孟德爾之夢
「我的時代將會來臨。」——孟德爾於一八八四年臨死不久前

陳文盛（陽明大學生命科學系暨基因體科學研究所教授）

這是一個逐夢的故事。一群科學家三、四十年的逐夢故事。他們追逐的是孟德爾的夢。

孟德爾在十九世紀末開啟了遺傳學大門，讓我們得以窺見一些遺傳的規律，也讓我們掌握了一些研究技術來探索基因的秘密。他以物理學家的數理訓練，在龐大又繁雜的遺傳數據中整理出背後的數學規律，可惜卻讓當時的園藝學家和自然學家都無法理解，以至於要再過三十五年，才有人重新拾起這條線索，再加上生物學家對細胞有比較清楚的認識後，抽象的基因才漸漸具體地現身於細胞核裡的染色體。但是染色體的成分一半是DNA，一半是蛋白質。基因到底是DNA還是蛋白質？

DNA本來是大部分人都不看好的角色。她好像蹲在牆角的灰姑娘。後來藉著神仙教母的幫助，她在舞會大放光芒，但還要經過一番波折才使基因玻璃鞋找到它的主人。《創世第八天》前半部說的就是這段DNA灰姑娘的發跡故事；下半部則是敘述她如何擴張疆域，將RNA和蛋白質都一統在她的王朝中。

拯救灰姑娘的教母是一群為基因著迷的科學家。帶頭的是幾位物理學家。這些物理學家才剛在原子和次原子的微小世界發現了詮釋物質和能量的新原理，掀起顛覆性的革命，並建立了量子力學的新典範。之後，他們開始尋找新的疆域。他們眼見遺傳學雖然已經過數十年的發展，卻還是神秘得無法讓化學家和物理學家參一腳。基因神奇的魔術表演，似乎都超乎現有的物理定律，對物理學家來說，這是無可抗拒的挑戰。像波耳和他的學生戴爾布魯克以及薛丁格之輩就認為，當時的物理和化學雖然無法解釋基因的遺傳現象，但是這目標終究可以達到。

更重要的是，他們認為在解析基因的過程中會發現新的物理定律。這種浪漫的想法來自基因的行為看似超乎現有的物理學原理。在他們的推理中，基因應該是不太大的東西（只有幾千個原子），因為要造成基因的突變只要少許的輻射能量就足夠。以量子物理的觀點來看，這麼小的東西應該很不穩定，但是基因卻能夠忠實地代代相傳，異常地穩定。迷惑的薛丁格甚至提出一個新奇觀念，認為基因是一種「非週期性的晶體」，不但儲藏著遺傳資訊，還攜帶著演出的腳本。像這樣子不能用現有的知識解釋、必須提出新奇理論的情況，就好像當年物理學家們所面對的「弔詭」（孔恩所謂「典範的危機」）。量子力學的發展也就是這樣子經由一連串的弔詭所引導出來的。於是，這些物理學家也興沖沖地懷抱著可能發現新的物理定律的浪漫期望，鑽進遺傳學領域。

另外一群現代生物學的開拓者是結構化學家。他們比較沒有發現新定律的浪漫幻想，也不覺得有什麼聰明的捷徑可走。他們的基本信念是以化學和物理的方法，一樣一樣研究細胞中各種化學物質的結構和功能，假以時日可以慢慢一層一層掀開生物學的秘密。

雖然他們有研究方向和策略上的不同，而且彼此相輕，但這兩個學派認為「細胞的生命現象終將可以用物理學和化學解釋」的信念是一致的。這兩派路線終究因為DNA雙螺旋的發現而匯集在一起，從此相輔相成，創造出輝煌成果。《創世第八天》敘述的就是這群英雄的故事。他們帶著傻勁，滿腔熱血地追求共同的夢，就是基因的秘密。基因如何讓孟德爾的豌豆長白花或長紫花？如何讓摩根的果蠅從紅眼變白眼？它們到底是什麼樣的物質、什麼樣的結構？這是孟德爾遺留給我們追逐的夢。

當本書作者賈德森著手準備撰寫這段歷史的時候，大部分的主角都還健在。為了這本書，他花了七年採訪了一百多位科學家（幾乎包括所有重要的相關人士），從這些龐大錄音及書面資料（現在收藏在美國費城的美國哲學學會）整理出這本巨著。這本書和一般科學史很不相同的是，賈德森是以相當浪漫的文筆風格，用第一人稱陳述整個故事，包含很多採訪的經歷。他帶領我們去拜訪這些科學家，參觀他們的實驗室，在他們的辦公室裡聽他們在黑板上或紙上解釋他們的發現，以及回憶當年對新發現的興奮、對實驗的盼望、失敗的沮喪、悟道的狂喜等等。這些回憶都是非常珍貴的第一手口語歷史。回憶固然不完全可靠，也不一定客觀，但是能讓讀者們身歷其境地接近活生生的當事人，感受他們的個性以及情緒。

賈德森自己也說：「《創世第八天》不是抽象科學觀念的歷史，而是關於發現過程中的科學家。」《創世第八天》的特色在於它偏重於描述科學家的內心活動，除了如何思考他們的研究課題之外，也充分著墨他們面對其他情境，包括個性的衝突、與人合作或競爭的愉快及摩擦、研究成果的公開與保密等等。在這場基因解密的競賽中，我們確實到處都可以體會到緊湊和不耐的情緒。在這「一門較年輕、較沒耐心的科學」（賈德森的形容）中，成功的榮耀驅使著大西洋兩岸的科學家進行「瘋狂的追尋」（克里克自傳的書名）。

戴爾布魯克曾說：「大部分教科書交代科學發展史的方式都百分之百的愚蠢。」賈寇布在本書也提醒作者，在評論一段複雜且快速進展的科學史時，不可避免地會流於過度簡化。《創世第八天》沒有的就是過度簡化。它交代的細節，特別是科學家腦中的思路和他們之間的辯論，幾乎到達會被嫌囉唆的地步。

例如巴斯德研究所的莫諾與賈寇布合作鑽研大腸桿菌的基因調控系統長達七年，才解開了第一個基因調控的機制。在成功之前，莫諾與賈寇布歷經了各種歧途和錯誤、必須經過無數的腦力激盪以及不停的實驗測試，再三反覆修正心中的模型，才抵達最後正確的答案。在這過程中，他們腦中思考的模型必須根據新實驗的結果進行修正，或者甚至完全拋棄。如此沒有成見、不棧戀地捨棄自己的想法，就是克里克所說的：「拋棄想法和擁有想法一樣重要。」

賈德森不厭其煩地將科學家腦中這些思考過程呈現給讀者們。雖然說實話，不是稍具現代生物學背景的讀者們一定無法承受，但這些都是非常珍貴的歷史資料。它鮮活地呈現一個偉大科學發現背後的心路歷程及智慧交集。

當然歷史不是以單一的直線式發展。《創世第八天》故事中的這些人物分散在大西洋兩岸（主要是英、美、法三國），他們的思想不停地進行跨時空交流，透過直接面會，或間接經過書信、電訊、文章、傳言、甚至謠言交錯互動著。賈德森在書中將這些一絲一絲的資料纏捲成繩索，編織成堅牢完整的網子，籠罩著整本書，讓我們得以體會很多過程中相當戲劇化的情節和起伏的高低潮。

賈德森也很用心地描述這遺傳學革命的科學面。他很巧妙地安排在故事進行的段落之間，不露痕跡地導入一些當時的科學知識背景。他甚至從化學鍵的研究（鮑林）和能量分子ATP（李普曼）說起，嘗試牽著讀者的手，一步一步深入其中，希望讓讀者也能夠了解這些「令人抓狂」的新發現的內涵。然而這些科學論述常出於未經修飾的口語敘述，固然顯得生動活潑，但比較不容易理解。不過，釐清所有學術和技術方面的發展並不是本書的主要目標，因此比較學術性和專業性的討論還須依賴其他的著作。

分子生物學最神奇的發現是細胞中的密碼系統。遺傳資訊竟然是以四個鹼基編碼在DNA序列上，而這些基因序列竟然有一個奇妙的解碼系統把它們翻譯成蛋白質的胺基酸序列。在這解碼系統的核心是轉移RNA。轉移RNA分子的功能像雙語字典一樣，一隻手指著遺傳密碼，另一隻手則牽著特定的胺基酸，就這樣一一核對，將核酸上的密碼翻譯成為蛋白質的胺基酸序列。

在這項發現之前，有誰會想像出這樣子連接核酸和蛋白質世界的神奇分子？克里克當年提出這樣一個轉接子（adaptor）假說時，其實抱著非常沮喪的心情，因為他想不出更好的模型。賈德森在書中對克里克腦中思考這神秘物體的思路、他悲觀不安的心境都做了很仔細的交代。這又是一個科學研究中不被看好的黑馬卻是贏家的例子。

反觀克里克後來同樣以純理論思考遺傳密碼的時候，提出一個「最為優雅」的「無逗點密碼」。它非常美妙地解決六十四種三聯體如何編碼出二十種胺基酸的問題，同時也解決了一段核酸序列到底是從何開始編碼的問題。「無逗點密碼」成為當時最被看好的假說。然而，後來的研究結果證明這美麗的假說只是海市蜃樓，完全不對。

遺傳密碼的解碼工作總共花了十四年（一九五三到一九六七），前面有九年時間，大量的人力（包括軍方）、電腦時間和金錢都花在類似的理論路線。歷史上未曾有過如此龐大的解碼工作。這段理論期，多少聰明絕頂的科學家提出各式各樣的解碼理論，可說是百花齊放，但沒有一種理論經得起真正實驗結果的考驗。等到生物化學路線出現，又花了五年工夫才解出整個遺傳密碼。科學家這才發現，當年理論家提出的理論通通沒什麼意義，只是製造出「一大堆討論遺傳密碼的爛論文」（克里克的用語）。那些天才科學家用盡巧思想出的密碼模型，其實對大自然演化出來的通用遺傳密碼通通不管用。

賈德森說：「科學是無可救藥的機會主義者。」讀者在閱讀本書時，應該能體會到科學的進展確實相當混亂，非常機會主義。實驗科學的進步從來都不像大眾所想像的那樣有條理和有規畫、按部就班地前進。科學探索的是能夠用實驗來解答的問題，因此科學研究只能走技術和儀器設備容許的路途。分子生物學從開始到今日，很多神速的發展都仰賴某些新機器或新技術的發明。不管是多麼美妙引人的理論，如果沒有適當的技術或儀器來測試的話，就只能留在空談的境界。

科學研究中另外一個重要的機緣變數，可以抽象地說是「科學思想的交流」。科學家之間的思想交流，對於整個領域的進展無比重要。當然來自書籍、期刊、電訊等的資訊也很重要，但是沒有什麼交流比得上人與人之間的直接腦力激盪有那麼大的衝擊力和戲劇性了。前述的莫諾與賈寇布是一個很好的成功例子。發現DNA雙螺旋結構過程中的克里克和華森，他們的合作故事更充滿機緣性。幾個貴人都在適當的時機有意或無意提供了關鍵性的線索，將他們從歧途拉回正途，終於讓他們在不可思議的短暫時間內解出上個世紀最重要的生物謎題。

DNA雙螺旋結構的發現終於結束了「基因是DNA還是蛋白質」的辯論。它那互相纏繞的兩股及互補的鹼基序列， 讓大家心中對DNA能否擔任基因角色的存疑一掃而光，因為它不但能說明基因的資訊如何儲藏在DNA的鹼基序列上，而且鹼基的互補性也說明基因如何用兩股互為模板的方式進行複製。於是，從基因角度切入的資訊派和從生化角度切入的結構派在此交集，從此開始攜手同行，相輔相成，終於圓了孟德爾的夢。

對當年擔任分子生物學先鋒的物理學家來說，他們的美夢實現了一半。基因的結構和功能的確都能夠用化學和物理原理解釋。今日在世界各處的實驗室中，用簡單的化學就可以任意合成和改造基因。然而令他們失望的是，基因在細胞中的行為背後並沒有出現什麼神秘力。所有基因的魔術手法都破解了，也看不到任何弔詭的現象。遺傳學不需要什麼新物理學定律。較年輕的克里克已經完全拋棄這個幻想，專注思考基因的的結構和功能，終於在後半期成為領導風騷的霸主。但是另一位領袖戴爾布魯克直到晚年都執迷不悟，終於以美夢破碎為結局，讓人想起來都會不禁為他惆悵。

像我這年紀的生物學家，有幸被這段革命風暴尾巴掃到。我的老師輩有許多人曾經師事這些祖師爺們（例如我的指導教授曾待過書中史坦特在史丹佛大學的實驗室）。我們求學時也常接觸到他們的研究成果。等到我自己開始教書，我就非常喜歡教授「分子生物學開拓史」。所以，有一天當我發現隔壁研究室的鄭明媛老師在審訂《創世第八天》時，我無法掩飾心中的驚喜。

一九七九年首版的原著大約有兩個便當盒加起來的大小和重量，二十七年來，它一直擺在我的書架上，紙張已經發黃，整本書也破裂到重新裝訂過。多年來它是「分子生物學開拓史」課程的主要參考書之一。但我無法要求學生閱讀這本近七百頁的英文書，也不奢望台灣有出版社會翻譯它，雖然像我如此渴望中譯本的人肯定不少。它那讓人生畏的篇幅及相當學術的題材，注定與暢銷排行榜絕緣。
現在這本經典巨著，終於將以繁體中文版的面貌在台灣現身。到底誰這麼傻？出版這本肯定賠錢的半科普書？我必須佩服也感激遠流抱著不惜虧本的心情，投入這本書的出版。了不起的巨著值得了不起的出版家的傻勁。

二○○八年十二月十二日於陽明大學

延伸閱讀
對二十世紀這段基因解密的科學革命史，有完整詳盡陳述的就只有賈德森的這本《創世第八天》，沒有任何其他的著作可以望其項背。

另外則有不少自傳、傳記、論文集、歷史和評論等。第一本也是最著名的是華森所寫的《雙螺旋》（Double Helix，時報文化），它赤裸露骨，深具高度爭議性，也非常暢銷。或許因為這些因素，之後有很多人紛紛提筆從自己的角度敘述故事。值得一提的有克里克的《瘋狂的追尋》（What Mad Pursuit）、盧瑞亞的《吃角子老虎與破試管》（A Slot Machine, A Broken Test Tube，天下文化）、比魯茲的《真希望我能早一點讓你生氣》（I wish I’d Mad You Angry Earlier）、賈寇布的《內在的雕像》（The Statue Within）、布瑞納的《我的科學生涯》（My Life In Science）、亞瑟•孔柏格的《對酵素的熱愛》（For The Love Of Enzymes）及韋爾金斯的《雙螺旋的第三人》（The Third Man of the Double Helix）。他人立傳的有戴爾布魯克的《思考科學》（Thinking About Science）、鮑林的《鮑林：科學與政治生涯》（Linus Pauling: A Life in Science and Politics）、麥克林托克的《玉米田裡的先知》（A Feeling For The Organism，天下文化）和富蘭克林等。富蘭克林，或許是她在雙螺旋發現過程中被嘲弄輕視的遭遇，引起很多女作家為她打抱不平，包括最近馬杜克斯的《DNA光環背後的奇女子》（Rosalind Franklin: Dark Lady of DNA，天下文化）。

幾本描述這段歷史的專書，有的偏頗於某些領域，例如歐比的《通往雙螺旋之路》（The Path to the Double Helix），和蒲杜嘉與柯恩的《DNA世紀之回顧》（A Century of DNA，徐氏基金會）都以DNA方面為主，忽略了結構化學方面的貢獻。迪查達瑞維恩的《為生命做的設計》（Designs for Life）則偏結構化學。還有一本凱伊的《誰寫了生命之書？》（Who Wrote the Book of Life?）描寫十四年的遺傳密碼解碼時期，對科學家絞盡腦汁從理論方面和實驗方面進行研究有非常深入仔細的整理。

此外，網路上也有不少視訊資料保存在學術機構，以下是我找到的幾個比較重要的：美國俄勒岡州立大學（Oregon State University）的「Linus Pauling and the Race for DNA」，詳盡記載鮑林在雙螺旋競賽中的事蹟；加州理工學院的「Caltech Archives Oral History Online」；冷泉港實驗室（Cold Spring Harbor Laboratory）的「Oral History Collection」；美國國家醫學圖書館（National Library of Medicine）的「Profiles in Science」；英國國王學院（King’s College）的「DNA: The King’s Story」，以國王學院的角度看雙螺旋競賽。此外，冷泉港實驗室的「DNA From The Beginning」教育網站也用動畫、照片、小傳和歷史檔案敘述這段科學發現（中文版「畫說DNA」設在陽明大學）。因為網址可能會有所變動，此處不列出，以搜尋引擎查詢應該很容易找到。

孟德爾之夢「我的時代將會來臨。」——孟德爾於一八八四年臨死不久前陳文盛（陽明大學生命科學系暨基因體科學研究所教授）這是一個逐夢的故事。一群科學家三、四十年的逐夢故事。他們追逐的是孟德爾的夢。孟德爾在十九世紀末開啟了遺傳學大門，讓我們得以窺見一些遺傳的規律，也讓我們掌握了一些研究技術來探索基因的秘密。他以物理學家的數理訓練，在龐大又繁雜的遺傳數據中整理出背後的數學規律，可惜卻讓當時的園藝學家和自然學家都無法理解，以至於要再過三十五年，才有人重新拾起這條線索，再加上生物學家對細胞有比較清楚的認識後，...