第2章 前言生命的秘密

1953年2月28日星期六上午，我跟往常一樣比克里克（Francis Crick）早到劍橋的卡文迪什實驗室（Cavendish Laboratory）。這麼早來是有理由的，我知道我們即將解開在當時鮮為人知的脫氧核糖核酸（DNA）的結構，不過我並不知道它會什麼時候來到。 DNA並非問世已久的分子，但當時克里克和我就已明白，它掌握著解開生物本質的重要關鍵。 DNA儲存世代相傳的遺傳信息，掌管極度複雜的細胞世界。我們希望找出它的三維立體結構，得以一窺克里克所謂的“生命的秘密”——克里克此言雖然帶點打趣的味道，可也是認真的。 我們已經知道DNA分子是由基本單位核苷酸（nucleotide）組成的多重線狀聚合物，核苷酸有四種形式：腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）。前一天，我花了整個下午的時間，用紙板製作這些構造成分的圖樣，在這個安靜又沒人打擾的星期六早上，我把這些3D拼圖挪來挪去，試著拼湊出全貌。

它們是如何組合在一起的？我很快就發現，有一種簡單的配對法搭配得恰到好處：A和T配對，G和C配對。 這就是答案了嗎？這個分子的兩條鍊是否由AT與GC配對而成？這種配對方式簡單而完美，幾乎可以確定不會有誤。但是我過去犯過錯，最好還是別興奮過頭，它還得通過克里克嚴格的檢視才行。 我焦急地等待，後來證明其實沒什麼好擔心的，克里克一眼就看出我的配對法隱含雙螺旋結構，由兩條方向相反的分子鏈組成。從這兩條彎曲互補的螺旋來看，有關DNA及其特性的一切事實都有了合理的解釋，簡直茅塞頓開。最重要的，此分子結構立即對“遺傳信息的儲存方式和復制方式”這兩道生物學上存在已久的難題，給出可能的答案。即便如此，後來我們到常去的鷹吧（Eagle Pub）用午餐，聽到克里克揚言我們已經發現“生命的秘密”時，我還是覺得頗有誇耀之嫌，特別是在性格比較含蓄的英國人面前。

不過，克里克是對的。我們的發現平息了自古以來的爭論：生命的本質是奧妙神秘不可捉摸，還是像自然科學課上的化學反應一樣，只是物理和化學作用下的產物？細胞的生命是否源自神聖力量的運作？雙螺旋斷然指出，答案是否定的。 達爾文的進化論說明了所有生命的相互關連，讓我們得以從唯物主義與物理化學的觀點，對這個世界有更深刻的認識。在19世紀後半葉，生物學家施旺（Theodor Schwann）和巴斯德（Louis Pasteur）的突破性發現也是一大進展。腐肉不會自然生蛆，而是由我們熟悉的生物媒介與其作用造成的——這個例子中的媒介是產卵的蒼蠅。他們的發現推翻了自然發生說（spontaneous generation）。

儘管有這些進展，各式各樣的生機論（vitalism）仍歷久不衰。生機論認為，物理化學作用無法解釋生命及其作用。許多生物學家不願意接受自然選擇為生物譜系進化惟一的決定因子，反而以含糊不清、主宰萬物的神靈力量來解釋物種之適應結果。物理學家則習於處理單純、簡化的世界——由一些粒子和力主宰的世界——他們發現混亂複雜的生物學令人費解。他們的看法是，細胞的基本作用，亦即主宰生命的基本原理，或許遠超過我們所熟知的物理和化學定律。這就是雙螺旋如此重要的原因，它將啟蒙運動在唯物論思想上的革命帶入細胞層次。從哥白尼推翻人類是宇宙中心的說法，到達爾文堅持人類只不過是改造後的猴子，這場智識之旅的焦點終於來到生命的本質上。其實這不足為奇。雙螺旋是一種優美的結構，但它的訊息卻非常平凡：生命不過就是一種化學作用。

我和克里克很快就體會到我們的發現在思想意義上的重要性，但我們怎麼也料想不到，雙螺旋竟會對科學和社會造成爆炸性的影響。 DNA優雅的曲線中包含著分子生物學的關鍵，這門新科學在其後50年的發展令人驚異，不僅讓我們對基本的生物作用有一連串驚人的認識，在醫學、農業與法律方面，更有深遠的影響。 DNA不再只是穿著白袍的科學家在僻處一角的大學實驗室裡研究的對象，它影響的是我們每一個人。 到了20世紀60年代中期，我們已經了解細胞的基本機制，也知道DNA序列的4個字母，如何通過“基因密碼”轉譯成蛋白質的20個字母。 20世紀70年代，科學家開始掌握操縱DNA與讀出鹼基對序列的技術，這門新科學又呈現一波爆炸性的成長。我們不再只是旁觀大自然，而能實際插手生物的DNA，也能實際解讀生命的基本藍圖。這開啟了嶄新的科學視野：我們終於能夠對付從纖維囊泡症到癌症等不同的遺傳疾病；運用DNA指紋技術來促成刑偵案調査的革命；利用以DNA為主的方法來研究史前時代，大幅修正我們對於人類起源的看法，包括我們是誰、從何而來等問題；我們也能以先前夢想不到的有效方法，改良重要的農作物品種。

但是，DNA革命開始50年來，最令人興奮的一天莫過於2000年6月26日星期一，美國總統克林頓宣布完成人類基因組圖譜的草圖：“今日，我們學習上帝創造生命的語言。在具備這種深奧的新知識後，人類即將獲得嶄新強大的治療力量。”基因組計劃是分子生物學的成熟產品，它已經成為一門“大科學”，涉及龐大的金錢與重大的成果。這不僅是非凡的科技成就（人類23對染色體所包含的信息量令人咋舌），也是了解人之所以為人的重要里程碑。我們是獨特的物種，是具有意識、創造力、佔有優勢又具破壞力的生物，原因都在於我們的DNA。 如今，DNA這本“人類說明書”就完整地呈現在我們眼前。 自劍橋的那個星期六早晨起，有關DNA的研究已經有了長足的進展。然而，研究DNA功能的分子生物學，顯然還有一段漫漫長路要走。我們仍需治療癌症，仍需開發能有效治療遺傳疾病的基因療法，以及發揮基因工程改善食物的驚人潛力，但是這一切終將實現。在DNA革命的頭50年，我們看到大量卓越的科學進展，也已初步運用它們來解決人類的問題。未來，我們將看到更多的科學進展，但重點將逐漸轉移至DNA對我們的生活方式日益增加的影響上。