活動報導 | 通識核心課程 於 2012-10-04 發表

東海講座:從動盪的基因體窺望生命世界

活動報導

◎演講者姚孟兆博士

   中央研究院院士、中央研究院分子生物研究所特聘研究員兼所長

◎演講概述

  東海大學通識教育中心與公民陶塑計畫於101年10月29日舉辦東海講座,邀請中央研究院院士、中央研究院分子生物研究所特聘研究員兼所長姚孟肇博士講授「從動盪的基因體窺望生命世界」,並於講前特請葉芳栢校長頒發東海獎座。

  姚博士的研究著重於染色體的不穩定特性,以及不穩定對生物所造成的影響,由於維持基因體的穩定是為生命傳承的重要關鍵,因此,基因體自身的變動,還有基因體與環境所產生的的互動關係,便是分子生物研究這門科學的任務。自從2001年《Nature》與《Science》兩大科學雜誌不約而同地發表了破解人類基因定序的報導以後,相關學科正式進入了後基因時代--一個人類基因圖譜之繪製完成的時代,不僅撼動了學界,也改變了世人對基因的想法。

  在開始正式主題之前,博士從小時候的台北生活經驗起頭,分享科學界觀看生命世界之道,開啟未知之物的想像源頭無非是從日常生活而起,存在於世界上的生命形形色色,已知物種約有一百六十六萬種之多,但令人驚訝的是未知物種的數目卻多達相同數目的十倍以上。當然科學具有獨特的眼光去挖掘這個問題,科學擅長期待未知的部分,也必須擅長,人類歷史又極其亙古綿長,更數度問過類似的大哉問,經過文藝復興人與環境的想像、工業革命的機械科技發達、十九世紀末期才建立起的科學系統、達爾文的生物演化論到二戰後分子生物學興起,生物哲學的邏輯推理已為生命解答了諸多疑慮,並於往後的年代不斷推展生命系譜的可能樣貌,然而夢想得靠具體實踐來達成,當今的生命科學多借助數學、物理、化學等學科的專業技術,來處理更進一步的實務問題。

  如果需要一個藍圖去規劃生命的發展,那麼DNA就是構成生命藍圖的基礎。DNA主導所有生物形象和細胞的分化,是一組具定性、雙股、配對的結構,由四個化學成分不停的排列組合而成,製造成蛋白質的形式,每組DNA皆有必須傳達的中心信念,為生命製作新的訊息。就科學史的意義而言,發現DNA的排列、組成、定序方式破解了生物如何傳承的深奧難題,基因體的存在意義在於傳遞和維持各代生命的信息。靠著現代科技的幫助,最後甚至進入了可以計算生命基因序列的階段。

  發現生命是以訊息的方式在傳遞、複製、成長了以後,以數位方式想像生命形式的方式,取代了以往用化學的角度解決生命哲學問題的取徑。生命逐漸被視為一套數位資料,編碼清晰,並具有可以傳達的性質。生命的基礎更是一套動態過程,DNA中的化學成分先交互組合,翻譯為RNA,最後再翻譯為蛋白質。以數位來詮釋生命動態的概念是非常重要的,因為這個特性說明了生命即使複雜且龐大,不過卻是有限的,並且堅持維持它自身的穩定性,以系統的方式恆定成長。穩定性的維持是建構生命基礎的另一指標。

  但事實上基因體不會是一直固定不變的,基因體其實不斷地在變動。變動的因子除了基因體複製的化學工程過於龐大,以及於垂直的世代傳承中產生差異以外,尚有環境因素。環境、食物和科技產品對基因體的影響甚劇,嚴重的話會破壞基因體,引發各式疾病。除此之外,個體內的基因也自行產生變動,如跳躍的基因,移動於各基因體之間,進行修補或擴散等必要功能;又如防範外來侵害,如免疫系統,為維持基因體穩定,派出細胞抵抗入侵者的防衛機制。自行產生變動的基因體基本上都是刻意、有目的地去改變原本的位置,為了賦予生命功能所進行的動態行為。

  物理學家兼諾貝爾物理獎得主理查費曼(Richard Phillips Feynman)有言:「知性的享受是科學重要的價值。」科學的想像如同藝術、文學一樣,敞開著一道知性的思索大門。

  本講座以涵蓋科普、針對非專業學生講授為原則,為聽眾帶來深入淺出的內容,演講最後於熱烈的掌聲中圓滿落幕。相關演講影音內容可上本校VOD數位隨選系統(http://tvod.thu.edu.tw/vod/web_new/login_default.asp?v_type_serial_no=2484&rule=1&free_login=1)觀看。

 

演講後問答:

Q:解開基因排序之後,當今的科學願景又是什麼?

A:這個問題關係到基礎科學和應用科學的劃分,而我的本分是前者。基因序列解開後就是一套知識系統的成果,然後最直接影響到醫療研究的應用,另外就是幫助如何在科學實驗中減低成本、增加醫學效率,像是癌症和體質之間的關係研究。求知是知識論方面的關懷,應用可能關係到方法論和研究法的層次。

Q:未來能靠著相關學科解決疾病遺傳的問題嗎?或再去做其它的解析或組合?

A:目前朝著基因治療的方向努力,但當今修補基因的技術還很不成熟,正在嘗試階段,即使使用了療效也有限,跟著產生很多副作用。另一個方向是創造基因,這個領域是顯學,例如生殖問題的研究。

Q:生命個體之間以及外來的因素既然會造成基因差異,但環境變動很快,科學發展的速度是否能跟上或適應生物體的改變?

A:生命序列目前已經不視為解開生命奧秘的重要問題,因為許多部分不是無用就是無解。但解開生命基因的工程的確一直是相當昂貴的實驗,另外科學方法是否能解決精神、良知怎麼為生命做決定的問題,直到現在也還無法解決。

Q:這幾個年頭下來科學界是否有出現過劃時代性的重大成就?

A:個人的意見是還沒有出現。這個問題很需要長時間過後的事後反思,目前仔細觀察會發覺許多科學成就似乎只能承認是某一科學發展的一環。 

Q:基因工程的吸引力在於疾病,但可惜的是目前很多理想是未能實踐的。是否可以請博士您預測未來的方向?

A:預測可能是下一代的工作,我們這代的研究注重於如何發現基因的檔案,以及剛才沒有提到的,關於基因怎麼表達的問題。處理這些問題很需要數學的幫助,其實很多問題不是單單的生物分子學或基因學就可以獨自解決的。

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