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2004-03-27 23:09:19| 人氣1,461| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

說說雙頭連體魚

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記得一兩個月前在中時電子報上看到中央研究院的研究人員製造出雙頭連體魚的新聞,沒想到同樣的消息竟然又刊上了知名期刊《科學》(Science)的新聞花絮專欄。

根據這幾則新聞與中研院網頁的寥寥數語介紹,這個雙頭連體魚是這樣產生的:中研院生化所黃銓珍老師的研究群想利用基因轉殖魚的技術,探討造成人類肌肉萎縮症的成因。他們把幾個會促使細胞凋亡(apoptosis)的基因以顯微注射的方式注入斑馬魚的受精卵中,並讓這些基因專一地在肌肉細胞中活動,然後觀察受精卵長成的胚胎會發生怎樣的變化。結果研究人員在經過實驗操作後的兩百個胚胎中,發現了一隻雙頭連體魚;他們又重複了一次實驗,再度看到了別的連體魚。連續兩次都看到了連體魚,研究人員很興奮,並且很快地聯想到說不定這可以用來解開人類連體嬰產生之謎。

確實,圖片中那隻有兩個頭、身上轉殖著綠螢光蛋白基因的連體魚, 的確很有趣,很能吸引人們的目光。不過有趣歸有趣,有趣非常重要,但除了當花邊新聞聊一聊外,如果要用嚴謹一點的眼光來看待這件事,又是如何呢?

首先,連體魚的出現要能重複、可再現,每次作這樣的實驗顯微注射這個基因都會產生連體魚。可再現(reproducible)表示所看到的結果不是逢機發生的偶然事件,這樣才能對實驗操作與實驗結果建立可靠的因果關係。其次,實驗一定要有對照組(control)。除了顯微注射打入這幾個細胞凋亡的基因之外,也要試試其他邈不相涉的基因、試試沒帶基因的空載體,或是只打緩衝液到同一來源的魚卵中,這樣才能確認確實是因為細胞凋亡基因引發連體魚的形成,不是那批魚卵天生有問題,也不是實驗操作程序本身的影響。

以上兩點顯而易見,研究人員一定早就驗證過了才敢公開宣布,所以我相信連體魚的產生應該是因為顯微注射讓肌肉細胞表現了某些細胞凋亡基因所造成的。而且這兩項基本驗證還可以確定實驗的專一性:在斑馬魚中,所注射進入的DNA不是去把基因組上相對應的基因發生同源重組互換而替換掉,而是隨意插嵌進到染色體上,甚至形成多個套數頭尾相連嵌入,或是好幾套外來DNA插到好幾個位點。這時候不知道到底出現連體魚的是因為引入的基因本身的活動造成的,還是因為插到某些特定的染色體位置、改變了當地原本的基因活動狀況所造成的。所以如果在有適當對照實驗的情況下,連體魚可以重現且出現的頻率跟這個實驗室在從事其他轉殖魚時看到效應的頻率接近,就可以排除連體魚是因為注射進去的DNA亂插破壞所造成的。

知道了”Why?”,接下來就是真正困難的部分了:How?引入的細胞凋亡基因到底怎麼造成連體魚的?

要驗證是不是真是這些細胞凋亡的基因產物活性導致仔魚有兩個頭,可以把這個基因用分子生物技術突變一下讓產物失去功能,然後再注射到魚卵中。既然基因產物沒活性無法作用了,應該就不會有連體魚了。不過預期結果是要「看不到」的實驗不是好方法,大家比較歡迎結果是要有現象可以「看得到」的驗證法。其實也不太難。細胞內的基因活動不是獨行俠,基因活動是多個基因偕同,形成一個個生理反應途徑。如果真是某個特定基因造成連體魚,把跟這個基因參與同樣反應途徑的上游下游夥伴們打入魚卵中,應該也可以預期看到類似的效應,長出連體魚來。不過缺點是如果這個基因其實還參與了尚未被研究過的新生化代謝反應,而正是與其他未知的秘密黨羽基因們一同作祟,才使魚變成連體雙頭,這個方法就行不通了。

如果十分確定是因為細胞凋亡的基因活動才引發雙頭連體魚,則導致的因素不外乎三項:這些基因活動的時間不對、基因表現的場所不對、以及基因活動的活躍程度不對。試試讓細胞凋亡的基因在胚胎發育進程中早一點或晚一點活動、讓這些基因在其他組織器官活動、調查一下連體魚身上這些基因表現量的高低、操弄一下表現的強弱… 這許多許多的實驗可以無限制地寫下去,不過應該要坐下來讀讀書、想一想,提出工作假說(working hypothesis)與替代假說(alternative hypothesis),並設計實驗去區辨到底哪一個假說可以合理解釋、最有證據支持,不是像我這樣隨口說隨便想隨便寫了。

所以上面寫了這麼一大堆,重點是什麼?其實我認為上述的內容與細節不要緊,重要的是看待這件事的眼光與角度,偏偏媒體與大眾都不曾提醒強調:
--中研院的研究人員經過實驗程序後發現了雙頭連體魚是令人興奮的,但是這跟「淡水的漁夫阿旺出海捕魚抓到一隻兩個頭的連體怪魚」的新聞的差別,就在於後續人們用怎樣的態度與方法,能否確實驗證與深入探討,這是該關注強調的地方。科學與八卦,天地之遙,也僅咫尺之隔。



相關連結:
《科學》的報導在
http://www.sciencemag.org/content/vol303/issue5661/r-samples.shtml#303/5661/1134d

中研院的連體魚新聞網頁在
http://www.sinica.edu.tw/misc/fish/

照片就是連體魚,取自中研院的網頁,著作權歸黃銓珍老師所有。

台長: 纖毛蟲
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