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讀書心得

By Julie Chen                              Sept. 4 , 2011

生命是最精彩的推理

小說

一個生物學家眼中的奇妙世界

作者:  福岡伸一 

翻譯:  劉滌昭 

審訂:  台大分子醫學研究所所長于家利

作者簡介:

福岡伸一於1959年出生於日本東京，京都大學農學博士。曾任美國洛克斐勒大學及哈佛大學醫學院研究員、京都大學助理教授，現為日本青山學院大學教授。

前言

這是一本分子生物學家為一般外行讀者所寫的科普書(註一)。身為分子生物學家的福岡教授以優雅的文人筆觸，描述他當博士後研究員時，在研究室的工作、生活、周遭環境，研究團隊的互相競爭及甘苦談，尤其是他在紐約的洛克斐勒大學及波士頓的哈佛大學醫學院當研究員的經歷。

他就他的專門研究題目「DNA」(遺傳基因)對門外漢大眾做深入淺出的介紹，並分析一些近代史上相關DNA研究的公案、及過去諾貝爾生理醫學獎的爭議；對生物化學界的名人、趣聞也有所著墨。 書中甚多生物學/物理專門術語，我起初是似懂非懂，只好上網查資料自修，自修一番後再反覆讀這本書，就豁然開朗，並且享受了獲得新知的快樂。

本書重點

生命到底是什麼 ?

「生命就是進行自我複製的系統」，這是二十世紀生命科學家所得到的一個解答。就分子生物學的生命觀，所謂生命體，是由無數微小零件組成的精密模型。一九五三年，美國科學家華生(Thomas D. Watson) 和英國科學家克里克(Francis Crick)共同執筆一篇刊載在科學專門雜誌《Nature(自然)》的論文，論文中提出由兩條方向相反的螺旋組成的DNA模型 【deoxyribonucleic acid (DNA)，脫氧核糖核酸】。

The double-helix model of DNA structure (DNA的雙螺旋構造模型)

生命的秘密就在這個雙重螺旋構造 (double helix)， 華生及克里克在論文最後說: 「這個雙重螺旋構造讓人立即聯想到自我複製機制，這一點我們並沒有忽略。」這兩位科學家因發現DNA構造而於一九六二年與另一位英國分子生物學家威爾金斯(Maurice Wilkins), 共同獲得諾貝爾生理醫學獎。

另外，生命為動態的平衡(dynamic balance)狀態。生物化學家舍恩海默 (Rudolf Schoenheimer, 1898 –1941) 利用氮的同位素，即 ”重氮”(氮15)，作為標識(tag)，來追蹤脂肪、蛋白質的活動情形。

”過去，脂肪組織被認為是貯存多餘能量的倉庫，大量攝取時貯存在脂肪組織中，不足時則取出使用。但同位素實驗的結果與此完全不同。倉庫之外即使是需求與供給平衡之時，也會將庫存物運出，同時運入新的物質。脂肪組織以驚人的速度更新內部物資，同時保持著外觀看起來沒有改變的樣子。…..我們的生命體只是分子高密度聚集處，而且會以很快的速度替換。這種流動就意味著生存。”

舍恩海默對自己的實驗結果，稱之為「身體構成成分的動態狀態」(the dynamic state of body constituents)，他說:

「生物只要活著，生物體高分子和低分子代謝物質都會不斷的變化，這與營養學的要求無關。生命就是代謝的持續性變化，這種變化才是生命的真正面貌。」

換言之，生物的身體各部位不是穩定或靜止，而是不斷推陳出新，新的組織不斷生出來替換、修補老舊缺損的部分(wear and tear)，使生物的身體一直都處在流動的動態中，產生出新的平衡。

舍恩海默於一九四一年服毒(氰化物)自盡。

 Rudolf Schoenhimer (舍恩海默)

誰首先發現:  DNA等於基因

洛克斐勒大學醫學研究所科學家-- 奧茲瓦爾德 艾佛瑞( Oswald Avery, 1877- 1955) 於一九四四年發現: 基因的本體就是DNA (that DNA is the material of which genes基因 and chromosomes染色體 are made)。艾佛瑞一生從事DNA研究，被後人認為是對DNA研究最有貢獻，是一位應得而未得諾貝爾獎的偉大無名英雄。

之後，哥倫比亞大學生化研究室研究員查加夫 (Erwin Chargaff, 1905- 2002) ，證明貯存了大量遺傳資訊的是基因，而非當時大家認為的胺基酸(amino acid)。他最大發現是: 人類DNA四個種類中(即英文字母A、C、G、T)，A的數目= T的數目，C的數目= G的數目，應證DNA的鎖鏈為兩股成對的構造 (the base pair makeup of the DNA)。查加夫的這些發現對華生及克里克後來的DNA構造解析都有所幫助。(註二)

Oswald Avery(艾佛瑞)            Erwin Chargaff (查加夫)   

一九六二年諾貝爾生理醫學獎的爭議

上述華生、克里克與威爾金斯三位生物學家因為對DNA結構的研究而於一九六二年獲頒諾貝爾生理醫學獎。解出DNA結構是近代遺傳學最重要的成果，當時從事此項DNA結構研究的好手甚多，其中一位英國劍橋大學物理與化學博士、女科學家羅莎林富蘭克林(Rosalind Franklin)運用X 光來解析DNA結晶，她成功拍攝到DNA三次元狀態的X光照片。她的研究室老闆威爾金斯在某次機會，把這張照片暗中讓華生觀看，華生了解這張照片資訊的重大意義，他在自傳 「雙螺旋」(Double Helix)中說:  “ 看到照片時，我瞠目結舌，心臟快速跳動。” 

 此外，華生及克里克在富蘭克林完全不知情的情況下，看到了她有關DNA的研究報告。這對華生及克里克而言，是難能可貴、可遇不可求的資料與觀測事實，正好用來應證他們對DNA結構的結論。有人因此認為華生、克里克以不光明手段竊取他人研究資料。

   James Watson

Francis Crick (克里克)                   Maurice Wilkins (威爾金斯)

富蘭克林女士因長時期暴露在實驗室X光中，在華生、克里克及威爾金斯三人獲獎前四年(一九五八) 得癌早逝，享年三十七歲。

本書作者福岡教授認為華生一眼就看出富蘭克林的X光DNA結晶照片的意義及重要性，就是應證了: 機會是留給準備好的人 (Chance favors the prepared mind.)。

  Rosalind Franklin (富蘭克林)

除了跪在自然的潮流之前，什麼都不應該做

生命在任何一個瞬間都維持著戰戰兢兢的動態平衡，同時在時間軸上單向前進，是不可逆轉的。如果人為介入，會使動態平衡受到無可挽救的傷害，生命可能會出現某種變形，或是受到傷害。 我們人類除了跪在自然的潮流之前，什麼都不應該做。

我的感想

1.         人類文明科技的進步是累積性的。就DNA這門學問而言，華生、克里克及威爾金斯三人的成就是因為前述幾位先驅研究者(即艾弗瑞先生、富蘭克林女士及查加夫先生) 打下基礎；在這個基礎上，華生他們靠過人資質及努力研究因而開花結果。說他們是站在巨人的肩膀上而更上一層樓也不為過。

2.         我越來越能了解這些生物科學家的憂心，他們擔心基因改造可能帶來人類大災難，福岡先生在本書結尾說:  “ 我們除了跪在自然的潮流之前，或是單純的記述生命的型態之外，什麼都不應該做。”令人動容。

3.         2002年那年，諾貝爾生理醫學獎得主、基因圖譜之父薩爾斯頓 (John Sulston) 宣布把他的團隊所解出來的基因圖譜全部公開，供給大家運用，讓我印象深刻、感動不已。
薩爾斯頓認為人類基因圖譜是一種發現，並不是發明，理應分享全人類。

 John Sulston (薩爾斯頓)

天使: "上帝，人類基因組密碼已經被解開了。"

上帝: " 該死的駭客!! 現在，我必須去改密碼。"

“ 1998年5月，薩爾斯頓團隊中的一位科學家文特爾，被商業利益誘惑，宣布退出國際人類基因組計劃課題組，野心勃勃成立了私營公司“塞萊拉”，並聲稱可以先于國際計劃，在三年內完成整個人類基因組的測序。 如果“塞萊拉”得逞，不僅會獲取基因組序列的專利權，還意味著將大把賺取由此產生的巨額利潤。

    “這是不道德的和令人厭惡的！”在經歷了無數的挫折以及來自競爭者的非難後，薩爾斯頓小組贏得了這場“與時間的賽跑”，先于“塞萊拉”完成並免費公布了研究成果。” (註三)

我深深渴望這世界上多一點薩爾斯頓這種大胸襟、無私的人。

----  全文完    ------

註一: "科普" 的網路定義: 科普是指科學技術以及知識的普及，內容從天文、數學、生物學、物理學、化學到生命科學，並與文化知識、工業技術和日常生活緊密地聯繫。

註二:

l  查加夫於一九六二年曾到處寫信抱怨他未得諾貝爾獎。

l  查加夫曾警告:  “基因改造技術比核子技術的到來對世界更有危險。對生物圈無法逆轉的攻擊是從所未聞，過去世代的人對此也無法想像，所以我只有希望我的(研究發現)沒造成罪過。”

Chargaff warned that “the technology of genetic engineering poses a greater threat to the world than the advent of nuclear technology. An irreversible attack on the biosphere is something so unheard of, so unthinkable to previous generations, that I only wish that mine had not been guilty of it.”

註三: 見以下網頁
標題: “基因圖譜之父”薩爾斯頓：我不會改造人類 

http://big5.xinhuanet.com/gate/big5/news.xinhuanet.com/tech/2009-04/08/content_11146918.htm