|
▼
書摘 1
第一章 如此簡單的開端
「認識自己」的古訓和「研究大自然」的現代箴言，終於合而為一。──愛默生（Ralph Waldo Emerson），《美國學者》（The American Scholar）
眼前的蚊蚋就是解答。──惠特曼（Walt Whitman），《自我之歌》（Song of Myself）
帕沙迪納（Pasadena）加州理工學院曲奇館（Church Hall）的兩條走廊之間，就是西摩爾‧班澤（Seymour Benzer）的實驗室。他的個人研究室就位在兩條走廊交會的角落，他將他的各種工具和獎杯收藏在此，在裡頭過著日夜顛倒的日子。這個房間沒有窗戶，裡面擺滿了一排排的塑膠儲藏桶，上頭有班澤數十年前用纖細修長的字跡標註的標籤：「鏡片」、「鏡子」、「針」、「鐵絲」、「鉛筆」、「開關」、「牙籤」、「刷子」等，這些全是他在深更半夜用來作實驗的工具，當中也包括牙齒（有人類的和沙魚的）。
老舊的灰色工作檯上全是試管和瓶子：大多是實驗室常見的規格，偶爾會有刮痕累累的半品脫玻璃牛奶瓶，上頭陳舊的廣告字跡還在（「五分錢-風味更佳。」），並塞著軟橡皮塞子。這些試管和牛奶瓶裡裝的，是班澤和徒子徒孫以及競爭對手所培養出來的數百種突變生物的樣本。
這些突變種生物是果蠅，基因的突變使牠們的行為產生改變。其中一隻的突變是「時間錯亂」（timeless），在像這樣沒有窗戶的密閉房間裡，牠似乎時睡時醒，晝夜不分。另一隻則是「不滿足」（dissatisfaction），這隻突變種雌果蠅不愛雄蠅，不斷用翅膀把牠們撥開。還有一隻突變種是「急旋」（pirouette），牠先依大圈弧線移動，再依小圈再小圈的弧線飛舞，就像科學上的某些問題般盤繞不休，最後停駐在某一定點，直到餓死。
十七世紀法國哲人巴斯卡（Blaise Pascal）仰望夜空，俯看小蟲，想像「有關節的腿，腿內有血管，血管內有血，血裡有體液，體液裡有液體，液體內有蒸氣。」以此類推，最後歸為原子。他寫道：「這些無限空間的永恆靜默，教我心懷畏懼。」在這裡，他指的是兩種無限空間，被他稱為「科學的兩大無限」，一種在他之上，在他周遭，另一種在他之下，在他體內。這兩種無限中，他比較畏懼的是看不見的空間，也就是構成他思想、恐懼，讓他能動用手指運筆寫作的原子塵屑。「任何以這種方式來思考自我的人，都會對自己產生畏懼之情。」
二十世紀是沿著巴斯卡的路徑，邁向漫長迴旋的內在無限空間，始於世紀之初牛奶瓶裡的一隻突變種果蠅，在世紀之末終止於巴斯卡所深深畏懼的原子塵屑。如果這道迴旋梯能達到它理想的目的地，將會是科學世界有史以來最重要的一系列發現，足堪與二十世紀物理學的驚人發現相提並論。在我們之上和周遭的宇宙，物理學開啟了新的時間和空間觀點；在我們身下和體內的宇宙，生物學則讓我們得窺經驗基石：時間、愛和記憶的堂奧。
基因和行為兩者究竟有什麼樣的關聯？究竟什麼樣的連鎖反應，使得單一基因最後成為叫吠、笑聲、歌曲、思想、記憶，或是複眼透出的一抹紅光，或是迎向燈火的動作，或是舉手，或是展翼？最初研究這個問題的學者首開先河，推想基因是一個原子接一個原子塑造成形，因此成就了如今所謂的分子生物學。班澤就是其中的先驅，他和學生作的研究也最深入。他帶著學生默默耕耘，因此他們的事蹟從未宣揚於世，不過大體而言，基因和行為研究的硬科學（hard science，指物理、化學、生物、地質等自然科學）的確始於他們的果蠅實驗。如此說來，這些裝著果蠅的牛奶瓶正是二十世紀科學留給二十一世紀最重要的遺產，是留傳給第三個千禧年人類的知識傳承，供他們在夜裡沈思，是他們日常生活最重要的恩賜。巴斯卡引述聖奧古斯丁（Saint Augustine）的話說：「心靈如何依附於身體，非我們所能理解，但卻是我們之所以為我們的原因。」
班澤由工作架上拿下一組灰撲撲的試管，它們綁在一起，只要一推，就可以讓試管和另一組的試管口對口兩兩相對，如兩杯相蓋，形成密封的玻璃隧道，看起來很像排簫。這種設計很簡單，班澤一九六○年代製作的模型迄今依然可用。倫敦科學博物館有複製品陳列，舊金山探索博物館（Exploratorium）也有意在玻璃櫥窗內展示自動化的模型。
班澤拍去試管上的灰塵，把它們平放在身前的工作檯上，接著在工作檯另一端點上僅十五瓦的螢光燈泡。他關掉頭上的大燈，螢光便在試管和他的眼鏡上閃爍，成排的瓶瓶罐罐，書本和文稿半陷入陰影。燈光把菊石（彎捲如象鼻的鸚鵡螺化石）、三葉蟲，和狀如球根的化石輪廓映照在遠方牆上。在密室一隅的暗處，還放了一副人腦，班澤一直想幫它找個合適的罐子，放在桌上，提醒自己人生苦短，要好好生活；不過它現在還泡在一桶福馬林裡，剩餘的脊髓部位蜷縮在桶底，就像胚胎的臍帶。
班澤在一九六六年的一個夜晚想到排簫的點子。他把兩個試管口對口搭成一個長管，裡頭放一隻果蠅，然後把燈關掉，在工作檯上輕敲試管，讓果蠅墜到管子底部，再把試管放平，讓試管的一端是果蠅，另一端則有微弱的燈光。他坐在陰影裡，看著試管裡的果蠅如預期中朝燈光移動。教科書上說，暗處的果蠅會受光線吸引，就像處於相同情況的成人一樣。果然，第二隻果蠅也朝燈光移動，但他很驚訝地發現，若連續幾次用同一隻果蠅作同樣的實驗，果蠅未必每一次都會有相同的反應。有一隻果蠅第一次迅速奔向燈光，第二次走向燈光，之後卻不再動；另一隻果蠅第一次根本不理睬燈光，第二次卻奔向光源。大部分果蠅的確都會朝光源移動，但每一次的實驗結果卻無法預測。
到一九六六年，學界已經很清楚，不論歷史學者怎麼描述二十世紀，都不能不把發現物質的原子理論和遺傳的原子理論的發現各記上一筆。在二十世紀之初，已有物理學者和遺傳學者提出這兩個理論。到二十世紀中葉，一小群年輕科學家，包括棄物理改行的班澤、克立克（Francis Crick），以及原為鳥類學者的華生（James Watson），融合了這兩個理論，發現基因的原子構造（DNA的雙螺旋），也破解出載有基因訊息的密碼。現在他們明白基因究竟長什麼模樣，只是不知道如何將其原子和生物世界的細節連結起來，例如讓他們最感興趣的手、眼、唇、思想、舉止、行為和原子間的關聯。不到十年，這些棄物理改投生物的學者對基因的瞭解就已經無所不包，因此想更進一步探究新世界。在志向最遠大的生物學者看來，以基因為源起的線索多得不可勝數，包括生命起源、逐漸成長的胚胎、意識和行為等諸多問題，克立克甚至稱行為是「生物學的終極奧祕」。
華生、克立克、班澤等人因為研究培養皿中的病毒和大腸桿菌（E. coli），才瞭解基因的雙螺旋，他們知道先前的遺傳學者已經用牛奶瓶中的果蠅證明了遺傳的原子理論。班澤的歷史意識強烈，他覺得接下來的步驟應該是鑑往知來。果蠅雖比細菌大，但依舊很微小，就像長了翅膀的沙粒，足以穿過紗門的網眼，幾乎和巴斯卡的小蟲一樣小，小到讓亞里斯多德把牠們當成了蚊蚋。班澤把牠們當成行為的原子，認定牠們是研究新學術-行為原子理論的理想對象。
巧合的是，他後來找到早已被遺忘的第一份果蠅報告，研究內容正是果蠅的行為：牠們對光、引力和機械刺激的反應。而這份在一九○五年發表的報告就已經提到，果蠅對光的本能反應並不單純。一位哈佛生物學者說，如果把裝果蠅的罐子放在窗邊，那麼大部分的果蠅會留在罐子邊緣，頭部全都背著陽光，但如果略微把罐子轉向，那麼幾乎每一隻果蠅都會朝窗戶方向飛去。
在班澤看來，果蠅正是理想的研究對象。大腸桿菌是單細胞，可以想成是只有單一神經元的神經系統。嬰兒出生時約有一千億個神經元，就和銀河裡的星星一樣多，而果蠅約有十萬個神經元，正好介於我們所知最簡單和最複雜的神經系統之間。同樣地，單一大腸桿菌的質量是十兆分之一公克，而人的質量則是十萬公克，果蠅則正好居中，約為兩千分之一公克。細菌的世代交替時間約為百分之一日，而人類的世代交替約為一萬日（一個人生兒育女之前的時間），果蠅的世代交替時間則約為十日，又恰巧在兩者之間。甚至連果蠅的基因數量也在細菌和人類之間。約略說來，細菌約有四千個基因，人類有七萬個，而果蠅則有一萬五千個，再次落在我們所知世上最簡單和最複雜的生物中間。
|