推薦序 一
為什麼要再探孟德爾之夢?
每一個重要科學理論形成的背後,都有一個長期摸索碰撞的過程。只有透過對這段歷史的回顧,了解科學探究活動的始末,我們才比較容易掌握這段科學知識內在發展的脈絡。科學知識才不會淪落成一堆無趣、冰冷的教條,而是一個充滿人性活動的心智結晶。因此從科學史下手,永遠是一般人接近科學的最佳途徑,同時也是科學教育中最有效的入門方式。很可惜在中文的世界裡,大部份有關科學史的書籍都出自翻譯,而教科書中科學史的敘述多半是片斷或是語焉不詳。因此學生在這樣的養成過程中,對科學態度或是研究精神的陌生與疏離也就不足為奇了。
雖然每個人都認同科學史在科學教育中的重要性,但願意花費心力,投身在這個領域中的學者並不多見。陽明大學陳文盛教授這本《孟德爾之夢:基因的百年歷史》,毫無疑問為科學史的中文寫作提供了一個新的面向。我相信它未來對從高中到大學這個階段的生物學教育,會有深刻而長遠的影響。
《孟德爾之夢:基因的百年歷史》是從達爾文發表《物種起源》(1859年)開始談起。大家都知道達爾文的演化論是現代生物學的基礎,而他在《物種起源》中很清楚提出了生物個體變異與天擇的關係。但生物個體的變異怎麼樣忠實地從上一代遺傳到下一代?這是演化論成立的重要關鍵,而達爾文對遺傳學的認知是錯誤的!少了正確的遺傳理論,演化論是跛足而殘缺的。這時候孟德爾的出現就有了特別的意義。
孟德爾從豌豆交配的實驗結果發現生物遺傳的規律(1865年),彌補了達爾文的缺憾,開啟了探究遺傳基因的新紀元。隨後基因從一個抽象的遺傳概念,逐步落實到DNA的物質基礎上,最後一直到闡明了DNA的遺傳密碼怎麼決定蛋白質胺基酸的排序(1967年)為止,本書完整回顧了這一百年從古典到分子遺傳學的發展歷史。
本書的另一個特色就是仔細重現了這個階段所有重要實驗(不論成功或失敗)的緣起、實驗設計與實驗結果對後來發展的影響。現在大多數學生,甚至包括許多老師在內,對於許多古典的遺傳學實驗都早已忘懷。但我認為這些實驗其實是訓練學生批判性思考最好的教材:在粗陋的工具與局部知識的限制下,如何針對重大的科學問題設計實驗、解讀實驗的結果,碰到實驗的挫折又該怎麼去克服等等。
只有透過在這種摸索、探究的過程中,科學家怎麼提問、怎麼相互詰難,我們才能看出不同科學家行事的風格、科學的品味和他們所碰撞出的智慧火花。另外作者不時也會將這些實驗發生的時代背景一併提出,更可以加深我們對這些重大科學進展的歷史感。
當然本書也有一些讓一般讀者不容易親近的障礙,特別是許多專有名詞與實驗的生物系統,會使得所描述的實驗過程不容易完全了解。換言之,這是一本需要下一點功夫閱讀才能領會其妙處的書。所以我會特別推薦本書給任何喜愛遺傳學的人,尤其是那些正處於高中到大學階段的同學們。同時,我也期待未來會有更多類似的作品出現。
周成功(陽明大學生命科學系退休教授)
推薦序 二
見證分子遺傳學的榮光
分子遺傳學是20世紀科學最大的成就之一,這個發展使得看起來千變萬化的生命現象,有了一個一以貫之的基本理論,讓我們對生命的奧秘有更深一層的了解,而且對醫藥、農牧、環境科技產生革命性的影響,甚至因為對基因體序列的分析,而發展出新的科技及資訊產業。
這個偉大的成就起源於孟德爾的仔細觀察及分析,並提出革命性的看法,後來再經過很多科學家的努力及奮鬥,最後才得到這個寶貴的知識。這一段曲折、複雜又有趣的過程,是人類文明發展史中很重要的一個章節。享受現代舒適及豐富生活的人們應該去了解這一段歷史。在這一本書裡,陳文盛教授用他的生花妙筆將這一段重要的歷史娓娓道來,不但把專業知識用淺易的文字描述出來,更把科學家在奮鬥中的人性歷程——意外、失敗、轉折、興奮——展現出來,讓讀者了解科學知識並不只是教科書裡簡化的敘述,而是有深厚的感性層面,這一點對於科學教育非常重要。
我個人的學術生涯剛好和這段歷史重疊,我有幸參與這個歷程,因此讀這本書時特別有很深的感觸。很多的發現在當時都令人非常興奮,也是讓我持續在這個領域研究的原因。陳教授也是參與這方面研究的傑出學者。我們要感謝陳教授特別花時間,把這一段重要的科學史呈現給大家。
徐明達(陽明大學生化與分子生物研究所榮譽退休教授)
推薦序 三
從求知、求真到人性
《孟德爾之夢》的內容不但生動有趣,更具深遠的教育內涵。我認為所有華文世界的知識份子都應該了解遺傳學,而以此書做為入門引薦,進入21世紀生命科學的世界。
這本書最引人入勝之處,是陳文盛教授以自身從事生物遺傳學研究的科學家身分,深入淺出,娓娓道出遺傳學歷史的演變、錯誤的不斷修正,並且在其中穿插一連串有趣的生命故事。書中不少人事和理論被證實的過程,勾起我數十年學術研究生涯的回憶,而觸動我對於那一段時光深深的懷念。
我自己在1960年代末期到1970年代中期也正在研究人類核酸的修復機制。人類有些疾病和核酸的正確或不正確的修復有關,在那段期間,核酸腫瘤學在生命科學的研究所佔的地位越來越...
推薦序
為什麼要再探孟德爾之夢? 周成功
見證分子遺傳學的榮光 徐明達
從求知、求真到人性 黃達夫
自序
楔子 酒館中的狂言 ................................................. 1
第1章 鴿子與豌豆 .............................................. 5
達爾文是自然學家,著重於觀察和歸納,孟德爾受的訓練則是比較嚴謹的物理和數學。孟德爾用數學建立起的遺傳原理,大力支持達爾文的演化論,提供了生物演化的遺傳基礎。
第2章 還果蠅與黴菌 ............................................ 31
白眼突變果蠅的實驗結果,扎扎實實支持著孟德爾的遺傳論,因此發現了性聯遺傳!以X射線誘發的紅麵包黴營養需求株,連結生化與遺傳學,成為快速方便的實驗材料。
第3章 量子與基因 ............................................ 55
薛丁格引用戴爾布魯克的模型,從量子力學的角度討論基因為何物、如何儲藏大量資訊。物理學家舔嚐到遺傳學的物理意義,遺傳學的弔詭更使他們感到興奮。
第4章 噬菌體與吃角子老虎 ........................ 73
細菌對於噬菌體的抗性是突變還是適應?關鍵在於有沒有基因參與,以及發生的時機。賭場裡吃角子老虎機的中獎率,剛好啟發了一個巧妙的實驗。
第5章 灰姑娘與果汁機 .................................. 97
「基因」是蛋白質還是DNA?蛋白質多采多姿,DNA就像灰姑娘般被冷落了。利用果汁機阻斷噬菌體感染的一個簡單實驗,如何幫助DNA翻身?
第6章 鐵絲與紙板 ........................................... 113...
除了這幾位,這本書中提到的其他人物,我都只有在書籍和論文中接觸到。最早是在UTD的時候,漢斯拿戴爾布魯克1949年發表的〈一位物理學家看生物學〉(A Physicist Looks at Biology)給我們看。在這篇回顧文中,戴爾布魯克陳述他和薛丁格(Erwin Schrödinger)兩人以物理學家的觀點來看,基因應該是化學分子;但是以分子而言,基因卻太過於穩定,很詭異,似乎有違現有的物理原理。薛丁格甚至在《生命是什麼?》(What Is Life?)書中,提出遺傳學中可能隱藏著新的物理定律。這個煽動性的想法吸引了很多菁英物理學家,積極投入遺傳學研究。戴爾布魯克等人更形成「噬菌體集團」,用大腸桿菌和噬菌體為研究題材,在細胞中的分子層次研究基因。
漢斯還給我們另外一篇史坦特於1968年發表的回顧文章〈那就是那時候的分子生物學〉(That Was the Molecular Biology That Was)。史坦特把從《生命是什麼?》到1953年的雙螺旋這段時期稱為分子生物學的「浪漫期」,因為這段期間,很多人都心懷尋找新物理定律的美夢。在接下來的「教條期」,基因的研究開始揭開明確的分子機制和理論,一切結構和機制似乎都可以用現有的物理化學原理解釋,沒有提出新物理定律的必要。戴爾布魯克等人的浪漫美夢,儘管帶領了革命的風潮,仍舊只是一場美夢。
一個逐夢的故事
那時候的我正在實驗室中打拚,只想早日畢業,所以對漢斯給我們的這些課外讀物沒有太在意。等到離開UTD好幾年後,身處於學術生涯,回顧起來才體會到漢斯的用心。他是在薰陶我們,要放寬眼界,要見樹又見林。
2005年,在我擔任國家講座的期間,台灣大學的于宏燦教授安排我去做一系列的五場演講,題目是「分子生物學的崛起」。之後,我將內容擴充,開始在陽明大學和東海大學開一門叫做「孟德爾之夢:分子生物學開拓史」的課程,給大學部和研究所的學生選修,一直到現在。這段期間,我也曾經簡化科學內容的部份,加重時代背景(包括藝術與哲學的發展),在通識教育的學程中開課。
我用「孟德爾之夢」這個名稱的想法,是出於孟德爾告訴修道院同僚的一句話:「我的時代將會來臨。」我為了它先後閱讀了四十多本參考書籍、這段歷史中的重要論文、還有很多的網頁資料,包括紀錄影片和口述歷史。我把這些教材整理起來,加上一些延伸讀物及網路資料,提供給學生們閱讀和參考。10年下來,我開始覺得應該把這一切撰寫成書,因為雖然關於這段歷史的英文著作很多(參見附錄「延伸閱讀和網路資源」),但是中文出版物很貧乏,一直到2009年遠流出版的《創世第八天》中文版三巨冊。《創世第八天》是歷史學家賈德森(Horace Judson)的經典報導文學,講的是分子生物學三、四十年的黃金時期,內容非常豐富,包含一百多位學者的訪談。我曾推薦這本書做為上課的參考書,但是發現幾乎沒有一個學生真正去讀它。那超過一千一百頁的內容,除了特別有心的,一般學生或老師都會卻步。
我開始寫我的書。我要從頭說起,不只是談那三、四十年的黃金時期。我從孟德爾和達爾文開始寫起,因為基因的概念是那個時期開始孕育,DNA也在那時候被發現。從孟德爾發表豌豆論文,一直到日後遺傳密碼的解碼,基因神秘面紗的揭開,剛好歷經了一百年。這本書說的就是這一百年中的基因歷史。
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