生機勃勃的基因社會

你知道嗎？我們的基因們不僅自私，還會爭權奪利、勾心鬥爭、合縱連橫，就像一個有幾萬個人的小社會一樣，各種各樣的花招百出，雖然大部分人堪稱良民，但是總也有少數的不良份子徇私舞弊。

自從大名鼎鼎的英國演化生物學家道金斯（Richard Dawkins）在四十幾年前出版了超級暢銷的《自私的基因》（The Selfish Gene），用擬人化的筆法，來說明以基因為中心的天擇學說，指稱只有基因才是天擇作用的單位，我們個體不過是基因可以過河拆橋的載體而已。

《自私的基因》是部極為精彩的作品，啟發了不少志同道合的人士投身演化生物學的研究，包括我自己。然而，這個擬人化的比喻也令人產生了誤解，我甚至還讀到有人宣稱，人類的所有行為絕對是自私的，因為就連基因都是自私的，可是不學無術的話就當然不會知道，所謂的「自私的基因」其實是要用來解釋人類和其他動物的「利他」行為的。

當然，基因本身是不存在動機的，所以它們才不會「想要」得到啥利益而「自私」地起來。然而，這個「自私」的比喻，實在是太方便了，以致於有學者忍不住甘冒不嚴謹的大不諱，在嚴肅的學術論文或專書中使用。

《自私的基因》已出版了超過四十年了，但其觀點迄今仍為人熱議。這四十幾年間，遺傳學發生了翻天覆地的大變化，我們對基因如何打造出一個能讓它們過河拆橋的載體，即使還不是完全地理解，卻還是比四十幾年前知道得太多太多了！因此，野心勃勃的生物學家就想要來著書立說來挑戰一下。

我們人類的基因體裡頭，有大約兩萬多個編碼蛋白質的基因，這比起二十年前「人類基因體計畫」完成前，大部分遺傳學家所預測的還少很多，過去大部分科學家都猜測人類大約有十萬個基因左右。然而，柳暗花明又一村，我們後來又發現，大部分基因都能編碼出超過一種蛋白質產物，迄今已知人類的一個基因，平均能編輯出五個版本略有不同的蛋白質，簡單的算術一算，差不多就是十萬多種蛋白質。

「人類基因體計畫」完成後，我們先得到了一本有字天書，又花費了十幾年的時光，努力把這部天書讀懂。近年我們對人類基因體又有了更多的認識，發現了許多不編碼蛋白質，但卻有著重要功能的非蛋白質編碼基因，它們對蛋白質編碼基因又有著五花八門的調控功能。如果把它們也當作基因，我們人類的基因數量已知差不多就有至少四萬六千多個。基因體學的進一步研究還發現，基因之間不僅有著複雜無比的互動關係，它們甚至還會被後天環境給「教化」。

兩位系統生物學家亞奈（Itai Yanai）與勒爾克（Martin Lercher）就要在這本《基因社會：從單一個體到群體研究，破解基因的互動關係與人體奧妙之謎》（The Society of Genes）中說明，我們的基因體，才不是由單個自私的基因所組成的，而像是人類社會一樣，我們的基因體就是一個基因的社會。




任教於以色列理工學院的亞奈，實驗室使用秀麗隱桿線蟲胚胎作為實驗系統，目標之一，是全面地使用計算生物學的方法研究線蟲中每個細胞的基因表現，他也利用器官發育、腫瘤發生和宿主病原體的互動來瞭解基因的調控路徑；而任教於德國杜塞道夫大學的勒爾克，實驗室主要目標是瞭解天擇如何優化複雜系統，他利用新陳代謝為模式來進行演化的模擬和預測。

他們的研究讓你難以想像嗎？過去遺傳學主要是研究單一或個位數基因的功能，但是現在卻要全盤地考量整個基因體的上萬個基因，如何一同作用來為我們人體打造出各種組織器官，甚至產生複雜的人類行為。就像是開始從宏觀的角度來理解經濟現象一樣，必須使用更大量的資料來進行統計模擬，而非只考量單個人的經濟行為。

他們倆把系統化的思維，帶進了這本《基因社會》的寫作中，雖然兩位作者都是計算生物學和生物統計學的高手，但他們為了讓本書平易近人，在書中並沒有使用任何數學和演算法，並且也秉持著《自私的基因》那樣的生動比喻，用人類社會裡的各種互動、分工、合作、競爭來為遺傳學的門外漢解說，我們基因體裡的基因們，是如何打造出我們的個體，甚至整個物種。

就像社會中專業分工的不同職業一樣，基因也有其專職，但是許多人的工作是要互相配合的，基因也有複雜的協同作用；也像許多人也身兼數個身份，基因也會有多效性；在社會中，有些人可能盡是鋒芒畢露，搶了其他人的風頭，後者只有在前者不在場的情況下，才能有存在感。這樣的現象也出現在基因社會中。

除了關注在基因社會如何打造出我們複雜的細胞、組織、器官、系統和個體，並且推持各種正常的新陳代謝，還有避免在DNA複製時鑄下大錯，亞奈與勒爾克也很關心在歷史長河中，在更大的時間尺度下，基因社會是如何演變的，以及不同基因社會是如何分分合合的。

就像極權國家的警察可能勾結幫派份子，原本該保護市民的黑警踐踏良民，我們基因社會內因為各種狀況不穩定了，幾個守護細胞安全的成員叛變就會野火燎原而成了致命的腫瘤；基因社會的成員之間也會在各種衝突，尤其是在分了家許久的兩個物種之間，無法再度合作的基因導致了後代的夭折和不育；性，對害羞的人來說是難以啟齒的，但對基因社會來說，就不過是為了讓基因社會的成員，能夠重新組合成創新的團隊。

隨著DNA定序的成本快速地下跌，在愈來愈多的基因體計畫完成後，我們的野心愈來愈大，已有數個研究機構宣稱要把地表上所有的動植物的基因體都定序完成。當然這對理解各種生物的特異性，是有很大的幫助的。然而，就拿動物來說，我們就現在已有的資料，已經可以知道許多動物之間天差地遠的形態差異，有時候並不是出自於我們的基因社會成員有多麼不同，而是那些基因在胚胎發育表現的時空差異造成的。換句話說，就是工作排班的不同讓基因出場的時間和位置發生了變化。

生物的創新靠的不僅是基因工作班表的排列組合，基因社會還是能夠創造出新的成員，靠的是基因的複製，然後新的成員在舊成員的堅守崗位的加持下，發展出了新技能。這樣的創新讓我們有了三色視覺，也讓犬類有了靈敏的嗅覺。甚至，整個基因社會都有可能整個複製了不止一次，讓更多成員能夠大顯身手。

在漫長的演化史，不同基因社會的融合，也造就了一加一大於二的效果，像是我們真核生物的粒線體，還有植物的葉綠體，原本都是獨立存在的基因社會，它們現在已深入地嵌入了我們的基因社會而成為不可分割的一部分了！

《基因社會》引用了許多新的科學觀念和發現，所以這本好書，即使對在大學中修過遺傳學的朋友來說，也會有許多新的啟發。對於想要瞭解基因如何打造出你我這樣的奇妙生物，也能夠令人大開眼界！


本文為《基因社會：從單一個體到群體研究，破解基因的互動關係與人體奧妙之謎》（The Society of Genes）導讀