一位女性醫學民族植物學家的尋藥人生

今年暑假我生日當天不幸被確診為COVID-19陽性並通報，症狀有發燒、畏寒、肌肉痠痛、喉嚨發炎。發燒了兩天後退燒，後來就只剩喉嚨癢的症狀維持了一個多月。在家隔離的七天中，我完全沒吃任何西藥，只服用了「臺灣清冠一號」（NRICM101）。

清冠一號係以明代《攝生眾妙方》所輯之「荊防敗毒散」為處方基礎。原方由「荊芥、防風、柴胡、茯苓、桔梗、川芎、羌活、獨活、枳殼、甘草、生薑」等藥材組成。根據一些合作醫院和衛福部國家中醫藥研究所的研究，清冠一號有減緩COVID-19症狀的功效。

根據國家中醫藥研究所的公告，這個藥方考量「病邪入肺化熱」為新型冠狀病毒病患者臨床主要表現，進行方劑調整：患者病勢發展朝向瀰散性肺炎，屬肺熱痰壅之證，使用辛散解表的「荊芥、防風、薄荷、桑葉」為君藥；以清熱宣肺解毒的「黃芩、板藍根、魚腥草」為臣藥；以寬胸祛痰的「全瓜蔞」及降氣平喘的「厚朴」為佐藥；最後以「甘草」為使藥，調和全方。

我全然不懂得中醫藥的理論，可是清冠一號在臨床上的功效想當然是來自這些植物藥的有效成分，能夠增強免疫力、降低病毒活性等等吧。現代科學中藥儘管會由GMP藥廠製成濃縮細顆粒劑等等方式提供，但藥理根據都是來自古籍。我從小就一直好奇，為何古人能夠得知那些草藥究竟有何療效？他們又如何研發出萃取有效成分的方式？難道真有傳說中的神農氏嚐百草嗎？包括中醫及其他文明的草藥學知識能夠協助我們戰勝各種新舊疾病嗎？我們還能夠發現新的草藥嗎？

這本好書《我的尋藥人生：從病房到雨林島嶼，一位民族植物學家探尋自我、採集新藥的不尋常之旅》（The Plant Hunter: A Scientist’s Quest for Nature’s Next Medicines），是一位女性醫學民族植物學家卡珊卓．麗雅．奎弗（Cassandra Leah Quave）振奮人心、充滿冒險的回憶錄，向我們講述了她尋求透過植物的治療能力，研究開發對抗疾病新方法的故事。








雖然像西藥中退燒解痛的阿司匹林、治療瘧疾的救命藥奎寧或青蒿素，分別來自柳樹和金雞納樹的樹皮以及黃花蒿，可是我們大多數服用的西藥，是自然界中可能不存在的化合物。即使一些少數西藥原本來自植物，但大量生產時也都是化學合成，藥用植物大多在傳統醫學中才會使用。然而，幾億年的演化，讓各種生物尤其是植物，產出了五花八門、形形色色的次級代謝物，它們的種類和化學結構之繁多，還是可能遠勝人腦和電腦能夠想像得出的，在以量取勝下，它們之中只要有一小部分有意想不到的藥效，說不定就能解決許許多多棘手的醫學難題。

舉例來說，原本來自許多真菌的抗生素，原本是對抗細菌的生化武器，讓我們馴服了致病菌感染。然而，在抗生素濫用的情況下，愈來愈多致病菌產生了抗藥性，現在每年估計全球有七十萬人死放抗生素束手無策的感染而死亡，我就有一些朋友的長輩因此撒手人寰。這個局勢不變，到了2050年，可能每年有上千萬人死於無法治療的抗藥性致病菌感染！鑑於新抗生素的研發曠日費時且耗資不斐，大藥廠投入的意願不高。如果能從傳統草藥中取經，可能攸關我們未來的健康！

剛讀《我的尋藥人生》時，我其實對奎弗一無所知，這本書序言以一個引人入勝的故事作為鋪墊，講述了她把埃默里大學的學生帶到佛羅里達州鱷魚出沒的沼澤地進行實地考察，尋找一種梧極難尋覓的黑莓（Rubus sp., Rosaceae），可能可以作為一種潛在的抗菌藥物的來源。為了研究外來入侵種埃及聖䴉，我在台灣西部的各種爛泥沼澤地吃盡了各種苦頭，深感在沼澤濕地工作的艱辛。上次田野工作還是很丟臉地在台北關渡的爛泥灘上，連滾帶爬回到船上，所以我想奎弗應該是位身強體壯的植物學家吧。

沒想到，當奎弗介紹自己的成長背景時，我才赫然發現，原來她是位殘疾人士。她父親在越戰期間接觸了俗稱橙劑的叢林落葉劑，導致她和成千上萬出生就有了殘缺的小孩一樣，右腿先天發育不全。她在三歲就接受了截肢手術，失去右膝以下的小腿，還差點因此死於嚴重的金黃色葡萄球菌感染。義肢和截肢處皮膚的磨擦讓她在田野工作中一再飽受感染的折磨。然而，她不畏艱險地克服諸多挑戰。

奎弗在《我的尋藥人生》把民族植物學、生物醫學和回憶錄交織在一起，向我們講述了她自己勇氣可嘉的人生旅程。她最早的草藥學導師之一是亞馬遜巫醫安東尼奧（Don Antonio），他會用死藤（Banisteriopsis caapi）製作特調的死藤水。關於死藤水的作用，還可以參考一下胖胖樹王瑞閔的《被遺忘的拉美─福爾摩沙懷舊植物誌：農村、童玩、青草巷，我從亞馬遜森林回來，追憶台灣鄉土植物的時光》。安東尼奧和他的兒子吉爾莫（Glimer）經營一個民族植物園，把奎弗引入了一個具有治療和文化意義的植物新世界。

因為身體上的殘疾，奎弗也感恩是現代醫學的受益者，她也接受過民族草藥的治療，透過這些經歷，她看到了傳統醫學的智慧和功效。她的職業生涯致力於研究草藥如何幫助防治傳染病，恢復和維護人類健康。她特別專注於植物性抗生素的研究，這些抗生素可以對抗由抗藥性細菌引起的嚴重感染危機。

儘管行動和四肢發達的阿宅相比更不便，但她仍會不辭勞苦地乘坐獨木舟、四輪越野車、騾子、氣墊船和徒步旅行，在遙遠的亞馬遜河的洪水森林、佛羅里達州南部的陰暗沼澤、義大利中部的連綿山丘、阿爾巴尼亞和科索沃的孤立山頂以及地中海的火山島進行實地田野研究。她描述在義大利鄉間的研究和生活，讓我不禁想馬上買機票過去。

她在義大利的田野研究被了讓她收獲滿滿，也結識了現在的老公馬可，為她放棄在義大利葡萄園的生活跟她到美國過起吃苦耐勞的克難生活雖然看起來很浪漫，可是多災多難挫折卻如影隨形地伴隨她左右。在她念博士班期間，夫妻兩人一起經營了洗衣店，開店期間還經歷搶劫、風災和房東無故漲租的一波三折。

她曾嘗試創業，試圖把她的發現商品化，在阿肯色大學小岩城分校當過兼任教授。後來她到艾默利大學人類健康研究中心工作，儘管得到了醫學院皮膚病學系的教職，但聘用條件談不上理想，而且在《我的尋藥人生》出版時還未取得終身教職，儘管她的研究已被多家媒體廣為報導。她在書中還把那些常刁難她的同儕起了各種綽號。但是她也積極參加各種學術聚會和各界同儕切磋以增進她的研究能力。她從前因自卑而想要隱藏她的義肢，但信心與日俱增後，她大方地展示她的義肢。

《我的尋藥人生》有很多精彩的故事，這是本充滿啟發性的好書，讓我們見識到一位植物學家如何克服身體和生活中的種種障礙實現理想，並且認識生物多樣性和傳統知識的保存真的刻不容緩！




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聖母計畫的極限返航

我大學時電腦裡安裝了一個螢幕保護程式SETI@home，會在電腦閒置時會跑出很酷炫的畫面，那是在協助非營利組織「搜尋地外文明計劃」（SETI）分析阿雷西博無線電望遠鏡（Arecibo Radio Telescope）採集的無線電訊號時的運算，利用CPU的閒置時間進行分散式計算，搜尋能夠證實地外智慧生物存在的證據。




我會參加SETI@home，其實也是因為我深信外星智慧生物的存在，只是不知能否在有生之年見識到他們。SETI@home的計畫在2020年3月底中止，伺服器不再分派運算任務給參與的電腦，但仍開放網站與留言板，官方鼓勵參與者加入其他的分散式運算項目計畫。雖然目前可能仍未找到外星智慧生物，可是讓科學家取得不少寶貴經驗和資料。

很多科幻電影都用外星人入侵地球當作主題，可是其中往往有諸多極不合理的設定，例如外星人也有和地球生物一樣的DNA編碼方式，在地球上獵殺人類時的感官和運動系統毫無障礙，還有能夠在陌生的地球上來去自如，和人類有一樣的情緒表現，或者甚至還能找駭客來駭入他們的資訊系統之類的。

這些設定很難經得起邏輯推理考驗──即使外星人是在一顆和地球很相似的星球中誕生，當地的大氣，以及主要元素成分，還有重力等等人條件一旦和地球有不小的差異，就會演化出很不一樣的生物，這樣的外星人即使能夠順利抵達地球，也不會像許多科幻電影那樣招搖吧？

然而，當讀到這本《極限返航》（Project Hail Mary）的時候，我驚呆了。這是我讀過對外星生物的設定最具科學說服力的科幻小說之一。不僅如此，地球人和外星人在另一個遙遠星系的互動，也讓我廢寢忘食地想要把小說一口氣讀完，對故事中高潮迭起的意外也感到非常揪心，彷彿地球和外星主角就是自己真正的朋友一樣！

《極限返航》作者安迪．威爾（Andy Weir）從火星的絕地任務中救援了一個落單的太空農夫，接著到月球城市的犯罪現場中辦了案。他的處女作《火星任務》被改編成電影《絕地救援》（The Martian），由麥特．戴蒙（Matt Damon）主演，入圍七項奧斯卡獎，並創下六億多鎂票房佳績。麥特戴蒙在火星上種馬鈴薯的可能性，也被科幻愛好者廣為傳頌。




他的第二部作品《月球城市》（Artemis），對月球上的生活該怎麼過，會面對什麼問題等等，用小說故事作了詳細說明，簡直就是到了不僅可以當作月球導覽手冊，甚至還能夠讓各國政府規劃在月球上建立人類聚落時，提早知道將會面臨到什麼樣的難題等等（請參見〈月球城市絕地救援〉）。

現在他要在《極限返航》這個精彩絕倫、感人肺腑的科學探險中，拯救宇宙的各大恆星系統免於暗淡的危機！如果俄羅斯暴君普丁沒傻到用核彈毀滅地球，地球未來真的有難，需要用科學方法解決，他肯定會是我們的救星啊！以下我儘量不爆超過書籍介紹的雷，請放心閱讀。




像《極限返航》這種講求嚴謹紮實的科學知識的科幻作品，大多數為人詬病的是，劇情和人物刻畫很常顯得扁平，即使故事張力夠，也往往把人物淪為工具，對話內容機械化且乏味可陳，像是大師級的麥可．克萊頓（Michael Crichton，1942–2008），畢竟很多作者是生活經驗貧乏的理工阿宅。

然而，安迪．威爾的作品卻在突發奇想的情況下，不僅科學上有更大的突破，人物和故事也更加的鮮明，跟著地球主角萊倫．格雷斯（Ryland Grace），我感覺也被打包到了太空船上航向遙遠的未來，充分感受到他的各種情緒，然後也要為捍衛地球乃至整個宇宙各大恆星的未來而一起操心。簡單說，即使不關心其中的科學道理，也能夠充分享受到閱讀的樂趣。

格雷斯本該是個不折不扣的宅男，他因為在論文中大放厥詞，得罪了天文學界不少大佬，只好到一旁玩沙⋯⋯哦不⋯⋯到國中教書。那他究竟是提出了啥邪門歪道的學說呢？就只是他論證水，也就是傳說一的一氧化二氫，並非所有生命所必需的。呃，這是啥驚天地、泣鬼神的偉大理論啊？他肯定是態度不佳才會被科學界排擠。

突然間，宇宙間出現一道神祕紅線正竊取太陽能量，當地球出現了這個震驚七十億人的大危機，他就突然被國安部門架到秘密基地冒死為他們進行研究，過程中還得忍受各種冷嘲熱諷，但是當他突破各種限制取得重大進展，卻被高層發現和他的理論無關且他再也沒有利用的價值，就被他們架走丟包到絕密實驗室外，只差沒被滅口⋯⋯簡單說，他就是個工具人嘛⋯⋯箇中辛酸，你我看得懂的⋯⋯

當工具宅被打包上聖母計畫的太空船，這個宅男的惡夢才真正開始，在地球上的一切都是小菜一碟。當他在太空船上甦醒的時候，沒想到就真的只剩他一個人單身單到老了，而他唯一活下去的動力，就只是一點一滴地回想起他有多宅⋯⋯哦不⋯⋯有多重大的任務在身，也就是繼續當工具人下去。皇天不負有心宅，沒想到當他抵達了目的地，要進行科學觀測找到解救全人類乃至全宇宙的方法時，他居然遭遇了一個也算是人類文明史上最重要的時刻——原來他不是那個十二光年外的天倉五星系（Tau Ceti）中最宅的生物！而且更令他興奮的還有，原來他博士論文的理論是有可能的！

當另一個星球出現了智慧生物，他們和地球上的生命的異同到底有多少呢？如果那個星球的大氣沒有氧氣，而主要是其他氣體如氨氣呢？如果那個星球的大氣濃密到不見天日，那麼那裡的生物究竟要如何互通訊息呢？我們能夠和他們順利用語言溝通嗎？

為了讓格雷斯善盡工具宅的任務，安迪．威爾還設計了地表上⋯⋯哦不⋯⋯全宇宙最酷的人造離心機，讓宅男在太空中也能創造了1G的重力，讓地球上生產的各種精密科學儀器和設備等等，不至於在太空船的無重力環境中四處流浪。整台太空船聖母號可以變形成為大型離心機，產生剛剛好的重力，讓格雷斯可以安心在實驗艙中操作他的小型離心機⋯⋯

不過百密一疏，儘管儘量在科學上做到最大的嚴謹，可是安迪．威爾還是犯了一個低級物理學錯誤，就是那些噬日菌，無論是從地球上觀測噬日線，還是捉回實驗室中測量，都穩定地發出25.984微米的紅外光。可是當噬日菌在太空中相對地球做高速運動，紅外光的波長就應該發生變化，這就是所謂的都卜勒效應（Doppler effect）──當波源和觀察者有相對運動時，觀察者接受到波的頻率與波源發出的頻率並不相同的現象。根據都卜勒效應，遠方急駛過來的火車鳴笛聲會變得尖細（即頻率變高，波長變短），而離我們而去的火車鳴笛聲會變得低沉（即頻率變低，波長變長）。

具有波動性的光也會出現這種效應，它又被稱為都卜勒─斐索效應（effet Doppler-Fizeau）。因為法國物理學家斐索（Hippolyte Fizeau，1819-1896）於1848年獨立地對來自恆星的波長偏移做了解釋，指出了利用這種效應測量恆星相對速度的辦法。光波頻率的變化使人感覺到的是顏色的變化。如果恆星遠離我們而去，則光的譜線就向紅光方向移動，稱為紅移；如果恆星朝向我們運動，光的譜線就向紫光方向移動，稱為藍移。都卜勒-斐索效應從十九世紀下半葉起就被天文學家用來測量恆星的視向速度。現已被廣泛用來佐證觀測天體和人造衛星的運動。因此，那些噬日菌發出的紅外光，在不同的觀測地點應該會發生波長的變化，不該是小說中穩定的25.984微米。

然而瑕不掩瑜，《極限返航》絕對是我這十年中讀過最喜愛的科幻小說！好萊塢的米高梅已經把版權買下了，很期待改編電影的上映，希望它能和小說一些精彩！




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生命密碼的駭客任務

當初我在學習分子生物學的基因轉殖（transgenesis）技術時，才知道原來要把一段外來的基因轉殖到生物體內，不像科幻電影中那樣用鍵盤敲幾下就搞定——基因片段要用聚合酶連鎖反應（polymerase chain reaction， PCR）擴增並在電泳凝膠中分離，再借助許多酵素在管子裡和載體剪接，然後利用病毒、電穿孔（electroporation）、基因槍（gene gun， biolistics）等方法讓基因進入宿主細胞。更難以預料的是，外來基因會插入基因體的哪些位置幾乎全憑運氣。接著還要辨識出已被轉殖的個體，最後設計遺傳實驗，讓外來基因能代代相傳。

舉例來說，基因轉殖就像是一位編輯在大作家的小說中發現，可以再插入一個小故事讓劇情更精彩，或者原著中有個明顯的疏失，可是卻只能把想要加入的小故事或該修正段落的篇章，以隨機複製、貼上的方式插入小說中，還要期待不會破壞原本小說的重要情節。因為無法控制插入之處，只好增加許多版本並重覆同樣的動作，然後再海選出還算適當的版本出版。

以上狀況在近年有了很大的改變，科學家從細菌的免疫系統中發現了一個絕佳的方法——細菌記憶病毒感染的分子機制（CRISPR），可以讓我們用來編輯基因，就像用文書處理軟體編輯文字檔案。這個基因編輯方法成為了劃時代的新工具，讓法國微生物學家夏彭提耶（Emmanuelle Charpentier）與美國分子生物學家道納（Jennifer Doudna）榮獲了2020 年諾貝爾化學獎的桂冠，也是生物技術史上最重要的里程碑之一。

在 CRISPR 基因編輯的新技術出現之後，不少專家學者開始主張，CRISPR 可以取代傳統的基因改造方法。因為 CRISPR 技術可以精準地編輯基因，就像那位出版社編輯，只需要在文書處理軟體中找到適合的位置，再直接插入文字，或者將那個疏漏的篇章直接修正就好。新舊技術的差異之大，就像是從鉛字排版進化到電腦文書處理一樣。

然而，這一切就開始變得完美了嗎？如果讓基因編輯和天然的突變一樣改變了某個基因的功能，它們真的完全安全無虞？我們人類的遺傳缺陷，是否也能用此方法進行改造呢？當我們已經能夠精準地改變基因，甚至訂製嬰兒已經從「辦不辦得到」變成「應不應該去做」的問題時，究竟還有什麼需要我們再三思慮？

英國分子遺傳學家卡雷（Nessa Carey）撰寫的《竄改基因：改寫人類未來的 CRISPR 和基因編輯》（Hacking the Code of Life: How Gene Editing Will Rewrite Our Futures）就是要帶我們探討基因編輯技術所帶來的形形色色的問題。相信對大多數非生命科學相關科系出身的讀者來說，基因編輯技術的應用和倫理問題比技術本身更重要許多。這本入門書盡可能地使用平易近人的文字，讓我們理解到基因編輯技術解放出的強大力量，以及我們將在倫理道德上面對什麼樣的挑戰。

在《竄改基因》一書中，還是有對基因編輯做了簡單的解釋，讓我們理解這個技術的新穎和獨到之處。接著，卡雷用了各種動、植物甚至人類為例，讓我們見識到善用這個技術將會如何提高動植物的產量、抗病性等，也為新藥開發帶來希望，甚至根治遺傳疾病。她也對歐盟把基因編輯和傳統基因改造混為一談、做同樣的管制感到沮喪。事實上基因編輯可能比起傳統誘導隨機突變的方式更精準且安全，但後者反而是被允許的。

當基因編輯直接應用到人類身上，修改後代子孫的基因時，我們便面臨到完全不同的處境。中國南方科技大學的賀建奎私自修改了一對新生雙胞胎姊妹的基因，在國內、外都引起軒然大波，連基因編輯技術的發明人和倡導者都群起反對。為什麼會這樣呢？其實這個看似美好的技術，還隱含一些技術上的問題有待改善，而且對於人類基因的功能，我們所知仍十分有限，現在貿然進行編輯反而可能幫倒忙。就像三流編輯搞不懂大作家埋藏的伏筆，就擅自更動文字而弄巧成拙，還有可能把曠世巨作化作為平凡無奇。

除了基因編輯的風險，我們也不能逃避倫理道德的問題，畢竟有不少電影編劇愛把瘋狂科學家改造人類的失敗，當作科幻片的老掉牙題材，因此任何魯莽之舉，都可能會加劇大眾對科學的不信任。另一方面，身而為人，我們也必須面對知情同意、平等性、歧視的問題，如果富人父母可以未經子女知情同意的情況下，編輯了他們的基因試圖讓後代更完美，那麼對患有嚴重遺傳疾病更需要優先治療的平民百姓公平嗎？當大家都可以任意修復遺傳缺陷，那些不願進行基因編輯的人是否會受到更嚴重的歧視呢？

水可載舟，亦可覆舟，天使與魔鬼可能只是一念之差，當我們清楚人性中有什麼事情不可違背，還有我們期待的美好世界中不該發生什麼憾事，我們才能夠好好掌握這把由竄改基因帶來的雙面刃。




本文為2022 台積電盃青年尬科學科普書籍導讀文競賽【2022導讀文示範專欄】，原刊登《科學月刊》

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