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一枚細胞裡的DNA足以伸展到近兩公尺長，而我們身體內的DNA，長度更是足以伸展到月球。在這些千纏百繞的雙股螺旋中，潛藏著許多歷史懸案的解答，而這些懸案，原本都是人們以為永遠無解的。

不過，人類幫基因解碼的過程並非一帆風順——遺傳學領域打從一開始，便充斥著大混戰、暗箭傷人，以及具有爭議性的理論——但是，科學家現在終於能夠判讀刻印在我們DNA中的奇妙故事，數百萬年前發生的老故事，其中包括人類如何在遠古時代勉強設法征服地球，甚至差點滅絕，絲毫看不出如現在人類所自我感覺良好的基因優勢。

隨著我們在繪製DNA地圖以及修改DNA方面，迭有進展，我們知道得愈多，改變DNA這件事，就愈顯得誘人，甚至令人渴望。DNA賦予我們想像力，而我們現在能夠想像，如何擺脫掉它加在我們身上，長達一輩子的手銬腳鐐。遺傳學今後也將繼續盤踞在科學界最熱門科目的寶座上，塑造出我們的身體結構，以及你我周遭未來的世界。

《小提家的大拇指》書評
透過肯恩澄透的解析以及迷人的文筆，DNA的神祕面紗這才得以揭開。
丹佛郵報（Denver Post）

肯恩簡單易懂的基因概論是專為一般讀者所寫，全書有如雙螺旋一般，單純且優雅。
《娛樂週刊》（Entertainment Weekly）
（本書入選《娛樂週刊》2012年度最佳圖書獎）

肯恩是一位文字感十足的科學記者……就連畏懼科學的人，都覺得他的敘述既流暢又易懂。
《圖書館學刊》（Library Journal）

透過許許多多詭奇的精彩故事，肯恩清楚敘說了基因如何對我們有所助益，又如何同時造成許多阻力。
《新聞週刊》（Newsweek）

暢銷書作者肯恩只要一出手，科學頓時就變得有趣多了。
《紐約郵報》（New York Post）

正如他的暢銷書處女作《消失的湯匙》，山姆．肯恩再度用機智有趣的文體以及迷人的故事……引導讀者去認識科學的某個面相……閱讀肯恩充滿深思與幽默的著作，乃一大樂事。
《出版人週刊》(Publisher’s Weekly)

肯恩最巧妙的地方就在於，他往往可以從教科書所忽略的環節裡挖到一些瑰寶……本書可說是一部精彩而又老少咸宜的科學史。
《科學新聞》（Science News）

肯恩可以說是美國最聰明而又最具有魅力的科普作家。
國家公共電台（National Public Radio）

 《小提琴家的大拇指：基因密碼裡關於愛情、戰爭與天才的失落傳奇  The Violinist’s Thumb》

目次

前言

 

ＰＡＲＴＩ

A，C，G，T，以及你

如何閱讀基因的樂譜?

 

1基因，怪物，DNA

生物怎樣把特徵傳給下一代?

 

2達爾文差點陣亡

遺傳學家為何想殺掉天擇?

 

3 DNA就這樣壞掉了

大自然如何閱讀——以及錯讀——DNA?

 

4 DNA樂譜

DNA儲存了什麼樣的資訊?

 

PART II 

我們的動物身世

製造爬跳、嬉戲與殺戮

 

5  DNA的辯解

生物為何演化得這麼慢——但複雜度卻又大爆發?

 

6生還者，肝臟

人體最古老、最重要的DNA是誰?

 

7馬基維利微生物

在人類DNA裡，有多少真正屬於人類?

 

8愛情與返祖現象

哪些基因讓哺乳動物成為哺乳動物?

 

9人猩，以及險些釀成的災難

人類何時與猴子分手，為什麼?

 

PART III
基因與天才

人類如何變得如此人類?

 

10  猩紅字A’s，C’s，G’s與T’s

為何人類幾乎絕種?

 

11 尺寸很重要

人類怎麼會長出這麼大顆的腦袋?

 

12基因的藝術

我們的DNA有多深的藝術天分?

 

PART IV 

DNA先知

遺傳學對歷史、現在和未來的影響

 

13  有時候，歷史就是序文

對於史上英雄人物，基因能(或不能)告訴我們什麼?

 

14三十億個小碎片

為什麼人類的基因數不比其他物種多?

 

15 來得快，去得快?

同卵雙胞胎為何不完全相同?

 

16我們熟知(以及不知)的生命

接下來，要怎麼辦?

 

後記

 

致謝

 

註釋

 

參考書目

 

 

§  內 文  §

6生還者，肝臟

人體最古老、最重要的DNA是誰？

長久以來，所有小學生都知道，在殖民盛行年代，歐洲商人與王室曾經浪費不知多少銀兩，來搜尋西北航道（Northwest Passage）—一條能橫切過北美洲的航線，讓歐洲直通盛產香料、瓷器與茶葉的印尼、印度和中國。然而，比較不為人所知的是，早期探險家其實也花了同樣多的心血和妄念，去搜尋一條能繞過天寒地凍的俄羅斯北方的東北航道。

其中一位搜尋東北航道的探險家巴倫支（Willem Barentsz），來自荷蘭沿海低地，是航海家兼地圖繪製師，英文典籍中的Barents、Barentz、Barentson和Barentzoon，都是指他。一五九四年，巴倫支第一次出海尋找該航道，進入現今挪威北方的巴倫支海（Barents Sea）。巴倫支所進行的這類型航海，雖然是基於商業目的，但是也造福了科學家。博物學家雖然會擔憂傳言中偶爾會出現的荒島怪獸，但如今總算可以開始描繪植物相與動物相在世界各地有何差異—這些研究，可以說是「現代探討共通祖先、共通DNA」的生物學的先驅研究。地理學家也因此獲得急需的協助。當時很多地理學家都相信，由於高緯度地區的夏季整天都有陽光，到某個時候，極地的冰帽會融解，讓北極成為一個陽光普照的樂園。而且幾乎所有地圖都把北極畫成一大塊黑色的磁石，因為這樣一來，就能解釋為何它這麼會吸引羅盤。在動身前，巴倫支的目標是想弄清楚，位於西伯利亞北邊的新地島（Novaya Zemlya），究竟是另一塊尚未發現的大陸的一個岬角，或者只是一個可以繞行的島嶼。他總共得到三艘船的裝備，分別是水星號（Mercury）、天鵝號（Swan）以及另一艘水星號，並且在一五九四年六月啟航。

幾個月後，巴倫支帶著他的水星號組員與其他兩艘船分開，開始探索新地島的海岸。此舉堪稱探險史上非常大膽的行動。水星號一連好幾週，都在忙著閃躲一支由浮冰組成的西班牙無敵艦隊，長達一千五百英里。最後，巴倫支的手下疲憊不堪，懇求返航。既然已經證明他能航到北極海，巴倫支大發慈悲，掉頭回到荷蘭，心裡認定自己發現了一條比較容易通往亞洲的航道。

是啊，比較容易，只要他能避開怪獸。新世界的發現，以及非洲與亞洲地區的持續探險，導致大量歐洲人連做夢都難以想像的動物與植物，不斷地出現—同時，也激發出同樣怪誕的野獸傳說，是水手們信誓旦旦親眼見到的。至於繪圖師，更是充分發揮了內在的驚悚畫家天分，為空白的大海加油添醋，在他們的地圖上安插了狂野的場景：血紅色的大海怪把船擊碎，巨大的海獺彼此吞噬，龍貪婪地咀嚼老鼠，樹木用鎚矛般的樹枝敲打熊的腦袋，更別提永遠上空的美人魚。有一張很重要的航海圖，繪製於一五四四年，上面就畫了一個沉思中的獨眼巨人，坐在非洲西邊的彎鉤上。這張圖的繪圖師是明斯特（Sebastian Münster），他後來發表了一本很具影響力的地圖集，裡面穿插了各種怪獸的短文，介紹半獅半鷲（griffin），以及忙著挖金礦的貪婪的螞蟻。而且明斯特還滔滔不絕地大談世界上各種長得像人類的怪物，包括臉長在胸部的無頭族（Blemmyae）；長著狗臉的犬頭人（Cynocephali）；以及一種叫做遮陽腳（Sciopods）的醜怪的陸上人魚，它們僅有一隻大腳，每每在烈日當空時，躺下身，把大腳高舉過頭部，用來遮陽。這些怪獸，有些只是將古老的恐懼或迷信加以擬人化（或是擬動物化）。但是其中也混雜了一些貌似真實的神話以及奇妙的事實，博物學家幾乎趕不上他們。

在那個探險的年代，即便是最富科學精神的博物學家林奈（Carl von Linnĕ，也就是Carl Linnaeus），都會思考這些怪獸。他的大作《自然系統》（Systema Naturae）建立了我們至今仍在使用的二名法，來幫物種命名，所以我們現在也才有諸如Homo sapiens（智人）與Tyrannosaurus rex（暴龍）這樣的學名。同時，林奈這本書還把一類動物歸入「奇異動物」（paradoxa），包括龍，鳳凰，森林之神薩特，獨角獸，由樹上嫩芽變成的鵝，海克力士的天敵多頭蛇，以及不只會隨著年齡愈變愈小，而且最後會變成魚的奇特蝌蚪。現在看到這些，我們可能會大笑，但是其中至少有一個例子，可笑的是我們：愈長愈小的蝌蚪確實存在，只不過這種叫做奇異多趾節蟾（Pseudis paradoxa）的蝌蚪，最後會縮小成尋常的老青蛙，而非變成魚。不只如此，現代基因研究還發現，林奈與明斯特的傳奇故事，是有一項根據的。

在每個胚胎中，都有幾個關鍵基因扮演其他基因的繪圖師角色，利用全球定位系統那樣的精準度，來繪製身體地圖，從前到後，從左到右，以及從上到下。昆蟲、魚類、哺乳類、爬蟲類以及所有其他動物，都共用許多這類型基因，尤其是hox基因群（全名為homeobox genes，同源盒基因）。在動物王國裡，無所不在的hox基因解釋了，為何全世界的動物都擁有相同的基本身軀計畫：圓柱體身軀，一端是頭，另一端是肛門，中央地帶則長出各種不同的附屬肢體（單單根據這個原因，傳說中，臉孔位置低得可以舔自己肚臍的無頭族，就很不可能存在）。

就基因來說，hox有一個很不尋常的地方，經過幾億年演化之後，它仍然緊密相連，幾乎總是一起出現在一段連續的DNA中（無脊椎動物這一段DNA大約有十個基因，脊椎動物有四段基本上相同的DNA）。更不尋常的是，每個hox基因在那段DNA上的位置，都與它管轄的身體部位相對應。譬如說，第一個hox基因設計頭頂。下一個hox基因設計稍微低一點的部位。第三個hox基因再稍微低一點，以此類推，直到最後一個hox基因，負責設計我們身體最下方的部位。為什麼大自然需要在hox基因裡，埋下一張從頭到腳的空間地圖，目前並不清楚，但還是一樣，所有動物都展現這個特性。

對於這種在很多物種裡都呈現出相同基本特性的DNA，科學家稱之為高度「保守」，因為生物對於改變它，顯得極為小心，也極為保守（有些hox基因以及類似hox基因，保守到什麼樣的程度呢？科學家可以將它們從雞、老鼠和蒼蠅細胞中抽出來，換到其他物種體內，而那些基因的功能還是大致相同）。你可能已經猜到了，如此保守，與那段DNA的重要性，息息相關。而且很容易看出，真正的看出，為何生物不敢輕易亂動這些高度保守的hox基因。這群基因要是缺了一個，動物可能會長出好幾個下巴。這些基因要是突變其中幾個，翅膀可能會不見，或是多出幾對眼睛，而且還長在嚇人的部位，例如從腿上冒出來，或是從觸角末端瞪著你。另外，還有一些突變會使生殖器或腿從頭上長出來，或是使得下巴觸角出現在胯下。而這些還算是幸運的突變呢；大部分敢冒犯hox或相關基因的動物，根本無法活著看到後果。

像hox這類基因，它們的任務比較是指導其他基因如何來打造動物，而非自己動手做：它們每一個基因，都能調節幾十個部屬基因。但是，不管有多重要，這些基因都無法控制發育的每個環節。其中，它們尤其依賴像是維生素A這樣的營養素。

維生素A雖然是一個單一名稱，但它其實包括好幾種相關的分子，只是我們這種非生化學家為了方便，把它們混成一團。這些形形色色的維生素A，屬於自然界分布最廣的營養素群之一。植物以β胡蘿蔔素的形式來儲存維生素A，胡蘿蔔會有那種紅色，就是它們的傑作。動物則把維生素A儲存在肝臟裡，我們的身體可以隨時自由地轉換它們的形式，然後以拜占庭式的生化流程形式來加以利用—保持視力敏銳，精子有力，增加粒線體的製造，以及讓老細胞安樂死。由於這些原因，飲食中缺乏維生素A，在全世界都造成嚴重的健康議題。科學家所創造的第一批基因強化食品當中，就包括所謂的黃金米，是便宜的維生素A來源，它的米粒被β胡蘿蔔素染出許多斑點。

維生素A會和hox基因互動，打造胚胎的腦、肺臟、眼睛、心臟、肢體以及幾乎是所有其他器官。事實上，維生素A是這麼地重要，細胞甚至在胞膜裡打造了特定吊橋，讓維生素A、而且只讓維生素A通過。一旦進入細胞，維生素A就會和特定的助手分子結合，形成複合分子，然後直接與DNA的雙螺旋結合，把hox以及其他基因打開。大部分傳送信號的化學分子，都被細胞擋在牆外，只能透過小小的鑰匙孔，吼叫它們的指令，但是維生素A卻受到特殊禮遇，而嬰兒體內的hox基因，要是沒得到維生素A主子的點頭，幾乎是不會有任何行動的。

但是要小心：在你衝到健康食品店，為某個孕婦採購高單位維生素A之前，你要先弄清楚，維生素A過量也可能造成許多天生畸形。事實上，身體會嚴密管制維生素A的最高濃度，甚至有幾個基因（例如縮寫名字很彆扭的tgif基因）存在的目的，就是為了把濃度升得太高的維生素A降解成小分子。部分原因在於，胚胎內的高濃度維生素A，會干擾到一種生存必需的基因，這種基因的名字甚至更古怪，叫做音速刺蝟基因（sonic hedgehog gene，簡稱shh基因）。

（沒錯，它是以電玩主角來命名。有一個研究生—是那群怪僻的果蠅幫之一—在一九九○年代初發現它，並將它分類歸入某群基因中，這些基因若發生突變，會使果蠅全身長出尖尖的羽毛管，好像刺蝟一樣。科學家之前早就發現好幾個「刺蝟」基因，並且用真正的刺蝟來替它們命名，像是印度刺蝟、刺毛鼩蝟以及沙漠刺蝟。瑞多〔Robert Riddle〕想說，把他發現的基因，按照電玩英雄音速小子來命名，應該很有趣。很不巧，後來證明sonic基因是動物體內最重要的基因之一，而且這個輕佻的名字也不經用。因為缺陷有可能造成癌症或是令人心碎的天生畸形，因此，科學家發現，面對可憐的親屬，很難開口解釋說，音速刺蝟基因將會害死他們心愛的人。正如一位生物學家曾經跟《紐約時報》說起這個名字，「如果你只是在研究蠢果蠅，把一個基因取名叫蕪菁〔turnip，也有笨蛋之意〕，確實很俏皮。但是如果它和人類的某項發育有關，就一點都不俏皮了。」）

 

就像hox基因能控制身體從頭到腳的模式，shh基因—討厭「音速刺蝟」這個名稱的科學家，都用它的簡稱—能幫忙控制身體從左到右的對稱性。Shh基因是藉由「設定全身定位系統的梯度」，來完成這項任務。當我們還只是一團原生質，日後會形成我們身體中心線的原始脊柱，就已經開始分泌sonic基因所製造的蛋白質。鄰近細胞會吸收到比較多這種蛋白質，遠處細胞吸收得比較少。然後，細胞根據它們吸收這種蛋白質的量有多少，就能「得知」自己與中線的相對位置為何，於是，也就知道它們應該長成什麼類型的細胞。

但是如果維生素A太多（或是shh因為其他原因而失效），濃度梯度將無法正確設立。如此一來，細胞也無法弄清楚，自己相對於中線的經度為何，於是器官的生長便會出現異常，甚至變得非常可怕。在嚴重的案例中，大腦不會分成左右半腦；它會變成一大團未分化的東西。同樣的情況也可能發生在下肢：如果接觸到太多維生素A，下肢會接合在一起，造成「並肢畸形」（sirenomelia），也稱做美人魚綜合症（mermaid syndrome）。腦部未分化或是雙腿接合都是致命的（就後者來說，因為肛門與膀胱的開口都沒有發育出來）。但是最令人痛苦的不對稱，出現在臉上。具有太多sonic基因的小雞，臉部具有超寬的中線，有時候寬到生出兩隻口喙（其他動物則生出兩隻鼻子）。如果sonic基因太少，有可能產生只有一個大鼻孔的鼻子，或是完全沒有發育出鼻子。曾經有某些嚴重的案例，鼻子出現在錯誤的位置上，像是額頭。其中最悲慘的，或許要算是因為sonic基因太少，使得兩隻眼睛沒有生長在正確的位置上，也就是大約距離臉部中線左右各一英寸的位置。結果，兩隻眼睛都長到中線上，變成真正的獨眼龍①，繪圖師以前把它們畫在地圖上，還因此被認為傻氣。

林奈從來沒有把獨眼巨人納入他的分類體系，主要是因為他漸漸開始懷疑怪獸真的存在。他把《自然系統》晚期版本中的奇異動物目錄刪掉了。但是就其中一個案例，林奈不相信傳聞，可能是太過懷疑了。林奈把熊所在的屬，命名為Ursus，而且他還親自幫棕熊命名為Ursus arctos，所以他確實知道熊可以居住在極端北方的氣候中。然而，他從未討論過北極熊是否存在，或許因為那些漸漸流傳到他耳中的故事，聽起來太可疑了。畢竟，有誰會相信那些酒吧裡的傳說，關於雪白的熊在冰上跟蹤人類，為了好玩，把人們的頭扯下來？尤其是—而且人們還發誓說是千真萬確—當他們把白熊殺了而且吃掉之後，白熊還能從墳墓裡向人類報仇，讓他們的皮膚剝落？然而，這種事確實發生在巴倫支的船員身上，而且是一則很可怕的故事，它在兜了一圈之後，又繞回維生素A的身上，也就是製造出獨眼龍和美人魚的維生素A。

在「最誇張的期望」激勵下，一位荷蘭王子—拿騷的莫理斯（Maurice of Nassau）②在一五九五年，備妥七艘船，裝滿亞麻布、織布以及掛毯，派遣巴倫支再次出航亞洲。由於需要討論的事情太多，他們把啟程的日期耽擱到盛夏，而且一旦出海之後，船長們都否決了巴倫支的意見（他只不過是導航者），而採用比較偏南的航道。他們這樣做，部分是因為巴倫支的北方航線看起來太瘋狂了，部分也是因為除了前往中國之外，荷蘭船員一心想去一座邊遠小島，謠傳它的岸邊到處都是鑽石。果然，船員找到了這座小島，直接登陸去也。

水手們忙著把滿地散落的透明珍寶塞進口袋，過了好幾分鐘後，正如一名老英國人的描述，「一隻瘦精精的白熊突然躡手躡腳地走過來」，用牠的爪子抱住一個船員的脖子。那人以為是某個多毛的船員在勒他的脖子，於是大叫，「誰在那裡拉我的脖子？」他的同伴，原本眼睛都盯在地上撿珍寶，抬頭一看，這才準備採取行動。只見那頭北極熊「撲在那人身上，把他的頭咬斷，開始吸他的血」。

這次遭遇開啟了一場長達數百年的戰爭，由探險家對上這種「殘忍、兇猛又貪婪的野獸」。被稱為「兇惡的王八蛋」的北極熊，可不是浪得虛名。每當水手一上岸，牠們就會對落單的人下手，大快朵頤，而且牠們可以抵擋的還擊更是驚人。水手有可能把斧頭砍進熊背或是連射六發子彈進牠的側腹—結果呢，通常這只會令牠暴跳如雷，更加瘋狂。不過話說回來，北極熊也有滿腹冤屈。正如一名史學家所記載，「早期的探險家似乎把殺害北極熊視為他們的天職」，而且還把北極熊屍體堆得老高，就像後人在美國大平原上堆集野牛屍體一樣。有些探險家刻意把熊弄傷，然後把牠們套上繩索，牽著牠們到處展示，當成寵物。其中就有這麼一隻北極熊，被綁著拖上一條小船，不料牠掙斷繩索，把水手打得東倒西歪之後，叛變成功，接管了小船。不過，在狂怒之下，牠的鼻子被卡在舵裡頭，為了要掙脫，搞得精疲力竭。這時，才有勇敢的人上前宰殺了北極熊，奪回小船。

巴倫支的船員在與北極熊遭遇的那一次，那頭熊後來又殺死第二名水手，而且要不是母船上的援軍趕到，可能還要繼續獵殺下去。一名神槍手乾淨利落地把一粒子彈送進牠兩眼之間，但是北極熊把子彈甩掉，還是不肯停止享用美食。其他人趕來，用劍攻擊牠，但是刀鋒卻斷裂在牠的頭和皮毛上。最後總算有人用棍子猛敲牠的口鼻，把牠弄昏，才讓另一個人有機會將牠的喉嚨割斷。這時，最先受到攻擊的兩名水手早就斷了氣，剩下的船員只能把熊皮剝了，然後把屍體丟掉。

對於巴倫支的船員來說，剩餘的航程也不好過。由於啟航的日期太晚，巨大的浮冰地雷已經開始形成，船身沒有一處不受威脅，而且威脅還逐日擴大，到了九月，有些水手情急得發動叛變，有五人因而被絞死。最後，甚至連巴倫支也日漸憔悴，擔心這些不夠靈光的商船抵抗不住堅冰。所有七艘船都只好一事無成地返航，除了原本的貨物之外，什麼都沒帶回來，而且每個人都衣衫襤褸。即便是原先以為的鑽石，事後證明，也只不過是毫無價值的易碎玻璃。

這趟航程足以讓謙卑的人信心動搖。然而巴倫支從中得到的教訓卻是：不要信賴上位者。他一直渴望航向更北的地方，於是在一五九六年，辛苦地籌措到兩艘船的經費，重新出航。剛開始一切都很順利，但還是一樣，巴倫支那艘船再度與比較精明的夥伴分道揚鑣，也就是瑞吉普船長（Captain Rijp）掌舵的那艘船。而這一次，巴倫支推進得太過頭了。他終於航到新地島的北端，而且繞過了它，但是就在完成之後，從北極襲來一陣非當季該有的嚴寒。寒氣追著他的船，一路沿著海岸南行，而在浮冰之間推擠出行船空間的困難度，也一天大似一天。過沒多久，巴倫支就發現自己快要完蛋了，孤立無援地困坐在一片冰海之中。

離開這艘漂浮的棺材—無疑地，眾人必定都聽見腳下傳來冰塊擴張並撕裂船身的聲音—船員踉蹌地爬上新地島上的一個半島，尋找一個可以遮風避雨的地方。總算有這麼一丁點好運，他們在這片沒有樹木的荒島上，發現了一堆被海水漂白的漂流木。想當然耳，隨船木匠上岸沒多久就死了，但是有了這些漂流木，加上從船體搶救下來的一些木料，十來名船員搭建起一座小木屋，大約八乘十二碼，而且還配備了齊全的松木屋頂、一個門廊以及前門的梯子。他們帶著希望而非嘲諷地稱它做「保留屋」（Het Behouden Huys，英文的Saved House），然後搬進來，準備迎接酷寒的冬天。

寒冷是無所不在的危險，但是除此之外，北極還擁有更多的爪牙可以騷擾人類。到了十一月，太陽整整消失了三個月，他們被困在黑暗而且臭氣沖天的小木屋裡，快要被逼瘋了。弔詭的是，火對他們也造成威脅：有一天晚上，船員幾乎因一氧化碳中毒而窒息，因為通風不良。他們想辦法射殺了一些白狐，取得皮毛和鮮肉，但是這些小傢伙還是持續偷吃他們的存糧。在這裡，甚至連洗衣服都變成一齣黑色喜劇。他們幾乎得把衣服放進火中才能取得足夠晾乾衣服的熱度。但是有可能衣物某一邊都快燒焦冒煙了，而另一端還是冰冰脆脆地。

然而，就每天例行的恐懼而言，再沒有什麼比得上和北極熊的爭鬥了。巴倫支的手下德維爾（Garrit de Veer），在航海日誌裡，記錄了北極熊如何包圍襲擊避難所，以精確的軍事手段，搶奪他們擺在戶外的桶裝牛肉、醃肉、火腿和魚。一天晚上，有一頭北極熊聞到烹煮晚餐的香味，躡手躡腳地靠近，行動之鬼祟，在牠爬上後門樓梯並跨過門檻之前，都沒有人注意到牠。好在一發運氣夠好的毛瑟槍子彈（它射穿北極熊，把牠嚇跑了），才讓這個小房間免去一場大屠殺。

深覺受夠了、陷入半瘋狂狀態的水手渴望復仇，他們衝出室外，跟著雪地上的血跡，追蹤到入侵者，然後把牠殺了。接下來兩天，另外兩隻熊又來攻擊他們，也被水手殺了。突然之間，人類士氣高昂，加上對鮮肉的飢渴，他們決定要享受一頓北極熊大餐，只要是能吃的部位，都盡情吞下肚。他們把骨頭上的軟骨咬斷，吸食骨髓，然後把所有多汁的部位都丟下鍋—心臟、腎臟、腦以及最最肥美多汁的肝臟。吃了那頓大餐，在北緯八十度的一座荒涼的小木屋裡，這群歐洲探險家第一次上了一堂難忘的遺傳學課程—這是頑固的北極探險家們將一再溫習的一堂課，也是科學家們幾世紀以來都無法完全理解的一堂課。因為北極熊的肝臟外觀看起來，或許和其他動物的肝臟一樣紫中帶紅，聞起來也一樣生鮮多汁，連在叉子上抖動的方式都沒有兩樣，但是其中卻有一大差別：就在分子層次，北極熊的肝臟充滿了維生素A。

想知道這一點為何如此可怕，我們得先仔細研究一些特定的基因，這些基因能幫助人體未成熟的細胞，轉變成特化的皮膚或肝臟或腦細胞，或其他任何細胞。這正是麥克林托克渴望了解的部分，但事實上，科學界早在她之前幾十年，就已經對這個議題爭辯不休了。

一八○○年代末，有兩個陣營開始嘗試解釋細胞的特化，其中一方由德國生物學家魏斯曼③（August Weismann）領軍。魏斯曼研究的是合子，也就是精子與卵結合形成的動物體的第一個細胞。在他認為，第一個細胞顯然含有一組完整的分子指令，但是當合子以及它的子細胞，每分裂一次，細胞就會減少半數指令。等到細胞只剩下一個指令，而失去其他所有指令時，就是它們最終將變成的細胞。相反地，其他科學家主張，細胞在分裂後依然保有整套指令，只不過在超過一定歲數之後，它們自會忽略大部分指令。德國生物學家斯培曼（Hans Spemann）在一九○二年以一場蠑螈合子的實驗，解決了這場紛爭。他把一顆又大又軟的蠑螈合子，放在顯微鏡的十字準星正中央，等它分裂成兩個子細胞，然後用剛出生的寶貝女兒瑪格麗特的一根金髮，將兩枚細胞的邊界圍起來（斯培曼為何要用女兒的頭髮，我們並不清楚，因為他本人又不是禿頭。當然也可能是因為嬰兒的髮質比較細）。當他把圈套抽緊之後，兩枚細胞就分離了，然後斯培曼把它們分裝進不同的培養皿，讓它們獨立發育。如果是魏斯曼，一定會預測產生兩個畸形的半蠑螈。但是，斯培曼的兩個細胞都發育成完整健康的成體。事實上，牠們的遺傳成分完全相同，也就是說，斯培曼有效地複製了牠們—在一九○二年。就在那之前不久，科學家才剛剛重新發現孟德爾，斯培曼的研究暗示了，細胞必定保存了指令，只是會把基因打開或關上。

但還是一樣，無論斯培曼或麥克林托克，或任何其他人，都無法解釋細胞如何開關基因，箇中機制到底是什麼。那還需要再做幾十年的研究。結果證明，雖然細胞沒有失去遺傳資訊本身，但是細胞確實會失去取得這些資訊的管道，兩者的結果是一樣的。我們已經知道，DNA必須展現超人美技，才有辦法將整條彎彎曲曲的身子，裝進小小的細胞核內。為了避免過程中打結，DNA通常會把自己包裹得像溜溜球的繩子般，纏繞在一種名叫組蛋白（histone）的線軸上，然後這些組蛋白又會堆集起來，深深地埋進細胞核中（組蛋白是科學家早期在染色體中偵測到的蛋白質，因此他們以為是組蛋白在控制遺傳，而非DNA）除了保持DNA不要打結，組蛋白線軸還能防範細胞機制去命令DNA製造RNA，它們能有效地關閉DNA。細胞會用一種叫做乙醯的化學物質，來控制這種線軸。添加一個乙醯分子（COCH3）到一個組蛋白上，就能解開DNA；移開那個乙醯，又能把DNA彈繞回去。

同時細胞還會藉由改變DNA，加裝一種叫做甲基（CH3）的分子圖釘，來阻止DNA被使用。甲基和遺傳密碼字母C（也就是胞嘧啶）黏得最緊，雖然甲基不會佔去太多空間—碳體積很小，氫更是週期表上最小的元素—但即便是一個小腫塊，也能防止其他分子與DNA嵌合，使它們無法打開某個基因。換句話說，添加甲基，可以讓基因閉嘴。

我們體內兩百多種細胞，每一種細胞的DNA都有獨特的盤繞模式以及甲基化模式，這些模式是在我們的胚胎時期建立起來的。註定要形成皮膚細胞的胚胎細胞，必須關閉所有會製造肝臟酵素或神經傳導物質的基因，換成其他細胞也是一樣。這些細胞不只一輩子都記得它們的模式，而且在它們以成熟細胞身分進行分裂時，還會把這種模式傳給子細胞。每當你聽見科學家說到把基因打開或關上，甲基和乙醯通常是罪魁禍首。尤其是甲基，因為太重要了，有些科學家甚至提議，正式幫DNA的字母添加第五個字④—A，C，G，T以及現在多加的mC，意思是methylated cytosine（甲基化的胞嘧啶）。

但是，為了額外的以及有時候更精密地調控DNA，細胞會轉而求助像維生素A這樣的轉錄因子（transcription factor）。維生素（以及其他的轉錄因子）能與DNA結合，並徵召其他分子來開始轉錄它。就我們現在討論的議題而言，最重要的是，維生素A只要一下子，就能刺激生長，以及協助將未成熟細胞轉化為完全成熟的骨骼或肌肉或其他任何細胞。對於不同層的皮膚細胞來說，維生素A更是重要。譬如說，在成熟皮膚細胞中，維生素A會逼迫特定的皮膚細胞，從體內往上爬到表面，然後在那兒死去，變成我們皮膚的保護外層。高濃度的維生素A之所以可能傷害皮膚，同樣也是透過「啟動細胞死亡程式」。這種被迫自殺的遺傳程式，能幫助身體消除生病的細胞，不見得都是壞事。但是基於不明原因，維生素A似乎也會挾持某些皮膚細胞裡的系統—就像巴倫支的船員付出高昂代價所發現的事實。

在船員們大啖充滿肝臟碎塊的北極熊濃湯後，他們開始害病，而且感覺這輩子從來沒有病得如此嚴重過。病徵是盜汗，發高燒，頭昏，肚子痛得好像被鐵鉗夾住，就像聖經上所描述的瘟疫。日誌作者德維爾，在頭腦昏亂的狀態下，想起他幫忙宰殺的那頭母北極熊，不禁呻吟道，「她的死亡，比她的生存，對我們造成更多傷害。」更令人難受的是，幾天之後，維德爾發現，許多人的皮膚從靠近口唇或是其他接觸過北極熊肝的部位，開始脫落。德維爾痛苦地寫道，「有三個人病得格外嚴重，而且我們真的以為他們會死掉，因為他們的皮膚從腳脫落到頭。」

直到二十世紀中，科學家才確定北極熊的肝臟為何會含有如此驚人的大量維生素A。北極熊主要是靠捕獵環紋海豹和鬍鬚海豹為生，而這些海豹必須在最嚴峻的環境中，在攝氏二度的北極冰洋不斷消耗牠們的體溫的情況下，養育小寶寶。維生素A能讓這些海豹在酷寒中存活：它的功用就像某種生長荷爾蒙，能刺激細胞，讓海豹寶寶增加厚實的外皮層以及油脂，而且增加得很快。為了這個目的，哺育期間的海豹媽媽會在肝臟裡屯積大量維生素A，以確保孩子能攝取足夠的維生素A。

北極熊也需要大量的維生素A

山姆．肯恩 Sam Kean
《紐約時報》暢銷書《消失的湯匙》（The Disapppearing Spoon）作者。他以優異的物理與英文科成績畢業於明尼蘇達大學。曾於約翰霍普金斯大學修習寫作課程，並取得美國天主教大學圖書館科學的碩士學位。他也曾花了四年時間教授大學生與高中生，讓他對如何向大眾解析科學觀念更顯駕輕就熟。他的作品散見《紐約時報雜誌》（New York Times）、《心理牙線》雜誌（Mental Floss）、Slate線上雜誌、《史密斯航太雜誌》（Space/Smithsonian）以及《新科學人》（New Scientist）雜誌。2005年取得美國科學促進會院士（American Association for the Advancement of Science AAAS Fellow） 榮銜。也是DCWA科學寫作協會會員（DC Science Writer’s Association）。2009年，榮獲美國科學作家協會頒給三十歲以下最佳科學作家的Evert Clark/Seth Payne獎座第二名。並獲選為2009-2010年度的「米德柏利環境報導研究員」（Middlebury Environmental Journalism Fellow）。

 

§  譯 者 簡 介  §

楊玉齡
輔仁大學生物系畢業。曾任《牛頓》雜誌副總編輯、《天下》雜誌資深文稿編輯，現專任自由翻譯寫作，以科普書籍為主。著作《肝炎聖戰》（與羅時成合著）榮獲第一屆吳大猷科普創作首獎金籤獎、《台灣蛇毒傳奇》（與羅時成合著）榮獲行政院新聞局第二屆小太陽獎；譯作《生物圈的未來》榮獲第二屆吳大猷科普譯作首獎金籤獎、《消失的湯匙》榮獲第六屆吳大猷科普譯作銀籤獎、《大自然的獵人》榮獲第一屆吳大猷科普譯作推薦獎、《雁鵝與勞倫茲》榮獲中國大陸第四屆全國優秀科普作品獎三等獎。