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《一粒細胞見世界》導讀(上):從細胞透視生命本質 ---- 程樹德
2023/02/24 20:36:00瀏覽318|回應0|推薦1

美國東北部的麻州像是一條巨型的抹香鯨,方方整整的頭和身軀向西插入內陸,剛好咬住紐約州的腰部,而細小的尾巴向北蹺起,仍留在大西洋中,承受海洋之滋潤與肆虐。這條尾巴又像細長的手臂,它其實就是著名的「鱈角」半島。半島的南北兩岸均是綿延的沙灘,但南岸尤為波平浪靜,是波士頓人在夏天避暑戲水的勝地,富人尤以擁有面海度假別墅為傲。甘迺迪家族在小港「海恩尼斯」(Hyannis)有個大莊園,老夫人常住於此,而在權力圈內打滾的諸兄弟,休假群聚此處時,便熱鬧滾滾、性事連連。   

在鱈角半島底部,也就是手臂的胳肢窩處,是一個叫伍茲霍爾(Woods Hole)的寂靜漁港。一條小街緊逼著海岸,三、四間老式啤酒館排列在兩側,店外的風鈴叮叮噹噹隨風響著,小漁船從外海進內港時,小街中段的橋便掀了起來。在小街一端有一棟溫暖的小木屋,是間書店,店裡頭除了供應休閒書、旅遊書和文學書外,竟有許多生物、演化、地質和氣象之類的書籍,與大學校園內的書店相比,毫不遜色。小街另一端的左側有間小水族館,展示著幾十種當地的魚類,右側有條巷子,遊客一旦轉進去,會發現幾棟高大的建築,外牆有羅馬式的大石柱,小拱門入口處鏤刻著「莉莉紀念實驗室」或「洛布實驗室」。在這新世界的小漁村中,怎會有舊世界的藝術傳統和科學研究呢?凡是對生物學歷史有一絲興趣的訪客,會發現這僅有一條小街的漁港,幾乎是細胞學的麥加聖地。十九世紀末葉,當實驗生物學勃興時,美國東北部的生物學家利用此處易於捕獲海洋生物之便,設立了暑期海洋實驗站,一面享受泛舟觀海之樂,同時也與三、五好友趁機一起做個構思已久的研究。到了二十世紀初,這「伍茲霍爾海洋生物研究所」已開始出現引人矚目的成果。   

從德國移民到此的洛布(Jacques Loeb, 1859-1924),在1912年利用化學藥品刺激海膽的卵,使它不必受精,即進行分裂。這結果不但上了報紙的頭版,而且被新聞界誤報為「試管中製造生命」,甚至被比喻為「處女生子」之神蹟,讓很多未婚婦女不敢到海邊戲水,但也讓求子心切的夫婦趨之若鶩。不久之後,一位天才橫逸的匈牙利人聖捷爾吉(Albert Szent-Györgyi, 1893-1986),被納粹趕到美國,就在伍茲霍爾落腳下來,他在1930年代即因發現維生素C,而獲諾貝爾生理醫學獎。這位自稱「酒神」型的實驗者,聲明自己沒有長期的研究計畫,今天想到什麼有趣的事,就做什麼,因之他雖然聲望崇高,卻經常申請不到研究經費。他在海洋生物研究所的多年中,對肌肉如何產生運動深感興趣,進而影響了同事,不少人用烏賊的巨大神經軸突,來研究胞內囊泡之移動以及神經脈衝的傳遞。   

海洋生物研究所對科學另一重大貢獻,即是暑期舉辦的細胞生理學課程,凡是研究生或想改行的老手,都可在此接受深入的訓練,而授課者則是資深的細胞生物學家。在密集的授課、實驗和討論中,常激發出新的假設,也正是在這種合作又競爭的氣氛之中,細胞內多種管轄運動的分子,以及控制細胞分裂的「週期蛋白」陸續被發現,因而催生細胞學的黃金時代。這項課程的籌劃者有個遠見,即開放一些學員名額給新聞記者及科學作家,讓這些文科人士也能浸潤在細胞學的趣味之中。在1987年,這項「陰謀」果然逮到《華盛頓郵報》記者倫斯伯格,他因之受到雙重的魔咒,不但愛上了細胞學,更與一位同班上課的細胞學研究生墜入情網。從1989年他就辛勤的為這份柏拉圖之愛而東奔西走,進行訪問、撰寫、拍照、思考,終於在六年後,把他「愛的結晶」呈現給讀者,就是您手中這本《一粒細胞見世界》。   

就因作者不是職業科學家,所以反而較重視一般內行人習以為常的科學觀念,也較能透過刻意的說明,讓各種理解層次的讀者,都能一窺科學的堂奧,不論中學生、大學生或研究生,都能從本書的閱讀中受到啟發。   

第一項基本體認:生命的機械觀   

在現今細胞學豐富的歷史及文獻中,有三項基本體認最能讓作者興奮及深思,它們貫穿了各章節,指導了作者思考及敘述的方向。讓我在此提出來,為讀者解釋一番。其一就是所謂「生命的機械觀」,也即認為:生命諸運作皆可由物理及化學原理來解釋,不需另想像一種神祕的「生命力」。雖然用機械運行來說明天文現象,很早即由笛卡兒提出,但植物的萌芽、開花與結果,動物的胚胎發育及運動覓食,似乎有一內在的「生機」、「生靈」或「靈魂」在主宰,因此從亞里斯多德以降,一直到十九世紀中葉,歐洲科學家仍然認為一個神祕的「生命力」劃分了生物與無生物。但隨著實驗方法的進步,被歸因於神祕力量的現象,可以用自然的運作解釋,而其根本道理似乎也能用日漸精密的物理與化學來明瞭,造物者之心機與生命力的陰影也都被趕出了生命體。   

作者在字裡行間,常情不自禁的表達對這項新體會的快樂,例如幾百萬個保存在液態氮桶的細胞,可以在無生命狀態下冰凍許多年,一旦解凍了,這些細胞又可攝食、爬行和繁殖了。這個例行的實驗步驟,如果用「生命力」之進出來榮耀之,似乎多此一舉。又例如細胞內囊泡交錯運行著,好似有無數小精靈很活躍的推動著,但當我們在試管中能用馬達分子、細胞骨架分子和供應能量的分子重現這「原生質」內神祕運動時,小精靈們也黯然失色了。

( 知識學習隨堂筆記 )
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