2019年7月31日 星期三

靈界不科學




即使是怕鬼的人,也愛聽鬼故事吧?

我從小到大聽說過不少靈異故事,相信你也不例外。無論有無宗教信仰,或者是文科生、理科生,至少我大部分朋友或多或少是相信一些靈異現象的,不限於鬼神,也包括運勢或氣功等特異功能等等。我自己也多少相信一些,因為有些事情遇到了,難以用科學解釋,很難叫人不半信半疑,但想知道發生了啥。

既然我是個科學工作者,會不會想用科學的方法來驗證靈異現象和特異功能呢?說沒有,一定是假的。我自己當然想過、甚至和朋友討論過,如何用科學方法來研究,只是大多就是打打嘴炮。但我還是相信,不管是哪種靈異現象或特異功能,只要會對物質世界造成影響,就一定能用科學方法研究。我很佩服真的進行這些研究的人,他們勇氣和毅力可嘉。

最近有本《靈界的科學:李嗣涔博士25年科學實證,以複數時空、量子心靈模型,帶你認識真實宇宙》相當火紅,佔據各大暢銷書排行榜。《靈界的科學》討論了作者這幾十年來對靈異現象和特異功能建構的理論和實驗,剛好可以一窺有沒有使用科學方法研究這類問題的可能。

《靈界的科學》完整地交待了各種人體實驗的相關背景和過程。因為沒有引用任何論文,所以我到作者的網站下載國際學術期刊論文來研究,不過數量不多,大多數論文是國內中文期刊,而登刊在SCI資料庫收錄的國際期刊之論文僅有兩篇。

會指定要看SCI國際期刊論文,是因為這些期刊有良好和嚴謹的同儕審查制度,台灣近年就被所謂的掠奪性期刊的低劣品質論文拖垮國際形象,《天下雜誌》今年三月號有相當精彩的報導。掠奪性期刊固然是近年拜「開放取用」(Open Access)所賜而盛行,只要付刊登費就能發表。但是水準和程度低劣的期刊,自古就有,畢竟言論自由的社會,誰都能自創期刊。雖然SCI資料庫非完美標準,沒被收錄不代表就是品質低劣,但有被收錄還是比較讓人放心。

兩篇論文當中,一篇收錄在Journal of Applied Physics,作者們發現生物化學的抗原抗體分子反應時,兩分子不需要直接接觸,有一X信息可以穿透中間阻隔物導致化學反應(119, 024702 (2016));另一篇發表在The American Journal of Chinese Medicine,作者們發現氣功可以影響細胞的生化反應(XIX, 285 (1991))。然而可惜的是,關於手指識字等人體實驗,並沒有發表在SCI收錄的國際學術期刊上,研究品質難以判斷。

要進行嚴謹的科學實驗,必須要有良好的控制組,否則研究人員永遠不可能知道,受試者是否是因為受到自己的暗示而做出研究人員想要的結果。受試者受到研究人員熱切看到結果的心理暗示、或者用其他方法作弊的可能性必須要嚴格排除,否則難以取信學界;另外,能夠避免心理暗示的良好作法,是進行雙盲測試,或甚至更嚴格的三盲測試。

在雙盲測試中,受試對象及研究人員並不知道哪些對象屬於對照組、哪些屬於實驗組。只有在所有資料蒐集分析過後,研究人員才會知道實驗對象所屬組別,即所謂的「解盲」(unblind)。如果蒐集資料、分析解釋研究結果的統計學家同樣不知道哪組資料屬於對照組,哪組屬於測試組,就被稱為三盲測試。在手指識字或開天光的實驗中,至少不能知道讓研究人員看到的圖文是啥。

《靈界的科學》提到實驗皆為雙盲測試,但是實驗道具有沒有經過公正第三方嚴格檢查、並且利用多角度觀察受試者呢?事實上,書中提到的一位能夠手指識字的女性受試者,就曾分別被美國魔術師詹姆斯.藍迪(James Randi)及美國心理學家格里.施瓦茨(Gary E. Schwartz)捉到有作弊之嫌。

因為沒有相關論文發表在SCI的國際學術期刊上,很難保證《靈界的科學》提到的實驗,在實驗變量、控制,以及受試數量等方面能與設計嚴謹的實驗相提並論。美國國家科學院在1990年收集了兩百多位院士的意見,認定超心理學(Parapsychology)等實驗全都經不起嚴謹的科學考驗。即使是研究人員,也可能會看到自己想看到的靈異現象或特異功能,這在科學上有些解釋,感興趣的朋友可讀讀李察.韋斯曼(Richard Wiseman)《怪咖心理學3:明明沒有,為什麼看得見?當超自然現象遇上心理學》(Paranormality: Why We See What Isn’t There?)(請參閱〈相由心生的超自然心理學〉)。

我碩博士班認識了不少工程科系的研究生,發現工程科系的研究者比較無法理解,為何我們生物科學的實驗要收集大量資料,還要經過複雜的統計計算才得出一點點顯著結果,而且不同實驗室還容易得出互相矛盾的結果,要經過大量實驗室交叉驗證後才廣為學界接受。

因為生物體的變異太大了,所以要有夠多實驗和再現,學界才能夠接受。姑且不論因為難度而不容易再現的實驗,一個只能在特定實驗室、特定狀況下做出來的實驗,能夠推動科學進展嗎?科學方法和知識的優異之處在於只要你按照方法和條件,就能在地表甚至宇宙上任何地方再現,得到可預期的精準結果,不必到了乙地,就要求神問卜還不知道行不行得通。

或許有朋友會認為,只要大師的理論能夠立足,即使實驗不完美又如何?這種說法對千千萬萬辛勤埋頭苦幹投身科學研究的科學工作者並不公平──身為科學家,嚴謹的科學態度不是高標準,而是最低標準。如果有人可以官大學問大地不用科學界認可的嚴謹方法,那麼誠惶誠恐、兢兢業業嚴謹工作的科學家們全都是傻子嗎?如果我們能為一些特定人物降低標準,我們和真相的距離會更近嗎?科學還能有資格取得公眾的信任嗎?

身為科學家,誰都想要樹立新理論來建業立功、名垂青史。但是我們也要時刻提醒自己,別因為手裡有了槌子,就把所有問題看成是釘子。另外,一個好的科學理論,必須要兼容其他已被一再驗證的科學理論,很多偽科學理論彷佛就是遺世獨立,只有這一個理論能成立就好,即使和大量反覆驗證的理論抵觸。絕大多數科學家是努力辛勞反覆驗證和理性討論的,而非在嚴謹的同儕審查論文發表前、在別人還未能再現前,就當作真理急於對公眾發表。

在理論層面,《靈界的科學》提到,在我們這個實數時空中,有一個相對應的「虛數時空」,那是靈界所在。姑且不論,真正的科學理論要具「可否證性」(Falsifiability),也就是這個理論得能夠用實證的方法驗證,事實上,「虛數」(Imaginary number)在物理學中,早就有了很多應用,直接把「虛數」拿去建構靈界,那些早使用了「虛數」的物理學理論是啥狀況啊?

基本上,「虛數」是負數開根號,數學上用「i」來表示。愛因斯坦的相對論,早就用「虛數」建構時空概念,描述空間及時間的形狀,有興趣的朋友,可以讀讀史蒂芬.霍金(Stephen Hawking)的《胡桃裡的宇宙》(The Universe in a Nutshell)。而我們也知道,雖然相對論還不算完美,可是迄今為止還仍未被推翻,而且近年包括「重力波偵測器」(Gravitational-wave observatory)和「事件視界望遠鏡」(Event Horizon Telescope, EHT)等大型國際合作也一再驗證了相對論的預測。書中提到量子糾纏超光速傳送資訊(信息)違反相對論,在科學上也未經證實。

複數在其他物理學領域也有相當多應用,複數在量子力學中十分重要,因其理論是建基於複數體上無限維的希爾伯特空間(Hilbert space);一些碎形如曼德博集合(Mandelbrot set)和茹利亞集合(Julia set)是建基於複平面的點上。雖然這還無法說明《靈界的科學》中複數時空的虛數空間非靈界,可是把虛數空間直接當作靈界,可能是太過度簡化的思維。

有些朋友可能會說,我們應該對所有科學理論保持開放的態度。然而,在科學的發展史中,就是因為對物質世界認知更清楚了,讓我們能夠放棄一些理論,把精力投身到更有意義的研究工作上。例如現在沒有多少精神正常的科學家還會投身煉金術、永動機、以太的研發及探測上,但是物理學和化學的進展反而突飛猛進,這得力於對元素性質、能量守恆、光速不變的正確理解,讓人不會再花一輩子的精力做白工。因此,任何人都可以建構任何所謂的科學理論,可是要讓大家投入和相信,請用嚴謹的邏輯和證據來說服我們!

以上談完科學方面的問題,《靈界的科學》還有宗教上的問題。先說明,我不是個科學主義者,我本身也是佛教徒,可是讀了《靈界的科學》卻不寒而慄,因為如果《靈界的科學》中的一些實驗得出的結論是對的,那麼不僅不是大力支持菩薩和佛的存在,反而是推翻了佛學。而佛學的核心理論,是有科學根據的,這裡限於篇幅不便展開討論,有興趣的朋友可以讀讀好書《令人神往的靜坐開悟:普林斯頓大受歡迎的佛學與現代心理學》(Why Buddhism is True: The Science and Philosophy of Meditation and Enlightenment)(請參閱〈為何佛學是真的?〉)。

具體來說,《靈界的科學》中的一些實驗指出,所謂神聖性的字詞,例如「神」、「佛」、「菩薩」,一旦寫下本身就具神聖性,即使是受試者不認識的外語也一樣。換句佛家的話說,這些字帶有神聖的「自性」,用現代哲學的話來說,這些字自帶神聖的「本質」(essence)。

然而,佛學是要挑戰本質主義(Essentialism)的。佛陀早知後世會有很多人偽裝、扭曲他的教法來招搖撞騙,所以立下了三法印——「諸行無常,諸法無我,涅槃寂靜」,符合三法印的才是真正的佛法,這三法印就是反對本質主義,也就是明確指出這世上沒有永恆不變、獨立存在的本質。

《金剛經》云:「凡所有相,皆是虛妄。若見諸相非相,即見如來。」,又云:「若菩薩有我相、人相、眾生相、壽者相,即非菩薩。」,佛法是要破除世間一切執著的名相,佛、菩薩豈會因字詞而著相?《華嚴經》亦云:「若人欲了知,三世一切佛,應觀法界性,一切唯心造。」

具體地說,別說是字詞而已,事實上連信徒精雕細琢的佛像,也只是讓人在形式上供養,本身不具神聖的自性。禪宗有個非常著名的公案,是〈丹霞燒佛〉,以下來自聖嚴法師的《聖嚴說禪》:「丹霞天然禪師路過一座寺廟,由於天氣很冷,就把佛殿上的木佛燒來取暖。院主看到了,大罵丹霞忤逆,丹霞很平靜地說,他燒佛像是為了得到舍利子。院主又罵:『這是木佛,怎會有舍利子?』丹霞說:『既然如此,那再拿兩尊佛像來燒吧!』」。

〈丹霞燒佛〉的公案說明了,正信的佛教徒是要學習、實踐佛、菩薩的精神,而非把佛像當偶像拜,佛像本身沒有神聖性,更何況只是寫在紙上的字。無論是佛像還是名號,都是心外之物。佛塔、佛寺、佛像、佛號、法器等等,只是接引信眾的方便法門,並非提倡偶像崇拜,正信佛教徒要切記勿被附佛外道誘拐。

或許這可能只是禪宗之見嗎?我從不少藏傳佛教高僧的著作中,也看過一個著名的故事,是一位老太太,卅年來誠心持〈六字大明咒〉。這〈六字大明咒〉——「嗡嘛呢叭咪吽」是藏傳佛教公認最具神聖的真言,可是她唸錯了咒音,唸成「嗡嘛呢叭咪牛」。有一天,一位喇嘛見到她的小茅蓬大放光彩,但和老太太一談後發現她唸錯了咒音,就糾正了她後離去,結果老太太信心大受打擊,後來那位喇嘛回到該處發覺光彩不見了,才又跟老太太說之前說她唸錯是為了要試驗她的誠心,她大喜之後唸回原來的「嗡嘛呢叭咪牛」,光彩又再重現。這一再說明,學佛貴在實踐和誠心,而非著於文字。

執著於用所謂的科學來驗證字詞的神聖性,姑且不論實驗嚴謹度,不僅無益於修行,甚至還有害。〈佛說箭喻經〉中有個生動的故事,是一位佛弟子問佛陀一連串形而上學和宇宙學的問題,佛陀不僅沒直接回答,還用了一個中了箭毒的阿宅不斷問一連串說身上射到的毒箭是哪來的等等問題之比喻,來說明他可能在得到答案前就先GG了──執著什麼虛數空間和字詞的神聖性,不也和中了毒箭的阿宅有那麼八七分像嗎?

《金剛經》有偈云:「一切有為法,如夢幻泡影 ,如露亦如電,應作如是觀」!


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2019年7月24日 星期三

治絲益棼的後真相時代?






今年還沒過完,但是年度代表字肯定是「假」──台灣這兩年的新聞搞得還不夠假嗎?

如果有記者斷章取義地抄了上面那句的前半部,民眾搞不好就以為今年台灣年度代表字真的是提早選出的「假」。如果這則假新聞真的出現了,你會不會認出來它是假新聞呢?或者即使真的發生,你也一丁點都不感到意外呢?

很可悲的,我們與真相的距離似乎愈來愈遙遠,連主流新聞媒體都可能不再重視真相,只要有一大筆鈔票,你要他們做出什麼新聞,就能做出什麼新聞,除了一堆行車記錄器、業配和醜聞之外,收視率高的新聞有幾則是正經的?

以前要讀新聞,得訂閱報章雜誌和擁有電視機,可是我已經好幾年沒讀紙本報紙、也很多年沒打開電視機了,卻天天免費讀到一大堆網路上的新聞。現在想讀新聞,不但唾手可得,而且無遠弗屆,過去你了不起訂個四五家報紙,現在大小新聞網站多到難以計數,而且還輕易能讀到國外的報導,可是我們就和世界越 來越不脫節了嗎?

就因為太方便了,我們天天被海量訊息轟炸,於是得利用各種方法篩選訊息,因此越來越會看到自己更想看到的訊息,媒體也越來越分眾,我們於是就只能活在同溫層中,有些我臉書上洗版洗到我無法忽視的新聞,在好友臉書動態中卻完全看不到。

美國總統大選中,川普幾乎完全不管事實,愛說啥就說啥,更發明了「另類事實」(alternative facts)這名詞;台灣去年的地方政府選舉也充斥著各種假新聞,一個謠言接著一個謠言用長輩圖的形式流竄。這些假新聞和長輩圖,已經影響了選民的判斷力,世界各先進國家都遭遇外國惡勢力利用金錢收買媒體的不良影響,台灣受害甚至最慘重!

在這個資訊時代,真相為何離我們愈來愈遠?如果有一天,我們能夠透過所有通訊系統的劃時代革新,能夠蒐集和掌握事情的所有訊息,把現場都全部還原,我們就能看到真相了嗎?我想,這還是很難的,不信的話,找伴侶、家人或好友來吵個架,看看你們誰認知的真相才是真相吧?或者你的真相不是你的真相。

真相究竟被誰操弄了呢?我們真的失去了真相了嗎?《後真相時代:當真相被操弄、利用,我們該如何看?如何聽?如何思考?》(TRUTH: How the Many Sides to Every Story Shape Our Reality)就是要來和你討論這個有關真相的議題。

我們究竟是如何依自己的立場和意識形態來相信所謂的「後真相」(post-truth)呢?根據《牛津英語詞典》,「後真相」的定義是「訴諸情感及個人信念,較陳述客觀事實更能影響輿論的情況」(circumstances in which objective facts are less influential in shaping public opinion than appeals to emotion and personal belief),真是「厲害了,我的真相」。《後真相時代》作者海特.麥當納(Hector Macdonald)認為,同樣的事實如果經過主觀的篩選和組合,就能夠詮釋出不同的「矛盾真相」。




《後真相時代》談了四種矛盾真相,分別是部分真相、主觀真相、人為真相、未知真相。《後真相時代》要一一拆解建構所謂的真相的過程是怎麼一回事,瞭解到政客也好、媒體也好、商人也好,真是儘量利用有利於他們的方式來篩選和組合事實及另類事實,來誤導你、影響你。

有個笑話是這樣的:有個阿宅問神父,祈禱時可以抽菸嗎?神父回說絕對不行;那阿宅繼續問,抽菸時可以祈禱嗎?神父就回說當然可以。所以不是讀這篇文章的是笨蛋,而是連笨蛋都讀這篇文章哦!

沒有人不在乎真正的真相,《後真相時代》用大量案例,解說這個時代所謂的真相究竟是如何被塑造出來的。

這個世界實在是太複雜了,在現代工業化文明社會,有太多太多複雜的人際網絡,有太多太多我們一輩子都搞不清楚的事物,各種各樣專業分工才能滿足我們現在最基本的所需。我們再痛恨媒體、再瞧不起記者也好,都很難不讓他們為我們收集和整理資訊,即使是利用人工智慧,它總也要依某些條件為你篩選和組合資訊吧?於是我們每個人,即使是最博學多聞的人,也都是瞎子摸象,只知道世界所有真相的小碎片。

我們選擇相信的真相決定了我們對事物的見解,然後影響了我們將採取的行動。政客、商人、媒體就是能用故事來讓你有所反應。可能你不知道,鑽石在地球上其實並不稀有,是商人讓你相信「鑽石恆久遠、一顆永流傳」,然後用高價把礦產資源豐富的碳賣給你。

如果我們難以認清真相,那麼一切只看數字又如何?謊言其實有三種:謊言、該死的謊言和統計數字。如何呈現統計數字,也決定了你的觀感。如果在一堆災難中採取方案能救兩成人,或者採取另一個方案卻有八成人會慘死,你選哪個呢?

人之所以會採取行為,是因為主觀相信的道德觀、吸引力和金錢價值。過去我談死刑,會有一大堆人來詛咒我全家被惡人殺光光,我反問他們,殺我全家的人該不該被判死刑?還沒人給我答案。

很多的爭論,吵的就是主觀真相的不同,畢竟持不同的道德倫理標準的人,善惡的主觀真相就有所不同。你的蜜糖可能是別人的毒藥,金錢價值也是種不同的主觀真相,你願意掏錢買的可能是大多數人不屑想要的。宣揚理念,就是要人們改變原先的主觀真相。

覺得一杯半滿的水,是有一半是水?還是一半是空的呢?大文豪莎士比亞說「名字真義為何?玫瑰不叫玫瑰,亦無損其芳香。」然而實際上,語言文字的選用,例如對產品、政策、事件的命名,也左右了人們的觀感。新名詞和新定義也可能就是新的人為真相。

還有所謂的未知真相。這是個宗教和政治自由且多元的現代文明社會,宗教和政治上的信念,並非真正的真相,可是仍驅動一大票人有所作為,影響力還左右了更大多數不在乎的廣大群眾的抉擇,這其實就是未知真相的力量。

如果你有一個朋友,賣了股票就狂漲,買了股票就狂落,你一定要好好款待他/她。如果我們知道媒體都儘是黑白講,那就知道真相一定是在反面,所以一直說謊的小人反而一點都不可怕,可怕的是利用真相來誤導他人的偽君子。

事情也非總是只往壞的方向發展,想一想我們也用了多少善意在包裝真相上,讓人感到樂觀和希望,所以能夠有行動的力量和勇氣。如果我們選擇接受的後真相是讓世界變得更好呢?那麼什麼樣才是正人君子的作為呢?《後真相時代》提出,那要溝通內容符合正確事實,還有溝通目的是為了讓閱聽者支持某項正面成果,並且不會讓閱聽者採取不利自己的行動。

《後真相時代》在每一章,都提供了讀者各種實踐指南,讓我們不僅從大量五花八門的案例中學到教訓,也能在硝煙漫佈的亂世中保持清醒,認清敵我!這是公民必須要好好面對的真相。




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2019年7月17日 星期三

上帝的基因手術刀






當初我主修謠傳會終生科科的生命科學系前,有個轟動全世界的大新聞「桃莉羊」,每次有朋友問我是不是深受啟發,我一律回答不是──我念生命科學的終極目標是為了複製出恐龍,真心不騙!在大學的課上我也公開宣佈:




都怪當時年紀小,被酷炫的科幻故事騙了。念了生命科學才發現,原來要做基因工程編輯DNA序列,並不是像用微軟Word插入文字那樣,用滑鼠移動游標、打字或複製貼上就好,而是要成天累月地在一堆管子盤子中把液體吸過來吸過去,用酵素等等把一段DNA接過來接過去,再轉到這株菌、那株病毒,再⋯⋯過程很艱辛複雜,也不像軟體那樣所見即所得,得用很多曠日費時的間接方式推測。而要進行這些工作,得在大學課堂和研究室修習不少基礎課程和實驗實作。

無論如何,現在做基因選殖和轉殖,在我們實驗室已是家常便飯。生命科學的進展一日千里,去年一個很重大的新聞,是中國南方科技大學副教授賀建奎的團隊利用基因編輯的技術,對一對雙胞胎嬰兒胚胎細胞的CCR5基因動手腳,那是白細胞表面的一種蛋白質,也是愛滋病毒入侵人體細胞的主要輔助受體之一。這使那對嬰兒獲得對部分愛滋病的免疫力,但幾乎遭到整個學術圈的譴責,英國頂尖科學期刊《自然》(Nature)更稱他是「基因編輯流氓」(CRISPR rogue)。

賀建奎這個轟動幾十億人之舉,也讓中國學術界遭到很大的壓力,全世界都因此質疑中國學術界的倫理是否完全淪喪,才會有人幹出這種逆天之事,結果沒多久,賀建奎就被查水錶了,現在似乎已被消失了。

今年三月初在《自然》刊登的最新研究指出,一名英國倫敦男性2003年確診罹患愛滋病,2012年開始接受抗反轉錄病毒藥物治療(antiretroviral therapy),並於同年罹患霍奇金淋巴瘤(Hodgkin lymphoma),2016年5月接受幹細胞移植,結果從對愛滋病毒有抵抗力的捐贈者得到了罕見的突變基因「CCR5-delta 32」,能抵抗愛滋病毒感染。這名倫敦病患接受幹細胞移植後,持續十六個月接受藥物治療,2017年9月起停藥,經過一年半,他的體內仍未檢測出愛滋病毒。一般而言,愛滋病患一旦停藥,通常不到一個月,愛滋病毒就會捲土重來。

這是繼「柏林病人」後迄今為止全球第二例。醫學界相當矚目這個案例,對這項進展抱持非常正面的態度,甚至提出未來可以用基因編輯技術來讓修改後的CCR5治癒愛滋病病患。為何同樣是同一個基因CCR5,科學界對這兩個案例的態度卻截然不同呢?生命科學家究竟是如何修改基因的呢?基因改造會製造出怪物嗎?我們將能隨心所欲地訂製小孩嗎?

如果對這些問題好奇,這本《上帝的手術刀:基因編輯懸疑簡史》會提供很好的思考材料。和許多相關科普書籍不同的,這本《上帝的手術刀》是本入門門檻足夠低的好書,但又不會淺顯到讓生命科學相關科系出身的朋友感到無趣,入門、進階兩相宜,非常適合非生命科學出身的朋友來讀,也很適合當作大學分子生物學、遺傳學等課程的推薦書單。

對生命科學相關科系出生的朋友來說,基本上《上帝的手術刀》第一章可以整章跳過(前提是曾經有認真上過課)。《上帝的手術刀》只有五章,用了很多實例和故事講述基因編輯的歷史,也深入淺出地解釋了箇中的原理,榮獲吳大猷科學普及著作「金籤獎」,實至名歸。

《上帝的手術刀》作者王立銘博士任教於中國浙江大學生命科學研究院,千萬別把他和同名同姓外號「變態辣椒」的反共漫畫家搞錯了。王立銘博士畢業自北京大學,是美國加州理工學院的博士,還得過加州理工的最佳博士論文獎。浙江大學是中國最頂尖的大學之一,神經生物學家王立銘除了學術研究成果豐碩,在科普工作上也很有名,在對岸最大的知識付費APP「得到」開過科普課程《生命科學50講》和《眾病之王的解決方案》。

《上帝的手術刀》在第二章介紹基因療法的歷史。基因編碼了蛋白質的資訊,而蛋白質就是我們身體細胞中的奈米機器人。當有遺傳性疾病的病人,因為基因出了錯,就會出現各種生理或發育缺陷。基因治療,簡單來說,就是試圖把該基因好的版本,送入病人細胞內,讓正常的蛋白質能夠製造出來。

可是,就像我前頭說的,把基因送入細胞內,可不像微軟Word那樣用鍵盤或滑鼠複製貼上,必然需要一些媒介。在動物實驗中,把基因送入細胞,可以用顯微注射受精卵、用基因槍把帶有DNA版段的小珠子打入細胞,或者用電擊讓細胞開孔,然而這些方法在人體上都不適用。把基因弄進人體細胞結合到染色體中,最常用的方法是利用反轉錄病毒,這在我們實驗室是常見的實驗。

把反轉錄病毒用在實驗動物是一回事,把它們用在人身上又是另一回事。有個非常有名的案例,發生在我大學時期,那是1999年美國賓州大學進行的臨床實驗,病人注射病毒後,發生劇烈的免疫反應,結果很不幸地過世了。這個悲劇的事後調查發現了實驗人員的諸多不當,更糟的是澆熄了全球的基因治療熱潮。之後真正通過嚴苛臨床實驗的基因治療產品Glybera一直要到2012年才上市,這個治療罕見遺傳疾病——脂蛋白脂解酶缺乏症的療法,要價110萬歐元,昂貴得令人咋舌。

然而,對大多數遺傳疾病而言,最好的療法並非是直接把一個好的基因送入細胞內,那樣子太粗暴了,很難保證好的基因會不會因此造成另一個問題。就像一本書沒寫好,編輯也不會把一段好的文字隨意插入書的任意角落。大多數遺傳疾病,只是基因編輯錯了幾個字,只要把錯字改正即可,不需要暴力地插入整段文字。可是,又不能像用微軟Word那樣用「Ctrl+F」,要怎麼精準在基因體(基因組)的茫茫基因海中找到那段文字呢?

《上帝的手術刀》談到鋅手指蛋白(Zinc Finger),這是許多轉錄因子尋找特定DNA結合區域的方法,在所有大學分子生物學、細胞生物學、生物化學等課程一定會詳細提到。科學家聰明地想到在鋅手指蛋白動手腳的方法,然後結合上一個限製酶剪切DNA的剪刀部分,成了一個好用的工具。然而,使用這個方法的案例不多,因為商業應用的專利全數掌控在一家生技公司——聖加蒙公司(Sangamo Therapeutics)。

聖加蒙公司的專利部布局是精彩的商戰戰略,涉及專利保護的各種眉角和利弊了。這樣的專利戰,在《上帝的手術刀》中多次出場,灑狗血程度不下八點檔。用專利保護科學家辛勤的成果原本無可厚非,可是凡事都可能是雙面刃。生命科學的研究極其複雜,無論是基礎的或是應用的,發展日新月異的原因,是全球成千上萬實驗室積沙成塔的努力。當鋅手指核酸酶的專利掌控在一家公司手上,他們大可慢慢玩,那進展就實在有限。

《上帝的手術刀》的許多故事峰迴路轉,真正是柳暗花明又一村。鋅手指核酸酶的專利問題,讓一群科學家很頭痛,其中不少菁英也考慮乾脆繞過該專利的方法,但是另一個新技術橫空出世,那就是「神話」核酸酶(TALEN)。這個TALEN比起鋅手指核酸酶好用多了,不過在TALEN有機會大展身手前,又有另一個新技術橫空出世,那就是現在廣泛使用的CRISPR。

CRISPR原本是細菌的免疫系統。呃,細菌也有免疫力?想對付誰啊?原來細菌也怕噬菌體病毒,它們利用這個方法來記憶噬菌體病毒的遺傳資訊,以後有機會遇到就能先發制毒。CRISPR的發現,單純就是科學家的好奇心,剛開始沒人想到能用來幹嘛,如果當初各國政府僅允許科學家研究有用的問題,就不會有人發現這個機制了吧。

有聰明的科學家想到用這個方法進行基因編輯,2016年的唐獎就是頒給開發CRISPR技術的埃馬紐埃爾.夏彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)、珍妮弗.道納(Jennifer A. Doudna)和張峰。張峰也參與了TALEN技術的開發,現任教於麻省理工學院(MIT),MIT目前在CRISPR技術的專利戰上取得先機,因為他們多花了區區的七十美元做快速審批,儘管MIT的專利申請比加州大學晚了七個月。

同樣提交專利申請的加州大學和維也納大學跟MIT的法律戰已開打,現在暫時是張峰的團隊保持領先,但是要如何判斷是誰先想到CRISPR的應用價值,並不是一件簡單的事,鹿死誰手還很難說。對此專利戰,我們就搬板凳喝茶看戲吧,更重要的是,了解這些技術對我們有何影響。

我想,台灣社會的主流民意是反對基因改造的,也讓怕事的台灣政府一面禁止台灣農民種殖基改作物,另一方面卻開放美國的基改作物農產品進口。儘管不少環團反對,可是確實沒有嚴謹的科學證據顯示基改作物有害健康,許多常見有害食材例如精糖其實都不在禁止之列。

好吧,就讓我們姑且承認傳統的基因改造有其風險,可是諸如CRISPR等基因編輯技術,在學理上不管怎麼想,都應該比傳統基改更安全,甚至比傳統的育種更可靠!許多廣為接受的所謂傳統育種,其實都使用了放射線或突變劑來加速作物的突變,而我們很清楚突變是隨機的,即使讓作物突變得在經濟性狀上更優異,也難保其他基因不跟著發生突變而產生其他不明副作用或過敏原。而精準修改基因序列的基因編輯技術,都比隨機突變更受控、可靠和安全。

再回到前頭提到的愛滋病案例,為什麼賀建奎的「世界首例免疫愛滋病的基因編輯嬰兒在中國誕生」受到全世界譴責?我想這差別很明顯:用科技治療疾病是一回事,用來改造人類是另一回事。

就算賀建奎的研究不是在基因體編輯技術的人類實驗倫理問題有待釐清前就野蠻地搶先下手,用修改CCR5來預防愛滋病簡直是多此一舉,因為愛滋病不會輕易傳染,即使和愛滋病病人一起用餐、肢體接觸和游泳都不會傳染。要預防愛滋病其實一點也不難,就是在安全性行為和個人衛生上著手,除非搞不清楚狀況排斥性教育和衛生教育。還有,中國較流行的愛滋病毒主要是藉CXCR4受體進入細胞,改造CCR5預防愛滋病的動機更令人起疑。

關於賀建奎的真正動機,有人猜測是CCR5在一些研究中發現可能和腦的可塑性有關,他的終極目標或許是為了訂製出更聰明的娃吧?這當然純屬猜測,賀建奎的真正動機,或許會在公安機關的刑求下透露,但這也是國家機密了吧?提到訂製娃娃的倫理問題,可以讀讀《正義:一場思辨之旅》(Justice: What’s the Right Thing to Do?)作者邁可.桑德爾(Michael J. Sandel)的《訂製完美:基因工程時代的人性思辨》(The Case Against Perfection: Ethics in the Age of Genetic Engineering)(請參見〈人性正義的反對完美〉)。

當然,我們也可以想像,如果訂製娃娃成真了,那麼很可能是富人才玩得起的奢侈品,那麼造成了貧富差距擴大和階級流動停滯,會是社會之福嗎?是我們全民的主流價值觀可接受的嗎?這裡先不展開這些討論,我想會有訂製完美的爭議,最主要原因是我們根本沒搞懂什麼是完美。

就演化生物學的角度來看,沒有任何一個人類的性狀符合所謂完美,我們永遠沒有最好,只有更好。每一種性狀的好壞優劣,端看身處何種環境。蠶豆症和鎌刀型貧血症,過去是因為能抵抗瘧疾,我們容易出現高血壓是因為人類直立了要有效運輸血液,會容易得第二型糖尿病是因為能量的吸收和利用效率太高,畢竟過去祖先太常挨餓受凍。

我們都能接受利用現代醫學的方式將壞掉的基因修復成正常。但更進一步,利用基因編輯的技術,訂製出一個吃不胖的娃好棒棒嗎?如果有一天地球出現了饑荒,是瘦骨如柴的人會活下來,還是喝水都會胖的肥宅笑到最後呢?把人弄聰明了好棒棒嗎?我常反問學生,知不知道亞斯伯格人格最常出現在哪個群體呢?我想就是大學教授吧?況且什麼是聰明呢?指的是哪種認知能力呢?即使有一個基因把某項認知能力弄強大了,這樣聰明絕頂的人就能多子多孫嗎?有多少聰明的人看破紅塵呢?

我們以為有完美的人類性狀,可是卻忽略了人的絕大多數性狀都是常態分佈,極端值不見得就一定好,除非是該極端值造成了生理或發育的缺陷影響了生活品質,否則談不上好壞良窳。

如果說真的有所謂的完美,我想最完美的狀況就是讓人類保持多樣性,然後我們學習接受多元!術業有專攻,富裕的社會就是該讓所有人都適才適用,都能善用自己的天賦和才能活出自己的價值和意義!

如果讀了《上帝的手術刀》仍意猶未盡,可以再來本《萬病之王:一部癌症的傳記,以及我們與它搏鬥的故事》(The Emperor of All Maladies: A Biography of Cancer)作者辛達塔.穆克吉(Siddhartha Mukherjee)的好書《基因:人類最親密的歷史》(The Gene: An Intimate History)(請參見〈人類最親密的基因史〉),以及珍妮佛.道納和山繆爾.史騰伯格(Samuel H. Sternberg)的《基因編輯大革命:CRISPR如何改寫基因密碼、掌控演化、影響生命的未來》(A Crack in Creation: Gene Editing and the Unthinkable Power to Control Evolution)。


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2019年7月3日 星期三

菇呼風喚雨的祕密生活




我的博士班老闆是戰鬥民族,非常愛登山健行。初次和實驗室伙伴一起健行,他在路上順便採了不少野菇,讓我非常擔心博士班尚未畢業就要換老闆──當時有新聞報導當地華人採了野菇回去吃,結果成了滅門慘案。

老闆說他有練過,要我別擔心,還說俄國地廣人稀,全家到林中出遊採摘野菇是常見的親子活動,他一到加州就搜刮了不少野菇圖鑑研究。他教導我們如何先辨認和可食用野菇共生的樹種,不要單純以貌取菇,以免誤食毒菇。若不幸吃到某些毒菇,全身所有細胞的蛋白質合成會被抑制,死狀淒慘。

晚上回到他家,他就把山中帶回的各種野菇拿出來請大家品嚐。各式野菇稍微火烤就散發出不同的誘人香味,有些甚至聞起來像像香噴噴的烤雞,讓人冒死也要吃上一口。

在台灣我不敢冒然上山採菇,但我非常愛吃各種蕈菇,無論是味道或口感;多年前和大學同學聚餐,吃到了松露醬調味的法國大餐,也愛上了松露那種難以言喻的怪味。當然,在品嚐法國美食的同時,松露的親戚所發酵的「高級葡萄汁」更是必不可少!

我無法想像沒有真菌的世界,雖然對大多數人來說,真菌不太討喜,因為會令人想到發黴。不過發黴也非壞事,我初次到法國,就迫不及待到超市買了塊長著藍黴的乳酪回去搭配發酵葡萄汁,讓老媽非常崩潰捉狂。

除了黴,菇就是最常見的真菌。如果找個人問:世界上體積和重量最大的生物是啥?十之八九會回答說是鯨魚吧,只是正確答案是真菌哦!已知地表上最大的生物,是美國俄勒岡州東部馬盧爾國家森林(Malheur National Forest)中的一株有兩千四百歲老的奧氏蜜環菌(Armillaria ostoyae),其個體的分佈佔地有近九平方公里,估計重達六百噸!這都能修練成精了吧?

讀了這本《菇的呼風喚雨史:從餐桌、工廠、實驗室、戰場到農田,那些人類迷戀、依賴或懼怕的真菌與它們的祕密生活》(Beckoning the Wind, Summoning the Rain: Stories of Mushroom),保證你會對真菌的印象從此改觀,而且還能充份認識到真菌真的無所不在,甚至在你平時忽視之處,讓生活添加不少趣味。《菇的呼風喚雨史》除了科普作家顧曉哲生動且深入淺出的文字故事,還配上生態畫家林哲緯手繪全彩精美插畫,值得好好珍藏。

大部分的食用菇,我都很愛吃,《菇的呼風喚雨史》第一部談餐桌明星,如洋菇、金針菇、蠔菇、杏鮑菇、香菇、木耳、竹蓀、松茸等等,這些菇不僅美味可口,還低熱量並且有益腸道健康。但是令人比較難和真菌聯想在一起的應該是茭白筍吧。其實美名「美人腿」的茭白筍是水生的菰草被黑穗菌感染,導致不抽穗但莖部膨大而長成的,也是我愛吃的蔬菜之一。成熟的茭白筍切面會有小黑點,不是壞掉了(對菰草來說是壞掉沒錯),而是黑穗菌的孢子。

有些真菌也是珍貴的補品,例如冬蟲夏草、靈芝和牛樟芝。小時候家裡燉補用上冬蟲夏草,我每次都對它們嘖嘖稱奇,忍不住要偷個一兩條去玩。冬蟲夏草基本上是福翼蝙蝠蛾幼蟲和麥角菌科真菌的複合體,很有滋補效果;靈芝的滋補養生效果更是深入民心,近年流行的牛樟芝也有不少生物醫學研究指出有抑制某些腫瘤的效果。

其實食用真菌最大宗的恐怕不是以上談到的菇類,而是單細胞、不起眼的酵母菌,無論是釀酒或製作麵包、糕點都會用到。釀酒酵母菌也是遺傳學研究常用的模式生物之一,也是第一個全基因體序列被定序的真核生物;釀米酒,除了要用到酵母菌,也要用上麴來把澱粉分解成酵母菌能夠使用的糖類。我們的飲食文化中,除了釀米酒要用上米麴菌,釀造醬油也需要,而醬油就是我們東亞飲食文化中最獨特的調味料,日本料理的味噌也要用米麴菌來發酵大豆。沒了米麴菌,我們的生活能有多乏味呢?

台灣人也愛用紅麴來製作傳統食物,紅糟肉是我的最愛之一。紅麴還有降血壓和降膽固醇的效果,在三高(高血壓、高血脂、高血糖)盛行的富裕社會,成了延年益壽的健康食品。只是要注意紅麴菌也可能會產生有毒的橘黴素,要小心選擇大廠商品。

食物長了黴,最好就別吃了,但是有些食物就是要長黴才有風味。我很愛吃豆腐乳,小時候一小塊就能讓我嗑掉一碗飯。製作豆腐乳要用到腐乳毛黴,臭豆腐也是。現在臭豆腐越來越不臭了,但是最臭的臭豆腐是長滿毛黴的,會臭到我沒有勇氣吃;西方人也吃長黴的乳酪,我很愛長了洛克福耳青黴的藍紋乳酪──我口味真重啊!

讀了《菇的呼風喚雨史》,我才知道原來石磨水洗牛仔褲也要用到真菌的產物,那是瑞氏木黴菌產生的纖維素酶和半纖維素酶,用來製作牛仔褲的仿舊效果。這招比起用浮石水洗,不僅節約了成本,還避免了開採浮石的環境破壞。

真菌的產品包括不少救命藥物,例如金黃青黴的青黴素(就是大家熟知的盤尼西林),救活許多人的性命,也改變了歷史;鮮為人知的還有多孔木黴產生的環孢黴素A,用作器官移植後的免疫抑制;真菌產品不僅用作醫人,也用作醫植物,可用來防治害蟲和病毒防治。

持平而論,大多數人厭惡真菌,並非毫不理性,畢竟真菌造成不少衛生問題。我過去剛到台北南港居住,除了要習慣陰雨潮濕的天氣,最令人崩潰的就是放不到一個月的背包、衣物就長黴了。然而,相較於蛙壺菌、地黴鏽腐菌、東方蜂微粒子蟲、根腐病菌、栗樹枝枯病菌等等對野生動植物造成的浩劫,家裡長黴可謂是小兒科。

野生動植物畢竟和真菌一同演化了幾百萬甚至幾千萬年,理應達成微妙的平衡,真菌會引起生態浩劫,往往是人類引進外來種造成的;而經過人類精心培育的農作物,面對真菌就比野生動植物脆弱太多。

農業災難有禾本科炭疽刺盤孢菌與刺盤孢菌引起玉米浩劫;還有禾穀鐮孢菌、禾生球腔菌、禾柄鏽菌與小麥德氏黴襲捲麥田;尖孢鐮刀菌與香蕉黑條葉斑病菌摧殘香蕉王國,台灣蕉園也皮皮剉;咖啡駝孢鏽菌荼毒咖啡,過去摧毀了斯里蘭卡的咖啡樹,讓當地改種茶,可能間接讓英國人改喝茶為主;稻熱病菌野火燎稻田,每年損失可餵養幾個全台灣人口的稻作;可可叢枝病菌、可可鏈疫孢莢腐病菌與可可疫黴可能讓巧克力未來成為貨真價實的奢侈品;晚疫病曾讓愛爾蘭人吃不到馬鈴薯而餓死百萬多人,並讓幾百萬愛爾蘭人離家背井、遠渡重洋。如何不讓真菌摧毀全球農業,攸關人類的未來。

真菌也能產生致幻劑。《菇的呼風喚雨史》也介紹了毒蠅傘、毒鵝膏、黑麥角菌與麥角菌、暗藍光蓋傘。我有朋友的朋友到荷蘭嘗試致幻蘑菇,兩人食用後覺得沒反應就去逛大街,逛到一半發現對方的腳變成了黃金,超興奮下想要砍下來賣錢,還好語言不通沒買到鋸子,否則後果不堪設想;過去在沒有冷藏和保鮮技術的年代,食物被如黑麥角菌與麥角菌等感染,導致食用者產生輕微幻覺應該有如家常便飯吧,難怪過去鬼怪故事特多,看來消滅鬼神信仰的不見得是科學教育,而是科學家發明的食物保鮮技術。

無論你愛不愛吃菇,《菇的呼風喚雨史》都能給你許多驚喜。


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