1969年的隕石碎片,說明了或許人類是由星塵組成

1969年的隕石碎片,說明了或許人類是由星塵組成
Photo Credit: bottlemagic23@Flickr CC BY 2.0

我們想讓你知道的是

科學家發現默奇森隕石運送了一種極不尋常的貨物。隕石和地球一樣古老,已經在外太空漫遊數億年,上頭攜帶了數種構成蛋白質的胺基酸,以及組成DNA的重要成分—嘌呤和嘧啶。

文:安德里亞斯・華格納(Andreas Wagner)

不妨在家裡嘗試一個令人驚奇的實驗。把小麥放入容器中,並用髒內衣封住開口靜置21天,你就會看到老鼠出現。不只有新生的小鼠,還有成鼠。別大驚小怪,起碼這是17世紀醫師兼化學家揚・巴普蒂斯塔・凡赫芒(Joan Baptista Van Helmont)的描述。(他也曾說過,將羅勒置於兩塊磚頭之間,經過陽光的照射,就會出現蠍子。)

凡赫芒不是第一位提出此假說的人,自然發生說(spontaneous generation)至少可以追溯到亞里斯多德,但凡赫芒卻是最後一群提倡者之一。現在若有科學家提出小麥與內衣共同合作創造新生命,肯定被視為瘋子永不得翻身,但凡赫芒草率的實驗並沒有造成太大騷動,1644年過世時,他仍是一位備受尊敬的人。自然發生說在當時廣被大眾接受,他的實驗只是驗證了明顯存在的事。

凡赫芒過世幾十年後,意大利醫師弗朗切斯科・瑞迪(Francesco Redi)向世人展示類似的實驗如何完成。他將肉塊置入廣口瓶中,經過一段充足的時間後,瓶子裡爬滿了蛆。然而這並非自然發生的,如果瑞迪用棉布封住廣口瓶,蒼蠅就無法在肉裡產卵,也就不會產生蛆。

瑞迪促使自然發生說加速式微,17世紀的荷蘭人安東尼・范・雷文霍克(Antonie van Leeuwenhoek)也是如此。他是布商,同時是一名鏡片研磨師,他製造的顯微鏡開啟通往微生物世界的康莊大道。有段時期,微生物比可見生物微小許多,因而提供自然發生說擁護者有個完美說詞,其中如蘇格蘭神父約翰・尼丹(John Needham),在18世紀中期提出腐敗有機物創造微生物的說法。一個世紀後,路易・巴斯德的實驗結果反駁了尼丹的觀點:是微生物造成有機物的腐敗,與尼丹的說法正好相反。巴斯德將營養豐富的肉湯和周圍的空氣徹底殺菌,最終顯示並沒有新生命生成,此實驗不啻宣判自然發生說的死期。

巴斯德能夠證明自然發生說並不正確,但他與同時代的人並不了解背後的原因,因為生命的起源不是生物學家而是化學家的課題。19世紀化學家遭遇的問題,跟20世紀早期試圖了解生命創新的孟德爾主義者一樣—他們都出生太早了。德米特里・門得列夫(Dmitri Mendeleev)勉強完成元素周期表,但生命的化學仍是一片空白。基礎化學確實耗費相當時日、憑藉本事脫穎而出,成為一門令人景仰的科學,這也許是深深扎根於煉金術的緣故。進入20世紀,曾獲諾貝爾獎的量子物理學家沃夫岡・包立(Wolfgang Pauli)在第一任妻子和一位化學家相好後,曾對朋友談到:「如果她跟一位鬥牛士私奔我還能理解,但只不過是個普通的化學家……」

一個世紀後,我們曉得自然發生說面臨的巨大絆腳石,是來自生命龐大複雜表現型的可能性,或者說不可能性。即使是一個蛋白質或一個特定胺基酸序列,都不太可能自然地出現。以大腸桿菌來說,就含有數百萬個蛋白和其他複雜分子,要自然出現的可能性微乎其微。現代生物化學讓我們得以估算可能性,同時也推翻了複雜生物源於自然創造的說法。

這並不代表在生命早期歷史中沒有發生自然創造,生命的自然起源需要它,不過發生在比現代細胞或現代蛋白質更加簡單的形式中。地球上第一個生命形式比較類似牛車而不像法拉利,更貼切地說,像一個車輪而不是一輛牛車。即使是車輪也不是大躍進式地創造出來,而是經由許多適度審慎的步驟。時間的淤泥侵蝕了第一個生命形式的足跡,但化學家已經重建起一些步驟。化學家不只展示生命如何發生,也證明至關重要的一點:在生命出現之前,大自然的創造力就已經運用了與現今相同的法則。無論當時或現在,都需要透過嶄新的化學反應及分子才能迎來更新更進步的生命。

標示地球地質起源超過40億年歷史的冥古宙(Hadean Eon),如此巧妙的命名出自希臘文「地獄」,因為早期地球正猶如地獄,液態岩漿表面籠罩在汽化岩石大氣中。

即使在地表凝固成固態地殼後,大地仍不是個迷人的地方。若從外太空俯瞰地獄般的地球,可以看到地表千瘡百孔、布滿凹痕,數不清的火山冒著熱氣,滾燙的雨水不斷注入原始海洋,只有比現今密度大上許多的大氣壓力才能防止海洋被煮乾。無庸置疑,只要呼吸一口便足以讓你命喪黃泉,大氣中的毒性來自達致死量的二氧化碳及氫氣。尋找躲避處算是上上策,因為在晚期重轟炸時期(Late Heavy Bombardment)許多巨大的小行星猛烈撞擊早期地球。雖然這些古老的劇變痕跡大多因地表動蕩不斷而消失,但你可以在夜晚看見月球上巨大的隕石坑,留下的傷疤仍能讓人不寒而慄。我們從古代岩石裡緩慢滴答作響的化學時鐘獲悉地球年齡,像鈾這類放射性物質的衰變記錄了古老的歷史。

當最壞的時期過去,最值得注意的是生命出發的速度快得驚人。大約在38億年前,也就是地球誕生僅僅幾億年後,不到現今歷史的十分之一,第一批微生物化石就出現了。即使接近38億年前的不可思議分界線,古早代謝產物的痕跡便以碳的較輕同位素形式,出現在西格陵蘭的岩石中。生命沒有浪費任何時間,幾乎是以飛快的速度出現,這告訴我們生命起源和背後的創新力或許沒那麼困難發生,而且這種創新能力可能和生命本身一樣古老。


猜你喜歡


新國科會主委吳政忠:部會協力串聯,打造不只科技部的科技,回應社會多元需求

新國科會主委吳政忠:部會協力串聯,打造不只科技部的科技,回應社會多元需求
Photo Credit:TNL Brand Studio

我們想讓你知道的是

國家科學及技術委員會揭牌及主任委員布達儀式7月27日於科技大樓舉行,原科技部部長吳政忠出任首任主任委員,承接過去使命再提出四點精進方向,期待透過跨部會協力,布局新興科技與產業。

科技部改制為「國家科學及技術委員會」(以下稱「新國科會」),7月27日於科技大樓舉行揭牌及主任委員布達儀式,與會貴賓不只涵蓋產官學界,總統蔡英文及行政院長蘇貞昌也親臨會場,共同見證我國科研事務推動最高權責機關成立,為政府組織改造立下重要的里程碑。

JOHN5285
Photo Credit:TNL Brand Studio

新國科會打造不只是科技部的科技,建立科技與臺灣社會的多元聯繫

臺灣的科技不應該只有科技部,而是還有經濟部、衛福部等所有部會在一起,但是用科技部的名稱出去國外,好像就變成全臺灣的科技都是科技部的。所以我說,科技不會只有科技部的科技,應該是所有部會的總合。

新國科會首任主委吳政忠在致詞開頭即強調「部會合作」的組織核心,表示「科技不只是科技,科技與經濟、社會、環境等面相都有密切的關係」,也因此不應侷限於某個部分,應當是多個部會、學術界、產業界等攜手合作推動。

有別於過去科技部與行政院科技會報辦公室以合作關係來協調部會,未來新國科會改以委員會的組織形式運行,透過每月主要部會的首長共同商議策略方向,能夠整合部會資源,協作共達目標,此舉不只立下我國科技發展全新的里程碑,也讓臺灣能夠更靈敏的面對國際競爭。

JOHN5141
Photo Credit:TNL Brand Studio
新國科會主委 吳政忠。

新國科會前身是1959年行政院國家科學委員會,又於2014年改制為科技部,過去肩負推動全國整體科技發展、支援學術基礎研究,以及發展科學園區等三大使命,在歷任部長的努力下,更將創新創業加入推動目標。如今的新國科會不只承接過去使命,主任委員吳政忠更提出以下四點未來新國科會所精進的方向:

一、跨部會協力,布局新興科技與產業
儘管臺灣小、科技預算不如國外,但臺灣部會之間高效率、精準連結的合作模式,將成為與國外競爭時的最大優勢,而「跨部會」溝通不只是未來新國科會的努力目標,也是新國科會最核心的思考架構。

二、基礎學術研究奠基
回顧過去兩年臺灣新冠疫情的防疫成果,無論在病毒醫學還是疫苗研發領域,基礎科學研究一直都是技術開發的堅強後盾;所以在臺灣邁向國際頂尖的路上,無論半導體、太空、還是人工智慧,科技的基礎研究與國際互動都將是新國科會注重的發展方向。

三、打造精緻多元的生活科學園區
過去半導體產業已替臺灣打下堅實的基礎,科技園區的產值從2.7兆成長到去(2021)年3.7兆,但除了半導體,其他的產業也需要布局,尤其是精準健康、智慧農醫、電動車、太空科技、低軌衛星等「接近生活」的重點產業。

四、實踐科技的人文社會價值
隨著科技與生活拉近距離,未來的科技發展必然需要與社會需求、環境永續連結,回應外在社會環境的變化;此外,科技人才培育、加強臺灣女性在科技面的投入比例,都將是未來新國科會欲強化的目標。

JOHN5412
Photo Credit:TNL Brand Studio

進一步探究,就會發現上述新國科會的策略方針並非憑空發想,而是源自對產業發展的細微觀察與豐富的知識、經驗的珍貴結晶。早在吳政忠任職行政院科技顧問組副執行秘書時,就已觀察到「當科技更接近生活,產品價值就會大幅度的翻倍成長」的現象,再回顧臺灣善於代工製造零件的發展歷史,才萌生「將臺灣強而有力的製造技術與創新想法整合」的初步想法。

但是「整合」一詞的背後,需要的是基礎研究、應用研究,產業實務之間的環環相扣,過程不只涉及公私跨部門、跨領域的協調,也是一個漫長轉換的過程,並非一蹴可及。最後,在數年醞釀及無數人的共同努力下,儘管過程困難重重,以「部會合作」思考為核心的組織架構「新國科會」終於順利誕生,讓整體國家的科技發展得以提升至行政院層級的高度,向下整合上中游的基礎研究、下游的應用研究及產業實務的連接,創造更多的商機與價值。

JOHN5337
Photo Credit:TNL Brand Studio

新國科會的挑戰與期許,後疫情時代的科技人文關懷

如今全球進入後疫情時代,國際關係變動不定,更面臨供應鏈重組、數位轉型等產業挑戰,科技作為國家發展重要的中堅力量,勢必需要更快速的布局因應,在變動中搶得先機。但除了研究與創新,科技與人文社會的結合也是新國科會的一大核心。

隨著人工智慧、太空等科技發展,生活中科技將無所不在,因此未來傳統產業必然將被完全翻轉,此時人文社會科學就扮演嫁接技術與生活文化的重要橋樑,彰顯科學研究成果對人類福祉的巨大貢獻。但這一切的前提是科技與社會必須主動伸手,彼此接觸、相互了解,攜手促進社會總體的福祉發展。新國科會成立之日,同時也是「國科會職場互助教保服務中心[註]」揭牌日,便能看見國科會對人文的用心,除了前述四大重點外,對於女性人才的培育、原住民教育的深耕、環境永續,都將是國科會的重點目標,如何透過科技連結社會的需求,正是新國科會追求的核心,因此新國科會不只是部會整合、資源分配與未來展望而已,更是將科技應用在民間的推動者,同時成為科技與人文交流的平台,最大化科技對總體社會福祉的貢獻。

國科會科技辦公室 廣告


[註]:國科會職場互助教保服務中心於110年8月開辦,位於科技大樓1樓,是臺灣公共托育協會承接的第一間職場教保中心。以平價、優質、非營利、社區化之方向營運,希望透過政府與公益法人團體協力的方式,結合民間團體資源,提供孩子優質的教保品質,減輕社區家庭照顧負擔,提升教保人員工作環境與權益。資料來源:財團法人彭婉如文教基金會


猜你喜歡