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基因工程是創造生命嗎?

作者/陳錦生


「生命」是什麼?亙古以來人們一直試圖想去瞭解這個問題。宗教家和哲學家各自對生命下了不同的定義,但卻無一令人滿意;生物學家雖然也無法為生命下定義,但卻描述了「生命現象」的種種特性。這些特性包括:凡是生物必有一定的形狀,有感覺的反應, 有生長的能力,有新陳代謝的現象,最重要的是,凡是生物必能自我繁殖。

科學家對生命現象的研究,是從「自我繁殖」的現象開始。自古以來,人們就有「龍生龍, 鳳生鳳」的經驗和知識,但其中的道理,一直到大約一百多年前,才由奧地利的孟德爾神父發現。這位後來被稱為遺傳學之父的孟德爾神父,在他著名的碗豆實驗中,首先提出了遺傳因子的學說,繼之而起的遺傳學家摩根 (Morgan) 則從果蠅的研究,證實了所謂遺傳因子的物質基礎就在細胞內的染色體上。但基因 (Gene) 究竟是什麼?仍然無法理解!

1953年,年輕的華生 (Watson) 和克里克 (Crick) 首次提出了染色體上,去氧
核醣核酸「 DNA 」之雙螺旋構造的理論,就像在生物學的研究中投入了一顆原子彈一般,一瞬間沖垮了封閉生命奧密的堤防。DNA 結構的發現,不僅為生物遺傳的物質基礎建立了堅實的理論基礎,而且在短短的十年之間,迅速地產生了一門新的學科--分子生物學。

在DNA雙螺旋模型建立以後,關於基因如何進行複製以及遺傳信息如何傳遞的奧秘就變得明朗起來。DNA的雙螺旋結構,顯示了DNA的自我複製是以半保留的方式進行,而且它如何傳遞遺傳信息的謎底也漸漸地揭曉了,原來DNA的四個鹼基(A.T.C.G.) 的排列方式就是一種密碼 (code)。每三個鹼基的任意排列,如:ATC,ACG,AAT……等,在細胞內的多太鏈(製造蛋白質的原料)上就有一個相對應的胺基酸,此種「三位一體」的鹼基組,就是構成蛋白質的二十種胺基酸的密碼,根據這個結果,分子生物學家提出了一條中心法則 (central dogma):以DNA的單股(single strand) 作模板,用以自我複製,同時也可用來製造與其上鹼基排列對應之核醣核酸 (RNA),這核醣核酸隨即可被傳遞到細胞質中作為製造蛋白質的模板,將核醣核酸中的密碼翻譯成為蛋白質中胺基酸排列的訊息。生命現象就是這些基因或遺傳密碼,生生不息的運作。

分子生物學的誕生,也無可避免地產生了另一門新興的學科--基因工程的發展。基因工程(或稱遺傳工程),簡單地說就是一種定向控制遺傳的技術,也就是在分子或基因的層次上改變遺傳的方法。傳統生物遺傳的改變方式,是靠生物個體間的有性雜交(育種)或其他物理(輻射)、化學(藥物)的誘導,創造了許多不同動植物的新品種。這種傳統育種的方式,不但耗時,而且在親緣較遠的物種間,也沒有辦法進行。 然而,在二十世紀六○年代,發展出了一種新的技術,稱為細胞融合,用人工的方法把屬於不同物種的兩個或兩個以上的細胞融合雜交,使不同的染色體和基因共存於一個雜交的細胞之中。科學家利用此一技術,製造出「馬鈴茄」(馬鈴薯+蕃茄)、「山綿羊」(山羊+綿羊)等過去未曾有的新物種。這種技術打破了有性雜交不親和的界限,擴大了生物雜交的範圍,不但在同種之間,亦可在不同種之間進行雜交,而且大大地縮短了培養新品種的時間。

接下來的進展,便自然而然地發展到基因工程的階段。所謂基因工程,就是通過類似工程設計的方式,把一種生物體中某些有用的DNA片斷(或基因)用特殊的化學剪刀(限制內切脢)剪下取出,然後再利用特定的漿糊(接合脢)將其接在特定的運載工具(載體)上,再運送到另一種人們希望改造的細胞中,用相同的剪刀漿糊法,接在目標細胞的基因上,使此一細胞改變符合人們希望的新物種。利用此一技術,科學家已成功地利用大腸桿菌生產人類的胰島素和生長激素等物質,為那些需要此種激素的病人,帶來了福音。此外,用來治療癌症的干擾素、預防B型肝炎的疫苗,也都是利用相同的方法生產進入市場。

基因工程的發展越來越快,它被稱為「現代的上帝」,因為它可以改變遺傳基因,操控生命,也可以利用基因診斷方式,修補先天的遺傳缺陷。利用基因工程的方法,科學家成功地製造了專吃石油的細菌,改進了農產品的品質,製造了抗凍、抗蟲、抗病的「超級蕃茄」,凡此種種,讓我們看到了基因工程的「美麗新世界」。電影「侏儸紀公園」所描述的製造恐龍技術,雖離事實尚遠,但在理論上卻不是不可能的。

基因工程已被廣泛地應用到改造生命、操控生命,但它是否就能製造生命?答案是否定的,這些技術只是利用原有的生命在進行著,科學家縱然對生命的物質基礎幾乎是瞭若指掌,但生命的「本質」究竟是什麼,卻仍然無法瞭解。遺傳工程好像一根神奇的魔杖,可以將現有的生命加以改造,但也僅止於改造,而非製造,更談不上創造了。

那麼,到底有沒有可能製造生命呢?生命的基本單位--細胞,是由許多的部分,如:細胞膜、細胞核、粒腺體、內質網……等組成,它們又分別由不同的生物分子構成,因此,要製造一個簡單的細胞,首先要能製造這些生物的大分子,然後才能夠組成一個完整的細胞,更奇妙的是要能夠賦予生命力,這是目前仍然不能明白的部分,正如物理學中,那不能超越的光速一般。

雖然如此,科學家仍然試圖合成一些簡單的核酸、蛋白質等,用以構成生命的兩大分子。目前僅有少數的簡單分子能夠人工合成,還有許多的大分子尚無法合成。除此之外,生命的物質包括構成細胞膜的脂質、醣類和水分子等,縱然這些分子都具備了,也不能說它就是生命,只能說它具備了合成生命的物質基礎而已。就好像許多電腦的零組件,還需要正確的裝備,和更重要的外在電源及指令才能有效的工作。「生命來自生命」仍然是顛撲不破的真理。

「耶和華用地上的塵土造人,將生氣吹在他的鼻孔裡,他就成了有靈的活人,名叫亞當」(〈創世紀〉二章7節)。將來,生命的物質基礎也許可以製成,但那「生命的氣息」卻仍然是奧秘。耶穌說:「我來了,是要叫人得生命,並且得的更豐盛。」耶穌所說的生命絕不是物理或化學的生命,而是另一種新的生命,這種生命不是基因工程可改造的,卻是比現有的生命更為珍貴。也許我們該追求的是這種永恆的、更豐盛的生命。

作者簡介:臺灣大學農學博士,主修昆蟲學,現為長榮大學校長。

(本文取材自《新使者》雜誌35期)


 
 
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