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科 幻 科 學 報
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本期內容 ▼〈No.153〉2003.01.28
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艾西莫夫科普開講 ■ 竄改基因
科學小視窗 ■ 蘇聯第一隻太空狗是熱死的
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▌編輯的話
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農曆新年的腳步越來越近了，是不是越來越有過年的氣氛呢？
本期科科報起將會送上一系列艾西莫夫的科普文章，相信科科報的
忠實讀者對這位科幻小說大師並不陌生，而閱讀艾西莫夫寫起的科
普文章又有另外一種感覺呢！
此外，為了配合農曆新年假期，科科報下週將暫停一次，154期
科科報將於年十一（二月十一日）發刊。祝大家新年快樂！
嘉恩
星艦學院編輯小組
mailto:scisci@mail.apol.com.tw
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▌艾西莫夫科普開講
▌竄改基因
▌艾西莫夫˙著
葛茂豐˙譯
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我們每個人都會長到一定的高度才停下來。不過，可能某些人
希望在停止生長前，還能再多長個幾公分，但這不是我們可以決定
的。
其中一個決定身高的因素是「生長激素」，它是由腦下垂體所
分泌的蛋白質。假如小孩在幼年時注射一些生長賀爾蒙，他很可能
可以再多長高一些些。不過，一來生長激素不易取得，二來使用方
法也很難掌握。
生長激素的產生是由細胞染色體中某個特定基因所控制。因此，
個體能生產多少激素，其實在受精那一瞬間就決定了。但是，難道
我們不能藉由某些方法改變基因嗎？或者用另外一個基因取代呢？
對於這方面，在人類身上所做的實驗並不多，但是我們可以來
看看動物身上的實驗結果。
舉個例子，各種大鼠和小鼠在分類上雖然很接近，但是就整體
而言，大鼠比小鼠龐大多了。所以我們可以假設，大鼠身上生長激
素的工作效率較高，或者生長激素數量較多，或者大小鼠身上生產
生長激素的基因不一樣。如果我們把適當的大鼠基因注射到正在發
育中的小鼠胚胎細胞，將會有什麼結果呢？
有人最近試過了，在某些情況下，注射後的胚胎細胞，生出的
幼小鼠會長得特別快速。一般老鼠在十週大時會重達二十三公克。
然而，帶有大鼠基因的小鼠，重量會達到四十六公克，甚至是這個
數字的兩倍。不過除了這一點外，這些巨大的小鼠和一般小鼠並無
任何不同。
基因轉殖並不是科學家竄改基因的唯一方法。
例如，人類身上有兩個負責控制血紅素蛋白質形成的基因。血
紅素是紅血球裡面的蛋白質，可以吸收肺部氧氣，再帶給身體其他
細胞。胎兒在子宮裡發育時，兩個基因的其中一個啟動了，以產生
「胎兒血紅素」。不過當嬰兒出生後，這個基因就關閉了，這時第
二個基因才開始發揮作用，產生「成人血紅素」。
一般來說，成人血紅素的工作效率比胎兒血紅素好。但是有時
候，成人血紅素有缺陷，讓人體形成一種稍微不正常的血紅素，這
個人就罹患了「鐮狀細胞性型貧血」，或是其他相關的血紅素疾病。
除非我們修改病人的基因，否則並沒有治癒的方法。
有一種治療的方法，就是使用胎兒血紅素基因來解決問題。因
為這個基因仍在人體中，而且一輩子都在，只是人出生後它立刻因
為一些化學變化而停止作用。假如我們反轉這個化學變化，胎兒血
紅素基因就能重新恢復運作，可以再度形成胎兒血紅素，雖然並不
像正常的成人血紅素這麼好，不過比起有缺陷的成人血紅素來說，
總是好得多了。
我們已經知道，某種化學藥品可以停止導致基因關閉的化學變
化，因此有人在狒狒身上進行測試。當我們對狒狒的使用劑量不會
引發什麼惡性副作用時，接著就把它用在兩位鐮狀細胞性貧血的病
人身上，同時也在另外一位罹患類似疾病乙型地中海型貧血的病人
身上試驗。結果顯示，的確有改善，因此我們推斷，這可能是因為
胎兒血紅素基因再度開啟了。
對一般人來說，這類實驗具有什麼意義呢？
首先，這樣的結果無法馬上帶給我們什麼影響。雖然遺傳工程
可以讓大家更隨心所欲改造自己，但是這個領域正處於剛起步的階
段，可能還得花費很久的時間才能從起步階段進展到實用階段，把
成果應用在日常醫療上。若想達到實用階段，我們還有很多事情要
做。
畢竟，一九○三年萊特兄弟在基蒂霍克第一次飛起用帆布和彈
性細鋼條做成的飛機時，我們無法假設隔年人類就能用超音速飛機
載運一百名乘客橫越大西洋。或者，一九二六年高達德首次讓液體
燃料火箭在空中飛行一．六公里時，我們也無法假設隔年人類就能
拍攝到土星的近距離照片。在這兩個例子中，人類得努力發揮聰明
才智，然後經過半個世紀的發明與進步後，才能夠達成上述目標，
而且，無可避免的還需要一些機運。
我們要知道，基因的複雜程度比飛機和火箭高出許多，而且基
因與每個人的相關程度也更為密切。所以一旦失誤，風險將會更大
而且更可怕。
事實上，在近年來的成功實驗中，最好的情況也不過就是成功
了一小部分。因為要把外來基因注射到發育中的胚胎細胞並不簡單，
在注射大鼠基因的小鼠胚胎細胞中，只有不到百分之十的細胞可以
完全發育，而在完全發育的小鼠中，也只有一小部分出現了可觀的
生長效果。
同樣的，這也帶來危險，在開啟胎兒血紅素基因的實驗中，雖
然我們用的化學藥品似乎奏效了，但是它卻有毒。或許只使用一兩
次，傷害還不會大過疾病所造成的傷害，但是如果經常使用，肯定
會要人命。
不過我們這麼假設，只要再過半個世紀左右，事情就會有重大
的進展，基因轉殖和基因操作的技術會更好，也學會如何安全開啟
和關閉基因，或是隨意使用化學方式（或是其他方式）修改任何基
因的運作。
如果真是這樣，屆時我們又該怎麼辦呢？
我們仍然得要很小心。因為三十五億年演化下的產物，並不允
許輕易竄改。
例如，我們來思考一下外加生長激素的可行性。看起來似乎很
簡單，假如想要高的小孩，我們只要把高個子身上的基因加到發育
中的胚胎細胞就好了，或者讓胚胎細胞的生長激素基因運作得更久，
或是效率更高。
但是更多的生長激素並不一定好。偶爾也有某些人，生長激素
高到不正常，身高二百四十公分或更高，也就是說他們罹患了「巨
人症」，這類生長失調甚至比激素供應不足所導致的侏儒症更為棘
手。
因此，技術困難點就在於，如何多長高幾公分卻不會引發巨人
症，這種賭博恐怕沒什麼人願意玩。而且我們要知道，對於每種基
因操作而言，很可能都得面臨相同的狀況。就像把高爾夫球打上非
常小的果嶺一樣，距離超過和距離不夠都一樣糟糕。
此外還有一個問題，基因並非單獨運作。我們不知道某個基因
的改變，會如何影響其他基因。
例如，因為產生了大型的小鼠，我們馬上就聯想到，是否可以
應用在牛、羊、雞、馬等動物身上。這樣一來，我們一定可以得到
更大型的動物。但是，難道我們只要龐大的尺寸嗎？較大隻的母牛
一定產生較多的牛奶嗎？就算答案是肯定的，這些牛奶一定和一般
牛奶一樣營養嗎？可不可能在使用生長激素後，雖然綿羊生產的羊
毛較多，但是品質卻較為劣等呢？可不可能母雞下的蛋雖然較大，
但是口味卻更難吃呢？諸如此類。
當然，修改一個基因後，我們可以繼續再修改其他的基因，以
便抵銷第一個基因修改後所造成的缺陷或遺憾。接著再修改其他的
基因，就這樣一路修改下去。不過，每修改一次，難道不是多冒一
次風險嗎？
我們現在已經可以稍微仔細地分析基因，而且也可以比較人類
和黑猩猩間的基因差異，但是結果卻讓研究人員相當驚訝（甚至可
以說是震驚），因為兩者間的差異，小得出乎意料之外。大家很驚
訝，這麼微小的差異竟然導致這麼大而且（對我們人類而言）這麼
重要的差別。
因此，當我們一而再、再而三修改基因，希望精密地調整，讓
整體有所改善時，有沒有可能所冒的風險是萬一修改到某個關鍵處，
會引發意料之外的嚴重後果？
讓我們再更進一步討論。假如我們已經知道如何調整基因，而
且也能把基因改良到一切如我們所願，同時看不出會導致任何損失，
結果讓每個人類在各方面都更為優秀，沒有什麼變差的地方。但是
就算這樣，對全世界來說，難道就不會引發什麼問題嗎？
假如我們創造這樣一個世界，人人都一八○公分以上，大家都
很強壯、健康而且聰明，那麼一定也吃得更多。因此，除非我們降
低人口數目，不然將無法忍受食物上的壓力。
這在過去也曾經發生過。近一百年來，醫學進步普遍讓人類活
得更健康，而且平均壽命也增加一倍。這代表全球人口數目出現了
罕見的增加幅度，因此現在人口數是一百年前的三倍，而且還在持
續增加中。這樣一路下去，將帶來非常嚴重的問題。
此外，基因操控過程中還有一個更微妙的問題。我們這樣假設
好了，假如透過優秀的技術和謹慎的操作，改良我們的生命，同時
讓身體和心靈都進步，也確定人類考慮到對於全球的影響。然而，
到時候一定也會有某種趨勢，那就是由於某些無關健康的原因，有
些基因會不受歡迎，而有些則會比較受到大家喜愛。到時候將會出
現基因的流行和時尚，許多父母將堅持給小孩一些流行的基因。
整體來說，某些基因因為不受歡迎，或者只是因為不夠時髦，
就有可能會滅絕。因此，全人類所擁有的基因多樣性將變得比較小，
大家在很多方面將更為相似。
這同樣很危險，因為基因的多樣性在演化的競賽上絕對是優勢。
雖然有些基因可能比較不討喜，但這並非是絕對的。在不同狀況下，
比如說在不同環境、社會和文化背景下，原本看來是缺點的基因，
可能最後會變成意想不到的優點。
舉個例子，近視也許看起來是缺點，至少在年輕時是這樣，但
是隨著年齡增長，當晶狀體越來越硬化，越來越無法調整到看見近
物時，原本近視者的情況就會比正常視力者好多了。
我們再來考慮其他生物的例子。人類已經培育出某些特殊品種
的小麥，生長得比較快，而且可以製成比較優良的麵粉。結果在所
有的小麥農產品中，這種小麥的比率就越來越高，因此其他看來比
較不好的品種就慢慢消失不見。不過這些討喜的品種需要很多很多
的水分和養分，然而水分和養分不一定一直都隨手可得。同樣的，
萬一某種疾病會專門感染這些討喜的品種，大量穀物可能就因此消
失不見，假設其他較劣等的品種又無法供應人類需要的穀物數量，
便會引發全球性的大災難。
因此，假如我們減少人類基因的多樣性，萬一出現某種意料之
外的困境，只有那些消失的基因比較能應付時，我們將面臨很嚴重
的問題。簡單來說，缺少足夠基因多樣性的物種，演化的能力就被
削弱，當環境變化時，也就較容易滅亡。
所以，這一切是不是在告訴我們，絕對不要竄改基因呢？
不，當然不是。有些疾病一直在威脅我們的生命，例如癌症、
關節炎和動脈粥樣硬化，遺傳工程可以帶給我們治療或預防這些疾
病的希望。遺傳工程也可以帶給我們演化的希望，藉由謹慎的操作，
我們就能以最小的代價讓人類演化得更為有利，否則大自然得花上
百千萬年，代價很龐大。遺傳工程還可以帶給我們新希望，把世界
上其他物種也改善得更好，達到更佳的生態平衡。
不過我們一定要牢記一個難題，那就是，這些修改必定會遺傳
給下一代。因此，每跨出一步時，我們都得考慮這個難題，必須進
展得很緩慢、很小心，若出現問題，隨時準備退回來。因為修改基
因的賭注實在太大了，我們賠不起這些損失。
（以上資料由貓頭鷹出版社提供，本文出自於由貓頭鷹出版社《竄
改基因》：艾西莫夫科普開講（三）一書）
→→完←
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10月中旬，莫斯科「生物問題研究中心」的馬拉先科夫博士在
美國休士頓舉行的「世界太空會議」上發表論文，內容揭露了第一
隻登上太空的狗「萊卡」從受訓到死於太空的秘辛。
蘇聯當時對外宣稱：萊卡在地球軌道存活約一週之後才無疾而
終，然而馬拉先科夫卻表示，萊卡很可能於衛星發射後幾個小時內，
就在高熱中痛苦地死去。
蘇聯在1957年11月3日發射「史潑尼克二號」衛星時，將一隻名
為「萊卡」的母狗送上太空。蘇聯在衛星發射之後隨即公開表示，
他們並不打算讓萊卡重回地球，牠注定要死在太空，這項聲明當時
引發許多人士的強烈批評。
為了避免萊卡轉身亂動，蘇聯人員用鎖鏈把牠繫於座位。萊卡
的座艙裝設了風扇協助降溫，還有二氧化碳吸收裝置與氧氣製造機，
以改善艙中的空氣品質。研究人員為牠準備果凍狀的食物，讓牠在
太空失重狀態中也能進食。儘管考慮週詳，火箭升空時，萊卡的脈
搏急遽昇高，等到進入失重狀態，牠的脈搏又突然降低，充分顯示
牠承受了巨大的壓力。更糟的是，從任務一開始，萊卡座艙中的溫
度與濕度就持續升高。史潑尼克二號發射5~7個小時後，萊卡的生命
跡象完全消失，牠顯然是死於高溫與壓力。
→→完←
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