【科學史沙龍】從達爾文到拉馬克:太陽底下真的沒有新鮮事嗎?

■「所有的科學不是物理學,就是在集郵。」著名物理學家拉塞福的名言,確實反應出科學經常會長時間沒有重大進展的處境,而許多生物學家認為這句話裡的「科學」,指的就是生物學。生物學是如何藉助物理學,達到劃時代的突破與進展呢?而這些突破與進展是不是就這麼無懈可擊呢?

講者|長庚大學生醫系 周成功教授
撰文|高英哲

達爾文的《物種源始》,毫無疑問是生物學史上劃時代的里程碑。他十分強調個體變異的重要性,並且提出了個體變異經過遺傳與天擇,形成演化的過程。然而對於生物為何會產生個體變異,他在書中倒是很老實地承認他沒有什麼概念,一直要到湯瑪斯.杭特.摩根 (Thomas Hunt Morgan) 用果蠅研究遺傳突變,才確定了生物產生個體變異的機制。這中間將近一百年的時間,生物學可以說沒有什麼重大的突破。

達爾文跟拉馬克其實都接受生物會產生變異的事實,差別在於拉馬克認為變異是生物在遭遇環境挑戰下因應而生的,達爾文則認為突變在天擇過程之前就已經存在。問題是我們要怎麼樣透過實驗,證明他們誰才是對的?這個問題由馬克斯·德爾布呂克 (Max Ludwig Henning Delbrück) 解決,他與薩爾瓦多·盧瑞亞 (Salvador Luria) 共同設計出一個波動試驗 (fluctuation test) ,證明細菌對病毒的抵抗力,是來自隨機突變,而不是適應上的變異。

德爾布呂克能夠做出這個突破性的實驗,並非出於偶然,而是因為他原本就不是一個傳統的生物學家。他用物理學的角度來思考生物問題,在大家都還搞不清楚基因是什麼東西組成時,就用伽馬射線照射的實驗結果,認為基因應該是由幾千個原子組成的。這個說法令薛丁格大為讚賞,並促使他在數年後寫下影響生物學甚鉅的著作《生命是什麼?》 (What is Life?) ;日後克里克跟沃森發現 DNA 的雙螺旋結構,受到這本著作的啟發甚多。

並不是所有人都認為既然德爾布呂克做出了成功實驗,達爾文跟拉馬克對於生物產生個體變異的不同見解,從此就有了定論。有位名叫約翰·凱恩斯 (John Cairns) 的生物化學家,認為在德爾布呂克的實驗中,病毒馬上就把沒有適應力的細菌殺死了,並沒有給細菌足夠的時間適應,產生出可以遺傳給下一代的變異;他設計了另外一個含有半乳糖的實驗環境,讓細菌不會馬上就被病毒殺死,結果似乎反而證實了拉馬克的看法。他的實驗論文當時在科學界喧騰一時,直到十年後才有研究指出,生物的個體變異仍然是隨機產生的,凱恩斯所做看似支持拉馬克論點的實驗結果,其實只不過是細菌在惡劣的生長環境中,加速自己產生突變的結果。

所以達爾文終究得到了最終的勝利,太陽底下當真沒有新鮮事嗎?就在去年,一篇發表於《自然》期刊的研究發現,在實驗中給老鼠刺激,使牠們養成的制約反應,竟然可以透過遺傳,留傳到下一代身上,甚至有出現遺傳到第三代的案例。看來再怎麼樣大家認為理所當然,著毋庸議的事,有朝一日還是有可能遭到挑戰甚至顛覆,太陽底下永遠會有新鮮事的。

 

加入好友

2,538 人瀏覽過

發佈留言

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *

為了避免你是機器人,請在留言前回答以下問題: