【人物專訪】以蟲為師──吳益群老師

■「我們以線蟲為師,以研究線蟲的科學家為師。」──吳益群老師

每種生物都有其獨到的特色,也都有其值得研究的地方。

採訪‧撰文│郭冠廷

攝影│徐伊亭

秀麗隱桿線蟲

說到「蟲」第一個浮現在大家腦中的是什麼呢?從分類學上來說的「蟲」,多指動物界節肢動物門下的「昆蟲綱、蛛形綱、多足類」;但是也泛稱長條狀軟體無脊椎動物的「蠕蟲」,它們可能是動物界下,環節動物門、扁形動物門、線蟲動物門、棘頭動物門中的一些動物。而「線蟲」就屬於線蟲動物門(Nematoda),而當中,最著名的就是此門旗下的「秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)」。

為什麼這隻秀麗隱桿線蟲會這麼迷人呢?益群老師簡單地說:「雖然線蟲微小,只有959個體細胞,而且全身透明,可以在顯微鏡下直接觀察,追蹤所有細胞的分裂。也因為透明,讓我們得以在活體中目睹到細胞的死亡。」1974年Sydney Brenner在他的論文中提到:「因為線蟲適合做基因研究,並且其神經系統可以被精確確定。」此後,因為線蟲的奉獻,陸續讓六位科學家獲得諾貝爾獎的殊榮。生理醫學獎的部分,2002年Sydney Brenner、H. Robert Horvitz、Sir John E. Sulston共同「發現器官發育和細胞程序性死亡的遺傳調控機理」,2006年Craig C. Mello、Andrew Z. Fire「發現了RNA干擾──雙鏈RNA引發的沉默現象」;而2008年Martin Chalfie也同樣用這隻優雅線蟲,「發現和改造了綠色熒光蛋白(GFP)」,成為化學獎得主。

掌握生物的特色

益群老師1987年從清華大學畢業,進入臺灣大學生物化學所攻讀碩士。取得學位之後,開始嘗試申請國外生物相關的研究所。美國哥倫比亞大學生物學系所時,卻也從此開了眼界。線蟲、果蠅、蟾蜍、牛蛙、水蛭等等。令老師大為驚嘆:「原來有這麼多生物可以研究,而不單單只有小白鼠、大鼠和細胞培養。」

每種生物都有其獨到的特色,也都有其值得研究的地方。但是,當我們要研究特定細胞的行為時,能否找合適的生物就很重要了。像是發育生物學的研究,「因為要在顯微鏡下觀察發育過程,所以科學家們選擇胚胎透明,而且容易進行體外受精的生物,這樣比較容易人工處理操作。例如:蟾蜍、斑馬魚等。」

「用線蟲來做疾病相關的研究,怎麼會有這樣的聯結存在?」讓老師對生物的無限可能感到驚奇。於是開始進入線蟲研究室,「當時實驗室剛開始發現一些細胞死亡的現象,我對細胞死亡很有興趣,而且細胞死亡的領域也正開始起飛,不久其他研究室發現不當的細胞死亡與癌症息息相關,不只是細胞莫名其妙的增生會造成癌症;其實細胞如果不死,也會造成癌症。」

時間管理上的取捨

百忙中如何經營家庭生活呢?「你關心、在乎就會放時間下去。」老師充滿感激地說:「很慶幸有婆婆幫忙分擔。」畢竟,「研究這一塊是很花時間的。女性科學家,要走這一塊,自己一定要能吃苦。不能吃苦不能長久。」老師也笑笑的補充:「然後要很樂觀。」

老師心中有一座天平,來分配她的時間、風險評估(risk assessment)。「你要衡量事情的重要性與嚴重性,」去想像這件事情,如果失敗會怎麼樣。老師正色說道:「懂得忙的人其實是最有時間的人。」像是當時在趕進度,刊登在國際知名期刊《Science》的時候,「你要知道輕重,你會因為輕重知道要放下、捨去什麼。」不單單是老師,「那一段時間,對同學來講也一樣要放棄很多東西。包括暫時和家人或女朋友的相處。」雖然辛苦,但最後得到結果的同時,就會變成值得回味的經驗。老師說:這也許是每個人「成長的必經過程」吧。

雖然如此,老師也並非一味要求學生信守「堅持下去,終將否極泰來」,要學生做超出自己能夠負荷的事情;「如果覺得負荷過多,你要和你的研究夥伴或老師反應,不能一味的承受。我們可以再多配置人力、或是尋求合作,很多事情都是很有彈性,不是一個死胡同。」因此,在認清事情的輕重同時,也要掂掂自己的斤兩,與可以突破的範圍。人絕對有可能性,但是不必要求一步登天。

科學興趣的培養

「有人對家長說:孩子的興趣最好不要讓你知道,因為知道以後你能夠承擔嗎?這表示孩子的喜好和家長的期望之間常有落差。」幸好孩子對科學的興趣,我們社會的接受度大,也有管道可以栽培。但對於尚未發掘興趣的同學,或對孩子興趣未定擔憂的家長,「就先做好手中的事。然後培養好學習態度、做事的態度,之後再來慢慢發掘興趣。」

本以為老師這麼優秀的研究學者,在高中就已大放異彩。「我以前從沒做過科展,其實也不知道當時有沒有科展。」老師謙虛地帶過「其實我在國高中的時候,並沒有對哪一個方向特別有興趣,我是那種到後來才發現興趣的。大學時我認為化學實驗很有趣,但是後來修細胞生物學的時候,覺得細胞的功能好神奇,可以讓生命運作起來,於是就開始往(生物)這個領域走。」

但老師肯定「科展是滿有趣地,先發現問題,再根據問題來找方法解決。」也因為國高中以問題為導向,可以培養研究精神與對科學的興趣。大學則轉以吸收大量專業知識為主;大學之後,反而因為專業度的提升,研究上開始會受限於指導教授的專業與資源。而進入研究所階段,則運用先前所學,開始進行原創性的研究。問老師帶領研究生的方針,「我是讓他們學習怎麼樣獨立想問題。怎麼樣去深入解決問題。我希望他們做學問可以獨立。」

對科學興趣的培養。實驗外,講臺上的風采也同樣重要。李家維教授[1]是益群老師在清華大學時相當重要的啟蒙者,「他講課一氣呵成,教細胞生物學。講得真好,讓我有興趣對生物發展,是我很重要的啟蒙老師。上課的啟發性真的很重要。」吳老師細細回憶當時下課後到老師辦公室求知的場面,「他那時候非常年輕。辦公室放了獨木舟很多樹,辦公室怎麼那麼好。不只是說他會講。他的生活的態度或生活的情趣,真的是很不錯。我就想說,或許有可能,我也可以做生物方面的研究,做一個學者。往這個方向走。」

如果小孩或學生對科學明顯有興趣呢?老師推薦可以看一些雜誌,像是小學的《親親自然》、《小牛頓雜誌》或《少年牛頓》,大一點的可閱讀《牛頓雜誌》、《科學月刊》或《科學人》等。

跨領域的接力賽

老師目前的研究方向是「細胞遷移」。「一些細胞出生後,會離開他的出生地,遷移到別處。」因此,器官的形成,是集結來自不同地方的細胞。而「哪些細胞要遷移?細胞遷移的路徑怎麼樣?什麼時後要動?什麼時後停?」這些「時空調控機制」的研究,都在活體「線蟲」當中進行。

「有一點像是在跑接力賽跑,這棒跑完給下一棒。整個生物現象的進行,需要很多基因一起共同合作,他們的合作關係,通常不只是線性關係,而是網路關係。」因為網路的關係複雜,「人腦沒辦法處理。一下子幾十、幾百個基因,他們的活性隨著時間變化上上下下,這時候就需要藉由電腦程式運算,來瞭解這些基因的動態關係。」生物領域愈來愈需要跨領域的人才。老師鼓勵擅長物理、化學、數學、統計、工程、計算(computation)的同學,投入這一塊領域當中。「生物的研究要從定性描述進入到定量描述的層次,結合數學模型或演算方法,可以用來預測我們未知的基因作用,也可進一步探究基因相互調節的邏輯。這些資訊很重要,了解基因運作的邏輯,可以運用在生技產業,改造糧食作物等。」

跨領域院所間的合作很重要。「政策面,要提供一個平台,讓老師們能夠跨領域橫向發展。」而學生很多時候,更是驅使老師之間跨領域的動力;因此,我們要「讓學生知道有無限的可能,不讓他們畫地自限。」台灣大學與中央研究院合作規劃設立了跨領域學程「基因體與系統生物學學位學程」,鼓勵學生進行生物方向的跨領域學習。

益群老師和藹地說道:「我們以線蟲為師,以研究線蟲的科學家為師。」2012/11/10 星期六下午二點,於臺大應用力學研究所的國際會議廳,為我們帶來「以蟲為師」的精彩演講。與各位一同探索科學的奧秘。

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推薦閱讀:

 

(1) 黃才芳、吳益群:〈2002年諾貝爾生醫獎特別報導──翻開閻羅王的生死簿〉,《科學月刊》,396期,頁1042-1047。

(2) 黃才芳、吳益群:〈2006年諾貝爾生醫獎特別報導──生物體內的訊息欄截站〉,《科學月刊》,444期,頁916-921。

(3) 蔣沆祥、吳益群:〈2008年諾貝爾化學獎特別報導──繽紛奪目的螢光蛋白〉,《科學月刊》,468 期,頁918-923。

(4) 吳瑞菁、吳益群:〈細數線蟲〉,《科學人》,127期,頁84-89

延伸閱讀:【基因、遺傳與造化】第四講搶先看

責任編輯:Nita Hsu



[1] 美國加州大學聖地牙哥分校海洋生物博士,現任國立清華大學特聘教授,專長生物礦化、生物演化。

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