藍色情懷

生命是什麼？

　 　《生命是什麼？》(What is Life?) 一書是奧地利物理學家薛丁格 (Erwin Schrödinger, 1887-1961) 於1943年二次世界大戰期間，在愛爾蘭都柏林的三一學院所發表的系列演講結集而成。該書自1944年出版以來，已成為二十世紀生物學經典著作之一，影響 了好幾世代的生物學家。國內近年出版了中譯本（貓頭鷹，2000），其中還收集了1956年薛丁格於劍橋三一學院的另一場演講稿《心靈與物質》，以及他過 世前一年寫的一篇簡短自傳。

　　拿「生命是什麼？」這個問題來問不同領域的人，得到的答案只怕是南轅北轍。對近六十年前的薛丁格來說，他 是以基本的物理原理及本身量子力學的專長，試著對當時仍然未知的遺傳物質及突變原理，提出臆測；同時他也以熱力學的第二定律，來解釋有序的生命。近代許多 生物學家都自稱受到薛丁格這本小書的影響，包括1953年發現DNA雙螺旋結構的克立克與華生。

　　的確，現代生物學在實證科學的基礎上，已摒棄了生機論的講法，不認為生命本身有什麼不可捉摸的生命力存在；生命體既是由物質所構成，其運作也必定要符合物理與化學的原理。雖然以生物體的複 雜程度，還有許多超過我們完全瞭解之處；至少，迄今還沒有什麼生命現象違反了基本的物理化學原理。

　　根據韋氏大學辭典對「生命」一詞的 定義，係指表現出代謝、生長、對刺激反應，以及生殖等功能的個體，與「無生命物」或「死去個體」相對。還有的定義會加上修補、適應不同環境，及產生變化 （突變）等特質。1948年，發明博戲論 (game theory) 的數學家馮紐曼 (John von Neumann, 1903-1957) 對生命的特質提出了一些理論分析，在今日電腦及自動化的時代，看來特別引人入勝。他認為包含以下四個部分的，即可稱為生命體：

　　A收集原料，並根據「書面」指令轉換成產品；
　　B複製裝置，能接受指令進行複製；
　　C控制器，接受指令後，先將指令傳給B進行複製，再送至A產生行動：將一份拷貝傳給「子代」（A之產品），一份自己保留；
　　D擁有書面指令。

　 　馮紐曼分析的有趣點，在於他不是完全以生物系統為考量，許多科幻小說及電影所描述的機器人就具備了這樣的本事。但套用在生物系統上，任何大於病毒的生物 都符合上述的分析：像A是製造蛋白質的核糖體，B是複製DNA及RNA的酵素，C是細胞複製中控制基因開啟及關閉的分子，D是DNA序列上頭的遺傳訊息。

　　病毒之所以不符合上述的分析條件，是它缺少了A及B，因此病毒必須侵入宿主，利用宿主細胞的複製裝備，來達成己身的繁衍。至於細菌就具備了所有的條件，可以獨立存活；其餘的各種動植物，自然也都是符合的。

　 　去年(2000年)六月，美英等國宣佈了人類基因組定序工作的完成，為解開生命的奧秘奠立重要的里程碑。事實上在那之前，科學家已完成了不下十來種生物 基因組的定序工作，其中以各種微生物為主，詳情可閱《基因組圖譜解密》(Cracking the Genome)一書（時報出版，2001）。基因組定序的工作引出了一個讓人著迷的問題，那就是：要成就一個生命體，所需要的最少基因數是多少？

　 　人類的二十三對染色體由三十億個鹼基字母排列組成，其中攜帶約三至四萬個基因。而由凡特 (Craig Venter) 所領導的賽勒拉公司解開最小號的細菌基因組（生殖道黴漿菌），只有五十八萬個鹼基，五百多一點的基因數。凡特等人更進一步破壞該細菌的基因，將其維生所必 需的基因數目，降至兩百五到三百五之間。凡特甚至考慮採用由下往上的方式，在細菌的外殼中加入人造的染色體，以逐步添加基因的方式，希望製出獨立存活的生 物來。

　　從生理學的角度來看，一個生命體當然不只是一個細胞膜包著一捆基因而已。除了得表現上述對生命的所有定義外，一個活細胞必須花 能量維持細胞內外的差異；當細胞內外變得都一樣時，這細胞也就死了。薛丁格試著以熱力學第二定律來解釋無序到有序的生命現象，就是這一點。至於怎麼樣給死 氣沉沉的人造細胞帶來生命的那一口氣、那一閃火花，還不是許多人敢想的問題，但遲早會有人嘗試。

　　因此，科學家眼中的生命，可能少了宗 教家的神秘與藝術家的浪漫，但尊重的態度其實並無二致。有人以為只有動物有生命，卻忘了植物也是生命，而堅持茹素，當然是有盲點；而比起有人把體外受精的 胚胎幹細胞看成是寶貝的生命，而無視更多病人的生命可能因這些細胞而受惠的事實，科學家對生命的態度，毋寧是更實際的。


（原載於90.10.31《中央日報》副刊）