陳文盛：分子生物學的啟示
作者:
陳文盛 | |||
| 出 版 日: 1998/9/30 | 出 版 社: 天下文化 | ||
● 附錄三 分子生物學的啟示
分子生物可以說是二十世紀下半紀對人類影響最深遠的科學發現。
它不但牽動整個自然科學界，也影響我們的世界觀，並且對人類社會發生史無前例的衝擊。
我在這裡將分子生物學的影響從內到外分三個層次來討論。
最鄰近的是它對生物學本身的貢獻，
其次是它和其它科學及人文哲學的影響，
最外層的是它所帶來的新技術對社會的衝擊。
分子生物學所引起的這些革命中，雖然很多是技術及科學方面的超級突破，
但是我認為它對人類的影響最深遠的將是在人文方面。
分子生物學革命了生物學，將傳統的遺傳學原理推到物理化學可以解釋的分子階層，
同時給達爾文的進化論提供物理的基礎。
二十世紀初的遺傳學只著重在孟德爾遺傳性狀（表現型／基因型）變化的數學分析，
靠著分子生物學的努力，才獲得完整的物理化學的解釋。
基因原來是基本結構相當單純的ＤＮＡ，
上面的遺傳密碼經過ＲＮＡ的轉錄，合成蛋白質，
上面的遺傳密碼經過ＲＮＡ的轉錄，合成蛋白質，
進行結構和催化代謝反應的功能。
這就是所謂分子生物的「中樞教條」。
ＤＮＡ的變化，造成基因的突變，就是演化的原動力。
達爾文的進化論於是得到了完整的物理基礎，
促成所謂「新達爾文主義」（Neo-Darwinism）。
促成所謂「新達爾文主義」（Neo-Darwinism）。
分子生物學告訴我們生物現象都可以用已知的物理化學原理解釋，
並沒有任何違背已知的物理化學定律的地方，
而且看不出任何須要借助於新原理的生命現象。
而且看不出任何須要借助於新原理的生命現象。
這些發現破滅了早期投入新生物學研究的物理學大師的美夢。
這些號召其它物理學家投入新生物學研究的大師，本來對新生物學抱著很大的希望。
他們希望新生物學可以給走到巔峰的量子物理學帶來新局面。
他們希望能在新生物學中找到現有原理無法解釋的「深切矛盾」（deep paradox），
而這矛盾可以最終地導致一較高層次的瞭解。
這是Niels Bohr首先提出來的。波爾（Bohr）會有這種期望是很自然的，
因為這是近代物理學史本身的寶貴經驗：
一些重大的突破都是以新現象或新實驗結果
和當代的物理「典範」之間的衝突為出發點而導致的。
和當代的物理「典範」之間的衝突為出發點而導致的。
在新生物學的黑箱子中是否也有和現有的物理學有基本牴觸之處呢？
薛丁格（Schrodinger）以《生命是什麼？》（What is life？）一書
吸引大群物理學家進入分子生物學行列。
他在書中也暢言他希望在新生物學中找到「別的物理定律（other laws of physics）」。
波爾的學生，戴爾布魯克（Max Delbruck），不但大力鼓吹物理學進攻生物學的時機到臨，
自己甚至全力投入領導新生物的發展。
他整個下輩子都盼望著，在自己和別人的研究中找到能引導至新物理原理的矛盾。
他說：我們「要在生物本身的條件下分析，而建立理論時，不要怕和分子物理相牴觸」。
他也相信在新知識與已知的物理原理相牴觸的地方，存在著新原理的線索。
他甚至認為這「將是未來物理學家最熱衷的方向」。
但是這些物理大師的美夢都沒有成真。
雖然戴爾布魯克所領導的一群分子生物學家開創出一片新天地。
雖然戴爾布魯克所領導的一群分子生物學家開創出一片新天地。
但是這片新天地中沒有看到任何與現有物理化學知識有所衝突之處。
一切進展可以說太順利了。所以雖然他開創出分子生物學，教導出一群學生子弟，
自己也獲得諾貝爾獎的殊榮，但他一生仍遺憾沒有抓到他的夢寐以求的夢想。
分子生物學雖沒有找到新的物理原理，但是它統一了非生命科學和生命科學。
在這之前，非生命科學的兩個主要支柱，物理學和化學，只能和生物學沾上一點邊，
和生物學中最中心的遺傳學幾乎完全使不上力。
分子生物學的努力將物理學和化學成功地搬上生物學的殿堂，
證明生物學也不過是穿著時髦而已，
證明生物學也不過是穿著時髦而已，
骨子裡頭還是一般的物理和化學。
所以，分子生物學掀開了生物的迷紗，將生物學和物理及化學統一起來。
這就像量子力學半世紀前將物理學和化學統一起來一樣。
於是，我們現在的物理世界觀基本上相當完整。
不像以前會有一個知識的鴻溝隔離著有生命和沒生命的世界，
雖然我們從各個角度看來二者之間是息息相關的。
分子生物學不但統一了我們物理世界的基本原理，它也統一了我們所存在的這世界的歷史。
物理學家對這宇宙的起源有某些共識，也有些歧見，但是大家基本上同意
最早的物質大概只是種類不多的粒子，然後才形成原子，再結合成形形色色的分子。
物質隨著時間的進展越來越複雜。隨後，星球的出現才提供生物發展所需要的穩定環境。
分子生物學提出生物從無生物發生的原理。
這或許可以說很早就被推翻的《自然發生論》現在以新的形式出現。
生物終究是可以由無生物演化過來，只是所需的時間非常非常地漫長。
只要有適當的環境，假以時日，能夠自我複製的生命體自然會出現。
這種能夠自我複製的生命體有一個無生物基本上缺少的新特質，就是自我複製所需要的資訊，
也就是我們現在所謂遺傳資訊。
這資訊的發展在我們整個宇宙演化史是很重要的新局面，我在下面會在說明。
重要的是，分子生物學將無生物的演化史和生物的演化史連結在一起，形成一個完整的模式。
所以我要在這裡提出資訊是生命的第三種要素。
我們知道生物完全（直接或間接地）依賴無生物世界提供物質及能量。
但是這些生理活動都依賴生物體中的資訊指導，而且生物複製時也要複製這些資訊。
這些資訊包括ＤＮＡ序列所代表的遺傳資訊，
以及ＤＮＡ序列之外的所謂「表遺傳(epigenetic)」的訊息。
這些都是可以遺傳到下一代的資訊。
這些都是可以遺傳到下一代的資訊。
資訊、物質、及能量三者是生物體所不能或缺的要素。
資訊固然指導生命現象，資訊的必須依賴物質基礎存在，
而且必須依賴能量來複製，來維持其完整性，以及其功能的執行。
很多人會說人類是高等生物，細菌是低等生物。
有些人，包括我，會如此反駁他們：
有些人，包括我，會如此反駁他們：
現代的細菌和現代人有一樣長久的演化史，長得比人快，代謝效率更快，
而且應該比人經得起天擇的考驗，怎麼說它們低等呢？
可是人確實和細菌很不一樣，
可是人確實和細菌很不一樣，
從構造和生理上都很不一樣，演化上也顯然很不一樣。
人類是好像是有比較高等。
有嗎？有的話，是高等在那裡？
有嗎？有的話，是高等在那裡？
我們從生物資訊上就可以很客觀的分出高下，不必訴諸人類沙文主義。
我給高等生物下的定義是資訊較多和較複雜的生物。
依照這定義，人是比細菌多了很多的生物資訊，
包括從單一的受精卵細胞發育到像我這樣大、這樣複雜的個體所需要的資訊。
對這一觀點，細菌只好認輸。
所謂高等生物還有長於所謂低等生物之處，
就是它們還發展出存在於細胞外，甚至個體外的資訊。
就是它們還發展出存在於細胞外，甚至個體外的資訊。
這包含從細胞與細胞之間的溝通，到蟲鳥族群中的溝通，一直到我們的文字語言的資訊。
很重要的一點是這些資訊可以以遺傳方式，也可以以後天傳授的方式世代相傳。
這些我稱之為「較高等的資訊」。
我怎麼分高等和低等的資訊呢？
我怎麼分高等和低等的資訊呢？
我的定義中，高等資訊可以處理和理解低等的資訊，
低等資訊無法處理和理解高等的資訊。
低等資訊無法處理和理解高等的資訊。
人的邏輯語言可以分析遺傳密碼，遺傳密碼無法瞭解人的資訊。
這些高等資訊顯然影響生物在大自然中的生存競爭能力。
最強烈的例子是在社會動物中所應用的高等資訊。
所以，早期的演化或許偏於遺傳訊息的改變，和它們所接受的天擇，
在後期的演化中，高等生物發展的體外資訊改變了演化天擇的遊戲規則。
到這裡我們可以瞭解生物資訊學的重要性。
生物資訊學就在最近一二十年中，在世界各處萌芽出來。
生物資訊學就在最近一二十年中，在世界各處萌芽出來。
我們在ＤＮＡ和ＲＮＡ的序列分析它們的類比資訊，就是它們的三度空間結構，
還有它們的數位資訊–這包括在已知的遺傳訊息中
找尋有關這生物的結構、功能、和演化的知識，
找尋有關這生物的結構、功能、和演化的知識，
並且將來還可以根據我們的知識，設計新的、有意義的遺傳資訊。
這們新學問在二十一世紀中將伴隨著以電腦發展的人工資訊學平行蓬勃發展，
大幅地改變我們所熟悉的這個世界。
分子生物的研究沒有找到新的物理原則，也沒找到任何超自然的生命力。
生物體的功能及演化顯然不是「指導主義」的產品。
不管生物體看起來有多精巧多美妙，它不是設計的產品。
它是主要在分子結構上隨意敲敲打打，而透過天擇篩選留下來的存活者。
由這觀念衍生的意義就是：一般宗教所描述的造物者似乎不存在，
至少在生命創造和演進上我們看不出祂的蹤跡。
探討造物主存在的論證已經被往後推到基本物質和其物理特性的創造發明，
因為現在看起來有了這些基本物質，生物的出現及演化就不可避免了。
神存在的話，祂不必在這階層干涉。
分子生物於是助長了無神論的宗教觀。我想最明顯的例子是1960年代在歐洲，
特別是法國，所崛起的存在主義。
像偉大的法國分子生物學家賈克．蒙諾德（Jacques Monod）就如此說：
「現代社會被科學奪去所有鞏固完整、可以被接受來建築它的價值觀的信念。」
他指的信念就是先天存在、不容懷疑的價值觀，也就是大部分的宗教教條。
他說︰「這可能是人類文明所發生過最大的革命。」
跟蒙諾德一起研究lac操作子著名的法蘭沙．賈可伯（Franis Jacob）也這麼說：
「一個社會可不可能不藉助於上帝、或人類架設在他本身存在上的歷史觀之類的外力，
而直接訂下一套價值觀嗎？」
這觸及存在主義的基本要義，就是「存在先於本質」。
它的意思是說，人的存在一開始是一片空白，只是光光存在而已。
後來出現在他身上的任何本質，都是取得的。
宗教認為善惡是絕對的，人的存在一開始就有加諸於他的先天的價值觀。
存在主義認為這些先天的價值觀是假的，人必須自己給自己定他的價值觀，
因為沒有神來告訴你什麼是對的，什麼是錯的。
也就是說人必須對自己負責。
也就是說人必須對自己負責。
沒有神的存在，人要自己負責的世界在人類史上確實是很新的經驗，這就是蒙諾德所說的。
沒有神的人，就好像沒有父母的孩子，你可以做任何事，但是後果你必須全部自己負責。
沒有神或父母告訴你善惡對錯，我們必須自己定出規範。
這不是件簡單的的工作。譬如說，現在大家再說人生而平等。
你會不會質疑它呢？這是美國憲法的基礎。
你會不會質疑它呢？這是美國憲法的基礎。
但是我們看它是怎麼說的－它說：「人人在上帝之前都平等」。
請注意「在上帝之前」這個前提。
如果人人平等是上帝的旨意的話，那麼如果有上帝的話，人人還是平等嗎？
如果我們覺得即使世上沒有上帝的話，人人平等這觀念準則還是很好的話，
那麼我們如何給這信念（或者說價值觀）一個「鞏固完整，可以被接受的思想基礎」呢？
我們有沒有辦法在現代的人文或科學的思考中，找回我們一向不質疑的傳統價值，
或者建立新的價值觀。
不管新或舊，這些人類不依賴神話，
自己建立一套的價值觀必須經得起未來科學以及社會發展的考驗。
自己建立一套的價值觀必須經得起未來科學以及社會發展的考驗。
不容易吧！所以，賈可伯會問：我們可以做得到嗎？
類似的的思潮也出現在遺傳工程的爭論上。分子生物學的帶來威力強大的遺傳工程。
遺傳工程，除了帶來工業、農業、醫療方面的很大的貢獻之外，
對未來社會的文化道德上也將引起無比的衝擊。
遺傳工程已經帶來對其危險性的顧慮，環境生態的考量，個人隱私權及社會公平的問題，
還有基因治療及優生學的顧慮。
這些問題非常嚴肅和嚴重，最主要是因為遺傳工程的威力強大，而且它的影響將非常深遠。
這些辯論中最常出現的，也可能是將來爭議最長久、
最激烈的根本問題是，我們是否應該扮演上帝？
最激烈的根本問題是，我們是否應該扮演上帝？
一方面的堅持是我們不應該去改變大自然的自然發展。
這種說法的人相信自然，不管是否有神在主宰，它都是神聖的；而人不應該過份地干涉它。
持反對意見的人說，人也是自然的一部份，自然讓它為所欲為的話，人就必須忍受瘟疫，災難，
甚至像恐龍一樣的滅絕。
人從一開始就在改變這世界，馴服禽獸，撲滅害蟲病菌，開山造渠，為的就是和大自然抗爭。
套兩句成語，就是說我們不要「聽天由命」，我們要「人定勝天」。
在這陣營中的詹姆斯．華生（James Watson）說過這麼一句話：
「如果我們不扮演上帝，誰來？」
「如果我們不扮演上帝，誰來？」
從前面談到的無神論引申過來說，如果神不存在，或者神並不干涉世間事的話，
那麼我們不應該照顧自己嗎？我們不扮演上帝，誰來扮演上帝？
1997年發表於《張昭鼎紀念研討會》
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