生命是最精彩的推理小說：一個生物學家眼中的奇妙世界

前言 生物與非生物之間

1 紐約大道與六十六街
2 無名英雄
3 四個字母
4 查加夫拼圖
5 衝浪愛好者獲得諾貝爾獎
6 DNA的黑暗面
7 機會是留給準備好的人
8 原子產生秩序之時
9 什麼是動態平衡
10 蛋白質的輕吻
11 內部的內部就是外部
12 細胞膜的動態
13 賦予膜形狀的物質
14 數量、時序、剔除
15 時間是解不開的折紙

後記 除了跪在自然的潮流之前，什麼都不該做
審訂後記 天才作家與分子生物學家的才華凝結 / 余家利

前言
生物與非生物之間

　　我目前住在東京近郊的多摩川附近，經常在河邊散步。微風拂過河面吹來，令人心曠神怡。我避開陽光的反射，凝視水中。我知道水裡棲息著各種生命，突出水面的三角形小石塊上可以看到烏龜的鼻子；順著水流游動，是像細線般的幼苗魚群；或是黏在水草上，看起來像沙粒的蜻蜓幼蟲……

　　我突然想起剛進大學時，生物學老師問大家的問題：人可以在瞬間分辦出生物與非生物，但你是如何認定生物的？大家能為生命下定義嗎？

　　我一直期待著答案，但直到整個課程結束，都沒有明確的答案出現。課堂上僅列出由細胞組成、有DNA、藉呼吸製造能量等幾個生命的特徵後，隨著暑假到來，課程也告一段落。

　　在為某一事物下定義時，列舉出屬性來敘述是比較容易的做法，但是，要清楚認識定義的對象，絕不是件簡單的事。進入大學後我首先發現到的就是這一點。從那時候起，我就一直在思考何謂生命這個問題，但直到今天，還沒有得到一個明確、能令我滿意的答案。現在的我，對於過去二十多年來的問題，或許能做以下的考證。

　　生命到底是什麼？「生命就是進行自我複製的系統」，這是二十世紀生命科學所得到的一個解答。一九五三年，科學專門雜誌《自然》上刊登了一篇僅千字左右（一頁多）的論文，論文中提出由兩條方向相反的螺旋組成的DNA模型。生命的神祕就在這個雙重螺旋構造。因為它美麗的構造，許多人在看到這個劃時代模型的同時，就立即相信它的正當性。但更重要的是，這個構造還明確顯示出它的機能，兩位共同執筆這篇論文的年輕科學家華生和克里克在文章的最後說：「這個雙螺旋構造讓人立即聯想到自我複製機制，這一點我們並沒有忽略。」

　　DNA的雙重螺旋呈相互複製的對稱構造。雙重螺旋解開後，就像軟片的正片與負片的關係。根據正片製造出新的負片，原來的負片則製造出新的正片，於是產生兩組新的DNA雙重螺旋。寫入正或負片的螺旋狀軟片中的暗號，就是基因資訊。這是生命的「自我複製」系統，新的生命誕生時，或是細胞分裂時，成為資訊傳達機制的根幹。

　　DNA構造的發現，揭開了分子生物學時代的序幕。接著又陸續了解DNA上的暗號，就是細胞內微小物質的轉殖資訊，以及這些暗號是如何被讀取的。進入一九八○年代後，更能夠藉由類似極為精密的外科手術將DNA切開或連接，以轉錄資訊，換言之，基因操作技術的誕生，達到了分子生物學的黃金時期。讓我這個從小就著迷在草原上追逐昆蟲、在水邊捕魚，法布爾和今西錦司等自然主義者的崇拜者，也無法抗拒這股時代的熱潮。不管我願不願意，不，我甚至主動進入微小的分子世界。因為那裡有著生命的關鍵。

　　就分子生物學的生命觀，所謂生命體，是由無數微小零件組成的精密模型，說它是分子機械也不為過，也就是迪卡兒所主張的機械性的生命觀。如果生命體是分子機械，那麼就可能利用精巧的操作來改變生命體，進行「改良」工作。即使還無法立即進展到這種程度，或許可以讓分子機械的某個零件停止運作，來觀察生命體會發生什麼異常，以推測該零件的功能。也就是說，應可由分子的層次來解析生命的構造。基因改造動物，例如「基因剔除鼠」，就是基於這樣的想法製造出來的。

　　我過去對胰臟的某個零件頗感興趣。胰臟是製造消化酵素、分泌胰島素來控制血糖值的重要器官。由該零件的存在部位和存在量來思考，它一定與細胞工程有關。於是我使用基因操作技術，將它從DNA中抽取出來，製造出缺少了這個零件的老鼠。這就是「剔除」了某一零件資訊的老鼠。調查老鼠在生長過程中發生什麼變化，就可以了解這個零件的功能。或許老鼠無法製造充分的消化酵素而導致營養失調，或是因為胰島素的分泌異常而引發糖尿病。

　　投下很長的時間和大筆研究經費，我們終於製造出這種老鼠的受精卵。將受精卵置入孕母的子宮，然後等待小老鼠的誕生。母老鼠順利生產，我們屏息觀察幼鼠到底會出現什麼變化。幼鼠慢慢長大成為成鼠，但並未出現任何異狀。沒有營養失調，也沒有糖尿病。我們檢查牠的血液，拍攝顯微照片，進行了各種精密檢查，結果毫無異常和變化，令我們感到非常困惑。這到底是怎麼回事？

　　事實上，全世界與我們同樣抱著期待，製造出剔除了各種零件的老鼠，結果與我們同樣困惑和失望的例子不在少數。如果與預測不同，並未發生特別的變化，就無法發表研究成果，也不能寫成論文，因此很難顯示正確的研究實例，但相信類似情形有很多。

　　我最初也很失望，直到現在仍有一半失望的感覺。但另一半心情則開始思考，這不就是生命的本質嗎？

　　利用基因剔除技術，即使完全剔除某一種零件或某一片斷基因，生物仍可用某種方法彌補缺陷，發揮補償作用，使整體不至於出現任何功能失調。生命具有一種重要的特性，不像零件組成的模型般，能以類比推論的方式來說明，它似乎存在著其他的動態（dynamism）。我們觀察世界，能夠分辨生物與非生物，或許就是感受到生物的動態。那麼，這種「動態」到底是什麼呢？

　　我想起了一位猶太科學家舍恩海默。他在DNA的構造發現之前就已經去世了，他是首先提出生命為「動態的平衡狀態」的科學家，證明了我們吃進身體的分子，會在瞬間散布至全身，之後短暫停留在某處，接著又在一瞬間離開我們的身體。換言之，我們生命體的身體並非如塑膠模型般，由靜態的零件組成的分子機械，而是成立於零件本身的動態之中。

　　前幾年，我針對舍恩海默的發現，將我們不斷進食的意義和生命的形態，與狂牛症問題對照來進行探討，寫了《能安心吃牛肉了嗎？》一書。書中根據「動態平衡」論，思考如何區分生物與非生物，以及我們生命觀的演變。這也是我朝大學第一學期被問到的問題「生命是什麼？」更接近一步。