 1992)。

        在這些有用物質中,與人類最密切相關的可說是藥物發展。

        即使現代醫學已經可以在實驗室中提煉藥物所需的物質,但藥物有效成份的結構,多來自於自然界的動植物及微生物。有些,在古老的年代裡,就被長久共處的森林住民發現,並加以利用。例如16世紀初期,安地斯山脈及亞馬遜高原土著使用金雞納樹皮(Cinchona officinalis)治療高燒,在17世紀經由傳教士帶回歐洲,分析其中的有效成份為alkaloid quinin,成為後來合成抗瘧疾藥物的原型。

金雞納樹及其樹皮
(圖片來源:維基百科)

        有些,在科學尖端技術下,用已存在千百年的基因解了人類的燃眉之急,例如用來治療霍奇金氏淋巴瘤(Hodgkin's lymphoma)與兒童急性白血病(acute childhood leukemia)的長春鹼(vinblastine®)與長春新鹼(Vincristine®),兩者皆來自長春花(Catharanthus roseus),這些藥物的開發幾乎治癒了原本的不治之症。

霍奇金氏淋巴瘤的顯微鏡照片與長春花
(圖片來源:維基百科 / 台北市政府產業發展局)

        有一些,也許正被寄予厚望,期盼能解決人類健康上不斷出現的新難關,例如喜樹(Camptothecaacuminata)分離所得之喜樹鹼(camptothecin)以及太平洋紫杉(Taxus brevifolia)的紫杉醇(paclitaxel)。分別為大腸癌有效的化學預防藥物,及對抗乳癌或卵巢癌的重要化學治療藥物。還有更多藏在森林深處的自然精靈們,尚未被科學家的慧眼發覺、或者等待他來解決的問題尚未出現。




沉默的救援投手

        大自然歷經億萬年的演化,早已把無數看不見的寶藏,細細寫進野生動植物的生命密碼裡。這些基因符碼,隨著地球更替過冰河期與間冰期的冷暖交替,在漫長的演化史中與其他生物互動,逐漸變得多彩繽紛。最後,每一種生命都產生了自己的獨一無二,共同組成野地中的生物多樣性。

        在這麼漫長的過程中,我們無法掌握發生在基因間每一次精妙的變化,當然也不可能預知未來會遭遇什麼情況,需要什麼救急良方。

        例如1970年亞洲的稻田便曾遭受病毒威脅。當時科學家搜尋了四萬七千種稻米的基因庫,為了尋找能夠抵抗此一病毒的稻米基因,最後終於在印度山谷中,找到一種可以抵抗病毒的稻米品種,運用其基因成功培育出能夠抵抗該病毒的稻米,化解危機。但不久之後,那個保留種源的山谷卻因為興建水庫之故而淹沒於水面下!

印度米混合著野生稻米。野生品種所攜帶的
基因很可能藏有解決未來糧食問題的關鍵。
(圖片來源:維基百科)

        這樣的例子屢見不鮮,事實上保存野地中的生物多樣性,成為我們少數可以留下這些遠古生命寶藏的方式。有許多科學家們,努力保存優良的植物種源、建立基因庫……但是有更多深藏在未知自然中的物種,可能在尚未被人類發現、存檔時,就已滅絕。




脆弱而豐富的精靈之島

        台灣身為一個亞熱帶的小島,僅僅3,602,042公頃的土地上,有六成的面積是山地,垂直高差近4,000公尺,並且四面環海,海岸線長達1,100 公里。豐富的地形及垂直溫差,造就複雜多變的自然環境,孕育出對棲地有不同需求的豐富野生物種。

        若以單位面積而論,台灣的海洋生物種類是全球平均的四百倍,陸地物種是一百倍。但是,在狹小面積中擁有如此高度的生物多樣性,這份得天獨厚的幸運也格外脆弱。

        由於物種賴以維生的棲地面積並不寬廣,相對更容易在人類開發區域的擴張下遭到壓迫。在山區開闢道路等,往往造成棲地破碎化,導致物種趨向滅亡。繼雲豹已經走入歷史後,他住在苗栗淺山地區的近親石虎,也因活動區域和開發區域重疊,造成巨大的生存危機。

在公路上遭撞死的石虎(圖片來源:林務局)

        除了人為開發的壓迫,全球暖化導致的溫度變化,也已經悄悄被野外的小精靈們察知。2011年,台師大的研究團隊在海拔3600公尺的玉山群峰,發現大量阿里山山椒魚的活動蹤跡,推測可能是全球暖化,造成阿里山山椒魚往高海拔移動。

阿里山山椒魚(圖片來源:林務局-山林悠遊網)

        在狹小的島嶼上,面臨棲地破壞的壓力,這些生物們避無可避。但若這些大自然實驗室數十億年孕育的生物及累積的基因庫都消失了,我們也會是消失的那一種。台灣的森林從熱帶的榕楠林,到亞寒帶的高山植群,具備了豐富的生態多樣性,不過先天的優勢,並無法保證這座島嶼就能夠一直生意盎然。只有後天努力,保存好健康的森林,才能照顧許許多多未來的救援投手。




【註1】胡熙明,1996,《中華本草》精選本,上海科學技術出版社
【註2】神農氏資訊站,http://www.shen-nong.com/chi/endangered/





延伸閱讀:

《改變歷史的五十種植物》,比爾‧勞斯,積木出版,2014

〈消失的自然,神農也感嘆〉,BiodiversityX
http://biodiversityx.wordpress.com/2013/08/07/%E6%B6%88%E5%A4%B1%E7%9A%84%E8%87%AA%E7%84%B6-%E7%A5%9E%E8%BE%B2%E4%B9%9F%E6%84%9F%E5%98%86/

〈生物多樣性、生物技術與生物產業〉,徐源泰
http://e-info.org.tw/issue/biotech/2001/issue-biotech01010301.htm

〈台灣的生物多樣性與2010世界生物多樣年〉,李偉文,2010
http://www.mass-age.com/wpmu/blog/2010/07/05/8617/

〈餐桌上,與多樣性的稻米相遇〉,環境資訊中心
http://e-info.org.tw/node/27268

〈作物歷史與遺傳質保育:稻-專案研究〉
http://www.npgrc.tari.gov.tw/npgrc-web/publish/genetic/ch6.html

〈開發藥用植物資源於癌症化學預防之應用〉,徐麗芬、黃啟彰,中央研究院週報 第1152期
http://newsletter.sinica.edu.tw/file/file/14/1470.pdf

〈關注全球暖化趨勢─玉管處投入山椒魚監測紀錄〉,玉山國家公園管理處 http://np.cpami.gov.tw/chinese/index.php?option=com_content&view=article&id=3049&catid=6&Itemid=40


1 則留言:

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