【化學奇境】創:DNA戰記

城市的DNA結構

■ 八次的探索講座終於在此劃上休止符,我們終將進入DNA層次與人類未來展望的層次。

撰文 ∣ 高子壹

達爾文於1859年發表《物種原始》一書後,開啟神創論與演化論長久以來的辯論,1925年發生在田納西州代頓(Dayton)鎮的「猴子審判」(Monkey Trial)大概是最著名的一役。在1920年代,美國公立學校已接受演化論做為教學內容,引起原教旨主義者的焦慮。虔誠的新教徒,同時也曾三次參選美國總統的威廉‧詹寧斯‧布萊安William Jennings Bryan遊說各州立法禁止教演化論,到1925年,有15個州提出禁止進化論的法案。

代頓鎮的年輕教師斯各普斯(John Scopes)便因在課堂上教授演化論而被告上法庭。原來在田納西州,違反反演化論法案者將被判處100到500美元的罰款,斯各普斯被判決有罪,罰款100美元,審判過程堪稱上帝與科學的世紀大對決。

演化論之所以無法駁倒神創論的最主要原因,在於演化論無法說明「生命的起源」,直到2010年5月,美國科學家文特(John Craig Venter)宣稱在實驗室中合成「人造生命細胞」,難道這個遺傳學中最大的謎團已經被解開了嗎?

12月18日的演講中,陳文盛教授從DNA遺傳學的歷史緩緩鋪陳出此問題的答案。

解構DNA

陳文盛教授稱DNA的發現史不啻是「從灰姑娘變名媛」的過程。1866年,遺傳學之父孟德爾(Gregor Mendel)發表〈植物雜交試驗〉論文,提出遺傳因子、顯性性狀、隱性性狀等重要概念,但沒有得到太大的迴響,直到五十年後,美國生物學家摩根(Thomas Hunt Morgan)從果蠅身上找到基因學說的基礎,他的學生斯特蒂文(Alfred Sturtevant)則畫出第一幅基因地圖。二戰結束前,研究者已經知道DNA由「核苷酸」組成,也知道「核苷酸」依賴磷酸和醣類聯結成聚合物,但DNA的分子結構一直是懸而未決的難題。

1953年,英國的華生與克里克(James Watson and Francis Crick)提出了「DNA雙股螺旋結構」,說明DNA由腺嘌呤(A)—胸腺嘧啶(T),鳥糞嘌呤(G)—胞嘧啶(C)彼此相配對形成。如果我們能知道DNA的分子結構,那麼,我們能用人工的方式合成DNA嗎?

這種由人類篡奪造物者地位的野望一直沒有停止過。米勒和尤里(Stanley Miller and Harold Urey)模擬早期地球環境,成功合成一些胺基酸,而胺基酸合成蛋白質的基本物質;福克斯(Sidney W. Fox)將18至20種胺基酸混合加熱,冷卻後,發現溶液中有類似蛋白質大分子的化合物,稱為類蛋白球(proteinoids);諾貝爾獎得主喀爾文(Melvin Calvin)將甲烷、氫、氨與水的混合物,利用γ射線照射,得到胺基酸、醣類和嘧啶(pyrimidines)和嘌呤(purines)等屬於核酸的物質。這些研究成果加強了有機演化說的自信,但合成的這些物質都無法表現出「複製」及「能量代謝」現象,不能被稱之為生命。

時間來到二十一世紀,美國科學家文特與他的研究團隊將絲狀黴漿菌的染色體解碼,在電腦的幫助下重新排列DNA,接著將人造基因放入另一個受體細菌中,這時,受體細菌內產生兩種基因,用抗生素將天然基因殺死後,留下的人造細胞不斷複製增生,新的人造生命細胞誕生了!

難道科學不只成功破解DNA密碼,甚至能進一步代行造物者的責任了?

DNA之鑰

《鋼之鍊金術師》中貫串故事的大禁忌:「人體鍊成陣」。愛德華兄弟因為意圖進行人體鍊成失敗,而付出了慘痛的代價。

陳文盛教授的答案是:「我們還有很長遠的路要走。」

「科學家會合成整套的基因體(染色體),但是不會合成細胞。打個比方說,我們目前可以重灌軟體,卻還無法創造硬體;就像是把電腦作業系統從windowXP轉換成windows7,只是如此的話,不能說我們憑空做出了一整台電腦。」陳文盛教授如此解釋。

行文至此,我的腦中不斷浮現漫畫《鋼之鍊金術師》的情節。故事背景設定在鍊金術相當發達的世界裡,艾力克兄弟為了讓死去的母親復活,經過長久的研究後嘗試禁忌的「人體鍊成」,沒想到卻付出慘痛的代價。人體鍊成失敗後,兄弟倆說出劇中經典對白。

阿爾馮斯說:「為什麼…?哥哥的理論應該是完美的……」

  愛德華喃喃答道:「理論是沒有錯的…錯的是…我們!」

文特的研究似乎顯示,以DNA做為開啟真理之門的鑰匙,科學離解開生命起源之謎的那一天越來越近。雖說有歷史記錄以來,人類探詢「起源」的執著是哲學、宗教及科學都無法迴避的問題,但隨著基因工程技術的進步,我們對「美麗新世界」既期待又怕受傷害的倫理與風險疑慮也越演越烈。在科學幾乎已經成為所有提問的萬靈解藥的當代,我們不應忘記,「人從哪裡來」的提問總該抱持著「人要往哪裡去」的關懷而開展。

(本文作者為清華大學社會學研究所碩士班研究生)

延伸閱讀:【人造生命】合成基因組讓細菌醒來了維基上的鋼之煉金術師

責任編輯:MissZoe

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14 thoughts on “【化學奇境】創:DNA戰記

  • 2010 年 12 月 28 日 at 15:41:44
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    如果你相信演化論,就要知道「人要往哪裡去」是一個極難回答的問題,因為決定權不在我們手上。

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  • 2010 年 12 月 28 日 at 16:34:46
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    有沒有某些人的文章特別容易釣出老師的八卦....
    釣上來啦

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  • 2010 年 12 月 28 日 at 17:48:32
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    本文錯誤甚多,請留意。

    『1953年,英國的華生與克里克(James Watson and Francis Crick)提出了「DNA雙股螺旋結構」,說明DNA由腺嘌呤(A)—胸腺嘧啶(T),鳥糞嘌呤(C)—胞嘧啶(G)彼此相配對型成,複製時由訊使RNA(messenger RNA)轉錄訊息,用半個DNA當模子,製造出另一半,這些研究的發表明確地揭示DNA是遺傳物質。』

    這段就有多個問題:
    1). 文中的「鳥糞嘌呤(C)—胞嘧啶(G)」寫反了,鳥糞嘌呤是Guanine (G),胞嘧啶是Cytosine (C).
    2). 下一句說「複製時由訊使RNA(messenger RNA)轉錄訊息」,DNA的複製與基因表現的轉錄是兩個不同的過程,複製時根本不需要 mRNA。
    3). 最後結論「這些研究的發表明確地揭示DNA是遺傳物質」--哪些研究?DNA的構造是什麼,無法證實其為遺傳物質。明確顯示DNA是遺傳物質的研究,是Griffith的肺炎球菌轉型實驗,以及Hershey與Chase的噬菌體標記感染實驗。

    下面一段,提到「而胺基酸合成蛋白質的基本物質,蛋白質則是DNA的重要成分」--蛋白質怎會是DNA的成分?這是兩類完全不同的分子。

    最後,本文的主旨為何?Craig Venter的研究,並不能回答生命從何而來的大哉問,而藉由操弄DNA來改變生物的性狀,已經是現代分子生物實驗室裡的日常技術--難道這樣就是展現「DNA做為開啟真理之門的鑰匙」?這樣宣示過於魯莽。

    我不明白本文最末段詠嘆的新的啟發與最終的關懷,如何與前面的長篇科學史連結起來。如果本文是在嘗試「科學與人文」的結合,則我們可以從此文為例證,知道要做得對做得好,不是件簡單的事情。

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    • 2010 年 12 月 28 日 at 22:37:36
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      這樣說好了,如果人文或社會學家希望了解科學家在做甚麼,這是很好的機會闡述給他們需要的知識。雖然這不表示他們必須接受或認同我們的想法,我們也沒有必要贊同他們的立場。既然雙方都問同一個問題,在大家都尚未達到目標之前,能在一起各說各話也是好事,至少可以知道彼此在關心甚麼。你肯花時間指出錯誤,就是誠懇。

      Reply
  • 2010 年 12 月 28 日 at 18:26:01
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    您好,

    關於G跟C標示顛倒與蛋白質等句子意義曖昧不清的問題,已修正。感謝您的細心指正。

    CASE 板僕 敬啟

    Reply
  • 2010 年 12 月 28 日 at 23:30:58
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    這個故事告訴我們不能隨便相信google大神,尤其當出現的資料是簡體字的時候...我以後會更小心地求證資料,謝謝纖毛蟲的細心指正。

    第一段與最後一段是我自己的聯想,如果您覺得接不起來可能是作者(當然也就是我)的文意不清。「真理之門」是《綱鍊》裡艾力克兄弟嘗試「人體鍊成」時看到的一個門,放在那一段想講的是想接「創造生命」的梗。還有,我不知道如果人可以「創造生命」是不是能更進一步促進對「生命起源」的研究,這可能就要由自然科學專業來回答了。

    還有啊,我不敢說這是什麼人文跟科學的結合也,因為裡面好像沒有出現什麼社會科學的專業語言,如果讓人誤會社會科學都在搞這麼鳥的東西就不太好了......

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  • 2010 年 12 月 28 日 at 23:44:53
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    嗚,其實最主要還是小編我的疏失...我會繼續努力加強我的科學類編輯能力的...
    這麼多各科專業的人在收看CASE PRESS,小編每天皮都繃很緊,但仍不免有繃不夠緊彈力鬆弛的時候(淚)。在資訊量日益龐大、編輯人手不足的情況下,還請大家多多擔待啊!Q_Q

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  • 2010 年 12 月 29 日 at 00:35:59
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    MissZoe妳真的太客氣了,大家都知道作者該為自己寫下的每個字負責。

    當然還是要謝謝纖毛蟲這麼認真地看文章,還花時間回文,避免錯誤的訊息再繼續傳遞下去。

    P.S.陳文舜教授的演講及「畫說DNA」網頁上有關於DNA研究史的正確訊息,文章內出現的錯誤都與陳文舜教授及該網頁無關。

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  • 2010 年 12 月 29 日 at 00:39:13
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    才剛道歉馬上又犯錯Orz 我果然是欠K...

    P.S.陳文「盛」教授的演講及「畫說DNA」網頁上有關於DNA研究史的正確訊息,文章內出現的錯誤都與陳文「盛」教授及該網頁無關。

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  • 2010 年 12 月 29 日 at 12:20:23
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    大家都很客氣。
    這就是我想找出wiki創業過程的原因,因為它充分發揮了科學的精神,就是讓大家來貢獻、來找碴。
    一個布落格能讓各種人來看,還提出指正或意見,就是成功的起步。再往前就是如何延續,方向和累聚的目標就越見重要了。

    Reply
  • 2010 年 12 月 30 日 at 11:32:44
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    如果對細節訂正有了共識,CASE PRESS 有打算修訂原文,或在文前、文後、應修訂段落處,加上修訂內容嗎?我猜想有很多讀者都不太看回應...

    Reply
  • 2010 年 12 月 30 日 at 11:45:38
    Permalink

    您好,原文於事實部分的敘述錯誤發表當天(三小時內)便已經修正了,也已於留言中立刻公告了。

    沒有修改的部分,屬於作者感想部分,應受思想自由保障,編輯是不能幫作者改感想的....若有讀者想要回應自己意見的話,可以撰文投稿到此一信箱:
    agathazoeCASE@gmail.com

    CASE PRESS需要大家踴躍提供意見!!

    CASE PRESS板僕 敬啟

    Reply
  • 2016 年 02 月 07 日 at 16:14:24
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    鳥糞嘌呤是Guanine (G),胞嘧啶是Cytosine (C)

    文章沒有修改耶!

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