基因私密全傳—密碼已經列出,卻要如何解讀?

基因私密全傳—密碼已經列出,卻要如何解讀?
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「我們在基因組讀出和寫入的,是人的軟弱、慾望及野心⋯⋯歷史不斷重覆,因為當中的基因不斷重覆。而基因不斷重覆,因為歷史也在重覆。」

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「會否有一天,智能機器能解讀操控自已的指令密碼?1

千禧伊始,人類基因組(The Human Genome)圖譜大致完成。紐約時報本週榜首新書《The Gene: An Intimate History》至此剛過半程,作者Siddhartha Mukherjee重提這個哲學疑問,帶出現代人的挑戰:「對人類而言,密碼己打印列出。解碼、閱讀、以及明白它則是另一回事。」

基因密碼已經列出

美國總統克林頓在他親自撮合的私人資金和國際科學團隊同步發佈儀式中,以「毫無疑問是最重要、最奇妙的人類作品」來形容即將完成的人類基因圖譜。數月後(2001.2.15),國際人類基因組計劃團隊在Nature發表數百人聯名的《人類基因初步定序(sequencing)及分析》里程碑論文,以自覺的歷史感回顧剛滿一世紀的遺傳科學進程:「在廿世紀初的數星期,科學家重新發現孟德爾的遺傳定律,激發起對遺傳訊息的性質與內容的科學探索,成為百年以來推動生物學的力量。」

科學家將遺傳研究分為四個歷時25年的階段:染色體的發現確立了遺傳的細胞基礎;DNA雙螺旋體的發現構成了遺傳的分子基礎;理解細胞閱讀基因訊息的生物機制,以及發明以重組DNA進行複製與定序的技術之後,掌握了遺傳的訊息基礎;70年代以後,隨著由單一基因至整個基因組的解碼競賽,進入基因組學(genomics)年代。

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在「中場休息」前,《The Gene》以整章〈The Book of Man (in Twenty-Three Volumes)〉 導讀智人的「指令密碼」:人類的基因組就是存在於每一個細胞中的遺傳密碼,它由30億個分佈於DNA分子鏈上的單元組成(只有ACGT四字的單元,打印出來可滿佈150萬頁紙),並分佈於23對染色體,其中的XY或XX決定男女性別,比近親黑猩猩少了一對——「百萬年前人類和靈長類友善地分手後,失去一些染色體,賺了一對能反向的姆指」。

Mukherjee上一本處男著作《萬本之王》(The Emporer of Malady)幾乎網羅全部可拿的獎項,是說書高手中的高手,科學發現由他娓娓道來,與個人和家國的命運交織成峰迴路轉的大歷險故事。《The Gene》讓我重拾《The God of Small Things》等印裔英語著作曾帶來的「揭不停手」快感。

我是遺傳學的門外漢,也許是人皆熟知的DNA發現最令我著迷;在遠離基礎物理的分子和細胞世界,讓James Watson和Francis Crick「一眼就看到答案」的Photo 51美得教物理人落淚,更為女科學家Rosalind Franklin不值——若非在不知情下讓對手看到她拍得的雙螺旋體正面照,DNA的結構可能由她最先發現。

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"Photo 51",B型DN 的固態晶體 X 光繞射圖片,1952年5月由博士生Raymond Gosling在Rosalind Franklin指導下於倫敦國王學院攝得,為鑒定DNA雙螺旋體結構的重要證據。Photo Credit: WP:NFCC#4fair use

DNA蘊藏生命一切可能性,亦長得不可思議。曾在1998年為首個複雜生物(蠕蟲)基因定序的John Sulton形容,「你體內每個細胞中,都有一條長達兩米的物體。若放大至如縫衣線一般粗,這個塞在細胞內的東西可伸到200公哩之外」。

可是,滿載生命演化的回億和傷痕的DNA長鏈中,只有2%構成遺傳單元的基因(gene)。作者比喻,「如果DNA横跨歐美之間的大西洋,基因有如汪洋中的島嶼,串起來只夠越過東京市區」。基因之間的物質,即使已知的「垃圾基因」,功能仍是迷。

人類基因組圖譜目前界定共20,687個基因,只比蠕蟲多9%,更比稻和麥少一倍。這份Richard Dawkins所說的「食譜」如何能在指定的位置和時間中製造出人體的每一個細胞,集合成各器官、組織,然後生成宇宙中最複雜,正準備自行解讀1「指令密碼」的生命個體?閱讀「基因私密史」,每有會意便帶來更多困惑。

未解碼已試圖竄改

「基因是史上最危險的意念之一」。儘管智人仍未能「解碼、閱讀、以及明白」自已的指令密碼,已急不及待地試圖竄改。就在前天,一群科學家聯同商界及政策領䄂在哈佛大學閉門會議後,「先斬後奏」地在科學期刋Science公佈合成人類基因組計劃(Genome Project-Write, GP-W)的意向2,引證了「孟德爾的守護人 (Mendel's bulldog)」及genetics創詞者William Bateson百年前的預言:「人發現了能力就必會利用。遺傳學的泉源快將提供令人驚歎的大能3。」醫學道德及人文教授Laurie Zoloth質疑,「是否要在開始前停一停,反思一下GP-W可能帶來的問題呢?」

「基因的歷史同時是個人和人類的歷史」。人類正面對勇敢的新世界,需要一份「後基因組宣言」或「銀河系旅客指南」。這些都要留給下一代草擬。作者只能在最後一章重溫基因科學百年歷史給出的教訓。「我們在基因組讀出和寫入的,是人的軟弱、慾望及野心⋯⋯歷史不斷重覆,因為當中的基因不斷重覆。而基因不斷重覆,因為歷史也在重覆。」

最終,基因是甚麼?基因是訊息;基因是過程。在Mukherjee最後的演譯,基因在生命中不斷循環:基因為RNA編碼,RNA生產蛋白質,蛋白質型成及調節有機組織,有機組織感知環境,環境影響表觀遺傳(epigenetics),表觀遺傳調節基因⋯⋯ 「基因是我,基因又不是我。」

  1. 指令密碼 (code of instruction):本文初稿(包括蘋果日報原文)曾以「使用手冊」直譯instruction manual:“There is an old conundrum in philosophy that asks if an intelligent machine can ever decipher its own instruction manual (location 5941, Kindle edition, June 2016)。此說相信出自諾獎得主John Sulton在人類基因組圖譜完成後一段訪問:“I mean one thing I do like is to reflect on the fact that it took four billion years for life to emerge and evolve to the point where one particular living organism was able to read its own code of instructions. And that I think is a most wonderful philosophical point. There'll be a much more wonderful philosophical point when we understand how the code of instructions works, but at least we've read them out on the tablets, you see, at this point.” ‘code of instruction’ 似較貼切,「使用手冊」遂修訂為「指令密碼」。
  2. Jef D. Boeke et. al, The Genome Project–Write, Science 02 Jun 2016. DOI: 10.1126/science.aaf6850
  3. "'When power is discovered, man always turns to it,' Bateson wrote darkly. 'The science of heredity will soon provide power on a stupendous scale…'": location 1252, Kindle edition, June 2016.

本文獲授權轉載,原文刋於蘋果日報What we are reading

責任編輯:周雪君
核稿編輯:鄭家榆

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