一粒細胞見世界
2008/01/04 11:25
作者：倫斯柏格
譯者：涂可欣
出版社：天下文化
從來没有看完一本書後，打從心底戰慄出來，敬畏演化，也敬畏上帝。原來演化和發現的歷程，是那麼的緩慢，充滿了智慧。細胞學的發現過程，更讓我想到「解構上帝」四個字。
作者倫斯柏格在暢遊細胞生物學迷人的國度後，與讀者分享他的心得；帶領我們參觀分子生物學、細胞生物學、發育生物學的精彩成果。閱讀本書，在飽覽微觀世界各種精緻的結構、巧妙的運作和嚴密的機制後，讓我們對生命本質有了另一番體悟。
程樹德老師的導讀中，現今細胞學歷史文獻有三個重點，第一個就是「生命的機械觀」，生命的諸多現象皆可由物理及化學原理來解釋，不需想像另有一種神秘的生命力，例如數百萬個保存在液態氮桶的細胞，一旦解凍，又是進食、又是繁殖，生命力一樣充沛，這是理化現象；第二個重要的觀念就是「演化」，細胞的生成，不是一蹴即成，而是經由億萬年的緩慢演化，例如粒線體和葉綠素都是由小細菌寄生，逐漸改變而來；第三個是多細胞生物的各種現象，應該以「個體與群體之分際」觀點來看。
想要了解生命的秘密，必須從了解細胞著手。擁有六十兆個細胞的人體，其實是一個細胞共和國。每個細胞都具有「雙重生命」，細胞自己的生命以及他們所屬生物體的生命，這是本書的主軸。
人類細胞的大小差距極大，從直徑0.0001公分的微小紅血球細胞，到直徑為紅血球十倍的典型細胞，例如腎臟或肝臟細胞，再到碩大的肌肉纖維細胞，長度可達數英寸。細胞大小的紀錄保持者是神經細胞，從脊椎基部算起，一路延伸到腳拇指頂端，這距離可有 一公尺 多呢！在人類身體中約有兩百多種細胞，各有不同的形狀及任務，但其基本結構和內部組成都很相似。
我們體內有像阿米巴原蟲的細胞，白血球細胞可自由漂流於血液中，一旦測知體內有細菌感染，將立即離開循環系統，進入受感染的區域，四處爬行，捕食入侵者，像阿米巴原蟲一樣，將細菌整個吞噬消化。另一個例子是免疫系統中的一支特種部隊，叫做自然殺手細胞，牠們通常會出動數百萬個，於人體四處巡邏，尋找癌細胞，一旦殺手細胞偵察到獵物，便會向獵物迫近，並釋放出某種化學物質殺死癌細胞。骨骼細胞也像阿米巴原蟲，在發育及骨折時，骨骼細胞會爬行於骨骼空隙，好像蝸牛在身後留下黏質，黏質會硬化成礦物質，增加骨骼的厚度和硬度。其他可移動的骨骼細胞則反其道而行，牠們會在爬行的過程中，溶解吸收骨質，於是人體的骨架就修補完成了。為了癒合傷口，有一種皮膚原細胞會從皮膚底層爬至傷口的表面，在那裏迅速繁殖，鋪展成一薄層，覆蓋住整個傷口。
特定分子會組合成特定結構，是因為它們的形狀及物理、化學特性，結晶的形成無需外界力量指導，因為真正的指導方針就藏在分子本身。
一個典型的細胞通常含有數千種不同的蛋白質，每種蛋白質有不同的功用，有些像蓋房子的鋼筋磚瓦，建構細胞的基本結構，有些像木板、水管、塑膠、釘子，組成一個完整的細胞。每個細胞都帶有數百種酵素，就像細胞內的工程師，因其組成的形狀及潛在的化學特性不同，而自動執行它們的任務。分子「自我組合」及酵素潛在的力量，蘊含了深奧的哲理。細胞也有它自己的消化器官「溶酶體」、有它自己的發電機「粒腺體」，是一個自給自足的個體，很讓人訝異。
包括人類在內的多細胞生物，實際上都是由眾多生命體所組成的群落，在這群落的細胞成員，都是無私的公民，為團體福祉而捐棄個體獨立存在的利益。細胞的犠牲，徹底到會和牠的鄰居簽下死亡委託書，萬一一個細胞的存在，對該細胞所在的社會是個威脅，牠的鄰居就會精準的執行委託書，助該細胞啟動自殺程式。
程式化的細胞死亡Programmed cell death，是多細胞生物不可缺少的一環。以人類胚胎為例，在第五週時，手是呈現扁平槳狀，在第六週時，四波「程式化的細胞死亡」，會移去手指間的細胞。即使在成人的生命中，死亡程式仍持續進行，每分鐘有數百萬個細胞執行。
細胞分裂是細胞的夢，是神奇的生命現象中，最戲劇化的一個，此時細胞會分解部分舊結構、回收分解成分，重新建構。細胞的遺傳資產DNA，將複製成兩套完全相同的基因組，接著細胞會從中間凹陷，捏出兩個年輕的新細胞。有的細胞喜歡當獨行俠，有的喜歡呼朋引伴，很像人類社會。
人體基因組由數不清個核苷酸組成，如果將這些遺傳密碼編印成書，將會是一本50萬頁的巨著，約為1,000本厚書的厚度。每個人的一生有大部分由這些核苷酸所控制，我們的外表、聲音、氣味、癖好、可能得的疾病、甚至壽命。
細胞是否都會死亡？科學家把細胞放進冷凍庫，緩慢的下降到零下80度（不可急速冷凍，因為急速冷凍會造成細胞內的水結晶刺破細胞膜）。在緩慢的降溫下，細胞外的水將較細胞內的水早凝固，而抗凍劑可使細胞外形成的水結晶，不致過大刺破細胞膜。此時細胞因失水而萎縮成扁平狀，細胞內數百個生化反應都將停止，這些殘存的結構形式，在溫暖的狀態下無疑是活的，但在冰凍的情況下，細胞也喪失了我們一般對生命的定義。
冷凍細胞既不算存活，也不算死亡，而是處在生命暫停狀態，低溫只是隔絕了細胞進行化學反應所需的熱能，只要條件許可，回溫之後，又可再度回到壓抑已久的生命脈動。生命只是機械過程，並不比汽車或電腦還難理解。
從酵母菌到人類，甚至植物，都含有原致癌基因，在經歷了十億年的演化，原致癌基因鮮少改變，暗示了它們對生命的維繫有關鍵性的功能。癌細胞具有持續生存、分裂的不朽本質及血管再生的功能，是細胞生物學家的寶貝，因為他們可以一直培養研究下去。有些人類的腫瘤，大約每天都可派遣數百萬個細胞向外殖民，這讓我有一種另類的想法，或許癌才是能適應未來世界的生物，癌的發生，是否是警告我們環境快速變遷，人類的演化也要加速進行？
許多的慢性病及遺傳病，都是因為細胞出錯惹的禍；因此細胞研究不僅會為各種疾病的治療找到一線生機，也是解開生命奧秘的關鍵。
我們透過科學研究，了解細胞這個奇妙的結構、牠的組成、牠的傳遞訊息方式、牠的極限、牠的變異、牠的演化，也讓我們能夠觀照生命的本質。
shih hsin e-learn部落格
格主： 歡喜逗陣來讀冊