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2003-05-21 19:24:18| 人氣7,277| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

我看生物學

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(前言:先前本來對CRS最初的討論已經寫了一長篇回應,但是不慎卻在備份我的磁碟資料時刪掉了。此後Gene接連寫了兩則留言釐清某些觀點,論點精要,比我原先寫的還要適切,同樣的話我就不作續貂狗尾了。姑且就讓我天馬行空一下,試著以哲學概念性的方向來討論生物學的研究取向。)

如果我們承認生物展現的各種生命現象,都是體內各種生化反應總合的結果,而非某種神秘不可知的奇蹟,而且這些生化反應都必須滿足宇宙間一體通行的基本物理與化學定律,我們似乎就應該相信把生命現象化約到終極,可以用基本的理化方程式來表述。這樣一來,只要我們得知細胞內各種生化反應的條件與參數等基本資料之後,應當就可以坐在書桌前拿一支筆幾張紙,推算出多采多姿的生命現象出來──生繁複於簡潔,化歧異為統一,能把看似紛亂多樣的現象理出頭緒,進而去解釋甚至預測結果,這是從事理論研究的人的終極夢想啊。

就是基於這樣的哲學,數學家說數學為科學之母,因為一切一切的推導演繹工具都離不開數學,數學是宇宙的標準語言。

就是基於這樣的哲學,我記得高中物理課本自誇自傲地在第一冊第一章中說物理學是一切科學的基礎主幹,化學、生物學、地球科學…通通都是由基本的物理現象衍生而出的枝葉。

就是基於這樣的哲學,在物理或是化學家的眼中,古典的生物學家像是收藏家,他們考察蟲鳥魚獸花草的型態構造,為這些千奇百怪生物的物種描述定名,這樣的研究充其量只是如同收集郵票一般的隨興所致無章法。

就是基於這樣的哲學,CRS認為自發現DNA結構以降的現代分子生物學主流,只是用一個又一個的基因蛋白質為演員,拿渾沌不明、確切基礎生化反應條件仍舊不甚清楚的細胞生理狀態為舞台,以建構描繪一條又一條生化反應途徑來寫劇本,把模糊曖昧的所謂拮抗、加成、增進、抑制等交互作用當情節。這種講故事只圖自圓其說的方式來解釋生命現象,不算是嚴謹的科學。

問題在於:到底什麼叫做「嚴謹的科學」?

生物學家如同Ernst Mayr等人講說生物學具有獨特的自主性格(autonomous),因為生物體系是個複雜的階層架構(hierarchy),從分子、到細胞、到組織、到器官、到系統、到個體,個體組成族群、不同物種的族群構成群聚,最後與棲所環境構成生態系,每高一個階層就有新的現象出現,比方說我們可以去試圖了解淋巴球的功能與行為,但是整個免疫反應卻不是光從探究一個淋巴球就所能預測得知的。就是這樣的「突現性質」 (emergent property),有人說生物學是不可能完全化約的學科。既然用數理化約的邏輯來看待生物學許多領域的研究,生物學真的就像是被物理學家化學家所譏諷的,根本就是個集郵者玩玩的 ”dirty science” 而非硬裡子的科學,難道生物學就真的如此不堪嗎?整體論者的生物學家當然否認。他們認為該檢討的是所謂「科學」的本質與內涵,應該要能兼納生物學等複雜系統研究的這重特性,而非畫地自限地排外。

生命現象的突現與複雜,是某些生物學者對於當前分子生物學稱霸主宰生物學研究的取向下的反思與反擊;CRS的思維卻正好從另相對的一端來批判:當今的生物化學與分子生物研究化約還不夠徹底精確,只是圖像的描繪,缺乏律理的秩序,所以不可能真正對於人類生活有革命性的變革與影響。

到底怎樣才對呢?我們怎麼知道是因為人類的智識文明還沒有發達到足以融通理解這一切的盤根錯節,還是生物體系真的交錯複雜到造成突現性質不可化約?既然科學本身是什麼都不太明確了,討論科學本質好壞的後設論述似乎就更沒有一個客觀確切的基準,取決的或許只是個人的喜好與信仰吧。

就我個人的體會,去研究單一一個基因或是去解析某一條生化訊息傳遞途徑這樣無視於整體細胞生理環境的內文(“context”)的切分碎裂,是無助於真正了解生命現象的秘密的,即便在進入基因體時代、在蛋白質體(proteomics)蔚為新風尚的大規模大手筆研究,依舊欠缺整體觀照的理論來闡明某個生命現象,只是抓出更多的基因罷了,然後我們永遠被困在生物體系環環相扣互相影響的糾纏之中。或許我們需要新的知識體系處理複雜系統的資訊,或許我們要能擺脫當前實驗一次只能操弄一個變因的設計邏輯,或許我們要新的數學工具要電腦模擬要…. 如果這就是CRS對當前生物學研究的不滿意與不信任來源,我可以體會。但是有辦法跳脫嗎?還有,有必要都跳脫嗎?

Kuhn考察物理化學科學史,歸納指出科學的進步是透過跳躍式的典範轉移(paradigm shift),在典範移轉後人們所認識的世界不同於過往的面貌,而在轉移發生與被接受前,人們在當今典範的指引之下有個準據依循,同時在這個架構下精練典範,直到危機出現。如果生物學的進展也依照同樣的模式演變,或許真正稱得上典範轉移的只有巴斯德時代確立的生源說,還有達爾文的天擇說。前者把生物學從神秘地帶釋放出來,回歸理化世界的規律;後者提供了理解生命世界的面貌何以如此的哲學與運作基礎。DNA結構的發明與此後的分子生物學呢?充其量只是研究方法的改變,但是即便如此,在確定了基因的物質基礎後,我們開始膽敢把遺傳的黑箱打開,試圖去解析、描繪、甚至操弄遺傳物質,變革已然發生。信奉與接受這個架構的人,眼中看到的世界有著相同的面容,自然有著共通的語言,作著相同的夢,而這樣的夢、這樣的語言、這樣的世界、這樣的典範,或許不會、也不必是絕對真實且唯一,但是卻是必須存在的。

在最近這一期的《細胞生物學期刊》(The Journal of Cell Biology) 有一系列綜述文章,介紹電腦演算於細胞生物學上的應用,嘗試著引入「計算細胞生物學」(computational cell biology) 來挑戰細胞生理的複雜度。另一方面,也是在五月初出刊的《科學家》(The Scientist)有篇專欄文章卻批評當前生醫學界對於「描述性」(descriptive)研究的輕視與偏見,認為原創而精確的描述能真實呈現科學所觀察到的面貌,正可以補足在預測知識理論與階層系統等關係時所遭逢的落差與鴻溝(注)。這兩則文章雖然似乎並不相干,甚至所倡議的研究方法更是南轅北轍,但是何嘗不是都隱含著當前研究生命現象時,對於這個異常複雜的動態系統無法全面掌握與釐清的窘境?

CRS預測將來會「找到規範生物運作的重要法則,就像 DNA 雙螺旋那樣的簡單清晰, 卻又含意深遠」。或許吧。簡單清晰、寓意深遠,或許這就是未來指導生物學的新典範──如果真有這樣的知識存在。

人類一思索,上帝就開始發笑。我們這麼一種自認有智慧的生物,極力掙扎著要解開生命的秘密時,嗯,我好像真的聽到咯咯的笑聲了。


注: 關於《細胞生物學期刊》的綜論系列,請看該刊編輯的說明http://www.jcb.org/cgi/doi/10.1083/jcb.200303202 ;圖片取自同篇。《科學家》的專欄在
http://www.the-scientist.com/yr2003/may/opinion_030505.html

台長: 纖毛蟲
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