dna：生命的秘密 (2)

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《DNA：生命的秘密》

正文作者序

一书是1999年于一顿晚餐之间，构思出来的成果。当时大家在讨论纪念双螺旋发现50周年的最佳方法。同桌的出版商帕特森（Neil Patterson）和沃森共同规划了大胆且多元的纪念方式，包括推动本书、一系列的电视节目，以及多个教育项目。帕特森的加入并非偶然，自1965年他出版了沃森的处女作《基因分子生物学》（the Gene）之后，他就成为沃森著书计划的幕后推动者。

接着，史隆基金会（Alfred P. Sloan Foundation）的韦伯（Doron eber）取得种子基金，确保这些构想得以实现。贝瑞于2000年加入，为一系列的电视节目拟定详细的大纲，其后更经常奔波往返于他在马萨诸塞州剑桥的办公室，以及沃森在纽约长岛北岸的冷泉实验室（Cold Spring ory）之间。

从一开始，我们的目标就不仅止于重述50年来的事件。起初，DNA只是少数专家感兴趣的深奥分子，如今它摇身一变，成为改变我们众多生活层面的核心科技。无论在实用、社会或伦理道德方面，这个改变所造成的影响，都引发了许多艰巨的问题。DNA发现50周年刚好让我们有机会省思现状，大胆提出我们个人对历史与相关议题的看法。此外，由于本书采取沃森个人的观点，因此以其第一人称的方式撰文——毕竟，DNA还在对置身母亲子宫内的“贝瑞胎儿”施展魔法时，双螺旋已然问世10年了。

我们为本书设定的读者群是一般大众，企盼对生物学毫无知识的人也能了解书中的每一个字。所有的专业名词在第一次出现时，均如以解说。我们在撰写本书时，不得不省略许多技术细节，想深入了解的读者可以浏览多媒体项目DNA Iive的网站：p://m。在这个专为高中及大学初级程度的学生所设置的网站中，有说明基本过程的动画，以及大量相关科学家的访谈记录。除此之外，本书的“延伸阅读”中列有各章的参考书目。我们尽量避免列出专业文献，但“延伸阅读”的书目可以针对特定议题，提供比本书更深入的探讨。

我们要感谢许多对本项目慷慨相助的人，其中有四位特别值得一提。克诺夫出版社（Knopf）耐心超凡的编辑安德伍（Gee Andreou），他对本书的编撰所下的工夫比我们两位作者愿意承认的还多得多。在冷泉港实验室，效率超高的助理哈斯琳格（Kiryn kowski），他以破纪录的时间整理好第十章、十一章与十二章，成效卓越，在整个项目中也是不可或缺的一位。沃森的助理贝瑞嘉（Maureen Berejka）跟往常一样干练，全世界只有她才看得懂沃森的笔迹。

正文前言生命的秘密

1953年2月28日星期六上午，我跟往常一样比克里克（Francis Crick）早到剑桥的卡文迪什实验室（disory）。这么早来是有理由的，我知道我们即将解开在当时鲜为人知的脱氧核糖核酸（DNA）的结构，不过我并不知道它会什么时候来到。DNA并非问世已久的分子，但当时克里克和我就已明白，它掌握着解开生物本质的重要关键。DNA储存世代相传的遗传信息，掌管极度复杂的细胞世界。我们希望找出它的三维立体结构，得以一窥克里克所谓的“生命的秘密”——克里克此言虽然带点打趣的味道，可也是认真的。

我们已经知道DNA分子是由基本单位核苷酸（ide）组成的多重线状聚合物，核苷酸有四种形式：腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（t）、鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）。前一天，我花了整个下午的时间，用纸板制作这些构造成分的图样，在这个安静又没人打扰的星期六早上，我把这些3D拼图挪来挪去，试着拼凑出全貌。

它们是如何组合在一起的？我很快就发现，有一种简单的配对法搭配得恰到好处：A和t配对，G和C配对。

这就是答案了吗？这个分子的两条链是否由A-t与G-C配对而成？这种配对方式简单而完美，几乎可以确定不会有误。但是我过去犯过错，最好还是别兴奋过头，它还得通过克里克严格的检视才行。

我焦急地等待，后来证明其实没什么好担心的，克里克一眼就看出我的配对法隐含双螺旋结构，由两条方向相反的分子链组成。从这两条弯曲互补的螺旋来看，有关DNA及其特性的一切事实都有了合理的解释，简直茅塞顿开。最重要的，此分子结构立即对“遗传信息的储存方式和复制方式”这两道生物学上存在已久的难题，给出可能的答案。即便如此，后来我们到常去的鹰吧（Eagle Pub）用午餐，听到克里克扬言我们已经发现“生命的秘密”时，我还是觉得颇有夸耀之嫌，特别是在性格比较含蓄的英国人面前。

不过，克里克是对的。我们的发现平息了自古以来的争论：生命的本质是奥妙神秘不可捉摸，还是像自然科学课上的化学反应一样，只是物理和化学作用下的产物？细胞的生命是否源自神圣力量的运作？双螺旋断然指出，答案是否定的。

达尔文的进化论说明了所有生命的相互关连，让我们得以从唯物主义与物理化学的观点，对这个世界有更深刻的认识。在19世纪后半叶，生物学家施旺（teur）的突破性发现也是一大进展。腐肉不会自然生蛆，而是由我们熟悉的生物媒介与其作用造成的——这个例子中的媒介是产卵的苍蝇。他们的发现推翻了自然发生说（spontaneous geion）。

尽管有这些进展，各式各样的生机论（vitalism）仍历久不衰。生机论认为，物理化学作用无法解释生命及其作用。许多生物学家不愿意接受自然选择为生物谱系进化惟一的决定因子，反而以含糊不清、主宰万物的神灵力量来解释物种之适应结果。物理学家则习于处理单纯、简化的世界——由一些粒子和力主宰的世界——他们发现混乱复杂的生物学令人费解。他们的看法是，细胞的基本作用，亦即主宰生命的基本原理，或许远超过我们所熟知的物理和化学定律。这就是双螺旋如此重要的原因，它将启蒙运动在唯物论思想上的革命带入细胞层次。从哥白尼推翻人类是宇宙中心的说法，到达尔文坚持人类只不过是改造后的猴子，这场智识之旅的焦点终于来到生命的本质上。其实这不足为奇。双螺旋是一种优美的结构，但它的讯息却非常平凡：生命不过就是一种化学作用。

我和克里克很快就体会到我们的发现在思想意义上的重要性，但我们怎么也料想不到，双螺旋竟会对科学和社会造成爆炸性的影响。DNA优雅的曲线中包含着分子生物学的关键，这门新科学在其后50年的发展令人惊异，不仅让我们对基本的生物作用有一连串惊人的认识，在医学、农业与法律方面，更有深远的影响。

DNA不再只是穿着白袍的科学家在僻处一角的大学实验室里研究的对象，它影响的是我们每一个人。

到了20世纪60年代中期，我们已经了解细胞的基本机制，也知道DNA序列的4个字母，如何通过“基因密码”转译成蛋白质的20个字母。20世纪70年代，科学家开始掌握操纵DNA与读出碱基对序列的技术，这门新科学又呈现一波爆炸性的成长。我们不再只是旁观大自然，而能实际插手生物的DNA，也能实际解读生命的基本蓝图。这开启了崭新的科学视野：我们终于能够对付从纤维囊泡症到癌症等不同的遗传疾病；运用DNA指纹技术来促成刑侦案调査的革命；利用以DNA为主的方法来研究史前时代，大幅修正我们对于人类起源的看法，包括我们是谁、从何而来等问题；我们也能以先前梦想不到的有效方法，改良重要的农作物品种。

但是，DNA革命开始50年来，最令人兴奋的一天莫过于2000年6月26日星期一，美国总统克林顿宣布完成人类基因组图谱的草图：“今日，我们学习上帝创造生命的语言。在具备这种深奥的新知识后，人类即将获得崭新强大的治疗力量。”基因组计划是分子生物学的成熟产品，它已经成为一门“大科学”，涉及庞大的金钱与重大的成果。这不仅是非凡的科技成就（人类23对染色体所包含的信息量令人咋舌），也是了解人之所以为人的重要里程碑。我们是独特的物种，是具有意识、创造力、占有优势又具破坏力的生物，原因都在于我们的DNA。

如今，DNA这本“人类说明书”就完整地呈现在我们眼前。

自剑桥的那个星期六早晨起，有关DNA的研究已经有了长足的进展。然而，研究DNA功能的分子生物学，显然还有一段漫漫长路要走。我们仍需治疗癌症，仍需开发能有效治疗遗传疾病的基因疗法，以及发挥基因工程改善食物的惊人潜力，但是这一切终将实现。在DNA革命的头50年，我们看到大量卓越的科学进展，也已初步运用它们来解决人类的问题。未来，我们将看到更多的科学进展，但重点将逐渐转移至DNA对我们的生活方式日益增加的影响上。

正文 01 遗传学的起源：从孟德尔到希特勒

1910年，在铁路大亨的遗孀赞助下，达文波特在冷泉港成立了优生学记录室（Eugenics Record Office）。它的任务是搜集从癫痫症到犯罪等遗传性状的基本信息，也就是血统信息。它成为美国优生运动的神经中枢。冷泉港实验室在当时的任务与今日大致相同：今天我们努力成为遗传研究的前锋，当年达文波特也是秉持相同的宏愿，只不过他们的前线是优生学。然而，由达文波特发起的这项研究计划，显然从一开始就有严重的瑕疵，并在无意间造成可怕的后果。

这些计算是假设所有的小果蝇和小象都能安然无恙地长大。因此，在理论上，必须有无限多的食物与水，才能维持这类过度繁殖。当然，实际上食物和水等资源都是有限的，并非所有的小果蝇和小象都能安然长大。同物种的个体之间会相互竞争这些资源。决定谁能赢得这些资源的因素是什么？达尔文指出，遗传变异代表有些个体在他所谓的“生存竞争”（truggle forexistence）中具有优势。以他在科隆群岛上见到的那些芬雀为例，具有遗传优势（例如鸟喙大小刚好能吃当地数量最多的种子）的个体，生存繁殖的几率较高。因此，具有优势的遗传变异，比如拥有大小适当的喙，比较有可能传到下一代。结果便是自然选择使下一代拥有有利的突变，最终在经过足够的世代后，物种的所有成员都具有这个特性。

1856年左右，在奈普院长的建议下，孟德尔开始进行与遗传相关的科学实验。他在修道院花园里属于他的那块地上种植豆科植物，研究各种植物不同的性状。1865年，他在两次演说中，向当地的自然史学会展示研究成果，一年后又在学会的期刊上发表实验成果。这是一个非常卓越的研究。实验本身经过精心设计，在执行时煞费苦心，孟德尔对实验结果的分析则精辟高明。

孟德尔的研究成果不仅深埋在乏人问津的学术期刊里，且当代大多数的科学家恐怕也无法理解其精髓。他精密的实验与复杂的定量分析远远超越时代，直到20世纪，进入20世纪后科学界才赶上他的脚步。三位对类似问题感兴趣的遗传学家，重新发现孟德尔的研究，并且掀起一场科学革命。科学界终于准备好接受这位修士的豌豆实验。

自然族群拥有庞大的繁殖潜力。以果蝇为例，果蝇完成一个世代只需10天，每只雌蝇可以产下300多颗卵（其中有一半是雌蝇）。从一对果蝇开始，只要一个月（也就是三个世代之后）就以得到150×150×150只果蝇，亦即一对果蝇在一个月内就可以繁殖出超过300万只果蝇。达尔文选择以繁殖谱系上另一端的物种来说明重点：

我是科学家，非常想取得她体型的正确尺寸，但却很难办得到。我对霍屯督族（tentot，纳马族的荷兰名）的语言一窍不通，因此无法向这位女士解释我的量尺要测量的目标，当然我也不敢要求我那可敬的传教士主人充当我的翻译。因此，在望着她的身形时，我不禁陷入困境，这是慷慨的大自然特别赐予这个种族的赠礼，任何裁缝就算用上以环圈撑开的裙子和填塞物，也只能谦卑地加以模仿。我赞叹的目标就站在树下，左顾右盼，跟期望赞美的女士一样。这时我突然看到我的六分仪，我灵机一动，开始从上下、交叉、对角线等各个方向观察她的体型，为了避免任何错误，仔细地把数字写在一张草图上；等写好后，我大胆地拿出量尺，开始测量我和她站立的地方相隔的距离，在获得底长和角度后，我利用三角法和对数法得出了结果。

在观察到豌豆有绿（G）与黄（Y）两种不同的颜色后，孟德尔推论豌豆的颜色基因有两种。若豌豆要成为绿色，就必须要有两个G颜色基因，此时我们称该豌豆的颜色基因为GG。因此，它必定是各从一个亲代接收到一个G颜色基因。然而，黄色豌豆则是YY与YG组合下的产物，只要有一个Y颜色基因就足够产生黄色豌豆，Y会盖过G。因为在YG的例子中，Y的讯号盖过G的讯号，我们称Y为“显性”（dominant），比较弱的G颜色基因则称为“隐性”（recessive）。每个亲代的豌豆植物都有两个豌豆颜色基因，但只会将其中一个传给子代；子代的另一个颜色基因则是由另一个亲代提供。以植物为例，花粉粒中包含精细胞，这是雄性贡献给下一代的，每个精细胞都只含一个豌豆颜色基因。具有YG组合的亲代豌豆，会制造出包含Y或G颜色基因的精子。孟德尔发现这个选取过程是随机的：植物产生的精子当中，50%的精子会有Y颜色基因，50%会有G颜色基因。

如同摩根的果蝇，维多利亚女王也是性联遗传的著名实例。她的一个X染色体上有血友病（rice）都从母亲身上遗传到突变基因，因此都是带因者，各自生下携带血友病基因的儿女。艾丽斯的孙子，俄罗斯王位继承人皇太子亚历克西斯（Alexis）就罹患血友病，就算俄国大革命时布尔什维克党人未能抢先杀了他，他肯定也会早逝。

我们的祖先在脑子进化到能构思正确的问题时，必定曾对遗传的运作感到好奇。如果你的兴趣跟我们的祖先一样，是在于遗传学的实际用途，例如改良家畜和作物（以增加牛的泌乳量、改变果实的大小等等），光是近亲相似这个显而易见的原则，就够你忙好一阵子。在小心地育种数代之后，可以产生专为人类“量身打造”的动植物。所谓“育种”是指驯养适合的品种，然后仅培育生产力最高的乳牛和果实最大的果树。这类没有留下记录的辛苦工作，遵循的是简单的经验法则：产量最高的母牛会生下产量高的后代，果实大的果树种子也会种出果实大的果树。因此，尽管近百年来科技大跃进，但遗传见解绝不是20世纪与21世纪所独有的。虽然直到1909年，英国生物学家贝特森（illiam Bateson）才替这门学问取名为遗传学（geics），而且尽管DNA革命已经开创出具有无穷潜力的崭新前景，但事实上，早在数世纪以前，默默无闻的农夫就已开始进行遗传学上最能造福人类的应用。我们现在所吃的谷类、水果、肉类和乳制品等，几乎都是老祖宗为了解决问题，在操纵遗传之下所获得的结果，这是最古老、影响最深远的遗传应用。

到了19世纪初，更精良的显微镜推翻了先成论，因为无论多努力，都无法在精子或卵子里看到蜷缩的雏型人。虽然泛生论这个错误观念较早出现，但持续的时间反而较久，该理论坚持，这是因为微芽太小而看不到的缘故，但最终德国生物学家魏斯曼（August eismann）还是推翻了泛生论。魏斯曼主张遗传取决于世代之间种质（germ plasm）的连续性，因此个体一生中的身体变化，无法传递给后代。

高尔顿所倡导的这种优生观念后来被称为“积极优生”（positiveeugenics），亦即鼓励遗传因子优秀的人生育子女；但是在美国，优生运动却偏向于“消极优生”（ive eugenics），也就是制止遗传因子差的人生育下一代。基本上，这两种方法的目标都是要改善人类的遗传血统，但做法却大相径庭。

由于达尔文的关系，高尔顿对于某些血统的杰出人士特别多的现象非常敏感；他们共同的祖父伊拉斯谟·达尔文（Erasmus Daro Its Laws andsequences）。他在文中主要想证明，才能就像哈布斯堡唇这类简单的遗传特征，的确会在家族里流传。例如他指出，有些家族世代皆出法官。他的分析大半略而不提环境的影响，毕竟相较于佃农之子，杰出法官之子的确比较有机会成为法官，就算没别的原因，光靠父亲在法律界的人脉就有影响。不过高尔顿也并未完全忽略环境的影响，“天性∕教养”二分法就是他首先提出的，但出典可能是莎士比亚笔下无可救药的恶棍卡利班（Caliban）：“恶魔，天生的恶魔，即便教养也无法改变其天性。”（引自《暴风雨》一剧）然而，高尔顿无疑深信他的分析结果，他写道：

孟德尔发现亲代会将特定的因子（factor）传给子代，后来这些因子就被称为基因（gene）。他的研究显示这些因子成对出现，而且子代是从两个亲代各接受一个因子。

泛生论假设胚胎是由一组缩小的成分所组成，另一个理论“先成论”（preformationism）则一举避开了组合的步骤：卵子或精子中的一个（至于是哪一个，则引起许多争议）包含了“预先形成”的完整个体，称为“雏型人”（homun-culus），而发育只是把它放大为完全长成的人。在先成论风行的年代，对今日所谓的遗传疾病有诸多解释。有时它被视为上帝的惩罚，或是妖怪与魔鬼的恶作剧，有时则被视为是父亲的“种子”过多或不足或母亲在怀孕时有“邪念”所造成的结果。拿破仑曾立法允许准妈妈当扒手，考虑的前提就是孕妇因无法实现欲望而感到压抑或沮丧时，有可能造成胎儿畸形。不用说，这些看法并无益于我们对遗传疾病的了解。

希特勒表示，国家“必须规定，任何明显有病或有遗传性疾病，并可能将此类病症遗传给后代子孙的人，不得繁衍后代，此规定须切实执行”。他也曾表示，“身心不健全者和不合格者不得让子孙承受相同的痛苦。”1933年，希特勒掌权后不久，纳粹就通过了全面的绝育法，名为“防止后代遗传缺陷法”，这显然是仿效美国的范本。（劳克林还以出版该法的翻译本为荣。）3年内，22.5万人遭受绝育之苦。

科学家知道，要推行优生政策，就必须了解潜藏在弱智这类特征背后的遗传学。在重新发现孟德尔的研究后，优生政策因有科学的支持而看似实际可行。这项工作在长岛展开，主导者正是我的前辈，也就是当时冷泉港实验室的主任达文波特（C）。

在目前的状况下，改良种族最实际也最有希望的做法，是针对国内最不想要的成员，借由剥夺他们生育未来世代的能力，来达到消除他们的目的。饲育牲口的人都知道，只要持续摧毁毛色毫无价值的牛，就可以改良一群牛的颜色。这个道理当然也适用于其他的特性。以黑绵羊为例，在一代代地除去所有的黑色羊以后，黑绵羊可以说已被消灭。

有近半的美国新兵不及格，被视为是“弱智”。测验结果刺激了美国的优生运动。对关心这件事的美国人而言，人类基因库中的低智力基因似乎真的越来越多了。

高尔顿引进“优生学”一词（eugenics，源自希腊文，字义为“生而优良”［good in birted ion），优生学者认为，只要刻意选择谁该生小孩，就能消除维多利亚时代的人所忧虑的“优生危机”。他们之所以会有这种想法，是因为当时所谓次等血统的生育率高，而优秀的中产阶级则通常是小家庭。

摩根最先发现的一个变种非常有用。正常果蝇是红眼，变种果蝇则是白眼。他也发现白眼果蝇通常是雄蝇。当时已知果蝇的性别是由染色体所决定，人类的性别也一样。雌蝇有两条X染色体，雄蝇则有一条X染色体和一条小得多的Y染色体。在了解这些信息后，白眼的结果突然变得合理。决定眼睛颜色的基因位于X染色体上，而白眼的突变基因为隐性。由于雄蝇只有一条X染色体，在没有显性基因的压抑下，即使是隐性基因也会自动显现。白眼雌蝇较罕见，因为它们通常只有一个，因此显现的是显性的红眼。在找到控制眼睛颜色的基因与X染色体之间的关联后，尽管刚开始时态度有所保留，摩根还是有效证实了瑟顿－波弗利理论。他也发现了“性联遗传”（sex-linkage）的例子。所谓性联遗传是指一个特定的特征在一种性别中出现的比例特别高。

早在纳粹利用优生学达到骇人的目的之前，优生学就已在科界丧失可信度。它的科学基础是假的，而建立在其上的社会计划更应受到全面的谴责。

绝育的做法在美国之外同样盛行，不仅在纳粹德国，瑞士与斯堪的纳维亚诸国也制定了类似的法律。

为了全世界着想，最好不要等退化者的子孙犯罪后才将他处决，或是让这些人因低能而饿死，社会可以防止这些有明显缺陷的人传宗接代……三代的低能儿已然足够。

优生学只是高尔顿的众多兴趣之一。拥护他的人称他为博学之士，批评者则把他贬为业余人士。事实上，他在地理学、人类学、心理学、遗传学、气象学与统计学等领域贡献卓著，并在犯罪学领域，为指纹分析奠定了稳固的科学基础。高尔顿出生于1822年，家境富裕，他研习医学和数学，但成绩很令人失望。他21岁时丧父，从此摆脱父亲的束缚，并获得可观的遗产，年轻的高尔顿便充分运用这两点。在过了整整6年典型的辍学富家子漫无目标的生活后，高尔顿终于安定下来，成为了维多利亚时代的领导阶层，成就颇丰。1850年到1852年，他率领一支探险队，前往当时罕为人知的非洲西南部地区，因而成名。在他描述的探险旅程中，我们发现能将他许多兴趣串连起来的一条线索：他偏好计算和测量任何事物。高尔顿惟有在将现象简化成数字时，才会感到快乐。

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孟德尔成功的关键：豌豆的遗传变异

孟德尔是修士、教师兼研究人员，但是他低调的生活在1868年突然告终，该年奈普院长过世，孟德尔获选为修道院院长。尽管他仍然继续研究蜜蜂与气候，但行政管理的责任实在繁重，特别是修道院又卷入欠税的纷争中，再加上其他的因素，妨碍了他的科学研究。最后，他因身材肥胖而无法继续在田园现场工作，他曾写道，爬坡这件事“在这个重力无所不在的世界，对我而言非常困难”。他的医生开出的处方是以烟草控制体重，他也遵从医生指示，每天吸20根雪茄，这与丘吉尔一样多。不过让他病倒的倒不是肺病，1884年，孟德尔因心脏与肾脏的并发症逝世，享年61岁。

重新发现孟德尔的研究及随之而来的突破，使各界对遗传学的社会意义兴趣激增。在18世纪和19世纪，科学家努力掌握遗传的精确机制，而民众则日益关切“退化阶层”（degee class）对社会所造成的负担，所谓“退化阶层”指救济院，感化院与精神病院里的人。该如何处置这些人呢？是要仁慈地对待他们，还是干脆忽视不管，各方的看法不一。倾向于不要仁慈对待他们的人宣称，仁慈只会让这些人不思努力，永远仰赖国家或私人机构的慷慨赈济；但倾向于仁慈对侍的人则认为，忽视他们只会使这些不幸的人处于没有能力自助的状态，永远无法脫离困顿。

无论达文波特的科学计划成败与否，优生运动已然发展出自己的动力。优生学协会（Eugenics Society）的地方分会在得州博览会中举办竞赛，颁奖给显然未受“坏基因”污染的家庭。以往只展出得奖牛羊的博览会，现在也在节目里加入“优良宝宝”与“优良家庭”的比赛。这些活动实际上是在鼓励积极优生学，诱使“适合”的人生育小孩。在初期的女性运动中，优生甚至被视为是必需的。支持节育的女性主义者，如英国的斯托普斯（Marie Stopes）及“家庭计划”组织（Planned Parent Sanger），都将节育视为优生学的一种形式。桑格在1919年言简意赅地表示：“让适合的家庭生育更多小孩，让不适合的家庭少生小孩，这就是节育的主要议题。”

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11岁的小沃森、妹妹伊丽莎白和父亲詹姆斯

高尔顿在一个传教士的驻点，遇到女臀过肥症（steatopygia）的显眼样本，这种症状是拥有特别突出的臀部，常见于该地区的原住民纳马族（Nama）的女性身上。他发现这些妇女天生就拥有当时在欧洲流行的体型，惟一的差别在于欧洲的裁缝师得有惊人（和所费不赀）的创意，才能为客户创造出他们所想要的体态。

单选题：

整体来看，消极优生学的发展更加有害，其目标是防止不适当的人生育子女。1899年发生了一桩后来成为优生学分水岭的事件：一个叫克劳森（Clawson）的年轻人，到印第安纳州去看一位叫夏普（harry Sharp）的监狱医生（他对使用外科手术刀特别着迷，果真名副其实）。克劳森的病症是强迫性手淫，至少这是当时医院的诊断结果。他自承从12岁起就乐此不疲。在当时，手淫被视为是“退化”的普遍症状，而夏普秉持传统看法（虽然这在今日看来极为怪异），认为克劳森的心智缺陷（他在学校里的成绩极差）即肇因于手淫这种强迫行为。解决方案呢？夏普对他动了当时才刚发明不久的输精管切除术，宣称这个手术“治愈了”克劳森。结果，夏普自己反而产生强迫行为：老想动刀切别人的输精管。

摩根并不是第一位拿果蝇来像繁殖实验的科学家，这美名应该属于哈佛的一间实验室，他们在1901年就用果蝇作过研究。不过果蝇能进入科学殿堂，还是得归功于摩根的研究。果蝇非常适合用于遗传实验。它们很容易找（只要曾在夏天把香蕉放到烂而忘了吃的人，肯定知道这是什么意思）、很容易养（拿香蕉喂它们就行了），只要一个牛奶瓶就可以装数百只果蝇（摩根的学生取得牛奶瓶易如反掌，他们趁黎明时跑到附近曼哈顿住宅区，偷偷拿走住户放在门阶上的空牛奶瓶）：而且它们会不断地繁殖（大约10天就可以完成整个世代，每只雌蝇可产下数百颗卵）。于是从1907年开始，摩根和他的学生（所谓“摩根的孩子们”）就在他们以肮脏、蟑螂横行和香蕉腐臭味著称的实验室（昵称为“果蝇室”），展开果蝇研究。

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孟徳尔以农夫与园丁经年观察到的变异性状为研究基础，例如豌豆有黄色与绿色、皱皮与平滑之分，但摩根在研究果蝇时，没有任何已经确立的遗传差异可用。但是若要研究遗传学，就必须得分隔出一些明显不同的性状，再追踪它们在世代之间的遗传情况才行。因此摩根的首要目标是寻找果蝇的变种，相当于黄色或皱皮的豌豆。他要寻找的是新的遗传性状，亦即在族群中出现的随机变异。

希腊人曾思考过遗传的问题，包括希波克拉底（es）在内。他们创造出“泛生论”（pangenesis），宣称性行为会使缩小的身体部位转移至另一个个体：“毛发、指甲、静脉、动脉、肌腱与骨骼，只不过这些粒子太小，所以看不见。在成长过程中，它们会逐渐彼此分离。”这个说法后来曾短暂复苏，因为当时达尔文迫切地需要以一个可行的遗传假说来支持他经自然选择而进化之理论，因此他在19世纪后半叶提出泛生论的修正版本。按照达尔文的说法，眼睛、肾脏与骨骼等每一个器官，都会贡献出小型的“微芽”（gemmule），它们在体内循环，然后累积在性器官中，最终在有性生殖的过程中进行交换。由于这些微芽是在生物体的一生当中制造的，因此达尔文主张个体在出生后发生的所有改变，例如长颈鹿为了吃最高处的树叶而伸长的脖子，都能传给下一代。然而，讽刺的是，为了证明其自然选择理论，达尔文开始支持法国博物学家拉马克（Jean-Baptiste Lamarck）有关后天性状的遗传理论，这也是他的进化论所极力推翻的观念。

达文波特用孟德尔的方法来分析他建立的人类性状系谱。起初，他的注意力局限在一些简单的性状上，例如白化症（albinism，隐性）与亨廷顿氏症（ington disease，显性），他也正确识别出这些性状的遗传模式。在早期的成功之后，他便全力投入人类行为的遗传研究，而且什么都研究。他只需要家谱及家族历史的相关信息（亦即家谱上有谁出现过他在研究的特定特征），就能获得有关其基本遗传学的结论。只要看一下他在1911年发表的著作《遗传与优生学的关系》（y iion to Eugenics），就能了解达文波特的计划范围之广了。他选择具有音乐与文学才能的家族，以及“具有机械与发明能力，特别是与造船有关之能力的家族”（他显然认为自己在追踪造船能力基因的传递），列出他们的家谱。达文波特甚至宣称，他能够识别与不同姓氏有关的独特家庭类型。因此，姓氏为twinings的人通常“宽肩、黑发、大鼻子、神经质、容易发火，但不会记仇，浓眉、生性幽默、滑稽；热爱音乐与马”。

在现代，优生学一词恶名昭彰，经常与种族主义和纳粹相连，属于遗传学史上最好能遗忘的黑暗名词。然而我们也该知道，在19世纪、20世纪之交时，优生学并未有此污名，当时许多人认为它具有真正的潜力，不仅能改善整体社会，也能改善社会里的许多个人。当时大力支持优生学的人，若在今日可能会被称为“自由左派人士”。主张以渐进方式进行改革的费边社会主义者（Fabian socialist）是当时最进步的一些思想家，他们就积极拥护优生学，包括作家萧伯纳在内。他写道：“优生学的理念是拯救人类文明的惟一方法，现在我们已找不到任何拒绝面对这个事实的合理借口。”离开收容所便无法生存的人，是社会上长期存在的问题，而优生学似乎就是解决之道。

许多遗传之谜顿时豁然开朗。以高几率（事实上是50%）代代遗传的性状为显性，例如哈布斯堡家族下垂的下唇。其他在族谱上偶尔发生且经常隔代出现的性状，则可能是隐性。就隐性基因而言，个体必须带有两个隐性基因，才能表现出其相应的性状。仅携带一个基因的个体，称为带因者（carrier）：他们本身不会出现相应的性状，但是可以将此基因传给下一代。因为身体无法制造色素，而造成皮肤与毛发明显呈现白色的白化症（albinism），就是以这种方式传递的隐性性状。因此，白化症患者必定有两个分别来自双亲的白化症基因。这时双亲可能一点也看不出拥有这种基因，如果他们都只有一个基因（这种情况经常发生），那么他们俩都是带因者，而这种性状至少跳过了一代。一个有名的例子是斯本内牧师（illiam Archibald Spooner），他是白化症患者，此外他动辄会出现一种特殊的语言混乱（同时有这两种病症可能只是巧合），例如他会把a well-oiled bi-cycle说成a well-boiled icicle。后来这种首音互换的现象即依他的名字命名为“斯本内现象”（spoonerism）。

1859年达尔文一书出版后，这些议题成为众所瞩目的焦点。虽然达尔文谨慎地避谈人类的进化，担心这么做只会对日益激烈的争议火上加油，但是不用什么高超的想像力，人们轻易就可以将他的自然选择观念套用在人类身上。自然选择决定自然界所有遗传变异的命运，这些变异包括摩根在果蝇眼睛颜色基因中发现的突变，或许也包括个人自立能力的差异。

孟德尔的研究结果显示，的确有些东西是代代相传，而且是实际的物质。但这些物质的本质究竟是什么？

科学家使用日益精良的显微镜，研究细胞的微小结构，并且在孟德尔过世的1884年左右，创造了“染色体”（osome）这个词，用以指称细胞核内的细长线状物质。不过，一直到1902年，他们才把孟德尔和染色体联想在一起。

用来测验智力的“严谨”新法，似乎也证实了一般对于人类基因朝劣化方向前进的想法（第一个IQ测验就是由戈达德自欧洲引进美国的）。在IQ测验的早期阶段，一般认为，高智力与机灵的头脑必定具有吸收大量信息的能力。因此，知识多寡被视为IQ的一个指标。在这种推理下，早期的智力测验包括许多一般性的问题，下列问题取自美国陆军在第一次世界大战时新兵实施的标准测验：

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不可靠的遗传学：达文波特以家谱显示造船能力的遗传方式。他未能将环境影响列入考虑，亦即，造船匠的儿子之所以比较能继承父亲衣钵，是耳濡目染的结果。

高尔顿对量化的热情，使他获得现代统计学的许多基本原理，引导出一些高明的观察结果。例如，他会测试祈祷的功效。他想如采祈祷有用的话，最常祈祷的人应该占有优势，为了测试这个假设，他开始研究英国君主的寿命。每个星期天，英国国教教会在做礼拜时，都会按公祷书恳求上帝“赐予国王∕女王天恩，使之万寿无疆、福禄双全”。高尔顿推论，所有的祈祷的累积效果应该很有用。事实上，祈祷似乎没有效：他发现英国君主平均比其他的英国贵族早逝。

在成长过程中，我老是跟母亲争论天性（nature）和教养（nurture）在我们的成长中所扮演的角色孰轻孰重。我认为教养重于天性，深信想成为什么样的人完全掌握在自己手中，拒绝接受基因具有重要角色的说法，宁可将祖母的极度肥胖归因于暴食。如果她的身材是基因的产物，未来我也可能身材粗壮。然而，即使还是位青少年，我也不会反驳遗传的基本原则，也就是“龙生龙，凤生凤”。我跟母亲争论的是复杂的特质，例如性格特质，而不是代代相传、造成“家族容貌相似”的单纯特征，当时我虽然是固执的少年，可仍明白这一点。我继承了我母亲的鼻子，而我儿子邓肯（Dun）又继承了我的。

·安培（ampere）是用来测量：

结果，这些努力都毫无价值。今日我们已知他研究的这些性状，很容易受到环境因子的影响。达文波特就像高尔顿一样，不合理地假设本性绝对超越教养。此外，他在早期研究的性状——白化症与亨廷顿氏症——都具备简单的遗传基础，亦即它们是由特定基因发生特定突变而形成的，但是大多数的行为特征就算有遗传基础，也相当复杂。它们可能取决于大量不同的基因，每个基因对最终结果的贡献都不多。在这种情况下，要解读达文波特的家谱数据几乎不可能。再者，就“低能”这类定义模糊的特征而言，每个个体会有这类特征的遗传成因可能差异颇大，因此要找出普遍适用的基本遗传成因，势必徒劳无功。

1916年，达文波特和罗斯福的好友、富有的纽约律师格兰特（Madison Grant）出版了《伟大种族的沦亡》（t Race）一书，宣称北欧民族优于所有民族，包括其他欧洲人。为了保留美国优良的北欧遗传血统，格兰特大力鼓吹对所有非北欧移民设限，他也支持种族主义的优生政策：

［答案是2）、2）、1）。怀恩多特是鸡的一个品系，安培是电流单位，祖鲁为南非一个部族］

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科学种族主义：上图为1922年按照原始国族类别对美国民众“社会适应能力不足”情况所作分析，包括所属族群、出生地等。劳克林以“社会适应能力不足”作为各种“罪恶”的统称，涵盖弱智、疯狂、犯罪、癫痫、肺结核、盲、聋、畸型、不能自立等等。他根据各个群组在美国人口总数中所占比例，计算出每个群组的人因“社会适应能力不足”而进入收容所的合理“配额”。

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可靠的遗传学：达文波特以家谱显示白化症的遗传方式

一般认为大象是所有已知动物中繁殖最慢的动物。我花了不少工夫估计它自然增加的最小可能速率：我们可以假设大象在30岁时繁殖，然后持续繁殖到90岁，在这段期间产下三对小象；若是如此，到了第五个世纪，就会有1500万只大象是第一对大象的后代。

近亲通婚使哈布斯堡皇族的遗传悲剧变得更加悲惨。这个家族经常在不同的支系与近亲之间安排婚姻，就建立政治联盟，确保王朝的延续而言，这种做法颇有道理，但是从遗传学的观点来看，可一点也不聪明。近亲通婚可能导致遗传疾病，哈布斯堡皇族就为此付出了惨痛的代价。哈布斯堡皇族在西班牙的最后一位君主查理二世（CharlesⅡ），不仅有堪称典型的家族唇型（他甚至无法自行咀嚼食物），还全身残废，尽管结过两次婚，都无法生下任何子嗣。

1）两条 2）四条 3）六条 4）八条

如同格兰特，劳克林在纳粹党里也有崇拜者，他们效法他所催生的美国法律，订立了自己的法律。1936年，海德堡大学以劳克林是“美国种族政策高瞻远瞩的代表”为由，颁赠他荣誉学位，他也兴高采烈地接受。讽刺的是，最终劳克林却因罹患晚发性癫痫症，晚景凄凉。他在专业生涯中时时刻刻倡导要对癫痫患者施以绝育，声称他们是遗传性的“退化者”。

高尔顿坚信这些性状是由遗传所决定的，因此，如果优先繁衍有才华的人，阻止才干低下的人繁衍，就能“改善”人类的血统。

优生运动最终证实是人类的一场悲剧，对新兴的遗传学也是一场灾难，因为它免不了沾染污名。事实上，尽管达文波特等优生学家声名显赫，许多科学家还是批评这个运动并与之划清界线。与达尔文分别独立发现了自然选择论的华莱士（Alfred Russel allace）在1912年谴责优生学为“傲慢的科学传道权谋，只会造成阻碍与干扰”。因研究果蝇闻名的摩根以“科学理由”辞去优生学记录室的科学理事职位。约翰霍普金斯大学的柏尔（Raymond Pearl）于1928年写道：“优生学家与遗传学最确定的事实背道而驰。”

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电子显微镜下的人类X染色体

我母亲邦妮·琴恩（Bonnie Jean）相信基因，以我外公的苏格兰血统为荣，认为他具有诚实、勤奋与节俭等苏格兰传统美德。她本人也拥有这些特质，且认为这肯定传承自她的父亲。但他不幸早逝，留给她的身外之物只有她小时候从格拉斯哥（Glasgow）订购来送她的苏格兰裙。或许正因如此，她才特别珍惜她父亲的生物遗产，更甚于物质遗产。

重组涉及染色体的断裂（以及重新连接），因为基因就像排列在染色体上的珠子，从统计观点来看，在相隔很远的两个基因之间发生断裂的可能性，远多于相隔很近的两个基因（相隔远的两个基因之间可能发生断裂的点较多）。因此，如果我们发现某条染色体上任意两个基因之间的重组情况很多，就可以推论它们相隔很远；重组情况愈少，基因可能愈接近。这个强有力的基本原理，成为绘制基因图谱的基础。许多年之后，参与人类基因组计划的科学家，以及在对抗遗传疾病前线作战的研究人员所使用的一个重要工具，正是当年在哥伦比亚大学这间肮脏拥挤的果蝇室中发展出来的。现在每当报纸科学版上出现“找到某某基因”的头条新闻时，都是在向摩根与其学生的创新研究致敬。

1）马 2）禽 3）牛 4）花岗岩

达文波特的得力助手劳克林（ion Act），严格限制了南欧与其他地方的移民，被格兰特之流视为一大胜利，这也是劳克林最得意的时刻。在此的几年前，柯立芝（CalvinCoolidge）担任副总统时，就已公然宣布“美国必须为美国人所有”，刻意忽略美国原住民与美国的移民历史，而他在成为总统后，更将自己的意念化为法律。

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1925年得州博览会优良家庭比赛的“大家庭奖”得主

印第安纳州是第一个制定这种法律的州，许多州群起仿效，最终美国一共有30个州制定了类似的法令，到了1941年，美国约有6万人被强制绝育，其中加州就占了一半。这些实际授权州政府决定谁能生育、谁不能生育的法律，曾在法庭遭到挑战，但在1927年，最高法院在具有代表性的嘉莉·巴克（Carrie Buck）一案中，支持了弗吉尼亚州的法令。法官霍姆斯（Oliver endell holmes）的决议书是这么写的：

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优生学记录室的工作人员与冷泉港实验室人员。达文波特（中）认为女性在遗传上比较适合收集血统资料，并以此信念作为聘雇原则。

摩根的果蝇还透露出其他的秘密。摩根和他的学生在研究相同染色体的基因时，发现在精细胞与卵细胞的制造过程中，染色体会先断裂、再重新组成，也就是说摩根在开始时对瑟顿－波弗利理论的反对看法，其实并没有根据。以现代遗传学的说法，这种断裂再重新组成的“重组作用”（rebination），使成对染色体之间的基因发生易位。换句话说，例如我从母亲遗传到的第12号染色体（另一个当然来自我父亲），实际上是我母亲本身两条第12巧染色体的混合物，她这两条染色体分别来自我外婆和我外公。

夏普大肆宣传自己成功治愈克劳森的病例（顺便一提，对于这点我们只有夏普自己的报告作为佐证），借以证明这种手术能有效治疗克劳森这类人，也就是所有的“退化者”。绝育手术有两个作用：首先，它可以阻止退化行为，如同夏普宣称它阻止了克劳森的退化行为。光是这一点就能为社会省下大笔金钱，因为这些原本需要监禁在监狱或精神病院里的人都会变得“安全”无虞，可以释放。其次，这样一来，可以防止像克劳森这类的人将劣等的（退化）基因传给后代。夏普相信，绝育是解决优生危机的完美方法。

相较于增加优良基因出现的频率，美国人的焦点则在消除坏基因上，这起源于针对家族性“退化”（degeion）与“弱智”（feeblemindedness）所做的一些重要研究，这两个字眼彰显出美国人对遗传“劣化”的固执。1875年，达格代尔（Richard Dugdale）发表了对纽约州北部朱克（Juke，假名）家族的研究。根据他的记述，这个家族接连数代都出了坏胚子，像谋杀犯、酗酒者和强奸犯。在他们家乡一带，“朱克”是一个充满耻辱的姓氏。

1939年，战争迫近，纳粹引进安乐死。绝育太麻烦，而且，何必浪费食物呢？收容所里的人被视为“无用的食客”。于是纳粹把问卷发给各精神病院，要求专家小组在自己认为“不值得存活”的病人档案上作十字记号。在回收问卷后，有7.5万人被画上标记，于是他们发展出毒气室这种集体谋杀的技术。接下来，纳粹将所谓“不值得存活”的定义扩及整个种族，包括吉普赛人，特别是犹太人。纳粹优生运动发展到极致时，就造成了后来的“大屠杀”（）。

有些假设偶尔会明白指出，但也经常以暗示的方式告诉我们，婴儿生时都非常相似，而造成男孩之间以及男人之间有所差异的惟一原因，就在于勤奋努力和道德影响，这在教导儿童学好的故事中特别常见，但我对这种假设却感到无法忍受。我坚决反对天生平等论的虚假主张。

劳克林调査了445所州立及联邦政府疗养院、拘留所等收容机构，以每个群组在这些收容所里的人数，除以该群组应有的“配额”，得出一个“配额达标率”的百分比数，如图所示。得分超过100%代表这个群组在收容所里的人数超出比例。百分比数低于100的前三名为瑞士裔、日本裔、双亲皆为本土出生的美国白人（双亲皆为外国出生的美国白人则略高于100），高出标准的末尾几名有墨西哥、爱尔兰、西班牙（高达400）、西尔维亚（高达600）、中国人则为116%。

可悲的是，在美国，劳克林努力推动的约翰逊－瑞德移民法也没有任何漏洞。对许多逃离纳粹迫害的犹太人而言，美国应该是他们优先考虑的目的地，但是美国充满限制且具有种族主义倾向的移民政策，使许多人不得其门而入。劳克林的绝育法不仅为希特勒可怕的计划提供了范本，他对美国移民法的影响更意味着美国会背弃德国犹太人，让他们葬送在纳粹手中。

只要小心地选择，我们很容易就可以培育出特别会跑，或擅长做某些事的狗或马的永久品种，因此只要通过连续数代明智的婚姻，要产生具有高度天赋的人种，也是实际可行的。

·祖鲁（Zulu）有几条腿：

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19世纪时以夸张手法画出的纳马妇女，作为伦敦展览会的广告。

最后找出正确答案的人是孟德尔。然而无论以哪一种标准来看，他都不像科学界的超级巨星。孟德尔1822年出生于现今捷克境内的农民家庭，在乡下学校的表现优异，21岁就进入奥古斯丁教派设于布尔诺（Brünn）的修道院。在历经担任教区教士的惨痛经验后（他在担任布道之神职后精神崩溃），他尝试从事教职。据说他是个优秀的老师，但是要成为合格的全科教师，就必须通过考试，可惜他没通过。于是修道院的院长奈普（Napp）派他到维也纳大学进修，要他为重新应试苦读。虽然在维也纳时，孟德尔在物理学上的表现相当优异，但他还是没通过考试，后来一直只能担任代课老师。

然而，并非所有的人都相信瑟顿－波弗利理论，同样在哥伦比亚大学的摩根（t Man）就是其中之一。他从显微镜上看到细带状的染色体时，实在很难想像它们是世代之间所有改变发生的原因。如果所有基因都排列在染色体上，而所有染色体都原封不动地代代相传，许多性状必定会一起遗传。不过这跟实验结果不符，染色体似乎不足以解释我们在大自然中观察到的变异。后来，摩根这位精明的实验主义者，想出一个方法来解决这种差异。他转移目标，拿果蝇（Drosoper）来做实验，从此这种单调的小生物就成为遗传学家的最爱。

希特勒的（Mein Kampf）一书，充满伪科学的种族主义狂言，它们都源自德国长久以来的种族优越观，以及美国优生运动的黑暗面。

重组使得摩根与他的学生能够在特定的染色体上，定出特定基因的位置。

长久以来，遗传疾病一直纠缠着人类。在查理二世这类的例子中，甚至对历史造成直接的影响。追溯诊断指出，在美国独立战争中失去新大陆这个殖民地的英王乔治三世（GeeⅢ），患有一种称为紫质症（porphyria）的遗传疾病，致使他不时精神错乱。有些历史学家，特别是英国的历史学者认为，乔治国王因病分心，美国人才能在逆境中获得军事胜利。尽管大部分的遗传疾病并未对地缘政治造成影响，却让受害的家族饱受折磨且通常结局悲惨，有时甚至纠缠数代。遗传学并不仅止于了解我们的容貌为什么与父母相似，也是为了对付人类最古老的一些敌人：造成遗传疾病的基因缺陷。

心理学家戈达德（henry Goddard）于1912年发表了另一项极具影响力的研究，他创造了“低能”（moron）一词来描述所谓的“卡里凯克家族”（Kallikak Family）。这是由同一位男性祖先的嫡系和旁系发展出来的家族的故事。这位男士在参加美国独立战争时，和在酒馆遇到的“弱智”少女生下了一个非婚子，不过他同时也有一个合法的家庭。根据戈达德的说法，卡里凯克庶出的家族非常糟糕，“是有缺陷的退化种族”，而合法家族则都是高尚正直的社区中坚分了。对戈达德而言，这个“自然的遗传实验”是好基因对照坏基因的典型实例。这种观点反映在他为这个家族选择的假名Kallikak上，这个名字由两个希腊字混合而成，前半来自kalos，“美丽”与“美誉”之意，后半则是kakos，“不良”之意。

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在20世纪前半叶，民众认为优生学是人类自行控制进化命运的机会。图上的宣传文字写道：优生学就像一株大树，从许多来源吸收养分，融为一体。树根上标出了遗传学、人类学、精神病学、心智测验、政治学、社会学、宗教等等。

遗传学家在了解到，想要搜寻人类行为特征的遗传模式，无论是达文波特的“低能”或高尔顿的“天才”，在科学上都行不通后，早已放弃了这个目标。现在遗传学家的重点是基因，以及基因在细胞内的运作。20世纪30年代与40年代，能更有效地研究生物分子的新科技问世之后，科学家终于可以试着破解最大的生物谜团：基因的化学性质究竟为何？

尽管外观不起眼，但格兰特的著作可不是什么社会边缘的怪人写的乏人问津的书，而是很有影响力的畅销书。这本书稍后被译成德文，而它会迎合纳粹的胃口也不足为奇。格兰特曾经高兴地回忆说，希特勒亲自写信给他，表示这本书是他的圣经。

他所接受的物理学训练，显然对他在研究上的突破颇有贡献，因为他采取了与当时的生物学家不同的做法，以定量方式处理问题。他不仅指出红、白花杂交后会产生一些红的和一些白的子代，还实际计算它们的数量，发现子代的红白比例可能具有重要意义，事实上也的确如此。可是在将论文送给多位杰出科学家后，孟德尔却发现他完全被科学界所忽略。他试图引起注意的做法却招致反效果。他写信给他认识的当代科学大师，慕尼黑生物学家内格里（Karl Nageli），请他重复自己的实验，还附上140包清楚标示的种子。其实这是多此一举，因为内格里认为这位默默无闻的修士应该帮自己做实验，而不是反过来要他亲自动手。因此他将自己最喜爱的山柳菊属植物（hawkweed）的种子送给孟德尔，反而要这位修士以不同的物种重现自己的实验结果。只可惜基于多种因素，山柳菊属植物并不适合用于重复孟德尔的豌豆实验。这整个实验只是浪费了他的时间。

达尔文只援用拉马克的遗传理论，他依然相信自然选择是进化背后的动力，但假设自然选择是在“泛生”所产生的变异下运作的。如果当时达尔文知道孟德尔的研究（达尔文的［the in of Species］问世后不久，孟德尔就发表了他的成果，但达尔文一直没注意到），也许就可以免去在事业后期得替拉马克的一些观念勉力寻找证据的尴尬。

维多利亚时代的人将相同的逻辑套用在人类身上。他们环顾四周，发现所见令人忧心。循规蹈矩、注重道德、工作勤奋的中产阶级，繁衍速度远不及肮脏、不道德又懒惰的下层阶级。他们认为，守规矩、注重道德和勤劳的美德，就跟肮脏、放纵与懒惰的恶习一样会世代相传。这类性格必定具有遗传性，因此对维多利亚时代的人而言，“道德”与“不道德”只是达尔文的两个遗传变异而巳。如果低下阶层的繁殖速率比高尚阶级快，那么人口里的“坏”遗传因子将会增加。人类将会毁灭！人类会逐步迈向堕落，因为“不道德”的遗传因子将愈来愈普遍。

夏普是效率超高的说客。1907年，印第安纳州通过史上第一条强制绝育法，授权对证实为“罪犯、白痴、强奸犯与低能儿”的人做绝育手术。

哥伦比亚大学医学院的学生瑟顿（alter Sutton），发现染色体与孟德尔的神秘因子有许多相同之处。瑟顿研究蚱蜢的染色体，发现它们大多成对出现，跟孟德尔的成对因子一样。但是瑟顿也发现有一种细胞的染色体并不成对，那就是性细胞。蚱蜢精子只有一组染色体，而不是成对的两组，这与孟德尔所描述的完全相符。孟德尔发现，豌豆植物的精细胞中，只携带各种特定因子中的一份。孟德尔的遗传因子（即现在我们所说的基因）显然位于染色体上。在德国独立进行研究的波弗利（theodor Boveri）也得到和瑟顿相同的结论，后来他们的研究所促成的生物革命，就称为瑟顿－波弗利染色体遗传理论。基因突然成为实际存在的物质，而且位于用显微镜就可以实际看到的染色体上。

尽管如此，到了20世纪中叶，正统的遗传学仍面临重大的公关问题，特别是人类遗传学，正是受累于优生学。1948年，我第一次来到冷泉港时（当时已关闭的优生学记录室旧址），甚至没有人会提及以“优”开头的字眼。尽管图书馆的书架上还放着德国过期的《种族卫生学期刊》（Journal of Racial hygiene），但就是没人愿意谈论我们这门科学的过去。

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孟德尔之前的遗传学：假设精子的头部内有一个预先形成的迷你个体，称做“雏型人”

正文 02 双螺旋：生命之所在

无论从化学或生物学的观点来看，双螺旋都很合理。我们现在无须担忧薛定谔所说，要了解遗传密码如何复制有可能需要新的物理定律，事实上，基因的组成与其他的化学作用并没有两样。那天稍后，在紧邻卡文迪什实验室的鹰吧吃午餐时，向来爱说话的克里克忍不住告诉大家我们刚发现了“生命的奥秘”。我虽同样激动，但宁可等到做出漂亮的三维模型时才炫耀。

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克里克与卡文迪什实验室的X光管

尽管这种转型现象似乎与当时的了解相悖，但格里菲断的观察结果起初并未在科学界激起太大的涟漪。部分原因在于格里菲斯非常注重隐私，厌恶大型聚会，鲜少参加科学会议，有一次还是在别人强迫下才发表演讲。那次他被同事架到出租车上，护送至演讲厅，然后以含糊单调的声调发表演说，谈的是他在微生物领域所作的艰涩研究，完全没有提及细菌转型。幸好，并非所有人都忽视格里菲斯的突破。

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布拉格（左）与拿着α螺旋模型的泡令合影

噬菌体小组认为，如同所有的病毒，噬菌体其实就是赤裸裸的基因（病毒就只是一个蛋白质外鞘包着核酸），并依据这个想法来规划研究计划。这个概念是想像力丰富的美国遗传学家穆勒（ic cross）子代在隔天就可以进行分析。

现在终于到了我们继续建构DNA螺旋模型的时候。泡令肯定不久就会发现，他的精心杰作出现了谬误。我敦促威尔金斯不要再浪费时间，但是他想等到富兰克林在该年春天稍后到另一家实验室工作后才开始。她选择离去，避开在国王学院的不愉快。在离开前，她奉命停止对DNA作更进一步的研究，并将许多衍射照片交给威尔金斯。

大约同一时间，酶学专家科恩伯格（Arthur Kornberg）位于圣路易市华盛顿大学的实验室也在分析DNA复制过程的生化细节。科恩伯格发展出一种新的合成DNA的无细胞系统，从而发现了一种称做DNA聚合肽（polymerase）的酶，这种酶连接构成DNA的不同小单元，形成DNA骨干的化学链。科恩伯格发现DNA酶合成机制，是惊人的重要大事，因此在这些实验完成后不到两年，他就于1959年获得了诺贝尔生理医学奖的殊荣。在公布得奖后，科恩伯格拿着我在1953年带到冷泉港实验室的双螺旋模型复制品摄影留念。

一个月后在剑桥，佩鲁茨向我保证，我很快就能精通必要的X光衍射理论，应该也很快就能融入他们人数不多的研究单位。我松了一口气，因为他并没有因为我的生物学背景而拒绝我。布喇格也没有，他还从办公室下来看了我一下。

如果DNA的复制如同我和克里克的预测，是将双螺旋拉开，然后各复制一股，那么实验所制造出的两个“子代”DNA分子将会是混种，每个分子都包括一个重氮股（来自“亲代”分子的模板股），以及一个轻氮股（用培养基制造出来的新股）。梅索森与史塔尔的离心处理程序完全证实了这种预测。他们发现离心试管分离出三个明显的区段，分别是重—重、轻—轻，以及介于两者之间、先重后轻的样本。DNA的复制方式跟我们的模型所预测的完全相符。

然而，在双螺旋的拼图中，还是少了一块：对于DNA“像拉链一样拉开”的复制方式，我们还需要以实验来证实。德尔布吕克就不相信我们的概念，他喜欢双螺旋的模型，但是担心把双螺旋拉开，会产生可怕的打结情况。5年后，泡令以前的学生梅索森（Matt Meselson）及同样聪明的研究噬菌体的年轻学者史塔尔（Frank Stahl），发表了一个简单明了的实验结果，一举扫除了这类疑虑。

艾弗里对肺炎双球菌糖衣般的荚膜也很感兴趣。他复制格里菲斯的实验，试图分离出使R型菌变成S型菌的物质，找出它的特征。1944年，艾弗里、麦克劳德与麦卡提公布了他们的研究结果：他们以精心设计的一组实验明确地证实，DNA就是造成这祌变化的“转化因子”（transf factor）。艾弗里及其研究小组用试管培养细菌，而不是用老鼠，因此更容易在加热致死的S菌细胞上，找出哪个化学物质是转型因子。他们有系统地一一破坏经过加热处理的S型菌的生化成分，看要摧毁哪一种成分，才能阻止转型发生。

DNA不再只是一个笼统的缩写名词，我们必须彻底解开它的分子结构和所有的化学细节才行。

我知道先前将骨干置于里面，而碱基悬挂在外的模型是错误的。诺丁汉大学提出的化学证据显示，碱基必须由氢键彼此连结，但这项证据一直被我忽略。如果碱基位于分子中央的话，就只能按照X光衍射数据所显示的规律方式形成这种键。但是它们怎么会成双作对呢？在错误的核酸化学教科书误导下，我连续两个星期毫无进展。幸好2月27日加州理工学院的理论化学家多纳休（Jerry Donahue）到卡文迪什访问，他指出教科书的错误。于是我改变了氢原子在硬纸板分子模型上的位置。

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科恩伯格赢得诺贝尔奖，他手中拿着双螺旋模型的复制品。

在《生命是什么？》中，薛定谔提议，生命的语言也许就像摩斯密码，是一系列的点与线。这个讲法倒是蛮接近事实的。DNA的语言是由A，t，G与C构成的线性序列。就像我们在誊写书籍时，偶尔也会打错字一样，所有的A，t，G，C在沿染色体复制时，也会出现极少量的错误。这些错误就是遗传学家近50年来所一直探讨的突变。在英文中，将i变成a，Jim就会变成Jam，而在DNA中，将t变为C，AtG就变成了ACG。

当我回到剑桥，向布拉格报告B型DNA的消息之后，他认为不应再禁止我和克里克研究DNA，而且很希望DNA的结构能由大西洋这一岸破解。于是我们再度着手建构模型，设法把已知的DNA基本成分凑成螺旋结构。这些基本成分就是分子骨干以及4个不同的碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤与胞嘧啶）。我委托卡文迪什的工厂替我们做一套锡制的碱基模型，但是他们的制造速度对我来说不够快，最后我只得拿硬纸板来剪出粗略的模型。

此时我已经发现，DNA的密度测量证据比较倾向于双链，而非三链的模型结构。因此，我决定寻找可能的双螺旋体。身为生物学家，我偏好遗传分子是由两个，而非三个成分组成的概念。毕竟，染色体就像细胞一样，数量是以复制成两倍而非三倍的方式增加。

一直到1944年，DNA才成为遗传界的焦点，当时艾弗里（Ositute）的实验室发表报告说，肺炎病菌的外膜组成可以改变。这个结果出乎他和麦克劳德（ Macleod）与麦卡提（Ma McCarty）这两位资历较浅的同事意料。

我一回到哥本哈根，立即拜读了泡令有关α螺旋的研究。令人惊讶的是，他并非根据X光衍射的实验数据推论出模型，而是根据身为结构化学家的丰富经验，大胆推论哪种类型的螺旋结构最符合多肽链的化学特性。泡令制作蛋白质分子不同部分的比例模型，找出可能的三维结构。他将问题简化成一种三维拼图游戏，既简单又聪明。

这真是令人难忘的时刻，我们觉得这次肯定对了。这么简单美丽的构造，绝对错不了。最令我们兴奋的是碱基序列沿着双链排列的互补特性，只要知道一条链上的序列（碱基的顺序），自然就能推知另一条链上的序列。这显然是细胞分裂前染色体在进行复制时，基因的遗传讯息能精准重现的原因。

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梅索森站在超离心机旁，这是“生物学上最完美的实验”所使用的重要设备。

化学家托德是最早看到我们这个模型的人之一。基因的本质如此简单，让他非常惊喜。然而，稍后他必然曾扪心自问，为什么自己的实验室在建立DNA链的一般化学结构后，未能进一步研究这些链在三维空间的组成方式，反而让由生物学家和物理学家组成的双人组找出这种分子的本质，这两人对大学程度的化学甚至都不是那么了解。然而话说回来，这正是我们成功的关键，至少是部分关键：我和克里克之所以能率先获得双螺旋的结论，正是因为当时大多数的化学家认为，DNA的分子太大，无法用化学分析来了解。

诺贝尔委员会向来不曾将单一奖项颁给超过三个人，倘若当时富兰克林还在人世，他们势必得面对要将这个奖颁给她或威尔金斯的问题。瑞典人可能会授予他们诺贝尔化学奖以解决这个难题。最后，化学奖颁给了佩鲁茨和肯德鲁，他们分别发现了血红素与肌红素的三维结构。

原本我对这场研讨会的期望不高，因为我认为要解开蛋白质或DNA的三维结构，起码还要10年光景。从早期令人失望的X光照片看来，要通过X光来解开DNA的秘密，尤其不可能。会有这种结果也是很自然的，因为当时大家都预期，每个分子的DNA序列应该不尽相同。在表面构造不规则的情况下，DNA细长的分子链势必不可能按照规律重复的模式整齐地排列，X光分析自然也无法成功。

α螺旋相当美丽，但现在的问题在于它是否正确。短短一星期后，我得到了答案。发明X光晶体学（X-ray cailograpz）巧妙地用合成多肽证实了泡令的α螺旋是正确的。对布拉格的卡文迪什实验室而言，这是个苦乐参半的胜利，因为前一年他们在论文中列举多肽链可能具有的螺旋形态时，完全不得要领。

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小而美：沃森和克里克在《自然》杂志发表的短文，宣布他们发现了DNA的双螺旋结构，篇幅只有一页。同期也刊载了富兰克林与威尔金斯较长的文章。

我们一回到剑桥，我就安排卡文迪什的机械部门建造磷的原子模型，以便用于建造DNA里磷酸糖骨干的片段。等这些模型做好后，我们开始测试骨干在DNA分子中央彼此缠绕的不同方法。它们规则重复的原子结构，应该会让原子形成一致且重复的构造。我们听从威尔金斯的直觉，把重点放在三链模型上。当其中一个模型看似很有可能是答案时，克里克打电话给威尔金斯，宣称我们可能找到了DNA的模型。

泡令跟査加夫一样，也参加了国际生化会议，那时的大新闻是噬菌体研究小组的最新结果。冷泉港的赫尔希与蔡斯（Martein coat）留在外面。看来如果我们想揭开基因的本质，势必得了解DNA的分子。在赫尔希与蔡斯成为大家的话题之后，我确定泡令也会将他的才华与化学知识，全力投注在解决DNA的问题上。

那时，卢里亚尝试替我安排卡文迪什实验室的研究职位。卡文迪什位于剑桥大学，是科学界最著名的实验室，卢瑟福（Er Rutherford）就是在这里首先描述出原子的结构。当时那是布喇格的研究领域，而我则被安排跟英国化学家肯德鲁（John Kendrew）实习，他的兴趣是找出肌红素（myoglobin）这种蛋白质的三维结构。卢里亚建议我尽快前往卡文迪什实验室，因为肯德鲁那时在美国，佩鲁茨会审核我的资格。肯德鲁与佩鲁茨早先曾一起建立医学研究委员会（Medical Research cil, MRC）作为生物系统结构研究的单位。

DNA分子会像拉链一样“拉开”，形成独立的两股。每一股都可以作为新股合成时的模板，于是一条双螺旋就变成了两条。

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A型DNA与B型DNA的X光照片，分别来自威尔金斯与富兰克林。分子结构的差异是由每个DNA分子水含量的差异所造成。

我在芝加哥大学三年级时，迷上了基因。我原本想当博物学家，向往日后能离开自幼成长的芝加哥南区，到没有都市尘嚣的地方发展职业生涯。让我改变心意的，并不是某位难忘的老师，而是1944年出版的一本薄薄的小书《生命是什么？》（ Is Life?），作者是奥地利籍的波动力学之父薛定谔（Erute for Ad-vaudy）发表的数场演讲。这么伟大的物理学家竟会花时间写生物学的书，引起了我的兴趣。当时我和大多数的人都认为，化学与物理学才是“真正的”科学，而理论物理学更是科学翘楚。

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搜寻遗传物质：左图为显微镜下用DNA着色剂处理过的血球细胞。为使携氧能力达到最大，红血球没有细胞核，因此也没有DNA。但是在血流里搜寻入侵者的白血球有细胞核，内含染色体。

不过，我在哥本哈根的那一年仍然获益良多。为了避开丹麦寒冷的春天，我在四五月间前往意大利那不勒斯动物研究所。在那里的最后一周，我参加了一场小型研讨会，主题是以X光衍射法（X-ray diffra）决定分子的三维结构。X光衍射法可以研究任何能够形成晶体的分子的原子结构。X光在轰击晶体后，会在撞到原子时弹开而散射。从X光的散射图形可以获得有关分子结构的信息。但是只靠X光，尚不足以解决结构的问题，还需要所谓“相分配”（p）的额外信息，来处理分子的波性质（ies）。要解决“相”的问题并不容易，当时只有胆量最大的科学家愿意面对这种挑战。以衍射法成功研究的对象，大多是比较简单的分子。

艾弗里、麦克劳德与麦卡提在1944年2月提交研究报告后，科学界反应不一，部分原因在于这项发现太过惊人。有许多遗传学家接受他们的结论，毕竟DNA在每个染色体上都找得到，它为什么不能是遗传物质？但是，也有许多生化学家对DNA分子是否复杂到能储存庞大的生物信息，表示存疑。他们仍旧认为，最终会证实同为染色体构成要素的蛋白质才是遗传物质。其实也难怪生化学家会这么想，因为基本上蛋白质有20个氨基酸字母可以编码庞大的信息，这要比只有4个核酸字母的DNA容易得多。跟艾弗里同在洛克菲勒研究所任职的蛋白质化学家墨斯基（Alfred Mirsky）更是激烈反对DNA是遗传物质的说法，不过那时艾弗里已不再活跃于科学界，洛克菲勒研究所强制他在65岁时退休。

1954年夏天，这两人在马萨诸塞州伍兹霍尔（oods hole）的海洋生物实验室结识，当时我在那里讲学。喝了不少马丁尼之后，两人决定他们应该搭挡研究科学。他们的合作结果赢得了“生物学上最完美的实验”之称。

然而，数十年后，化学仍无法分析庞大复杂的DNA分子。一直到20世纪30年代，科学家才证明DNA是由四种不同的化学碱基所构成的长分子，即腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（t）与胞嘧啶（C）。不过在薛定谔发表演说的年代，科学界尚不明白DNA分子上的这些次单位（称为脱氧核糖核苷酸［deoxyide］）在化学上如何链接，也不知道DNA分子的四种化学碱基序列是否有差异。如果DNA真的是薛定谔所谓的密码脚本，那么这种分子应该有极多种不同的形式。不过在当时，一般仍认为整条DNA链有可能是由一个简单序列（例如AGtC）一再重复出现而构成的。

富兰克林才从法国回来，她在巴黎用X光晶体学的技术研究了4年的石墨。她接受聘任，加入国王学院的DNA计划时，威尔金斯刚好不在。不幸的是，后来证明这两人根本合不来。富兰克林的个性率直，重视数据，威尔金斯则拘谨而勇于猜想，他们注定无法合作。在威尔金斯接受我们的午餐邀约前不久，他们两人才大吵一次，富兰克林坚持在她搜集更多衍射数据前，不能着手建立模型。他们俩显然无法沟通，而在富兰克林于11月初举办实验室研讨会之前，威尔金斯无从得知她的进展。不过若我们想参加这次研讨会，威尔金斯很乐意邀我和克里克前往。后来克里克因故未能参加研讨会，由我独自前往，稍后再把我认为与DNA晶体有关的重要讯息告诉他。我特别根据记忆，描述了富兰克林关于晶体重复与含水量的测量值。克里克听了之后，开始在纸上绘制螺旋网格，并说就连我这种先前以赏鸟为业的人也可以应用他和科克兰（Bill Co）及凡德（Vladimir Vand）提出的新螺旋X光理论，准确预测我们即将建造的分子模型有哪些衍射图。

克里克很擅长说话，无论是哪种聚会，他总是众人注意的焦点。在卡文迪什实验室的走廊上，总是可以听到他爽朗的笑声。他是医学研究委员会研究单位的专任理论家，每个月至少会提出一个新构想，而且只要有人愿意听，他总是很乐意花许多时间仔细解释。

首先他们使S型菌糖衣般的荚膜水解，但转型仍旧发生，这证明荚膜并非转化因子。接着他们使用两种酶（胰蛋白酶［trypsin］与胰凝乳蛋白酶［crypsin］）的混合制剂，这两种酶都会破坏蛋白质，结果S型菌的蛋白质几乎全遭破坏。出乎他们意料，转化仍然继续发生。他们又尝试一种会分解核糖核酸（ribonucleic acid, RNA）的核糖核酸酶（ribonuclease, RNase），但是转化再次发生。RNA也是一种核酸，与DNA类似，而且可能与蛋白质的合成有关。最后他们把目标锁定DNA，让从S型菌取出的萃取物接触会破坏DNA的脱氧核糖核酸酶（deoxyribonuclease, DNase），这次他们总算命中目标，R型菌不再转型为S型菌，转型因子就是DNA。

威尔金斯在演讲中展示一张最近拍到的X光衍射图，上面有许多明确的反射影像，显示它是高度规则的结晶体。由此可以推论出，DNA必定具有规则的结构，只要能解开此结构，就可以揭露基因的本质。我立即开始幻想自己搬到伦敦去，协助威尔金斯找出这个结构。演讲过后，我去找他谈话，但却一无所获。他只对我表示，未来还有更多艰辛的工作要做。

我和克里克相遇的那个早晨，他听说我来剑桥是为了大量学习有关晶体学的知识以便破解DNA的结构，大为高兴。不久之后，我就请克里克谈谈他对使用泡令的模型建构法来破解DNA结构的看法。我们是不是还得做许多年的衍射实验，才能实际下手去建构模型？为了加快我们研究DNA结构的速度，克里克邀请自战后就认识的朋友威尔金斯，在星期天从伦敦过来共进午餐，这样我们就能得知自从那不勒斯的演讲后，威尔金斯还有哪些进展。

早在1953年，泡令就发表过描述DNA结构的论文。我急切地拜读了大作，发现他提出的是三链模型，以磷酸糖的骨干形成稠密的中央核心。乍看之下，它跟我们在15个月前所做的拙劣模型类似。但是，泡令没有采用带正电的原子（例如Mg2）来稳定带负电的骨干，而是采取非正统的做法，以氢链来连接磷酸盐。不过，看在身为生物学家的我眼中，这种氢键所需的极酸状态从不曾见于细胞内。我发疯似的冲到托德在附近的有机化学实验室，立刻就证实了我的看法：不可能的事居然发生了！全世界最优秀或至少最著名的化学家竟然弄错了化学基本原理。实际上，泡令等于把DNA里代表酸的缩写A除掉了。我们研究的对象是脱氧核糖核酸，但是他所提出的结构甚至不属于酸类。

为了完成博士论文研究，我在卢里亚的要求下跟随他的步履，研究X光如何杀死噬菌体粒子。刚开始时，我希望能证明病毒死亡是因为噬菌体的DNA遭到破坏。但最后我不得不承认，我的实验方法在化学上永远无法获得确切的答案，只能得到生物学上的结论。虽然噬菌体的确是裸露的基因，但我知道噬菌体研究小组所要的深奥答案，惟有通过高深的化学才找得到。

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DNA复制：双螺旋先拉开，再各复制一股

艾弗里的研究小组花了10余年的时间，持续追踪英国卫生部科学家格里菲斯（Fred Griffith）的S型与“粗糙”（rough）的R型。两者不仅外观不同，毒性也不同。将S型注入老鼠体内，几天内老鼠就会死去，但是注入R型的老鼠则依旧健康。后来发现S型的细胞有荚膜，可以防止老鼠的免疫系统认出它是入侵者。R型的细胞没有荚膜，因此会受到老鼠免疫系统的攻击。

直到1962年，克里克、威尔金斯和我才获得诺贝尔生理医学奖。在此4年前，富兰克林已经因卵巢癌而不幸早逝，享年37岁。那时克里克已和她成为亲密的同事与真正的好友。富兰克林动了两次手术，但都未能遏阻癌细胞蔓延，之后她曾回到剑桥，在克里克和他太太欧蒂莉（Odile）的照顾下疗养。

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DNA的化学骨干

因此，当我听到来自伦敦国王学院（King's College）生物物理实验室的英国人威尔金斯（Maurice ilkins）在最后发表有关DNA的演讲时，不禁惊喜交加。34岁的威尔金斯是物理学家，战时曾参与制造原子弹的曼哈顿计划（Mantan Project）。对他和许多参与这个计划的科学家而言，原子弹投到广岛和长崎，应该是他们研究工作的最高成就，结果这却造成他们的理想破灭。威尔金斯曾考虑完全放弃科学，到巴黎去当画家，但生物学引起了他的兴趣——他也读过薛定谔的书。当时他正设法用X光衍射法解开DNA的秘密。

氮原子（N）是DNA的成分之一，而且原本就有两种不同的形态，一种较轻，另一种较重，因此梅索森和史塔尔能借由标注DNA片段，追踪DNA在细菌里的复制过程。起初所有的细菌都在含有重氮的培养基里培养，让重氮进入DNA的双股上。然后他们从这个培养菌中取出样本，转移至仅含轻氮的培养基，确保下一次DNA在复制时，只会用到轻氮。

他们使用离心技术，按照重量的些微差异来分离分子。在离心旋转后，较重的分子会比较轻的分子落到更接近试管底部之处。

同样受到薛定谔那本著作感召的前物理学家本泽（Seymour Benzer）也出席了这场盛会。他立刻了解到我们的突破性发现，对于他的病毒突变研究具有重要意义。他发现现在他能够以“摩根的孩子们”在40年前研究果蝇染色体的方式，来研究一小段的噬菌体DNA：他可以在基因图上标出突变位置，就好像当年研究果蝇的先驱们在染色体上标出基因的位置。本泽跟摩根一样，也得靠重组作用来产生新的遗传组合。不过摩根可以利用现成的重组机制，即果蝇性细胞的产物。本泽则得用两种不同的噬菌体同时感染一个的细菌宿主细胞，借此引发重组机制。这两种不同的噬菌体在重要区段有一个或多个突变的差异。在细菌细胞里，重组作用（分子片段的交换）有时会发生在不同的病毒DNA分子之间，产生新的突变置换，即所谓的重组体（rebinant）。在普渡大学（Purdue Uy）的实验室里，本泽短短一年内就有惊人的丰富成果，他制作了噬菌体rⅡ基因的图谱，显示出一连串的突变（遗传脚本上的所有错误）在病毒DNA上的线状排列方式。这种“生命语言”既简单又呈直线形状，就像书页上的一行文字。对于我在冷泉港所发表有关双螺旋的演讲，匈牙利物理学家齐拉特（Leo Szilard）的反应跟学术比较无关。他问我：“你能申请专利吗？”有一阵子，齐拉特的主要收入来源是他和爱因斯坦共享的一项专利，后来他还试图和费米（Enrico Fermi）一起申请1942年他们在芝加哥大学所建造的核子反应炉专利，但并未成功。不过当时和现在一样，专利只授予有用的发明，当时没有人想到DNA有什么实际用途。于是，齐拉特建议，我们应该申请版权。

11月的那一天实在不幸，让未来蒙上浓浓阴影。富兰克林更加坚定地反对建造模型，她打算继续做实验，不玩看似小孩玩具的原子模型。更惨的是，布拉格也说话了，叫我和克里克不要再尝试建造DNA模型，后来还进一步决定，DNA研究应交由国王学院实验室来做，剑桥只需继续研究蛋白质即可。两家同样由医学研究委员会赞助的实验室居然彼此竞争，实在没有道理。在无计可施下，我和克里克不情愿地暂时罢手。

我们在4月初将发现双螺旋的报告交给《自然》（Nature）杂志，并于3个星期后，也就是1953年4月25日刊出。同期还有两篇由富兰克林与威尔金斯执笔、篇幅较长的论文，两篇文章都认为我们的模型大致正确。6月，我在冷泉港实验室的病毒研讨会上，首次就我们的模型提出报告。德尔布吕克亲自出马确保了我在最后一刻受邀发表演说。我带了在卡文迪什制造的三维模型，参加这场精英荟萃的会议，我使用的腺嘌呤－胸腺嘧啶碱基对模型是红色，而鸟嘌呤－胞嘧啶碱基对则是绿色。

以我为例，薛定谔触动了我的心弦，因为我对生命的本质也很感兴趣。当时仍有少数科学家认为，生命仰赖全能的上帝赋予生命力。不过如同我大多数的老师，我也鄙视生机论的观念。如果这种“生命力”是大自然运作的主宰，我们势必很难经由科学方法来了解生命。反之，一想到生命可能借由一本以密码写成的指令书而永续长存，就令我神往不已。什么样的分子密码能够复杂到足以传递众多的生命奇迹？又有什么样的分子秘密，让染色体在复制时都能复制出一模一样的密码？

双螺旋的发现敲响了生机论的丧钟。认真的科学家，甚至有宗教信仰的科学家都已发现，要对生命有完整的了解，不需要寻找新的自然定律。生命不过就是物理与化学——尽管是极为精密复杂的物理与化学。接下来的工作是要找出，生命如何上演出隐藏在DNA中的密码脚本。细胞的分子机器如何读取DNA分子携带的讯息？下一章将介绍，极度复杂的读取机制如何引导我们深入了解生命的形成。

隔天早晨，1953年2月28日，DNA模型的重要特征全都各就各位。它的两条链由腺嘌呤－胸腺嘧啶，以及鸟嘌呤－胞嘧啶这两对碱基对之间的强氢键连在一起。克里克一年前根据查加夫的研究所得到的推论，真的是正确的。

威尔金斯表示，他认为DNA的结构是螺旋状，由数条链接的核苷酸互相缠绕而成，而惟一尚待解决的问题在于链的数目。当时威尔金斯根据他测量的DNA纤维密度，认为应该有三条核苷酸链。他迫切地想着手建造模型，却碰上了一个障碍：刚加入国王学院生物物理学研究单位的富兰克林（Rosalind Franklin）。

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碱基与骨干就位，形成双螺旋：（A）将DNA的两股连结在一起的碱基配对系统；（B）将分子的原子细节按比例呈现的“空间填充”模型。

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让一切运作的原理：碱基由氢键连结的互补配对

这些原本都只是空想，直到1952年夏天，査加夫在前往巴黎参加国际生化会议时途经剑桥为止。我和克里克认为不需要了解4种碱基的化学结构，但査加夫对这看法颇不赞同。又听到我们说，如有必要的话，可以到教科书里查它们的结构时，他更是不悦。我只希望能证实查加夫的数据与DNA结构并不相关。不过克里克却兴致勃勃地要做一些实验，寻找腺嘌呤与胸腺嘧啶（或鸟嘌呤与胞嘧啶）在溶液中混合时，可能会形成的分子“三明治”。但是，他的实验没获得任何结果。

艾弗里错失的，不仅是反击同事、为自己的研究成果辩护的机会，他也错失了获得诺贝尔奖的机会，身为DNA是转化因子的发现者，他其实很有获奖资格。由于诺贝尔奖委员会在各个奖项颁发50年后会公布记录，现在我们已经知道当时阻挡艾弗里获得候选资格的人，是瑞典籍的物理化学家哈马斯滕（Einar en）。虽然哈马斯滕的声望主要奠基于他能萃取出质量绝佳的DNA样本，但他仍然相信基因是某类尚未辨识出来的蛋白质。事实上，即使在发现双螺旋后，一直到DNA转型的机制完全公布前，哈马斯滕仍坚持艾弗里不应获得诺贝尔奖。艾弗里于1955年过世，若是他再多活几年，肯定可以拿到诺贝尔奖。

我在10月初抵达剑桥医学研究委员会的研究单位，那年我23岁。我和35岁的前物理学家克里克共用生化研究室，他在战时曾替英国海军研究磁性水雷。战争结束后，克里克原本计划留在军方的研究机构，但在拜读了薛定谔的《生命是什么？》后，决定朝生物学发展。当时他在卡文迪什实验室以研究蛋白质的三维结构为博士论文。

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富兰克林在假期时热爱登山运动，摄于欧洲阿尔卑斯山。

我立刻把论文带到伦敦，告诉威尔金斯与富兰克林，他们仍有成功机会。但深信DNA并非螺旋的富兰克林甚至不想看这篇文章，以免受到泡令的螺旋观念影响，连在我提出克里克的螺旋论点后也没改变想法。倒是威尔金斯对我带来的消息很感兴趣；他现在更确定DNA是螺旋。为了证明这一点，他拿出一张6个月前，由富兰克林的研究生葛斯林（Raymond Gosling）用X光拍下的照片，即所谓的B型DNA。在那之前，我甚至不知道有B型的存在。

富兰克林不理会这张照片，把注意力集中在A型DNA上，因为她认为研究A型比较可能获得有用的资料。B型DNA的X光图是一个清晰的十字。既然克里克和其他人早已推论出，这类的反射图案是由螺旋所造成，这项证据清楚说明DNA必定是螺旋状！事实上，尽管富兰克林持保留态度，但这个发现并不出人意表。几何学本身就显示，螺旋结构是一长串重复的单元（例如DNA的核苷酸）最合理的排列方式。不过我们仍不知道这个螺旋的外观，也不知道它含有多少链。

来年春天，我不再研究DNA，反而继续作那些战前的研究，用卡文迪什实验室强大的新X光束，研究铅笔状的烟草花叶病毒（tobaosaic virus）。

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解开双螺旋：1953年6月沃森在冷泉港实验室发表演说

在薛定谔于都柏林演讲的年代，大多数的生物学家都认为，最终科学界会证明蛋白质是遗传指令的主要携带者。蛋白质是由20种不同的建构单元（氨基酸）所组成的分子链。由于氨基酸沿分子链排列的顺序可以说有无限多种，因此原则上蛋白质是有可能隐含造成生命如此多样的密码信息的。虽然DNA就位于染色体上，为世人所知也有75年之久，但当时并未将DNA视为密码脚本的可能携带者。1869年，在德国工作的瑞士生化学家米舍（Friedrich Miescher），从当地医院沾满脓的绷带上分离出一种物质，并称之为“核素”（nu），脓大多由具有细胞核的白血球构成（红血球没有细胞核），因此也具有包含DNA的染色体，米契尔等于在无意间发现了DNA的良好来源。稍后当他发现惟有在染色体里才找得到“核素”时，就知道自己有了重大发现。1893年，他写道：“遗传确保形态能世代延续，而这一切就隐藏在比化学分子还深的层次。它隐藏在结构化的原子群组内。因此，我支持化学遗传论。”

就在我连续碰壁时，加州理工学院享誉国际的化学家泡令（Linus Pauling）宣布获得了重大的成就：他发现蛋白质里氨基酸链（称为多肽［polypeptide］）的排列结构，并且将这个结构取名为α螺旋（alpure of the Chemical Bond）奠立了现代化学的基础，被当时的化学家奉为圣经。泡令非常早熟，他在俄勒冈州长大，父亲是位药剂师。他9岁时，父亲曾写信给《俄勒冈人》报，希望对方能提供他那好学不倦的孩子可以阅读的书籍，还说他儿子已经读完圣经和达尔文的。泡令的父亲不幸早逝，家中经济陷入困境，但这位前途无量的年轻人仍然完成了学业，相当难能可贵。

腺嘌呤的确与胸腺嘧啶连结，而鸟嘌呤也与胞嘧啶连结，但是它们并非通过平坦的表面形成分子三明治。当克里克抵达时，他很快就了解了状况，并且认同我的碱基配对（base-pairing）方式。而且他当下就发现，这会造成双螺旋的双股以相反方向连接。

完成论文后，我发现自己别无选择，只能到可以让我研究DNA化学组成的实验室。然而，不幸的是，由于我几乎毫无理论化学的基础，实在不够格转战任何以有机化学或物理化学来进行艰难实验的实验室。后来在1950年秋，我拿到博士后研究奖学金，到生化学家开尔卡（herman Kalckar）在哥本哈根的实验室作研究。当时他正在研究构成DNA的小分子的合成作用，但我很快就发现，他的生化方法永远无法解开基因的本质。在他的实验室多待一天，就会晚一天了解DNA如何携带遗传信息。

31岁的富兰克林是出身剑桥的物理化学家，她是个对自己的专业执着得不得了的科学家，在29岁生日时，她只要求订阅自己所属领域的技术期刊《晶体学报》（Acta Crystallogrsphica）作为生日礼物。她讲求逻辑和精确，对于欠缺这些特质的人没有什么耐性。她不习惯快速发表措辞强烈的看法。一度将她的博士论文指导教授，未来的诺贝尔奖得主诺里什（Ronald Norrish）描述为“愚蠢、固执、奸诈、态度恶劣、专制”。在实验室外，她是果决勇敢的登山家，来自伦敦的上流社会，相较于大多数的科学家，她属于高尚的社交界。在工作台辛苦一整天后，她偶尔会脱下实验室的外套，换上优雅的晚礼服，消失在夜色中。

正文 03 解读密码：DNA问世

不过当时遗传密码仍隐晦难解，我们不明白核酸的序列是根据什么规则转译为规律的多肽序列的。在RNA领带俱乐部1956年一份文件中，布雷纳提出了一些理论问题，要点如下：在只有4个DNA字母（A、t、G、C）的情况下，这套密码要如何指定由20个氨基酸中的哪一个接在某一点上来组成蛋白质链？一个核苷酸，因为只有4种变换身份的可能性，显然是不够的。即使两个核苷酸，也只有16（4×4）种可能，仍然不够用。因此，至少要三个核苷酸一组，形成三联体，才可能为每个氨基酸编码。但是这会造成令人不解的重复对应问题。以三联体来编码，有64种排列的方式（4×4×4），但是氨基酸只有20个，这是否代表大多数的氨基酸可以由一个以上的三联体来编码？若是如此，用“四联体”来编码，总共可以有256种（4×4×4×4）排列方式，原则上应该也适用，只不过这样的话，重复对应的情况会更多。

1961年，布雷纳与克里克在剑桥大学以决定性的实验证明，DNA密码是以三联体为基础。他们巧妙地使用化学诱变剂来删除或插入DNA碱基对，结果发现插入或删除单一一个碱基对都会造成破坏性的“移码”（frames）现象，因为在突变位置之外的所有编码都会因此而乱掉。现在假设有一个二个字母的密码JIM AtE t CAt（吉姆吃掉肥猫），把第一个t删掉后，如果还要保持三个字母的密码结构，则原句会变成JIM AEt C At，被删除字母以后的部分全都变成胡言乱语。如果插入或删除两个字母，也会造成相同的情况：删除第一个t与E，得到的是JIM AtCA t，这更混乱。如果删除（或插入）三个字母呢？移除第一个A，t与E，我们得到的是JIM t CAt，虽然失去一个“单字”AtE，但是至少保留了句子里其他的字义。即使删除的部分是分散在一个以上的单字中，例如删除第一个t与E，以及第二个t，我们仍然只是丧失两个单字，在它们前后的部分仍能保留：JIM A CAt。DNA序列也是一样：插入或删除单一字母（一个碱基）会对蛋白质造成很大的破坏，因为移码效应会使插入或删除点以外的每一个氨基酸都发生改变，而插入或删除两个字母的情况也一样。但若沿着DNA分子插入或删除三个字母，不见得会造成灾难性的影响，这么做会加入或消除一个氨基酸，但不见得会阻断所有的生化活动。

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太初宇宙大爆炸后的生命进化。我们可能永远无法确定生命起源的精确时间，但是最早的生命形态很可能完全以RNA为基础。

有一天深夜，克里克和同事巴奈特（Leslie Bar）一起到实验室查看三联体删除实验的最终结果，他立刻意识到这个结果的重要性，于是告诉巴奈特：“全球只有你和我知道，它是三联体编码！”克里克和我是最先窥见生命双螺旋秘密的人，现在他又成为最先确认这个秘密是以三字码撰写的人。

在发现双螺旋后的头20年，分子生物学已经有了长足的进展。我们了解生命基本的运作机器，甚至得以一窥基因的调控方式。但是在当时，我们所做的仍然只是观察；我们是分子博物学家，细胞就像一座雨林，而我们所能做的就是描述里面有什么。但是我们已经观察够了，现在到了该采取积极态度的时候：干预，也就是操控生物的渴望召唤着我们。重组DNA技术的出现，以及随之而来的“调整”DNA分子的能力，将使这一切有可能成真。

比德尔与塔特姆发觉，果蝇对他们的研究来说太过复杂，要在像果蝇这么复杂的生物身上找出单一突变所造成的影响，简直是海底捞针。因此他们决定研究在各方面都简单得多的红面包霉（Neurospora crassa，一种从热带国家的面包上长出的橘红色霉菌）。他们的计划很简单：釆取先前穆勒研究果蝇的做法，用X光照射红面包霉，造成突变，然后找出突变对霉菌的影响。他们追踪突变影响的方法如下。当时已经知道，正常（未突变）的红面包霉可以在含有最简单养分的基本培养基里存活，靠着这种基本食物，它们可以利用培养基里的简单分子，以生化方式合成生存所需的较大分子。比德尔与塔特姆推论，能破坏任意一种合成路径的突变，都会使经过X光照射的霉菌无法在基本培养基里生长；但是，如果提供它们“完整的”培养基，也就是其中包含了生存所需的所有分子，例如氨基酸与维生素，则它们应该能继续生长。换句话说，即使突变造成霉菌无法合成某种重要的养分，但是只要能从培养基中直接取得这种养分，突变就变得无害了。

但是RNA却可以提供答案，因为它的功能与DNA相当，能够储存与复制遗传信息，又与蛋白质相当，能够催化关键的化学反应。事实上，在RNA世界，“先有鸡，还是先有蛋”的问题根本不存在，因为RNA既是“鸡”，也是“蛋”。

现在，再转回到过去。1966年在冷泉港举办的遗传密码会议中，弥漫着一股大功告成的气氛。密码已然破解，我们也大致知道DNA如何通过它所指定的蛋白质来控制生命的程序。有些老手认为应该开始研究基因以外的事物。克里克决定跨入神经生物学，他向来不畏艰难，而且对人类大脑的运作特别感兴趣。布雷纳转而研究发育生物学，选择钻研简单的线虫（ode worm），因为他相信科学家可以借由研究这种简单的生物，揭露基因与发育之间的关联。今日在我们这一行，线虫的确成为生物体如何形成的重要信息来源（我们叫它“虫子”，不必提全名，大家都知道指的是线虫）。2002年，诺贝尔奖委员会把生理医学奖颁给布雷纳和另两位长期研究线虫的科学家——剑桥大学的萨尔斯顿（Joon）与麻省理工学院的贺维兹（Bob z），肯定了线虫的功用。

我和克里克发表关于双螺旋的说明后不久，陆续收到俄罗斯出身的知名理论物理学家伽莫夫（Geamo，G，C）。起初我们以为他在说笑，完全忽视他的第一封信。不过几个月后，当克里克在纽约市碰到他时，清楚地看出他惊人的才能，而我们也立即欢迎他登上DNA的列车，成为最早上车的乘客之一。

等到1954年我和伽莫夫首次见面时，他已想出一套理论。根据他的说法，DNA碱基的重叠三联体可以“指定”特定的氨基酸。他的理论基础在于他认为每个碱基对的表面都有一个空洞，而这个空洞的形状刚好跟氨基酸表面一部分的形状互补。我告诉伽莫夫，我对这一点感到怀疑，氨基酸在连结成链（称为多肽链）之前，不可能直接以DNA为其排序的模板。伽莫夫是物理学家，我想他可能没看过相关论文——一些科学论文曾指出，蛋白质合成作用不可能发生于DNA所在位置（即细胞核）。事实上，科学家曾观察到，移走细胞内的细胞核，并不会立即影响蛋白质的制造速度。今日我们已经知道氨基酸是在核糖体（ribosome）内组合成蛋白质，核糖体是包含RNA这第二种形式的核酸的细胞内小粒子。

1961年夏天的那场国际大会，聚集了分子生物界所有的重要人物，在当时默默无闻的年轻科学家尼伦伯格仅受邀演讲10分钟，而且几乎没有人到场聆听，包括我在内。但是当他的惊人发现传开后，克里克立即安插他在稍后的会议中，对着如今引颈以待的满座观众发表研究结果。那一刻真是非比寻常：一个无名小卒，安静谦逊的年轻人，在众多分子生物学泰斗面前，指出寻找完整基因密码之路。

布雷纳从小在南非约翰内斯堡外的小镇长大，住家就是父亲那间补鞋店后面的两个房间。虽然来自立陶宛的移民老布雷纳并不识字，但他早熟的儿子在4岁时就爱上读书，后来在一本名为《生命科学》（ty of itersrand），专攻医学课程。他在我们发现双螺旋一个月后来到剑桥时，正在牛津大学攻读博士学位。他回想起自己看到我们那个模型时的反应：“当时我一看到它便知道这就是了。在那一瞬间，你知道这是非常基础性的。”

1956年，英格拉姆（Vernon Ingram）在镰形细胞血红素的研究上有进一步的发现，他的研究地点就是我和克里克发现双螺旋的卡文迪什实验室。英格拉姆使用新近发展出来的、可以识别蛋白质组合链中特定氨基酸的方法，精确找出板野和泡令所谓对分子总电荷造成影响的分子差异。这个差异起因于一个氨基酸：英格拉姆发现，在正常蛋白质链上第六个位置的谷氨酸，在镰形细胞血红素中被缬氨酸所取代。这确切证明了基因突变（在基因的DNA密码A，t，G，C序列上的差异）可以直接“对应”到蛋白质上氨基酸序列的差异。蛋白质是生命的活跃分子，它们形成催化生化反应的酶，提供人体主要的构成要素，例如组成皮肤、头发与指甲的角质。DNA之所以能控制细胞、控制发育，乃至于整个生命，就是通过蛋白质。但是DNA内的编码信息（由A，t，G，C构成的分子链），如何转换至蛋白质（即氨基酸链）上？

克里克所提出的在DNA世界之前有一个RNA世界的想法，原本几乎没人注意，一直到1983年，事情才改观。那时科罗拉多大学的切赫（tom Ce）分别证实，RNA分子的确具有催化性质，这项发现让他们贏得1989年的诺贝尔化学奖。10年后，又出现了一个更确凿的证据，证明在DNA之前的确是RNA世界。核糖体是蛋白质的合成地点，而已知跟核糖体有关的蛋白质有60种，但加州大学圣塔克鲁斯分校的诺勒（ide bond），并不是在这60种蛋白质中的任意一个催化之下形成的，相反地，肽键的形成是由RNA所催化。诺勒去除核糖体所有的蛋白质，发现它仍能形成肽键，因而获得这个结论。其后，诺勒和其他人在对核糖体的立体结构进行精密的分析后，找到了原因：蛋白质散布在核糖体表面各处，远离核糖体中心的作用地点。

伽莫夫1954年提出的理论中有一项假设具有可以测试的优点，因为它牵涉到重叠的DNA三联体。伽莫夫推测，事实上许多对氨基酸在蛋白质中永远不可能相邻排列。因此他热切地等待更多的蛋白质序列出炉。令他失望的是，愈来愈多氨基酸被发现时是彼此相邻的，他的假设愈来愈站不住脚。1956年，负责研究缬氨酸（valine, VAL）的布雷纳（Sidney Brenner）在分析当时已经发现的所有氨基酸序列之后，终于给了伽莫夫所设想的编码方式致命性的一击。

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RNA领带俱乐部的第一封公函：信上列出20位会员随机分配到的氨基酸领带夹。这封信是伽莫夫发给沃森的，信末有伽莫夫亲笔字迹。信头底下印着俱乐部的箴言：“不成功便成仁，不然干脆啥也别做。”

克里克极力主张，DNA必定是稍后的发展，DNA的“崛起”，原因可能在于RNA分子相对较不稳定，比DNA分子容易发生降解和突变。如果要有一个能够长期而且稳定地储存遗传数据的分子，DNA显然比RNA适合得多。

这些发现无意间解决了生命起源中“先有鸡，还是先有蛋”的问题。许多人认为，最早的生命形式是由一个DNA分子所构成的，这个盛行的假设有一个无法避免的矛盾之处：DNA无法自行聚合，它需要蛋白质才能聚合。那么究竟是先有蛋白质，还是先有DNA？若是先有蛋白质，据我们所知，蛋白质却不具备复制信息的方法；若是先有DNA，DNA是可以复制信息，但必须要有蛋白质才行。这是个无解的问题。当时我们认为，要有DNA，就必须有蛋白质；而要有蛋白质，就必须有DNA。

然而，大多数DNA领域的先驱仍选择继续去研究基因功能的基本机制。为什么有些蛋白质特别多？许多基因只在特定的细胞或细胞生命的特定时间才会启动，这是怎么办到的？以肌细胞与肝细胞为例，二者无论是功能或是显微镜下的外观，都大不相同。基因在表现（发挥功能）上的变化，造成了细胞的多样性与分化。肌细胞与肝细胞最根本的差异是，它们制造不同的蛋白质，而要制造不同的蛋白质，最简单的方法是控制每个细胞里要转录哪些基因。因此，所有的细胞中都有所谓的“家务蛋白质”（ein），它们对于细胞的运作相当重要，例如参与DNA的复制。此外，特定细胞内的某些基因会在特定时刻启动，以制造适当的蛋白质。我们也可以把“发育”这种从一个受精卵变为极度复杂的成熟个体的生长过程，视为一长串浩大的基因开关作用。随着在发育过程中产生各种细胞组织，一组基因必然会不断被开启和关闭。

接着，信使RNA被输送到细胞核外，来到本身就是由RNA和蛋白质构成的核糖体。在这里，信使RNA序列中所携带的信息将用于制造新的蛋白质分子；这个过程即所谓的转译（translation）。氨基酸附着在转移RNA上被运至现场。在转移RNA的一端是一个特定的三联体（71页图例所示为CAA），它可以找出信使RNA上跟它相对应的三联体GUU。转移RNA另一端拖引着跟它结合的氨基酸，在此例为缬氨酸。由于接下来的DNA序列是ttC（赖氨酸的密码子），因此信使RNA的下一个三联体会对应到赖氨酸的转移RNA上。现在剩下来要做的就是以生化方法将两种氨基酸结合在一起。重复这个过程100次，就可以制造出有100个氨基酸长度的蛋白质链。这些氨基酸的顺序，是根据DNA上A，t，G，C的顺序决定的，而信使RNA正是由此DNA所产生。两种血红素链的长度分别为141与146个氨基酸。

然后他问：“你对研究噬菌体有兴趣吗？”我结结巴巴地说这正是我想作的研究。“很好，那你就9月1日过来吧。”

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1955年的RNA领带俱乐部聚会，有领带为证。左起依次为克里克、瑞奇、奥格尔（Leslie el）以及沃森。

比德尔与塔特姆照射了大约5000个样本，一一试验它们是否能在基本培养基中存活。第一个样本存活得很好，第二个也是，然后第三个……一直试到第299个，他们才找到无法在基本培养基中存活的菌株，不过如同预期，它能够在完整的培养基里生存。第299号菌株成为他们分析的第一个突变菌株，其后又分析了更多。下一步是找出这些突变种丧失的究竟是哪一种能力。或许第299号菌株无法生存，是因为无法合成必要的氨基酸。于是比德尔和塔特姆将氨基酸加入基本培养基，但是第299号仍旧无法生长。会不会是维生素呢？他们又将大量维生素加入基本培养基，这次第299号终于成功生长。接着他们开始缩小范围，每次只加入一种维生素，然后量测299号的生长反应。加入烟碱酸，没反应，核黄素也不管用，一直到加入维生素B6时，第299号才能在基本培养基中生存。X射线对第299号造成的突变，不知何故中断了制造B6的合成路径。但这究竟是如何造成的？比德尔与塔特姆知道，这类生化合成过程是由蛋白质酶所控制的，它们会催化合成路径中个别的化学反应，因此他们认为自己发现的每个突变都会破坏特定的酶。而既然突变发生在基因上，酶肯定是基因制造的。当他们在1941年发表研究结果时，形成了一句流行标语，而它也总结出对基因运作的理解：“一种基因，一种酶。”

加罗德进一步观察到，尽管黑尿症病患占总人口的比例很低，但显然比较常见于近亲通婚的子女身上。到了1902年，他终于可以用重新“出土”的孟德尔定律来解释这种现象。罕见隐性基因的遗传模式如下：如果一对堂兄妹各自从同一位祖父母遗传到黑尿症的一份基因，则他们结婚后生下的子女将有1/4的几率会得到纯合型（homozygous）基因（即同时拥有两个隐性基因），并在未来罹患黑尿症。加罗德在结合生化与遗传分析后，推论黑尿症是一种“先天的新陈代谢错误”。虽然当时没有人真的了解他的研究，加罗德仍是第一位在基因与其生理影响之间找出因果关系的人。基因以某种方式控制新陈代谢的过程，而基因出错（即突变）可能造成代谢路径发生缺陷。

1990年，英国科学家发现皱皮豌豆缺乏一种与处理淀粉有关的酶，淀粉是储存在豌豆中的碳水化合物。皱皮豌豆所以会形成，是因为处理淀粉的酶发生基因突变（有不相关的DNA插入基因中间）而不起作用。由于突变的结果，豌豆含有的淀粉较少、糖较多，因此在成熟过程中流失的水分较多。然而在水分流失且豆子体积随之减小时，豌豆外面的种皮没有跟着缩小，结果形成独特的皱皮：因为内含物太少，种皮撑不起来。

在发现转移RNA之前，一般认为所有的细胞RNA都具有模板的角色。现在我们发觉到，其实RNA有好几种不同的形式，只不过其中最重要的是组成核糖体的两条RNA主链。当时令人不解的是，根据观察，这两条RNA链的长度是固定的。如果这些链的确是合成蛋白质的真实模板，长度应该会随着要合成的蛋白质的不同尺寸而异。同样令人困惑的是，这些链的新陈代谢非常稳定，一旦合成后就不会崩解。然而巴黎巴斯德研究院（Institut Pasteur）的实验却指出，许多细菌的蛋白质合成模板都非常短命。更奇怪的是，这两个核糖体RNA链的碱基序列，似乎跟个别染色体DNA分子的碱基序列没有关联。

要找到蛋白质制造过程的重要线索，似乎应该进一步研究RNA，而不是DNA。为了鼓励大家“破解密码”，也就是解开DNA序列和蛋白质上氨基酸序列的谜样关系，我和伽莫夫创立了“RNA领带俱乐部”（RNA tie Club）。由于只有20种氨基酸，所以俱乐部成员人数限制在20人，各代表一个氨基酸。伽莫夫设计了俱乐部的领带，并且委托工厂制造代表特定氨基酸的领带夹，作为职位徽章。每个领带夹上都有特定氨基酸的三个字母缩写，配戴有哪种氨基酸缩写的领带夹，就负责研究哪种氨基酸。我拿的是脯氨酸（proline, PRO），伽莫夫的是丙氨酸（alanine, ALA）。在那个年代，领带夹上的字母通常是姓名的缩写，伽莫夫也乐得用他的ALA领带夹来迷惑别人。结果他反而整到自己，有次一位眼尖的旅馆收银员就拒收他的支票，因为支票上的名字和他领带夹上的缩写完全无关。

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在X光分析下，细胞的蛋白质工厂核糖体呈现出壮观的立体结构。（为了简化之便，这个由计算机产生的影像没有显示原子。）每个细胞里都有数百万个核糖体，DNA的编码信息就是在这里协助制造蛋白质，而蛋白质是生命分子剧本里的主角。核糖体包含由RNA构成的两个次单位（橘和黄），另有大约60个蛋白质（蓝与绿）覆在外面。图中的核糖体正在制造蛋白质。特化的小RNA分子（紫、白与红）将氨基酸运输至核糖体，以加入不断成长的蛋白质链。

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雅各布、莫诺与利沃夫（左起）

利沃夫没再给我机会多谈谈我的希望、无知与热诚，他宣布说：“我们发现了原噬菌体的诱导现象！”（“原噬菌体的诱导现象”指如何启动已经整合入宿主细菌DNA中的噬菌体DNA。）

不久，在同事霍格兰（Maransfer RNA，简称tRNA）。每一个转移RNA分子的表面都有特定的碱基序列，能连接至对应的RNA模板片段，从而在蛋白质合成时，依序排列氨基酸。

当需要制造血红素时，骨髓DNA的相关片段，即血红素基因，会像DNA复制时一样拉开双股，但不是两股都复制，而是只复制一股，以专业术语来说，就是转录（transcribe）；而且在RNA聚合肽的协助下所制造的产品，不是全新的DNA股，而是新的单股信使RNA，对应血红素基因。这时，原先产生RNA的DNA，其两股会再度密合。

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从DNA到蛋白质：DNA在细胞核内转录成信使RNA，然后RNA输出至细胞质里，转译为蛋白质。转译发生在核糖体内，与信使RNA各个碱基对三联体密码子互补的转移RNA，把氨基酸带到核糖体，这些氨基酸会结合成蛋白质链。

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不过，蛋白质并非仅是线状的氨基酸链。一旦制造出氨基酸链后，蛋白质会折叠成复杂的构造，有时是自行折叠，有时则借助“辅助”分子。蛋白质必须形成这种结构后才会有活跃的生物作用。以血红素为例，它必须由四条链组成后才能发挥作用。其中两条链为同类型，另外两条是稍有不同的类型。在每条卷曲的链的中心，都载有传输氧气的重要关键，即铁原子。如今我们可以使用现代的分子生物学技术，重新审视早期遗传学的经典研究。对孟德尔而言，造成豌豆有皱皮与光滑之分的机制极为神秘，他只知道这些性状的遗传法则——也就是他研究出来的“孟德尔定律”。不过，现在我们已经了解到造成皱皮与光滑这种差异的分子细节。

一直到1941年，比德尔（Gee Beadle）与塔特姆（Ed tatum）发表了一项热带面包霉的诱发突变研究时，重要进展才出现。比德尔在内布拉斯加州瓦胡（aitut de Biologie Physico-Chimique），努力寻找基因如何发挥影响力，例如如何影响果蝇眼睛的颜色。他1937年来到斯坦福大学后，立即邀请塔特姆加入研究团队，而塔特姆不顾指导教授的忠告答应了他。塔特姆在威斯康辛大学完成大学与研究所的学业，以牛奶里的细菌为研究主题（在这个奶酪之州，这个研究对象倒是不虞匮乏）尽管与比德尔共事可能会在智慧上有挑战性，但塔特姆在威斯康辛的教授却希望他能到奶酪农业领域就业，在经济上比较有保障。对科学界而言，幸好塔特姆舍弃了奶油而选择了比德尔。

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伽莫夫在他的实验室里

当时对编码计划感兴趣的科学家大半可以挤入这个限制在20人的俱乐部，可见那时的DNA-RNA学界真的很小。伽莫夫轻易就替非生物学家的好友、物理学家特勒（Edeller）找到一个位置，由他负责研究亮氨酸（leue, LEU），我则引介费曼（Richard Feynman）来研究甘氨酸（glye, GLY）。费曼任职于加州理工学院，是极富创意的物理学家，他在研究原子力遇到挫折时，经常到生物大楼来找我。

发现RNA在细胞内具有重要角色后，一个令人好奇的（也是长久以来未获得解答的）问题随之浮现：DNA的信息为什么要通过RNA这个中介，才能转译成多肽序列？在解开遗传密码后不久，克里克针对这个矛盾的问题提出一个解答：RNA比DNA早出现。他设想当生命是以RNA为基础时，RNA是第一个遗传分子，亦即在我们今日熟悉的“DNA世界”出现前，在数十亿年前，地球原本是一个“RNA世界”。克里克猜测，RNA不同的化学性质（它的骨干是核糖，DNA则是脱氧核糖）可能赋予它酶的性质，让它能催化本身的自我复制。

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诺勒正在研究核糖体。他的实验可以证明，在生命起源时存在着—个RNA世界。

板野与泡令比较镰形细胞贫血症患者与正常人的血红素，发现这两种分子的差异在于电荷。当时正值1940年代晚期，遗传学家认为镰形细胞贫血，是以孟德尔典型的隐性性状来遗传的。于是他们推论，镰形细胞贫血必然是血红素基因发生突变所引起的，这种突变对血红素的化学组成造成影响。因此泡令重新修正加罗德所说的“先天的新陈代谢错误”，认为有些是“分子疾病”。镰形细胞贫血正是一种分子疾病。

由于当时认为所有的酶都是蛋白质，因此大家很快就开始问，基因是否也为不是酶的细胞蛋白质编码。率先提出基因可能把信息提供给所有蛋白质的，是泡令位于加州理工学院的实验室。他和学生板野（ano）研究血红素（hemoglobin），这种红血球中的蛋白质负责将氧气从肺输送至新陈代谢活跃的需氧组织，例如肌肉。他们专攻镰形细胞症患者的血红素，这种病也称为镰形细胞贫血症（sickle-cell anemia），是非洲人常见的基因病变，因此在非洲裔美国人中也很常见。镰形细胞贫血症患者的红血球细胞往往变形，在显微镜下呈现独特的镰刀状，它们会造成微血管堵塞，使病人极为痛苦，甚至会致命。后来的研究为这种疾病常见于非洲人身上找到合理的进化解释：由于疟疾寄生虫的生命周期中有一部分是在红血球内度过，因此有镰形细胞血红素的人，在罹患疟疾时，症状较不严重。人类的进化似乎替一些热带地区居民签下了类似浮士德的魔鬼交易：以承受镰形细胞造成的痛苦，换取减轻疟疾之苦。

1960年，在发现第三种RNA，也就是信使RNA (messenger RNA，mRNA）之后，这些矛盾终于获得解决。信使RNA证实为蛋白质合成的模板。我在哈佛实验室，以及梅索森、雅各布（Francois Jacob）和布雷纳在加州理工学院及剑桥所做的实验，都显示核糖体是个分子工厂。信使RNA从两个核糖体次单位之间通过，就像送入老式计算机的卡片。各自带着氨基酸的转移RNA附着到核糖体内的信使RNA上，让氨基酸在以化学键形成多肽链前，先排好顺序。

我回了一声“喔！”然后竭尽所能地赞美，心里却想着：“原噬菌体究竟是什么玩意啊？”

找出抑制子的分子特性后，让我们对支撑生命的分子作用过程有了完整的了解。我们原先已经知道DNA通过RNA来制造蛋白质，到了这时，我们也知道蛋白质可以通过和DNA结合，直接和DNA产生交互作用，进而调控基因的活动。

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遗传密码，显示了决定信使RNA序列的三联体序列。DNA与RNA之间有一个重要差异，即DNA使用胸腺嘧啶（t），RNA则使用尿嘧啶（U），如左图所示。这两个碱基都与腺嘌呤（A）互补。终止密码子的作用正如其名：它们表示基因编码的结束。

在进行一连串的实验后，他们发现在缺乏乳糖的状况下，有一种叫做抑制子（repressor）的分子，会阻止β-半乳糖苷酶基因的转录。但是有乳糖存在时，乳糖会跟这种抑制子结合，使其无法阻止转录，因此乳糖的存在使基因得以转录。事实上，雅各布与莫诺发现乳糖的新陈代谢也同时受到控制，这不仅是某个基因在特定时间会被开启或关闭而已，其他基因也参与了消化乳糖的过程，而这个抑制子系统负责调节所有的基因。虽然就基因开关作用的研究而言，大肠杆菌的系统相对简单，但后续对更复杂的生物体（包括人类）所作的研究显示，相同的基本原则也同样适用。

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左起为翟拉纳、克里克及格伦伯格-马纳戈。尼伦伯格以格伦伯格-马纳戈的创新研究为基础，在有了初步的突破后，霍拉纳接续尼伦伯格，又解开许多遗传密码，后来两人共同获得诺贝尔奖。

尽管起头不顺，但雅各布与莫诺的合作仍缔造出最杰出的科学成就。他们干劲十足地研究大肠杆菌（E. Coli，一种常见的肠内细菌）的基因开关问题，主攻它利用乳糖（lactose）的能力。为了消化乳糖，大肠杆菌必须制造出β-半乳糖苷酶（bete-galactosidase），这种酶会将养分分解为两种次单位，也就是更简单的半乳糖与葡萄糖。当细菌培养基中没有乳糖时，细胞不会制造β-半乳糖苷酶，不过加入乳糖后，细胞就会开始制造这种酶。雅各布与莫诺认为乳糖的存在会诱导β-半乳糖苷酶的产生，于是着手研究这种诱导的发生过程。

RNA是珍贵的进化遗产。自然选择在解决了一个问题后，通常会继续沿用这个解决方案，自然选择的座右铭可以说是“没坏就别修”。换言之，在没有必须改变的自然选择压力时，细胞系统不会创新，所以会保留许多过去进化的痕迹。一个过程之所以釆取某种特定的方式，可能只因为它最初是那样进化的，而不是因为那是最好和效率最高的方式。

当时对于RNA在生命的生化谜团中所扮演的角色还不是很清楚。在有些病毒中，例如烟草花叶病毒，RNA所扮演的角色跟其他物种的DNA类似，能为该生物体特有的蛋白质编码。而在细胞中，RNA必定有参与蛋白质的合成，因为制造众多蛋白质的细胞通常都富含RNA。即使在我们发现双螺旋之前，我就认为染色体DNA的遗传信息，有可能用于制造由互补序列构成的RNA链。然后这些RNA链可以作为模板，用于指定氨基酸在各自蛋白质中的顺序。若是如此，RNA就是DNA与蛋白质之间的中间物。后来克里克将这种DNA→RNA→蛋白质的信息流向称为“中心法则”（tral dogma）。1959年，RNA聚合酶（polymerase）的发现很快成为这种观点的佐证。几乎在所有的细胞中，聚合肽都能催化由双股DNA模板制造单股RNA链的过程。

雅各布在结束面谈后，立刻直接跑到书店找字典，查他刚才答应的研究主题究竟是什么。

雅各布与莫诺借由研究大肠杆菌的变种而得到这些结果。他们并未找到抑制子存在的直接证据，只是从基因调控之谜的解答中，根据逻辑推断出它的存在。一直到20世纪60年代晚期，哈佛大学的吉尔伯特（alter Gilbert）与穆勒-希尔（Bernio Mǖller-ashne）也成功分离出另一个抑制子，并且找出其特性，这次是在噬菌体的基因开关系统找到的。原来抑制子是能与DNA结合的蛋白质。在大肠杆菌的例子中，缺乏乳糖时，β-半乳糖苷酶的抑制子会结合至大肠杆菌DNA上，也就是β-半乳糖苷酶基因的转录起始位置附近，让根据这个基因来制造信使RNA的酶无法发挥作用。不过在加入乳糖后，乳糖会与抑制子结合，使它无法占据DNA分子上靠近半乳糖苷酶基因的位置，如此一来，转录就可以自由进行了。

这个发现来自波士顿的马萨诸塞州总医院，在那里任职的查美尼克（Paul Zameik）花了数年时间发展研究蛋白质合成的“无细胞”（cell-free）系统。细胞是高度区隔化的物体，查美尼克正确地看出，若想研究细胞内部的现象，就有必要排除细胞内多种薄膜所形成的复杂情况。他和同事使用取自老鼠肝脏组织的物质，在试管里重建简化后的细胞环境（即“无细胞系统”），利用放射线标记追踪合成蛋白质的氨基酸。查美尼克以这种方法找出核糖体是蛋白质的合成地点，但起初伽莫夫并不接受这个结果。

雅各布也参战了，他逃往英国，加入戴高乐将军的自由法国军。他在北非服役，参与了诺曼底登陆。登陆不久，他就差点被炸死，从他身上一共取出20块炸弹碎片，但至今仍有80个弹片留在他身上。由于手臂受伤，他无法实现当外科医生的抱负，后来他跟我们这一代许多人一样，在薛定谔的《生命是什么？》影响下，转而研究生物学。不过，他想加入莫诺的研究团队，却屡次遭到拒绝。按照雅各布本人的说法，在尝试七八次后，1950年6月，莫诺的老板、微生物学家利沃夫（André Lwoff）终于同意让他加入：

在了解基因如何开启和关闭上，第一个重要进展来自20世纪60年代巴黎巴斯德研究院的雅各布与莫诺（Jacques Monod）所做的实验。莫诺在科学界起步较慢，这可怜的家伙因为在许多领域都很有天赋，反而无法专心致志。20世纪30年代时，他在加州理工学院的生物系师从果蝇遗传之父摩根，但是尽管天天与摩根那群早已不再年少的“孩子们”相处，也没能让他皈依果蝇研究。他反倒比较喜欢在大学和当地百万富翁的豪宅里指挥巴哈演奏会，后来校方还聘请他教授大学部的音乐欣赏课程。一直到1940年，他才在巴黎索邦大学（Sorbonne）完成博士学业，不过这时他已积极投入法国地下组织的反抗运动。莫诺曾把重要的秘密文件藏在实验室外长颈鹿标本中空的腿骨内，这是历史上罕见的利用生物学来从事的间谍活动。随着战争进展，他对反抗组织的重要性也与日俱增（也更容易遭纳粹搜捕）。到了诺曼底登陆时，他在协助盟军进攻与逼迫德军撤退上作出很大贡献。

正文 04 扮演上帝：订制DNA分子

那时候，有两种定序技术同时问世，发明人分别是马萨诸塞州坎布里奇（旧译也作“剑桥”）市哈佛大学的吉尔伯特（ally Gilbert）和英国剑桥的桑格（Fred Sanger）。吉尔伯特从大肠杆菌的β-半乳糖苷酶基因调控系统中分离出抑制子蛋白质后，就对定序DNA产生兴趣。如前所见，他已经证明抑制子会跟基因附近的DNA结合，防止它转至RNA链上。现在他想知道那个DNA区块的序列。后来他偶然间遇到苏联杰出的化学家米尔扎别科夫（Andrei Mirzabekov），米氏建议他使用效力强大的不同化学物之组合，从特定碱基的位置切断DNA链。

波耶跟柯恩一样，也是学过双蠓旋的新一代科学家。他对研究DNA充满热情，甚至把自己养的一对暹罗猫命名为沃森和克里克。他在大学毕业后会进入细菌遗传学的研究领域，没人感到惊讶，他的教练更觉得这是理所当然的事。

那场会议有媒体在场，一头雾水地听着科学家交换最新的术语。律师也在场，提醒我们别忘了这当中有一些法律问题需要解决。例如，假设我的一位技术人员得了癌症，我身为重组研究实验室的主任，是否要负法律责任？科学家由于天性和训练使然，不愿意在缺乏相关知识的情况下随便预测。大家本就怀疑这场会议根本不可能达成一致的决定。或许博格也同样感到怀疑。无论如何，他选择让与会者自由发言，而不是以主席身份强势领导。结果这场会议变成一场自由讨论，不时有人漫无边际地讲些不相干的事，冗长地说明自己的实验室所进行的重要研究。从怯懦的“继续禁止”到狂热的“禁止什么，科学要继续发展才行”，各种意见杂陈，而我当然是支持后者。当时我认为，只因为未知和尚未量化的危险就延后研究，是更不负责任的做法。世上有许多人因癌症或纤维囊泡症（cystic fibrosis）病入膏肓，这或许是他们惟一的希望，我们有什么权利拒绝他们？

这种感觉就像被选入西班牙政府召集的特别委员会，评估哥伦布和他的水手将承受的风险。这个委员会要制定出一套方针，看万一发现地球是平的的时候该怎么做，以及水手可以朝地球边缘安全地前进多远等等。

吉尔伯特在华盛顿特区念高中最后一年时，经常逃课到国会图书馆去阅读物理学方面的书。后来他像所有科学神童一样，积极追寻他们心目中的“圣杯”（，G，C，还加入了一些“双脱氧碱基”（dideoxy base）。双脱氧碱基有一个独特的性质：DNA聚合酶会自然而然地将它们结合至成长中的DNA链（亦即组成的复本是与称做“模板链”［template strand］的那条单股DNA互补的链），然后它就再也不能把任何碱基加入这条链。换句话说，这个复制链只能加长至双脱氧碱基为止。

然而，在联合署名后，我立即沮丧起来，后悔在这封“暂停信”上签名。分子克隆显然具有可以为这个世界带来许多益处的潜力，如今，在历经辛苦的研究，而且生物学的大革命就在眼前之际，我们却一致决定退却。这情况令人手足无措。罗杰斯（Mie）所写的专题报道中指出：“分子生物学家在做这类实验时面临的危机，最终可能跟核物理学家在发明原子弹前几年的情况相同。”我们究竟是谨慎，还是怯懦？当时我无法确定，似是心里已经隐隐觉得，答案可能是后者。

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电子显微镜下的质体

定序确认为20世纪70年代最了不起的发现之一。我们已经知道基因是由A，t，G和C构成的线状链，而且这些碱基是根据遗传密码每次三个三个地转译的，进而创造出由氨基酸构成的长链，亦即蛋白质。但是罗伯兹（Rics）和夏普（Pron），而真正负责蛋白质编码的序列（亦即基因具有实际功能的部分）则称为“表现序列”（exon）。后来发现，插入序列主要是复杂的生物体的特色，像细菌就没有插入序列。有些基因的插入序列特别多，例如在人体内，凝血第八因子的基因（血友病患者的这种基因可能发生了突变）有25段插入序列。凝血第八因子是很大的蛋白质，大约有2000个氨基酸那么长，但是为它编码的表现序列仅占基因总长的4%而已，其余96%都是插入序列。

桑格不像是你心目中的诺贝尔奖双料得主。他出生于贵格派基督教家庭，在第二次世界大战期间，他是社会主义者，曾经拒服兵役。更罕见的是，他从不宣扬自己的成就，宁可把自己获得诺贝尔奖的证据藏起来：“得到一个不错的金牌，就放在银行保险箱里；得到一张证书，就放在阁楼里。”他甚至曾拒绝接受爵士爵位：“爵位会让你与众不同，对吧？但我并不想与众不同。”退休后，桑格以照顾剑桥市郊自宅的花园为乐，偶尔也会到“桑格中心”走走，但总是保持低调。桑格中心成立于1993年，位于剑桥附近，是专门从事基因组定序的机构。

数月后，波耶在旧金山的实验室开始跟往南40英里、柯恩位于帕洛阿尔托（Palo Alto）的实验室合作。波耶负责的自然是限制酶研究，而柯恩则负责质体程序。幸好当时柯恩的实验室有一位技术员安妮·张（Aracye），另一个质体上的基因可以抵抗卡那霉素（kanamy）。（最初的结果如同预期，携有第一种质体的细菌被卡那霉素杀死，而携有第二种质体的细菌则被四环素杀死。）这个实验的目标，是要创造出能使宿主对两种抗生素都产生抗药性的“超级质体”（super-plasmid）。

我最害怕的是，社会大众对分子生物学炽烈的偏执恐惧，会导致严苛的法律。以繁杂难懂的法律文字来规范可做和不可做的实验，只会对科学造成伤害。实验计划必须呈交给政治导向的审查小组，无可救药的官僚制度，会像老祖母衣橱里的蛀虫一样难以摆脱。同时，我们在尽最大努力评估研究工作真正的风险时，却因完全缺乏数据而难以定论，在逻辑上也很难证明绝无风险。虽然重组DNA技术从没造成过任何灾难，媒体却老爱想像“最坏的情况”。在谈到1977年华盛顿的一场会议时，生化学家赫佩尔（Leon heppel）巧妙地总结了科学家在这场争论中感受到的荒谬：

虽然波耶和柯恩当时都在旧金山湾区工作，但在夏威夷那场会议前，两人一直没碰过面。在那个限制酶鲜为人知的年代，波耶却已是这个领域的专家，他和同事刚找出EcoRl酶切割地点的序列。波耶和柯恩很快就发现，结合他们俩的专长之后，可以将分子生物学带往崭新的境界，也就是剪贴和复制的世界。有天晚上，他们在威基基（aikiki）附近一家小吃店开始梦想重组DNA技术的诞生，还把构想写在餐巾纸上。他们充满远见的未来大计后来被喻为“从腌牛肉迈向克隆”。

到了20世纪70年代初期，制造“重组DNA”的所有成分都已齐备。首先，我们利用限制酶切断DNA，分离出想要的基因序列；然后利用连接酶把这个序列“贴到”质体内（这时质体就像一张磁盘，内含我们想要的序列）；最后只要把这张“质体磁盘”插入细菌细胞，就可以复制我们所要的DNA片段。细菌细胞分裂时会像复制本身的遗传物质一样，也复制含有我们所要的DNA片段的质体。因此，只要把一个质体植入单一细菌细胞内，细菌在繁殖时就可制造出大量我们所选择的DNA序列。只要让这个细胞不断繁殖，最终就可形成由数十亿个细菌构成的庞大菌落，创造出数十亿个我们想要的DNA复本。这个菌落成了我们的DNA工厂。

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重组DNA分子

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DNA大辩论：1975年爱希勒玛会议期间，（左起）辛格（Maxine Singer）、津德（Norton Zinder）、布雷纳和博格设法解决重组DNA所引起的问题。辛格和津德也都是美国生化和遗传学界的翘楚。

然而，在20世纪70年代的后期，分子生物学并未因为政治因素而完全停顿。这几年中仍有一些重要进展，而且它们大多仍是以具争议的波耶-柯恩分子克隆技术为基础。最重要的突破是发明了读取DNA序列的方法。定序需要大量我们感兴趣的特定DNA片段，但是在克隆技术发展成功之前，科学家一直无法做到定序，只有一些小病毒DNA例外。如前所见，本质上，克隆即是将想要的DNA片段插入质体，再把质体插入细菌。在分裂和生长后，这些细菌会制造出大量DNA片段的复本，这时从细菌里取出DNA片段，就可进行定序。

在20世纪60年代，瑞士生化学家埃布尔（emer Arber）对发展重组DNA技术的贡献，则比较出人意表。埃布尔的兴趣不在于研究像生命的分子基础这类大问题，而在于病毒自然史上的一个疑点。他研究一些病毒DNA在侵入细菌宿主细胞后被分解的过程。有些宿主细胞会把特定的病毒DNA视为外来物质，选择性地攻击它们，但不是所有的宿主细胞都如此（否则病毒将无法繁殖）。这过程是如何发生的？原因何在？无论是在细菌、病毒、植物或动物身上，自然界所有的DNA都是相同的基本分子。细菌在攻击病毒的DNA时，为什么不会攻击自己的DNA？埃布尔找到的第一个答案是一群能降解DNA的酶，称为“限制酶”（restri enzyme）。由于限制酶会切断外来的DNA，因此只要细菌细胞内有它们的存在，就可以限制病毒的生长。这种切断DNA的作用是针对特殊序列所产生的反应：特定的限制酶只有在认出某个特别序列时，才会切断DNA。例如首批被发现的限制酶之一EcoRl，就会辨识和切断碱基序列GAAttC。

在波耶和柯恩成功地完成重组DNA实验的消息曝光后，各界对生物危害（bioional Academy of Sces, NAS）立即调查这项新科技的危险性。一年后，由国家科学院成立并由博格担任主席的委员会，在写给《科学》（Sces）杂志的信上公布调查结论。我本人和其他许多科学家，包括在相关研究上最为积极的柯恩和波耶在内都签署了这封信。在这封“暂停信”（Moratorium Letter）上，我们呼吁“世界各地的科学家”自动自发地暂缓所有关于重组的研究，“直到这类重组DNA分子的潜在危险经过更妥善的评估，或直到有足够的方法能防止它们扩散为止”。这项声明的重点在于承认“我们的关切是基于对潜在可能的判断，而不是基于已经证实的风险，因为在目前，与这类DNA分子的危险性有关的实验数据极少”。

现在假设其他三种碱基也经过相同的程序，以t为例，我们使用A，t，G，C和ddt的混合物，结果形成的分子不是CCGGAddt，就是CCGGAtCAddt。

正当柯恩和波耶，以及此时也投入这领域的其他人，正努力解开剪贴DNA分子的细节时，博格已规划了一个相当大胆的实验：他想看看植入外来DNA片段的SV40，是否能将那段外来基因输送至动物细胞内。为了方便起见，他从现成可用的细菌病毒（即噬菌体），取得要植入SV40的外来DNA，再来检视包含SV40DNA和噬菌体DNA的合成分子是否能成功地入侵动物细胞。如果这个分子跟博格希望的一样，真能入侵动物细胞，就代表他有机会利用这个系统，把有用的基因植入人类细胞。

1961年，科学家从用于调配小儿麻痹疫苗的恒河猴肾脏中，分离出一种称为SV40的猿猴病毒（SV为simian virus的首字母）。这种病毒自然存在于猿猴体内，虽然一般认为它对这些猴子没有影响，但实验很快证明，它可能导致啮齿动物罹患癌症，在特定的实验条件下，甚至可能在人类细胞中引起癌症。由于小儿麻痹疫苗接种计划自1955年实施以来，已经让数百万名美国儿童感染这种病毒，因此这项发现着实令人心惊。小儿麻痹防治计划是否无意间造成一整个世代的人罹患癌症？幸好，答案似乎是否定的：SV40并未造成任何癌症的流行，而且它对人类似乎就跟对猿猴一样无害。然而，尽管SV40已成为分子生物实验室的常客，但许多人对它是否安全仍存有疑虑。我对这件事特别关心，因为那时我已是冷泉港实验室的主任，在我们的实验室里，有愈来愈多年轻科学家正在研究SV40，想找出癌症的遗传基础。

我郑重要求贵院调查这些发现。我也希望贵院能调查这些“怪异生物”（如果真的存在的话）是否跟在新英格兰区所做的重组DNA实验有关。

下一个挑战是从截然不同的生物体上取出DNA（例如人类DNA），然后制造混合质体。早期有个实验成功地把非洲爪蟾（Afri claoad）的基因植入大肠杆菌的质体，再把这个质体植入细菌内。每次细菌群落的细胞分裂时，都会复制那段插入的爪蟾DNA。以容易令人混淆的分子生物学词汇来说，我们了爪蟾的DNA。后来证明哺乳动物的DNA也可以克隆。回想起来，其实这不足为奇。无论来源为何，DNA片段毕竟仍是DNA，化学性质仍然相同。大家很快就发现，柯恩和波耶复制质体DNA片段的做法，显然适用于取自任何生物的DNA。

在此同时，斯坦福大学医学院的博格（Paul Berg）对这件事的前景大感振奋，反倒不在意SV40的威胁，他预料在未来可以利用这种病毒，把DNA片段（外来基因）引入哺乳动物的细胞。这种病毒可以成为哺乳动物体内的分子运输系统，一如柯恩用质体在细菌体内所做的。但柯恩主要是把细菌当作复印机，用以放大DNA的某个特定片段；但在博格的眼中，SV40是把矫正基因引入遗传疾病患者体内的方法。博格超越了他的时代，他想要做的正是今日所谓的基因治疗：把新的遗传物质引入病患体内，弥补先天遗传得到的基因缺陷。

但是为什么细菌不会切断自己DNA的GAAttC序列？这正是埃布尔的第二大发现。在制造以特定序列为目标的限制酶时，细菌也会制造第二种酶，它能以化学方式——在碱基中加入甲基团CtC序列时，在细菌DNA中经过修饰的GAAttC序列就不会被认出来。

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肠道微生物大肠杆菌：如果你愿意去检视的话，在每一克的人类粪便中，可以找到大约1000万个大肠杆菌。

重组DNA革命的下一个大进展，来自细菌的抗药性研究。在20世纪60年代科学家已经发现，许多细菌不是按照标准方式（通过细菌基因组的突变）对某一种抗生素产生抗药性，而是经由引入外来的DNA片段来产生抗药性，这种DNA片段称为质体（plasmid）。质体是独立于细菌染色体以外的小段环状DNA，在细胞分裂期间，跟细菌基因组的其他成分一起复制和传递。在特定情况下，质体也可以在细菌之间互相传递，让接收者能快速获得“出生”时所没接收到的完整遗传信息。这些信息通常包含能带来抵御抗生素能力的基因。抗生素所造成的自然选择有利于那些具有抵抗因子（质体）的细菌细胞。

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重组DNA:克隆一个基因

举例来说，假设现在有一个模板链，它的序列是GGCCtAGtA。在实验中，这一链有许多复本。现在我们用DNA聚合酶来复制这一链，并且事先准备好包含正常的A，t，G，C和一些双脱氧A (ddA）的混合物。这时聚合酶会开始按顺序复制，先从一个C开始（与待复制链的第一个G对应），接着依序加入C，G和G。但是等聚合酶遇到第一个t时，有两种可能：它可以把正常A加到愈来愈长的链上，也可以加入双脱氧A。如果它加入的是双脱氧A，这一链的生长到此为止，这条链会比较短，而且末端是一个双脱氧A: CCGGddA。然而，如果它刚好接上的是正常A，则它会继续加入碱基，例如t，C等等，一直要到聚合酶又遇到t时，才有机会再制造一个双脱氧“终点”。这条链会比先前那条长一点，它的序列是CCGGAtCddA。每次聚合酶遇到t时（亦即要将A加入这条链时）；都会有类似的情形；如果它随机选到的是正常的A，这条链会继续加长，如果它选上的是ddA，则这条链的生K到此为止。

斯坦福大学的柯恩（Stanley Coake） DNA，把不会致命的肺炎菌株变成会致命的菌株。不过，柯恩的研究是把含有抗药性基因的质体，注入先前对抗生素没有抵抗力的菌株内。这个菌株所产生的后代就会对抗生素具有抗药性，并且在每次细胞分裂期间，都将质体DNA原封不动地传给下一代。

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在布雷纳的推动下，这个折中的提案终于通过。当然，两种最极端意见的支持者都有许多不满，但这场会议最终仍达成了一致的建议，允许科学家继续研究已经丧失功能、不会致病的细菌，并强制要求在进行涉及哺乳动物DNA的研究时，必须使用昂贵的防范设备。这些建议后来发展成一整套方针，并在一年后由美国国家卫生研究院公布。

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超级安全的P4实验室，专供针对致命病毒！例如伊波拉病毒）或发展生物武器等进行生化研究之用。在20世纪70年代晚期，要用遗传工程方法来研究人类DNA的科学家也必须使用P4级实验室。

在英国剑桥作研究的布雷纳提供了一份相关数据，这类数据当时极为少见。他收集了一种大肠杆菌的菌落，对于分子克隆研究来说，这种称为K-12的大肠杆菌是最佳的实验品。有些罕见的大肠杆菌菌种偶尔会引起食物中毒，但是绝大多数大肠杆菌菌种是无害的，布雷纳假设K-12也不例外。他关心的不是自己的健康，而是K-12的“健康”：K-12在实验室外是否能生存？他把这种病菌加入牛奶里（因为直接喝不太好喝），一口气把这可怕的饮料喝光。然后他监测自己的排泄物，看是否有任何K-12细胞在他的肠道内繁殖。结果他没找到任何K-12细胞，显然K-12尽管可以在培养皿里繁殖，但在“自然”世界却无法生存。然而还是有人对这个推论表示质疑：即使K-12本身无法生存，这并不能证明它们不能和其他能在人类肠道内生存的菌种交换质体（或其他的遗传信息）。因此，经过“改造”的基因仍有可能进入肠道细菌的族群中。布雷纳主张我们应该培养绝对无法在实验室外生存的K-12菌种。我们可以通过基因改造，确保这个菌种只有在提供特殊养分时，才能生长。当然，我们可以列出一些永远无法从自然界获得的养分，而且这些养分惟有在实验室里才有可能全部同时存在。因此，被改造过的K-12将会是“安全的”细菌，只能在我们控制的研究环境中生存，但真实世界注定要死亡。

1980年，桑格、吉尔伯特和博格共同荣获诺贝尔化学奖，博格是因为改进了重组DNA技术，贡献卓著而受到嘉奖。（柯恩和波耶竟然都没有得获此殊荣，令人感到意外。）这是桑格第二次获得诺贝尔奖。他在1958年因为发明蛋白质定序法（亦即定出其氨基酸的序列），并将它运用于人类胰岛素而第一次荣获桂冠。但是桑格的蛋白质定序法和他为DNA定序所发明的方法，毫无关联；无论是从技术或构想的角度来看，这两者之间都没有因果关系。他在发明这两种方法时，都是从头开始，他或许称得上是分子生物学早期历史上首屈一指的技术天才。

DNA分子非常长，任何一条染色体内都只有一个连续的DNA双螺旋分子。一些评论家很爱把双螺旋跟纽约市电话簿的数据数目或多瑙河的长度相比，好让人了解这些分子有多庞大。但这帮不上我的忙，因为我对纽约市有多少电话号码毫无概念，而提到多瑙河只会让我想起斯特劳斯的圆舞曲，不会想到任何线性长度。

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桑格的DNA定序法

尽管辩论激烈，想借由订定国家法律来规范重组DNA实验的企图，幸好一直没有成功。马萨诸塞州参议员肯尼迪（ted Kennedy）很早就加入这场论战，在爱希勒玛会议结束后仅一个月时，就在参议院举办了一场听证会。1976年他写信给福特总统，建议联邦政府管制产业与学术界进行DNA研究。1977年3月，我到加州州议会的听证会上作证。布朗（Jerry Brown）州长也在场，我趁机建议他：除非斯坦福大学的科学家罹患不明疾病，否则不应考虑这方面的立法行动。如果那些实际处理重组DNA的人都很健康，立法者就不该把焦点放在这里，而应该去关注那些会对民众健康造成更明显威胁的事情，例如骑自行车等等，这样才能提供给民众更好的服务。

基因寻宝游戏席卷整个分子生物学界。1981年，冷泉港实验室开了一门进阶夏季课程，教导基因克隆技术。其后三年中，此课程的实验室手册《分子克隆》（Molecular ing）销售了8万本。DNA革命的第一阶段（1953—1972），也就是早期发现双螺旋和遗传密码所引起的兴奋，最终使得大约3000名科学家投入这个领域。第二阶段从重组DNA和DNA定序技术开始，但在10年多一点的时间内，这个领域的人数就暴增了100倍。

这一年不久，美国国家卫生研究院重组DNA咨询委员会（RAC）在华府提出少了许多限制的指导方针，大多数的重组研究都获得允许，可以进行，包括肿瘤病毒DNA的研究。1979年，健康、教育及福利部部长卡里法诺（Joseph Califano）同意这些修正，至此，无意义地暂缓哺乳动物癌症研究所造成的停滞时期终于结束。

我灰心地离开会场，自觉与大多数同事格格不入。柯恩和波耶也很沮丧，他们跟我一样认为，身为科学家应具有良好判断力，许多同事却自动缴械，只为了被媒体视为“好人”，而非潜在的“科学怪人”（Dr. Fraein）。事实上，绝大多数的人都没有处理过致病生物，并不了解这些限制对我们研究这类生物的人所造成的影响。许多武断的决定让我感到很恼怒。例如，冷血脊推动物的DNA可以研究，但哺乳动物的DNA却是大多数科学家的禁区；显然研究蟾蜍的DNA是安全的，但研究老鼠的DNA则否。我认为这种愚昧的想法简直不可思议，便“以毒攻毒”地指出：难道大家不知道蟾蜍会让人长疣吗？但我这种戏谑的反对徒劳无功。

人数增加也创造出一个全新的产业：生物技术（bioteology）。1975年后，关切DNA的人不再仅限于想了解生命分子基础的生物学家。分子不再是身穿白色实验袍的科学家擅长的学术领域，它已经进入一个截然不同的世界，而这个世界里的人大半穿着时髦西装，打着真丝领带。克里克把他在剑桥的家取名为“黄金双螺旋”（Golden helix），如今这个名字也有了全新的意义。

情况为什么会演变得如此激烈？哈佛的科学家曾建议在校内兴建防护设施，在严格遵守国家卫生研究院的新规定下，进行重组DNA研究。维路奇逮到机会，再加上哈佛和麻省理工的左翼组织基于本身反DNA的主张而支持他，他设法在坎布里奇市通过一项长达数月的禁令，禁止进行所有的重组DNA研究。结果在短时间内造成当地人才明显流失，哈佛和麻省理工许多生物学家纷纷投奔到政治敌意没那么浓的地方，维路奇却获得替社会大众监督科学发展的大名声。1977年，他写信给国家科学院：

科恩伯格是首位在试管里“创造生命”的人。如前所述，他在20世纪50年代发现DNA聚合酶，这种酶通过从两股业已分开的亲代股形成互补股的方式来复制DNA。后来他专心研究某种病毒DNA，最终得以用这种酶复制出病毒DNA全部的5300对碱基。但这个产物不是“活的”；虽然它的DNA序列跟亲代一样，却不具生物活性。这当中还缺乏某种神秘物质。直到1967年，美国国家卫生研究院的盖烈特（Martin Gellert）和斯坦福大学的莱曼（Bob Lehman）才同时找到它：一种被命名为连接酶（ligase）的酶，它能把DNA分子的两个末端“黏”起来。

然而，即使这些讥讽的言词，也无法阻止那些态度坚决的人反击他们眼中如同普罗米修斯般傲慢的科学家。马萨诸塞州坎布里奇市市长维路奇（Alfred Vellucci）就是发起这类反对“圣战”的人之一。维路奇靠捍卫小市民的形象而赢得政治声名，但这次却是以城里顶尖的教育机构，亦即麻省理工学院和哈佛为代价。重组DNA风暴提供了他最佳的政治作秀机会。那时一篇报道生动地描绘了当时的情况：

分子生物学革命的第二阶段于是展开。在第一阶段，我们的目的在于描述DNA在细胞内的运作；现在，有了之后，我们等于拥有了干预和操控DNA的工具。我们可以看见“扮演上帝”的机会正快速地发展，前景可观。这种得以钻研生命奥秘的庞大潜力，以及在对抗癌症等疾病上获得实质进展的机会，令人相当兴奋。但是柯恩和波耶在大幅拓展了我们的科学视野之际，是否也开启了潘多拉的宝盒？分子克隆是否潜藏着未知的危险？我们能否继续兴高采烈地把人类的DNA片段植入大肠杆菌？大肠杆菌在人类肠道的微生物丛林中是占优势的物种，万一这些被改变的生命形态潜入人体的话，怎么办？简单地说，在一些人担忧地呐喊“这就像在制造细菌版的科学怪物”时，我们能否心安理得地充耳不闻？

无论是按照美国国家卫生研究院或其他国家管制单位的规定，愈来愈多的实验都显示，重组DNA程序不会制造出科学怪物（维路奇先生，对不起，可没有什么“怪异的橘眼生物”）。到了1978年，我写道：“相较于几乎其他所有以D开头的东西，DNA真的非常安全。与其用大肆渲染实验室里制造的DNA会导致人类的绝种，倒不如去担心匕首、炸药、狗、狄氏杀虫剂或酒醉驾驶等的影响。”

新DNA股的混合物，每股的长度不一，末端都是加有标记的双脱氧碱基。在凝胶中被电场分离的DNA产物，从胶体底端往上读就是新DNA股的序列。

一身暗红色的双针织夹克和黑长裤，几乎掩不住啤酒肚的黄条纹蓝衬衫，再加上歪斜的牙齿和塞得鼓鼓的口袋，维路奇代表了一般美国人对科学家、科技官僚和自以为聪明的哈佛书呆子所感受到的无奈。他们认为这些人自以为可以操纵世界，结果却留下一堆烂摊子。而要面对这些烂摊子的人是谁？不是那些书呆子。最后得自力救济，清理这堆烂摊子的人总是维路奇和一般的劳动大众。

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SV40轿车：博格和他以病毒命名的本田（honda）车

既然如此，插入序列的存在理由是什么？它们的存在显然会使细胞过程变得极度复杂，因为必须先把它们删掉才能形成信使RNA。这个编辑过程很棘手，特别是从信使RNA中切除一段插入序列时，例如在切除凝血第八因子的信使RNA时发生错误，就有可能会造成移码突变，进而使形成的蛋白质毫无用处。有个理论认为插入序列只是退化的结果，也就是地球上早期生物在进化后所遗留下来的残余物。但是对于为何会有插入基因，以及它们对伟大的生命密码有何用途，至今仍是经常争论的议题。

博格在1959年到斯坦福大学担任初级教授，这是名望比他高的科恩伯格从圣路易市的华盛顿大学被延揽到斯坦福时就与学校说好的条件之一。其实博格和科恩伯格的渊源甚早，他们都出生于纽约的布鲁克林区，也都参加过由伍尔夫（Sophie olfe）老师指导的高中科学社团。博格曾经回忆说：“她让科学变得有趣，也让我们分享想法。”其实这说法太过含蓄，伍尔夫在埃布尔拉罕林肯高中带领的社团出了三位诺贝尔奖得主，分别是科恩伯格（1959）、博格（1980）和结晶学家卡利（Jerome Karle，1985）。他们全都曾公开推崇她对自己的影响。

这些方针让许多参加爱希勒玛会议的人以为，从此可以畅通无阻地进行以克隆“安全细菌”为主的研究。但凡是在这种想法下进行研究的人，很快就发觉困难重重。根据大众媒体所散播的逻辑，如果连科学家都认为有值得担心之处，一般社会大众自然更应该感到忧惧。当时美国正值“反文化”（terculture）的年代，尽管这股反传统的浪潮已开始式微，但毕竟尚未完全消失。越战和尼克松的政治生涯才刚结束，多疑的社会大众根本无力了解科学家本身也才刚开始研究的复杂事物，他们只是一股脑儿采信所谓领导阶层在酝酿邪恶阴谋的理论。至于我们科学家则相当惊讶地发现自己被归类为统治阶层，尽管我们从没想过自己属于这个阶层。波耶是名副其实的嬉皮科学家，但是就连他也在旧金山湾区地下报纸《柏克莱毒舌报》（Berkeley Barb）的万圣节特刊中，发现自己名列湾区“十大妖怪”之一，以前只有贪污的政客和跟工会作对的资本家才会上榜。

注释：

这让我们获得什么结果？在这个实验结束时，我们可获得仵多自模板DNA复制而来、长度不一的链；它们的共同点呢？末端都是ddA。

即使在破解遗传密码后，要发展出能执行这些程序的基本工具，似乎仍遥不可及。然而，20世纪60年代晚期和70年代初期的一些发现，却在1973年巧妙地整合，形成所谓的“重组DNA”（rebinant DNA）技术，亦即编辑DNA的能力。这不只是一般实验技术的精进而已，科学家似乎在朝夕间具备了调整DNA分子的能力，能够创造出自然界前所未见的分子。我们可以借由操控支撑所有生命的分子，来“扮演上帝”。许多人觉得这种想法令人不安。恐惧科技的美国著名作家里夫金（Jeremy Rifkin）就担忧地认为，每一个新遗传技术都像是一个“科学怪物”，不过他所谓重组DNA“重要性可与火的发现相比美”的说法，倒是相当贴切。

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序列大师吉尔伯特（左）和桑格

等20世纪70年代结束时，柯恩和波耶最早的实验所引发的问题，渐渐不再是问题。虽然我们被迫绕了远路，但至少这证明了分子生物学家愿意承担社会责任。

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插入序列和表现序列：在制造蛋白质前，信使RNA中不负责编码的插入序列会被删除。

科恩伯格利用DNA聚合酶来复制病毒DNA，并且借由加入连接酶，使DNA的两个衣端相连，让整个分子形成一个连续环，如同原本的病毒。这个“人工”病毒DNA的行为就跟自然的病毒DNA一模一样。这种病毒通常在大肠杆菌里繁植，而科恩伯格在试管里制造出的DNA分子也一样。他只用两个酶、一些基本的化学成分和用来制造复本的病毒DNA，就创造出具有生物作用的分子。媒体报道说，他在试管中创造出生命，约翰逊总统还因而将这个突破称为“惊人的成就”。

首先，他们用限制酶把这两种质体分别切断，接着把它们混合置入同一个试管并加入连接酶，让被切断的末端相连。就这个混合物的一些分子而言，连接酶只是使被切断的质体恢复原状，亦即它们只是把相同质体的两端连接起来。但有时连接酶会连接不同质体的DNA片段，从而产生想要的混合体。在完成前述步骤后，下一步是用柯恩的质体输入（plasmid-imp）技巧，把所有的质体移植到细菌里，再把培养出来的菌群放到涂了四环素和卡那霉素的培养皿上。恢复原状的质体仍只会让细菌对其中一种抗生素产生抗药性，因此这些细菌在有两种抗生素的环境里无法存活。惟有具有重组质体的细菌才能生存：因为这种质体是由两种DNA重组而成，一种DNA编码可以抵抗四环素，另一种可以抵抗卡那霉素。

1975年2月，在加州海边小镇帕西菲克格罗夫市（Pacific Grove）的爱希勒玛（Asilomar）会议中心举办了一场会议，一共有140位来自全球各地的科学家出席。罗杰斯把这场会议叫做“潘多拉宝盒大会”（Pandora's Box gress）。它的目的是要一劳永逸地决定，重组DNA可能带来的危害是否真的比好处多。我们是否要将暂缓改为永远不得进行？是要不顾一切潜在的危险，奋勇前进，还是要等发展出明确的保护措施后再说？身为大会筹备委员会的主席，博格也是这场会议的名誉主持人，必须设法在会议结束前制定出一致的声明，但这几乎是不可能的任务。

一旦我们发现真核生物（eukaryote，指细胞内有专供储存遗传物质的细胞核的生物）基因的普遍性质后，立刻掀起了一股科学淘金热。一批批拥有尖端技术装备的科学家竞相成为分离（克隆）出重要基因和找出其特色的第一人。最早期的宝藏之一就是造成哺乳动物罹患癌症的突变基因。只要完成数种经过彻底研究的肿瘤病毒（例如SV40）的DNA定序，就可以明确指出致癌基因。这些基因能把正常细胞变成具有癌症特质的细胞，例如生长失控和有细胞分裂倾向，最后造成肿瘤。没多久，分子生物学家就开始分离出人类癌细胞的基因，最后证实人类的癌症起因于DNA的变化，而不是像先前所想的，只是单纯、意外、无关基因的不正常增生而已。我们发现了会加速或促成癌生长的基因，也发现了会减缓或阻止癌生长的基因。细胞似乎就像一辆汽车，需要兼具油门和刹车才能正常运作。

正文 05 DNA、金钱与药物：生物技术的新世界

生技前锋一网打尽所谓“明显的”产品，也就是已知具有生理功能的蛋白质，例如胰岛素，t-PA，hGh与EPO等等，在这之后，这个产业开始迈入投机性较重的第二阶段。在确定会成功的产品都已开发后，急着找到金矿的公司开始资助可能的赢家，甚至愿意投入风险大的赌注。他们从“确知”某样产品必会成功，演变成“希望”某个潜在的产品会成功。只可惜，由于成功几率变小、技术上的挑战，以及在一种药物获得FDA核准前的重重关卡，这些因素让许多胸怀大志的生技业新手大受挫折。

比方说，生技公司的创建者一般是大学教授，而支撑其商业前景的研究成果自然是来自他们在大学的实验室。例如Biogen的共同创办人魏斯曼（Cerferon），作为治疗多发性硬化症（multiple sclerosis）之用，而这也成为Biogen最赚钱的产品。还有，吉尔伯特也是在哈佛大学进行研究，试图将重组胰岛素加入Biogen的产品名单，只不过最后没有成功。这时一些问题随即浮现：教授是否能以利用大学设施所进行的研究来获利？学术科学的商业化是否会造成矛盾的利益冲突？产业规模的分子生物学进入新时代后，再度煽动了尚未完全平息的安全争议：在攸关庞大金钱的情形下，这个新产业的舵手会把安全极限推至何处？

根据估计，美国大约有800万名糖尿病患者，因此胰岛素可说是生物技术的金矿。波耶和史旺森并非惟一看出这个潜在商机的人，波耶在加州大学旧金山分校的一群同事，以及哈佛大学的吉尔伯特也看出克隆人类胰岛素的科学与商业价值。1978年5月，吉尔伯特和其他几位欧美人士共组Biogen（“生物基因”）公司，这个商机的赌注提高了。Biogeececech是在旧金山的酒吧诞生，Biogen则是在豪华的欧洲饭店成立。但是这两家公司都有相同的愿景，其中都包含胰岛素。竞赛就此展开。

史旺森主动接触波耶时才27岁，但是已经在高风险的金融业闯出名声。当时他正在寻找新商机，并且凭着自身的科学背景，看准新兴的重组DNA技术颇有可为。问题是，跟他谈过的人都告诉他，时机尚未成熟。就连柯恩也认为这个技术要应用到商业上，至少还要好几年时间。波耶则厌恶会让他分心的事物，特别讨厌跟西装笔挺的人打交道，在t恤配牛仔裤的学术科学界，这些人显得格格不入。但是史旺森不知用了什么方法，说服波耶在星期五下午拨出10分钟时间跟他谈谈。

自从重组DNA技术让我们得以驾驭细胞，制造几乎任意一种蛋白质后，一个问题自然会浮现：我们为何要把自己限制在制药业？以蜘蛛丝为例，构成蛛网上放射状辐线的牵引丝（dragline silk）是一种极为强韧的纤维，若以同等重量计算，其强度是钢铁的5倍。虽然有一些方法可以诱骗蜘蛛吐出超过他们所需的蛛丝量，但这种生物的地域性太强，无法集体饲养，因此蜘蛛农场的计划都失败了。然而，现在研究人员已经分离出制造蛛丝蛋白质的基因，可以将它们插入其他生物体内，把这些生物体当作蛛丝工厂。美国国防部也慨然赞助了这项研究计划，五角大楼认为“蝴蛛人”在美国军队里前景可期：未来士兵可能会穿上具有保护功能的蛛丝盔甲装！

胰岛素顺理成章成为Geech第一个商业目标。糖尿病是身体内制造的胰岛素太少（第Ⅰ型）或根本没有（第Ⅱ型），因此病人需要定期注射这种蛋白质。1921年之前，科学家还没发现胰岛素在调节血糖含量上的角色时，第Ⅰ型糖尿病是会致命的病。但在发现胰岛素的功用后，生产胰岛素供糖尿病患者使用就成为重要的产业。由于大多数的哺乳动物调节血糖含量的方式大致相同，因此我们可以利用家畜的胰岛素，主要是猪和牛。猪和牛的胰岛素跟人类的稍有不同：在50个氨基酸的蛋白质链中，猪胰岛素和人类胰岛素相差一个氨基酸，牛胰岛素则相差三个氨基酸。这些差异偶尔会对病人不利，糖尿病患者有时会对“外来的”蛋白质过敏。避免过敏问题的生物技术法，就是提供糖尿病患者真正的人类胰岛素。

反转录酶让Biogen和其他人可以简单利落地制造出不含插入序列的人类胰岛素基因，以便插入细菌内。第一步是隔离出由胰岛素基因制造的信使RNA。由于编辑过程，从DNA复制而来的信使RNA没有原本DNA中所含的插入序列。RNA本身不是特别有用，因为RNA跟DNA不同。它们是脆弱的分子，很容易迅速降解。此外，柯恩和波耶的方法是要把DNA插入细菌细胞，而非RNA。因此，他们的目标是要利用反转录酶，从编辑过的RNA分子来制造DNA。用这种方法制造出的DNA片段没有插入序列，但是有细菌制造人类胰岛素蛋白质所需的一切信息，也就是经过整理的胰岛素基因。

注释：

他们的计划非常简单：设法运用柯恩和波耶的技术，制造有销路的蛋白质，例如人类胰岛素等具有医疗价值的蛋白质。他们可以将“有用的”蛋白质的基因插入细菌内，让细菌去制造它们。接下来就只剩产量的问题，把制造地点从实验室的培养皿换成巨大的工业槽，再等着收成即可。基本原理很简单，实际做起来却不容易。然而波耶和史旺森仍很乐观，各自拿出500美元合伙创业，致力开发新技术，1976年4月成立了世界第一家生物技术公司。史旺森建议以两人的名字，把公司命名为“赫伯-鲍伯”公司（ecigineering teology）的简称。

我的看法是，善良的专利授权应两者兼顾：一方面使创新的研究获得认可及奖励，保障研发者的权益，另一方面也使新技术得以广为应用，发挥最大效益。只可惜，不是每个重要的DNA新方法都能遵循斯坦福大学立下的明智典范。比方说，聚合酶连锁反应（polymerase , PCR）是一种宝贵的技术，可将微量DNA放大。PCR是1983年由西特斯公司（Cetus Corp.）发展出来的（第七章对PCR有更多介绍），并迅速成为分子生物学界研究计划广泛运用的一项技术。然而，它的商业应用则受到诸多限制。在给予柯达（Kodak）一项商业授权后，西特斯将PCR的专利权以3亿美元的价格卖给瑞士的化学、制药及医疗诊断产品大厂罗氏公司（er）必须支付这家公同15%的权利金。

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利用反转录酶克隆基因，但不克隆插入序列。

柯恩证明自己不仅是技术领域的先驱，在从原本的纯学术心态，演变为完全适应高利润的生物学时代这点上，也是领袖群伦。他从一开始就知道，重组DNA技术具有商业应用的潜力，但他从来没有想过要为柯恩-波耶克隆技术申请专利。后来是斯坦福大学技术授权室的雷莫斯（Niels Reimers）在《纽约时报》头版上读到他们的重大胜利后，才提出建议。起初柯恩犹豫不决，认为这项突破是累积先前数代的研究才得以成功，而那些早期研究的成果都供人自由分享，因此替最新发展申请专利似乎是不当的做法。但是每一项发明都是以先前的发明为基础（例如蒸汽火车头惟有在蒸汽引擎问世后才有可能发明），而专利原本就属于那些能够以前人的成就为基础，作出重大创新改革的人。1980年，在斯坦福大学首次为这项技术提出申请6年后，柯恩-波耶克隆法终于取得专利。

位于圣地亚哥的新手SIBIA公司（沙克研究所［Salk Institute］的关系企业）就得到苦涩的教训。在发现神经传递质烟碱酸的细胞膜上受体时，它似乎可以促成帕金森氏症的突破性疗法，但如同在生技业经常发生的情形，好构想只是漫长科学过程的开端而已。最后，SIBIA研究的药物在猴子身上获得不错的结果，看来颇有希望，但在人类身上却宣告失败。

光是进入P4实验室就是一项严苛的考验。在脱掉所有衣物后，每位研究员必须穿上政府提供的白色男用短内裤、黑橡胶靴、类似睡衣的蓝外衣、类似医院里穿的后开式褐色长袍、两双手套和类似浴帽的塑料帽。然后所有的东西都必须很快地用甲醛冲洗，一件都不能漏，包括所有设备：各种装置、瓶子和玻璃制品。连写在纸上的实验说明也都必须经过甲醛冲洗；因此这些研究员把实验说明一张张放进密封袋，希望甲醛不会渗进去，把所有的纸变成皱皱巴巴棕色的一团，就像羊皮纸一样。任何暴露在实验室空气中的文件最终都必须销毁，因此这个哈佛团队甚至不能带实验笔记进去。在穿过甲醛池后，他们走一小段楼梯到下层的P4实验室去。任何人在离开实验室时，都必须重复同样冗长的消毒程序，包括淋浴在内。

Geeczfeldt-Jakob disease），一种可怕的脑退化症，与俗称的疯牛病类似。1985年，美国食品药物管理局（FDA）开始禁止使用取自尸体的ech所研发、不会有感染危险的重组hGh，正巧在同年获得使用核准。

抗体是由免疫系统所制造的分子，能与入侵生物体结合并进行辨识。MAb来自于单一的制造抗体的细胞株，可以结合至特定的目标上。它们很容易在小鼠体内制造出来，只要把目标物质注入小鼠体内，诱发免疫反应，再培养产生MAb的小鼠白血球即可。由于MAb可以辨识和结合至特定分子上，因此科学家当时希望它们能够准确地瞄准有害的入侵者，例如肿瘤细胞。这种乐观看法促成大量以研究MAb为主的公司成立，但它们很快遇到障碍。讽刺的是，其中最大的障碍就是人体本身的免疫系统。人类的免疫系统视这些小鼠MAb为外来物质，并在它们有机会对目标采取行动前就将它们摧毁。后来有多种方法就以使MAb“人类化”为目的，尽可能以人类的成分取代小鼠抗体。最新一代的MAb已经成为生技业最大的发展领域。

这一切都是为了获得克隆一段人类DNA的特权。在今日恐惧心没那么重、知识也更发达的时代，修习基础分子生物学的大学生经常在基本的实验室中执行相同的实验。吉尔伯特和他的团队在经历这一切后，仍然无法克隆胰岛素基因，难怪他们会怪罪在P4实验室经历的噩梦。Geececech胰岛素的独家授权卖给他们。因此，当他的科学家伙伴在实验室里忙碌时，他也在董事会的会议室进进出出。他很确定礼来会同意，因为即使企业巨人也不愿错过重组DNA技术所代表的意义：制药的未来。

但生物技术问世后，这一切都改变了。在20世纪80年代，科学与商业的关系所发生的变化是10年前无法想像的。现在生物学成为奖赏丰厚的金钱游戏，随之而来的是新的思考态度与复杂问题。

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哈佛大学最初的反应是成立自己的生技公司。在拥有充足的风险投资资金，以及哈佛两位分子生物学明星普塔什尼和马尼亚提斯（tom Maniatis）的智慧资产的情况下，这个企划案似乎有十足的成功把握，势将成为生技竞赛中的主角。然而，在1980年秋天，这个计划宣告结束。当这个计划送交校务会议表决时，教授们拒绝让哈佛把纯洁的学术带入黑暗的商业界。当时有人担心这家公司会在生物系中制造利益冲突：在这个利润中心成立后，教授的聘任仍是完全以学术成就为基准，还是得开始考虑他们对公司的潜在贡献能力？最后哈佛大学被迫撤出，放弃它在这家公司20%的股份。16年后，这家公司以12.5亿美元的高价卖给制药巨擘惠氏药厂（yeth）时，那次决定所付出的代价明显可见。至今为止，哈佛的分子及细胞生物学系仍没有任何特定基金可以资助超出薪水以外的研究。

牛生长激素（bovine growto）克隆了BGh基因，制造出重组BGh。乳牛原本就会制造这种激素，但是在注射孟山都的BGh后，它们的牛乳产量可以增加10%左右。1993年底，美国食品药物管理局核准BGh的使用，到了1997年，美国的1000万头乳牛中，大约有20%接受BGh补充剂。它们生产的牛乳跟未接受BGh补充剂的牛所生产的牛乳没有任何差异，两者都含有同样微量的BGh。事实上，反对将牛乳标示为“非BGh补充牛乳”与“BGh补充牛乳”的主要论点在于：接受补充剂与没有接受补充剂的牛所生产的牛乳，根本无法区分，因此无法断定广告所言是否属实。由于BGh让农民可以在饲养较少乳牛的情况下，达到相同的牛乳产量，因此基本上这是有利于环境的事，因为这可以减少乳牛的数量。由于牛产生的甲烷气体是造成温室效应的主要物质之一，因此减少牛应该会对全球变暖的情况有长期的改善效果。甲烷留存热的有效性比二氧化碳高25倍，而一头放牧的牛平均每天制造600公升的甲烷——足以替40个气球充气。

以基因技术改造的生物体本身，迟早也可以取得专利。事实上，这方面最早的尝试是在1972年，它涉及以传统的遗传学方法，而非重组DNA技术改造的一种细菌。这对生技业的暗示很明显：如果以传统技术改造的细菌能申请专利，那么以新的重组方法改造的细菌应该也能。1972年，通用电气公司研究部门的科学家恰克拉巴提（Anada Cy）替自己培养的一种假单胞细菌属（pseudomonas）细菌申请专利，这种细菌可以当做全效型油渍降解剂。在此之前，分解漏油最有效的方法是使用数种不同的细菌，每种细菌各降解石油的一个成分。恰克拉巴提结合不同的质体，每种质体各自为一种不同的降解路径编码，从而制造出一种属于假单孢菌属的超级降解菌。最初恰克拉巴提的申请遭到拒绝，但是在历经8年漫长的法律程序后，这项专利终于在1980年获得核准，当时最高法院以五比四通过对他有利的判决，并在结论中指出“人类制造的活微生物是可申请专利的项目，惟该项目必须为人类发明才能与研究之结果”，如同此案例。

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1981年3月9日出版的《时代》杂志以波耶为封面人物，标题是：“在实验室里塑造生命——基因工程大繁荣”；同一期的另一个焦点人物是英国未来的王妃黛安娜。

基本上，为应用方法取得专利的做法会限制重要技术的实际运用，从而阻碍进一步的创新，但是斯坦福大学处理这件事的方法很明智，因此没有造成这类负面影响。柯恩和波耶（及其机构）因为在商业上的重要贡献而获得奖励，却没有以牺牲学术进展为代价。首先，专利权规定只有法人机构必须因使用这项技术而付费，学术研究人员则可以自由使用。其次，斯坦福大学拒绝收取很高的授权费，以免造成只有最富有的公司和机构能使用重组DNA技术。使用柯恩-波耶方法的专利费用相当低廉，一年仅需1万美元，再加上对产品销售额收取最高3%的权利金，这使得这个方法能为任何想使用它的人所用。这个对科学有利的策略，证明对商业也有利：这项专利为加州大学旧金山分校和斯坦福大学赚进大约2.5亿美元。而波耶和柯恩两人也慷慨地把部分收益捐给他们的大学。

诱导细菌制造人类蛋白质是件棘手的事，尤其是人类基因中非编码的DNA片段，即插入序列。由于细菌没有插入序列，因此无法处理它们。人类细胞会小心地“编辑”信使RNA，移除这些非编码片段，但不具这种能力的细菌无法从人类基因制造蛋白质。因此，若要利用大肠杆菌从人类基因制造人类蛋白质的话，势必得先克服插入序列的问题。

Geescriptase）把RNA转变成DNA。美国肿瘤学家特明（emin）和病毒学家巴尔的摩（David Baltimore）就是因为在1970年发现这现象，荣获1975年诺贝尔生理医学奖。

但是，有关BGh的争论只是开端而已。对里夫金和跟他一样害怕DNA的人来说，BGh只是开胃菜，基因改造食物将是这些抗议者的主菜。

这个案件最初是告上英国法庭。开庭时，主审法官怀特福德（Justice ford）大多数时间都坐在一大叠书籍后，似乎已经睡着。这个案子的基本问题在于最早克隆基因的一方，是否应获得其后制造与使用该蛋白质之权利。在给Geistitute及其赞助商维康（elle）制药公司的判决中，怀特福德下结论说，Geec-PA的有限过程提出狭义专利权主张，但无权对该蛋白质产品提出广义专利权主张。Geececistitute的看法，即这项“发现”确实是基于“明显的”科学方法，因此Geech的专利申请无效。

依照学术生物学界的传统，优先权最重要——亦即谁最先发现。而且，最先发现的人所获得的奖赏是声誉，不是金钱。当然，这也有例外，例如诺贝尔奖就伴随着丰厚的奖金。但大体而言，我们研究生物学，是因为我们热爱它。我们微薄的薪水当然无法提供多少诱因。

设于旧金山市郊的Sugen公司已研发出两种特定的小分子药物，它们在动物模型系统中能对抗特定的血管生成生长因子和抑制肿瘤。虽然尚未能证明这两种药在分别单独使用时，能有效对抗发病后期的人类癌症，然而，加州大学旧金山分校的哈那罕（Doug hanahan）对容易罹癌的“肿瘤鼠”进行实验后，所得到的初步数据显示，Sugen的两种药物在搭配使用时可能可以奏效。只可惜，由于杜邦对肿瘤鼠的授权政策风波不断，其他机构继续肿瘤鼠的实验受阻，前景堪忧。

在这方面，我们可以从大自然的实例中寻求解答，亦即实际模仿自然选择的“引导式分子进化”（directed molecular evolution）程序。在自然选择中，新变种是由突变随机产生，再经过个体竞争的筛选；成功（适应力较好）的变种比较可能存活并产生下一代。引导式分子进化是在试管里模仿这个过程。先用生化技术让为某个蛋白质编码的基因发生随机突变，再模仿基因重组，混合这些突变体，以创造新序列。接着从形成的新蛋白质中，选出在特定情况下表现最好的蛋白质。整个过程重复循环数次，每次都由那些在前一次循环中“成功胜出”的分子，在下一次循环中彼此竞争。

作家霍尔（Stephen hall）在他记述克隆胰岛素竞赛的书中，描述了吉尔伯特和同事们梦魇般的经历：

成功的故事很少见，但我相信未来将会愈来愈多。由瑞士诺华制药厂（Novartis）的化学家研发的药物Gleevec，能治疗一种称为慢性骨髓性白血病（ic myeloid leukemia, CML）的血癌，方法是针对这类癌细胞所产生的过多的细胞膜上受体蛋白质，阻断它们的刺激生长活动。如果在CML的早期阶段使用Gleevec，通常可以形成长期不复发的缓解期，而且如果顺利的话，许多病例将可真正痊愈。但是对一些不幸的患者而言，他们的病仍会复发，原因在于为细胞膜上受体蛋白质编码的基因发生了新的突变，造成Gleevec失去功效。

当专利涉及进行必要的分子操控所需的“关键技术”时，专利持有人就等于以整个研究领域为人质，要求赎金。虽然每一桩专利案件都应该根据各自的实际情况来作处理，但仍应遵循一些一般性的规则。对科学进展显然极为重要的技术，应该效法柯恩-波耶的例子：这种技术应该开放给公众，而且授权收费应在合理范围内。这些限制绝不会违反自由企业的伦理。如果某个新方法真是一大进展，它应该会被广泛应用，因此即使仅收取价格不高的权利金，也会创造出可观的收入。然而，产品专利的适用范围，应该仅限于这项技术所直接创造出来的特定产品（药品、转基因生物），而不是将所有可能应用到这项新技术的其他产品，统统包括在内。

事实上，由于李德的研究实验是由杜邦公司出钱资助，因此研究成果的商业权利不属于哈佛大学，而是属于这家化学大厂。其实“哈佛鼠”应该叫作“杜邦鼠”才对。无论名字为何，这项专利对癌症研究的影响非常深远，也招致了反效果。

波耶很擅长结交。我们先前己经看到，1972年，他和柯恩在夏威夷威基基一家小吃店聊天后，就促成了重组DNA的实验。1976年，类似的事情再度发生，这回是在旧金山，对象换成一位名叫史旺森（Bob Swanson）的风险投资家，而他们促成的结果则是被称为生物技术的全新产业。

单株抗体（monoal antibody, MAb）的研发是另一个期望落空的例子，不过它摔的跤过重了些。当剑桥大学医学研究学会（MRC）分子生物实验室的米尔斯坦（César Milstein）和柯勒（Gees Koler）在20世纪70年代中期发展出MAb时，它们立即被视为将改变医学界的“明日之星”。然而，由于一次在今日无法想像的疏忽，医学研究学会竟然未能取得专利权。它们虽未成为明日之星，但在期望落空数十年后，现在它们终于开始获得应有的地位。

律师不仅替新发明，也替促成这些发明的想法和概念申请专利，这种积极做法对新技术的广泛使用性造成的伤害更大。由李德（Phil Leder）培育出来的基因改造鼠就是一个很好的例子。李德率领的哈佛大学研究小组，在研究癌症的过程中培育出一种特别容易罹患乳癌的小鼠。他们采用既有的技术，把用基因工程改造过的癌基因插入小鼠的受精卵里。由于诱发小鼠罹患癌症的因子可能与诱发人类癌症的因子类似，因此科学家预期这种“肿瘤鼠”（onouse）可以帮助我们了解人类的癌症。但是，哈佛的律师群不只是针对李德研究小组所培育的小鼠申请专利，而且把所有容易罹癌的转基因动物都包含在内——他们甚至没有把范围限定在鼠辈。这个专利保护伞在1988年通过，此后这种容易罹癌的小型啮齿动物就被取了“哈佛鼠”（harvard mouse）的绰号。

生技业另一个令人振奋的新领域，在于改善天然蛋白质。如果些许操控就可以获得更有用的成果，我们为何要满足于大自然很早以前顺应进化压力所作出的设计？何况那些进化压力有时只是一时性的，如今也不相干了。从既有的一个蛋白质着手，我们现在已经能够稍微改动它的氨基酸序列。遗憾的是，我们所知仍有限，无法得知即使仅改变氨基酸链上的一个氨基酸，可能会对这个蛋白质的性质造成什么影响。

设在费城附近的tocor公司（现在属强生集团旗下）便研发出了ReoPro，这种MAb专门锁定附着在血小板上、促使血块形成的一种蛋白质。ReoPro可防止血小板相连，减少致命血块在病患体内形成的机会，例如接受血管造形术（angioplasty）的病人。在生技赌注上向来不落人后的Gee，—种以特定形式的乳癌为目标的MAb。西雅图的Immunex则制造出一种以MAb为主、用于治疗类风湿性关节炎的药物，称为Enbrel。类风湿性关节炎与体内的特殊蛋白质“肿瘤坏死因子”（tumor neerosis factor, tNF）过量有关，而这种蛋白质与免疫系统的调控有关。Enbrel的功能在于捕捉过量的tNF分子，防止它们引发会对关节组织造成伤害的免疫反应。

其他的生技公司仍想克隆基因，利用其蛋白质产物来制造新药，其中最受欢迎的基因是其蛋白质产物通常可见于细胞表面，作为神经传递质、荷尔蒙和生长因子的受体（receptor）。人体就是通过这些化学使者，才能协调个别细胞与其他亿万个细胞的作用。科学家最近发现，过去通过反复试验“盲目”发展出来的药物，就是经由影响这些受体而发挥作用。这些新的分子知识也解释了为何许多这类药物都有副作用。受体经常属于某群类似的蛋白质，一种药可以锁定与特定疾病有关的受体，但它也可能在无意间锁定类似的受体，因而造成副作用。聪明的药物设计应该提高锁定受体的准确度，确保只有目标受体才会被锁住。然而，如同MAb的例子，在纸上的卓越构想经常很难付诸实现，更不用说要从中赚大钱。

这两家互相竞争的新公司采取不同方法来解决这个问题。Geececech钻这些规定的漏洞，使用人工复制的基因，而不是实际由人类身上取出的基因。他们可以在不受新规定掣肘的情形下，放手研究如何制造胰岛素。

在过去20年中，分子生物学术界与商业界从早期充满怀疑与伪装神圣的关系，渐渐趋向于正面的、有益的共生关系，大学开始积极地鼓励教授发展商业利益。在记取哈佛对Geistitute一事的教训后，大学已经发展出一些方法，利用在校园研究出来的应用技术来获利。它们设定了新的行为规范，目的在于防止横跨产学两界的教授招致利益冲突。在生物技术的早期岁月，学术界的科学家在跟商业公司合作时，经常被指控为“卖身”。现在，参与生技企业已经成为在DNA领域发展辉煌事业的标准做法，产业界可以提供充裕的资金（外加科学成就上的精神报酬），毕竟从商业角度来看，生物技术无疑是现今最尖端的科学领域。

尽管协助勃起的药物市场很大，但癌症疗法无疑是生技业最大的推动力。在治疗癌症上，以放射线或化学疗法“杀死细胞”的传统做法，必定也会杀死健康的正常细胞，而且通常有可怕的副作用。现在，随着DNA疗法的进展，研究人员终于即将能够发展出只锁定关键蛋白质的药物，这些蛋白质会促进癌细胞的生长与分裂，其中有许多是生长因子，且其受体位于细胞表面。即使对最优秀的药物化学家来说，研发能抑制目标对象却不会使其他重要蛋白质丧失功能的药物，都是一个困难的挑战。从成功克隆目标基因，到取得食品药物管理局的核准，再到广泛运用，这趟充满变量的旅程不折不扣是个长期冒险，很少能在10年内完成。

表皮生长因子的受体（epidermal grFR），可能是抗癌药物最重要的目标蛋白质之一。这种受体的数量在癌细胞（特別是乳癌和肺癌）中经常比在正常细胞中高出许多，这显示它很可能可以成为药物锁定的目标。现在已经有数种专门阻断EGFR作用的有效药物处于临床试验的后期阶段。虽然锁定特定目标的药物问世后，可以成为对抗癌症的强大新武器，但是在最初的缓解期后，随着体内癌细胞发展出对新药物的抵抗力，许多患者有可能复发。基于这个原因，许多人逐渐认为要对抗癌症，较好的长期方法是攻击它们的营养供输生命线。癌细胞和所有的细胞一样，需要养分才能成长，而且它们是从附近的血管吸收养分。如果阻断通往肿瘤的血管，最终可以使它们供应的癌细胞饿死。小肿瘤惟有在被新形成的血管浸润（这种过程称为“血管生成”［angiogenesis］）时，才会变得危险，这个想法是福克曼（Judah Folkman）在20世纪60年代首先提出来的，当时他正在华府郊区的海军医学研究所服兵役。他是俄亥俄州犹太教教士之子，聪慧早熟，也是俄亥俄州立大学首位进入哈佛医学院的毕业生。他上高中时就曾帮忙替一只狗动手术，大学时发明出一种能在暂时切断血液供应时冷却肝脏的手术装置。他在34岁时，成为哈佛大学史上最年轻的外科教授。然而，一直到最近科学家发现三种特定的生长因子后，才有办法来试验福克曼的抗血管生成想法，这三种生长因子对血管内皮细胞的生长很重要。为对抗这些生长因子所研发的抑制剂（亦即抗血管生成药物），最终可望证明能有效治疗许多形式的癌症。在福克曼提出真知灼见的40年后，我们或许终于可以在不久的将来治愈大多数的癌症，包括那些已经对最好的传统抗癌药物产生抵抗力的癌症。

普塔什尼和马尼亚提斯不顾一切，决定继续筹组公司，引发了新一波的阻挠。维路奇市长禁止在马萨诸塞州坎布里奇市进行重组DNA研究的禁令虽然已是过去式，但是反DNA的情绪依旧未散。普塔什尼和马尼亚提斯刻意避免耀眼的高科技名称，例如Geecistitute（遗传研究所），希望这样的名称能让大家联想到生物学史上威胁性较小的果蝇时代，而不是崭新的DNA世界。基于同样的理由，这家新公司决定不设在坎布里奇市，而移到邻近的萨默维尔市（Somerville）。然而，在萨默维尔市政厅举办的辩论激烈的听证会，证明维路奇效应已经传至坎布里奇市以外，结果Geistitute的营业执照申请被拒。幸好，跟坎布里奇市隔着一条查理士河（Cistitute搬到北坎布里奇，跟在它诞生时就放弃它的大学位于同一条街上。

在美国，这类案件是在陪审团前进行辩论的。Geecistitute不利，判定Geech的广义专利权是有效的。这或许不是美国司法上的最佳判决，但这个案子却成为一个范例：从此大家都会为自己的产品先申请专利，无论其使用的科学是否“明显”。在未来的纷争中，惟一重要的是谁先克隆出该基因。

基因工程师很早就知道他们的技术也可以用于改善农业。基因改造植物现在也成为争议的风暴中心，如同在生技界司空见惯的情形。早期农业上的一大贡献，也就是增加牛乳产量的做法，竟然也曾招致激烈抗议。

研究人员新近发现，人体中有一群可能是自然形成、可以抑制血管生成的蛋白质，也能阻断小鼠肿瘤的血管浸润。其中两种由欧雷利（Mi）和血管增生抑制剂（endostatin），目前处于临床实验阶段。虽然这两种蛋白质在在血液中的数量都太少，无法抽取出来进行人体试验，但研究人员可以利用重组DNA程序，在酵母菌细胞里制造足供临床使用的数量。虽然癌细胞血管阻断素和血管增生抑制剂在单独使用时，都还不能证明对人体具有神奇的抗癌效果，似小鼠实验已经显示，如同Sugen的两种药物，同时使用这两种蛋白质以产生疗效的方法，可能很快就会问世。在接下来的10年，由小分子和蛋白质抑制剂所组成的无敌舰队，或许会在癌症患者的身体系统中巡航，在肿瘤有机会致命前，阻挠血管生成。如果真能用这方法阻断肿瘤的生长，未来我们可能会和糖尿病一样，把癌症视为一种虽然不能根治，但是可以控制的疾病。

结果这10分钟延长为数小时，他们在会谈结束后还转往附近的丘吉尔酒吧喝了几杯啤酒，史旺森发现自己成功地唤醒了一位蛰伏的企业家（在德利区高中1954年的毕业纪念册里，当时担任班长的波耶就曾宣布，他的抱负是“当成功的商人”）。

我们可以用洗衣为例来说明引导式分子进化的运作。假设现在有一件红t恤意外地跟一堆白床单一起丢进洗衣机，红t恤上的部分染料会溶解掉，使白床单全都染成淡粉红色。幸好，有一种俗称“墨水盖”的毒蕈（ink cap mushroom），它自然产生的过氧化酶（peroxidase）能够使渗出的染料脱色。问题是，这种酶在洗衣机的热肥皂水中无法发挥功能，这时引导式分子进化就可以改善这种情况：它可能发展出一种经过特殊“进化”的酶，具有比毒蕈的酶强174倍的抗高温能力。而且这种有用的“进化”不需要很长的时间。自然选择需要漫长的岁月，但是，在试管里进行的引导式分子进化可以在短短数小时或数天内完成。

如同Regeneron研究神经生长因子，却外发现它与减重有关，生技领域的突破经常出于纯粹的运气，而不是依照药理学，精心设计下所获得的科学成果。例如1991年，总公司设于西雅图、由Amgen著名的莱斯曼所领导的公司ICOS，研究一类称为磷酸二酯酶（perase），可以降解细胞讯息传递分子（cell-signaling molecule）的酶。他们的目标是研发降血压的新药，却在其中一个试验药物中发现出人意料的副作用。他们无意中发现了类似万艾可，可以治疗勃起机能障碍的疗法，这个药物所隐含的商机可能远超出他们的梦想。

但是史旺森不是惟一向礼来提出建议的人，其实礼来已经在赞助他们的竞争对手，甚至派主管到法国的斯特拉斯堡（Strasb）督导一项很有希望的克隆胰岛素基因研究，对方所采取的方法与吉尔伯特类似。然而，当Geecececech在1980年9月上市，短短几分钟内，它的股价就从35美元飆涨至89美元，创下华尔街史上股价上涨速度最快的纪录。波耶和史旺森发现自己的身价在一夕之间跃升至6600万美元！

当时我很惊讶BGh竟会激起反DNA游说团体这么激烈的反对。随着基因改造食品的争议持续不断，现在我发现职业反对者什么事都可以拿来做文章。生物技术的死对头里夫金就是从1976年美国开国200周年纪念起家——他反对举行庆祝活动。之后他开始反对DNA。80年代中期，在听到有人说BGh可能不会激起民众的反对后，他的反应是：“我会让它成为一个议题！我会找到方法的！它是生物技术第一个户外产品，我绝对要抗争。”他也真的这么做了。“这是不自然的。”（但是它跟“自然的”牛乳无法区分。）“它含有会致癌的蛋白质。”（它不含致癌蛋白质；再说，无论如何，蛋白质也会被消化作用分解掉。）“它会使小农失业。”（跟许多新技术的情形不同，BGh不需要预先付费，资金压力不大，因此小农夫不会居于劣势。）“它会对牛造成伤害。”（在数百万头乳牛身上实施9年的经验已经证明，这对牛并不会造成伤害。）最后，当里夫金设想的所有可怕情节都没有发生时，这个议题就跟爱希勒玛时代对重组技术的反对一样，逐渐消失。

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专业反对人士里夫金：你想得到的，他都反对过

尽管恰克拉巴提案具有澄清作用，但在早期，生物技术与法律之间的混乱情况仍无可避免。这中间涉及重要的利害关系（如同本书第十章探讨的DNA指纹案），此外律师、陪审团和科学家经常说不同的语言。到了1983年，Geecistitute都已成功克隆出组织纤溶酶原活化物（tissue plasminogen activator, t-PA）的基因，这是一种重要的医学武器，可以对付引起中风与心脏病的血块。然而，Geistitute并没有为此申请专利，因为他们认为克隆t-PA的基本科学方法显而易见，换言之，是不可能取得专利的。但是Geecistitute变成侵害了Geech的权利。

在生技产业的初期阶段，大多数的公司都把注意力放在已经知道功能的蛋白质上。克隆人类胰岛素注定要成功，毕竟，早在Gee alpistitute都研发了重组形式的EPO。这种EPO的功用及商业可行性都已经很确定，惟一未知的是哪一家公司会成为市场上的领导者。虽然Amgen的执行长莱斯曼（Gee Ratistitute的官司，现在Amgen光靠EPO每年就赚进20亿美元，成为生技市场上最大的公司，市值约640亿美元。

有些公司意图发展容易罹癌的新种小鼠，但都因杜邦要求支付高额权利金而受阻；有些公司想利用现有容易罹癌的小鼠品种来筛检实验阶段的药物，但也同样被迫缩减研究计划，杜邦甚至要求学术机构公开他们利用杜邦鼠做的实验。这种大企业对学术实验室的干涉做法，不仅前所未见，也令人无法接受。加州大学旧金山分校、麻省理工学院的怀特海德研究所（ed Institute）、冷泉港实验室等研究机构都拒绝合作。

正文 06 麦片盒里的风暴：基因改造农业

植物体内有一套奇妙的化学防御系统与呋喃香豆素（furanoarin）有关，呋喃香豆素是一群只有在直接接触紫外线时才具有毒性的化学物质。在这种天然进化的适应下，这些毒素只有在草食动物开始咀嚼植物时才会活化，因为动物会咬开细胞，让内含物质照到阳光。加勒比海的地中海度假村（Club Med）曾遭受一种怪病侵袭，罪魁祸首就是莱姆（lime，即青柠）果皮里的呋喃香豆素。当时发现，大腿上长出丑陋疹子的游客全都参加过一种传递莱姆的游戏，也就是在不用手脚或头的情况下，把莱姆传给下一个人。结果遭到众人玩弄的莱姆里所含的呋喃香豆素，被明亮的加勒比海阳光活化，随即对一双双大腿展开其受辱后可怕的报复。

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英国媒体夸张地报道基因改造食物（GM FOOD）的议题。最上方的标题写道：“你买的是科学怪人的食物吗？”并把“GM FOOD”放在三角形的危险警告标志中。

不幸的是，农业的兴起不仅对我们的祖先有利，对草食昆虫也有利。如果你是一只以小麦和其他野生禾草为食的昆虫，在数千年前，你为了晚餐，必须长途跋涉，到处觅食。后来农业兴起，人类开始大量种植，这等于提供你许多免费的晚餐。这时人类当然要防止昆虫攻击作物。从歼敌的观点来看，消灭昆虫至少要比消灭杂草来得容易，因为我们可以发明会毒死动物但不会毒死植物的物质。问题是，我们人类本身，以及我们重视的一些生物也是动物。

我天真地以为，发展能抵抗病毒的植物以减少杀虫剂的使用，会被视为一项有益的进展。但环保局基本上的回答是：“如果你用基因来保护植物不受病毒之害，而该病毒是害虫，则这个基因就应被视为一种杀虫剂。”因此，美国环保局认为经过基因改造的植物是一种农药。这个故事的重点在于，随着遗传学和生物技术的发展，联邦政府似乎有点措手不及。这些机构没有规范这些新作物品种的背景和专业知识，也无法控制转基因作物对农业环境的影响。

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罹患由根瘤农杆菌造成的冠瘿病的植物。根瘤农杆菌就是利用这个块状肿瘤，确保植物会替它制造充足的养分。

后来，孟山都公司的科学家用同样无害的方法去对付一种由马铃薯病毒X引起的常见疾病。（马铃薯病毒的名称都很没有想像力，除了马铃薯病毒X，也有马铃薯病毒Y。）只可惜麦当劳和其他主要的汉堡业者，担心使用这类改造马铃薯会导致反基因改造食物人士的反对，要不然他们现在的薯条成本应该会较低。

我个人的看法是，把基因改造食物妖魔化，剥夺自己享受它们的好处的权利，是十分荒谬的事；此外，在发展中世界这么需要它们的情况下，被查尔斯王子和其他人那些不理性的假定所左右，无异于一项罪恶。

杂草很难消灭。它们会阻碍作物生长，但它们跟作物一样也是植物，要怎么杀死杂草，却不杀死作物呢？最理想的是设立某种“特赦”系统，任何没有“保护标志”的植物（杂草）都会被消灭，只有拥有“保护标志”的植物（作物）可以幸免。基因工程便提供了农民和园艺家这种系统，亦即孟山都公司的“抗草甘磷除草剂基因改造”（Roundup Ready）技术。草甘磷除草剂（商品名称为Roundup，意为“围捕”，中文名为“农达”）是一种用途广泛的除草剂，几乎可以杀死任何植物。但是通过基因改造，孟山都公司的科学家创造出所谓的抗草甘磷除草剂基因改造作物。它们本身就具有对这种除草剂的抵抗力，当周围的杂草纷纷倒地时，它们仍不受影响。如果向孟山都购买基因改造种子的农民，也购买它的除草剂，当然很符合这家公司的商业利益，但这么做其实对环境也有利。农民通常必须使用不同的除草剂来毒死特定种类的杂草，这些除草剂都不会伤害作物；可是由于要防范的杂草种类实在很多，如果使用单一除草剂就可以杀死所有的杂草，自然可以降低环境中这类化学物质的含量，而草甘磷除草剂本身在土壤中的降解速度很快。

对植物而言，这种疯狂失控的生长结果是一个瘤状肿块，亦即虫瘿；对细菌来说，虫瘿就像被迫替细菌制造所需物质的植物工厂，而且产量还不断增加。根瘤农杆菌的寄生策略可以说非常聪明，它把剥削植物变成了一门艺术。

2000年7月，一群反基因改造的抗议人士破坏了冷泉港实验室的玉米实验田。事实上，那块田地上并没有基改作物，那些抗议人士只是摧毁了两位年轻科学家辛苦两年的成果。但这个事件仍具有教育意义。现今，破坏基改作物在欧洲的一些地区变得相当流行，甚至追求基因改造的知识都有可能招致攻击，此时此刻，那些高举反对大旗、带头抗争的人最好先问自己一个问题：我们究竟为何而战？

以苏力菌为农药的成功做法，在重组DNA的年代启发了基因工程师。何不直接把苏力菌毒素插入作物的基因组，不要再漫无目标地把这种细菌用于作物？如此一来，农民再也不需要在作物上喷洒农药，因为吃一小口作物就足以杀死啃咬它的昆虫，对人类却完全无害。相较于喷洒农药的传统做法，这个方法至少有两个明确的优势。第一，只有吃作物的昆虫才会接触到农药；不是害虫的昆虫不会受到伤害，不像外用农药杀无赦。第二，将苏力菌毒素的基因植入植物的基因组，可以使植物的每个细胞都制造毒素；传统农药一般仅用于茎叶。原先外用农药无法除去那些以根部为食或钻入植物组织的昆虫，如今也逃不过苏力菌的魔掌。

起初大家以为根瘤农杆菌只会对某些植物施展这种迂回巧妙的魔法，而且其中并不包括重要的作物，例如玉米、小麦和稻米等谷类。然而，自从根瘤农杆菌催生了植物基因工程以来，它就一直是基因工程师的宠儿，而科技进步也使它的帝国得以扩展至最难缠的作物。在这些创新技术出现之前，我们只能依赖比较像碰运气，但成效也不差的方法，把我们选择的DNA送入玉米、小麦或稻米的细胞内。我们把想要的基因附在小金弹或小钨弹上，然后就像射击一样，把这些小弹丸射入细胞里。这么做的诀窍在于力道要够强，才能把弹丸射入细胞，但又不能太大力，以免它从另一边飞出去。这种方法不像根瘤农杆菌那么高超，但还是能达到目的。

使用杀虫剂所涉及的所有危险，在卡森女士首度提出证明后才大白于世。持久性的含氯杀虫剂，例如自1972年起在欧洲与北美禁用的DDt，对环境的危害极大。此外，这些杀虫剂的残留物有可能进入我们的食物。这些化学物质剂量低时可能不会致命（毕竟它们是为杀死在进化上与我们关系甚远的动物所设计的），但它是否存有会导致人类癌症和先天性缺陷的潜在致突变效应（mutagenic effect），则仍令人担忧。后来有一类有机磷（anope）杀虫剂取代了DDt，巴拉松（parat还剧烈；1995年东京地下铁恐怖攻击事件中使用的沙林（sarin）神经毒气，就是有机磷的一种。

虽然这种做法看起来像会招致反效果，也很矛盾，但是就长期而言，不会发芽的种子的确对整体农业有利。如果农民每年都购买种子（如同杂种玉米的情形），生产种子的经济效益提高后，可以促使农业公司发展新的（而且是更好的）品种。普通的种子（可以再产生会发芽的种子）永远存在，想买的人随时买得到。农民惟有在改造型种子可以提高作物收成或具有他们想要的其他特征时，才会购买它们。简言之，使种子不会发芽的技术虽然关闭了一个选择，但也提供农民更多且愈来愈好的种子选择。

1997-1998年间，孟山都公司以80亿美元的大手笔，买下了一些主要的种子公司，包括先锋公司最大的劲敌迪卡柏（Dekalb），夏普洛一心想让孟山都成为种子界的微软。他打算买下的目标之一DPL公司（Delta and Pine Land pany）控制美国70%的棉花种子市场。DPL也拥有一项有趣的生技发明，这项由美国农业部在得州卢博克（Lubbock）的研究实验室所研发的技术，可以防止作物制造有繁殖能力的种子。这个奇妙的分子技术是在把种子卖给农民前，操控种子里的一组基因开关，结果作物可以正常发育，但制造出来的种子不会发芽。这是让种子业赚钱的真正关键！农民每年都必须向种子公司购买种子。

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苏力菌棉花：经过基因工程的改造后，具杀虫效果的苏力菌棉花（右半部）繁茂生长，而非苏力菌作物则饱受害虫摧残。

毕奇的方法挽救了夏威夷的木瓜业。在1993-1997年之间，由于木瓜轮点病毒（papaya ringspot virus）的入侵，木瓜产量减少40%，造成这个夏威夷主要产业之一面临消失的威胁。科学家借由将病毒外衣蛋白质的部分基因植入木瓜的基因组，让植物具有抵御病毒攻击的能力，夏威夷的木瓜终于又可以存活下去了。

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然而，一年后我才有机会亲身接触卡森女士描述的世界。当时我率领总统科学咨询委员会的一个研究小组，调查草食性昆虫对国内棉花作物的威胁，特别是棉铃象鼻虫（boll weevil）。你只要在密西西比河三角洲、得州西部和加州中央山谷的棉花田绕上一圈，很容易就发现棉农几乎完全仰赖农药。在前往得州布朗斯维尔（Brownsville）附近一家昆虫实验室时，一架小飞机还无意间把农药喷洒到我们的车子上。这里的广告牌上卖的不是熟悉的Burma-Shave牌刮胡膏广告，而是在推销最新、最厉害的杀虫剂。有毒化学物质看来在棉农的生活中占有重要地位。

如同上一章提及牛生长激素时所述，对于基因改造食物的敌意，大多是由里夫金这类以危言耸听为业的人所造成的。跟里夫金同类的英国人梅尔契特爵士（Lord Peter Melct）跟他一样有影响力，但后来梅尔契特退出“绿色和平”组织（Greenpeace），加入了曾替孟山都公司工作的公关公司，因而在环保运动中丧失了公信力。里夫金是芝加哥白手起家的塑料袋制造商之子，梅尔契特则来自显赫家族，曾在伊顿公学就学，他们俩的作风或许不同，但都把美国大公司视为共谋对付无助平民的恶神。

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冷战年代的玉米高峰会：苏联领导人赫鲁晓夫（左）和美国爱奥瓦州的农民葛斯特，摄于1959年。葛斯特带领赫鲁晓夫参观他的农场，他手中拿着一个连接扩音器的无线电对讲机，好让记者听到他们的对话。

植物和草食动物一直在进行进化上的军备竞赛：自然选择选出愈来愈毒的植物，而草食动物则是在解除植物的防御毒素以及使营养物质代谢上，效率愈来愈高。在面对呋喃香豆素时，有些草食动物进化出聪明的反制方法，例如有些毛毛虫在啃食叶子前，会先把它们卷起来。阳光照不进被卷起的叶子的内部组织，呋喃香豆素就不会被活化。

如同先前的讨论，重组DNA方法在70年代初问世后，造成以爱希勒玛会议为核心的一连串争议与省思。现在，同样的情形再度发生。在爱希勒玛时代，我们至少面临一些重大的未知问题，例如，当时我们无法确定，操控人类肠道内大肠杆菌的基因组会不会造成新品种的致病病菌。然而，无论有多迟疑，我们仍继续寻求了解，继续探索。但是在现在的争议中，尽管我们对我们的所作所为已经有更加深入的了解，但焦虑依旧存在。在爱希勒玛会议上，有不少与会者呼吁要谨慎，但今日很难找到一位科学家反对的是基因改造食品的根本概念。在发现基因改造技术能使我们人类和自然世界都受惠之后，即使美国知名的环保人士威尔逊（E. O.ilson）都替它们开脱：“如果那些基改作物在审慎的研究与规范下，证明富有营养，对环境上也无害……它们就应该被运用。”

美国最大的杂种玉米种子公司先锋国际育种公司（Pioneer ernational，现为杜邦拥有）一直设在美国中西部。现今它在美国玉米种子市场的占有率约为40%，年销售额10亿美元。这家公司是1926年由华莱士（henry allace）所创立（后来他成为小罗斯福总统的副总统），每年夏天都会雇用多达4万名高中生，以确保培育出杂种玉米种子。他们把两个亲代品种种在相邻的位置，再请“拔穗人”趁其中一个品种的雄花成熟前，用手把制造花粉的雄花（即穗）摘掉。如此一来，只有剩下的那个品种可以提供花粉，穗被摘掉的品种所制造的种子一定是杂种。即使今日，每到夏天拔穗仍提供了大量工作机会，例如2002年7月，先锋公司就雇用了3.5万名临时工来做这个工作。

在基因改造食物的争议甚嚣尘上时，我们要记得，人类食用基因经过改变的食物，其实已有数千年的历史。事实上，提供我们肉品来源的家畜，以及作为谷类与蔬果来源的食用作物，在基因上都已经跟它们最早的野生祖先相去甚远。

“基因枪”（Gene Gun）是80年代初期康乃尔大学农业研究站的圣福特（John Sanford）所发明的。圣福特选择以洋葱做实验，因为它们的细胞大，比较好用。他记得被射坏的洋葱和火药的味道混在一起，让他的实验室闻起来像设在靶场上的麦当劳。起初大家对他的构想抱持怀疑态度，但是1987年圣福特真的在《自然》杂志上发表了他的植物枪。

如同动物的基因改造，在植物生技上最棘手的第一步是取得想要的DNA片段（有益的基因），插入植物细胞后，再植入植物的基因组。分子生物学家经常发现，早在生物学家想到要去改造植物的亘古之前，大自然就已经发明了这种机制。

农业不是在一万年前兴起时就发展成熟的。许多作物的野生祖先能提供早期农民的产物很少，它们的收成低又很难种植。如果要有成功的农业，就必须进行改造。早期的农民知道，如果要让合意的特色代代相传，就必须通过育种（也就是我们所谓的“基因改造”）。

就连使用天然化学物质的方法，也会招致强烈反应。在60年代中期，化学公司开始发展人工合成的天然杀虫剂，从类似雏菊的小型菊花中萃取出除虫菊素（pyrethrin）。农民用它们来防治虫害，用了10多年，直到有抵抗力的昆虫出现为止。然而，更令人忧心的是，除虫菊素虽然是天然物质，对人体却不一定好；事实上，如同许多取自植物的物质，其毒性有时很强。在对老鼠做除虫菊素实验后，这些老鼠产生类似帕金森氏症的症状，流行病学家注意到，这种病症在乡村环境的发生率比都市高。整体而言（目前可靠数据尚且不足），美国环保局估计，每年美国农业工作者罹患与杀虫剂有关的病例可能多达三十万宗。

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1962年，卡森女士在国会的小组委员会前作证，这个小组委员会负责调查她所谓农药会造成危险的说法。在她提出警讯前，DDt被视为人类的好帮手，右图为一则销售DDt的广吿，上书“战时杀虫剂的伟大发明，现在老百姓也可以买得到”。

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用于将DNA射入植物细胞的“基因枪”

生物技术也具有惊人且类似疫苗的疾病防治效果，可以强化植物抵御其他天敌的能力。我们会替小孩注射多种温和的病原菌，诱发他们体内的免疫反应，稍后若他们接触到这种疾病时，就会有抵抗感染的能力。神奇的是，严格说来没有免疫系统的植物，在接触特定的病毒后，经常会对相同病毒的其他品种有抵抗力。圣路易市华盛顿大学的毕奇（Roger Beace）现象，可能可以让基因工程师使植物“免疫”，不受疾病的威胁。他尝试把病毒蛋白质外衣的基因插入植物体，看是否能在不接触病毒本身的情况下诱发交叉保护。结果真的诱发了交叉保护。细胞里有病毒外衣蛋白质存在时，可以防止细胞被入侵的病毒接管。

政府管制机构（在美国是食品药物管理局与环保局）在遇到这些新技术时，经常未加思索就采取怯懦的政治态度，甚至有科学能力不足的情形，这对基因改造食物的接受度毫无帮助。率先确认“交叉保护”现象、挽救夏威夷木瓜危机的毕奇，还记得当时环保局对他那项突破的反应：

整体而言，植物技术对人类福祉最大的贡献可能在于改进作物的营养成分，弥补它们的先天不足，成为更好的营养来源。由于植物所含的氨基酸通常很少，而氨基酸对人类的生命非常重要，那些完全依赖素食的人可能会罹患氨基酸缺乏症。基因工程可以确保作物比未改造作物含有更充足的养分，包括氨基酸在内。

其实，早在基因工程师开始把苏力菌基因插入作物体内的数亿年前，大自然就已经设计出了生物的内建防御系统。生化学家在植物体内找到一大类没有参与植物普遍代谢作用的物质，称为“副产物”（sedary product），它们的用途是帮助植物抵御草食动物和其他攻击者。事实上，一般的植物体内都有许多进化而成的化学毒素。长久以来，自然选择自然是青睐那些拥有最可怕的副产物的植物，因为它们比较不易被草食动物破坏。人类也学会从植物提炼可当做药物（例如由毛地黄制成的强心剂在按精确份量使用时，可以治疗心脏病患）、兴奋剂（从古柯叶提炼的古柯碱）或农药（从菊花提炼的除虫菊素）的物质，其中有许多都是副产物。这些对植物的天敌来说具有毒性的物质，正是植物精心进化出来的防御对策。

注释：

尽管担心跨国企业对印度这类国家的农夫所造成的冲击，但是总部设于新德里的“基因运动”组织（Gene Campaign）的萨海（Suman Sahai）指出，基改食物的争议是食物不虞匮乏的社会所特有的。如同她所言，在至今仍有人饿死的印度，丘陵地区种植的水果，有高达60%在送达市场前就已经腐烂。我们可以想见让水果延后成熟的技术所具有的潜在优点，例如用于生产“佳味”西红柿的技术。基改食物最重要的角色可能在于解决发展中地区的问题。在这些地区，出生率急速攀升，再加上可耕地有限形成的粮食生产压力，导致当地居民过度使用会危害环境及农民本身的农药和除草剂。在这些地区，营养不良是生活常态，而且经常是死亡原因；一种作物一旦遭害虫摧毁，可能就此宣判农夫及其家人的死刑。

基因工程创造出本身就可防御害虫的作物。环境成了大赢家，因为杀虫剂使用量开始减少，但矛盾的是，致力于保护环境的组织，却一直是反对“基因改造”（geically modified，简称GM“基改”）植物最有力的团体。

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长期“人工选择”的影响：玉米及其野生祖先墨西哥类蜀黍（左）。

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改造农业的结果：勃鲁盖尔的画作《收割者》（ters，上图）细腻地显示，16世纪的小麦大约5英尺高。后来人工选择使它们的高度减半，变得比较容易收成：由于植物花在生长茎的能量较少，种子就长得比较大，也含有更多的营养。

把特殊的苏力菌基因插入作物体内，只不过是身为利害关系者的人类在这场进化军备竞赛中助植物一臂之力而已。然而，如果最后看到害虫进化出对这种毒素的抵抗力，其实也不足为奇。毕竟，这种反应就是这场古老的生存斗争必经的下一个阶段。当这种情形发生时，农民可能会发现，可用的苏力菌毒素的多样化，可以提供他们脱离恶性进化循环的另一个新出口：当害虫对某种毒素普遍发展出抵抗力时，他们只要种植内建有另一种苏力菌毒素的作物就可以了。

我们农民祖先庞大的基因改造计划就此展开。在缺乏基因枪之类的设备下，他们完全依赖“人工选择”（artificial sele），也就是农民只培育表现出合意性状的个体，例如牛乳产量最高的乳牛。事实上，他们的所做所为跟大自然的自然选择一样：农民是从现有的遗传变种中进行挑选，确保下一代具有最适合消费的特色：大自然则是以挑出最适合生存者为原则。生物技术赋予我们生产合意变种的方法，让我们不必等它们自然生成；因此，食物的基因改造法沿革已久，我们现在所运用的，只不过是最新的一种罢了。

孟山都公司的成功要归功于三个人的科学眼光：豪许（Rob eve Rogers）和费拉利（Robb Fraley），他们全是在80年代初期加入公司的。在接下来的20年之中，他们发动了一场农业革命。豪许向来“热爱泥土的味道，以及它的热力”，而且从小就想“种出比杂货店的商品更好的东西”。他立即把孟山都公司的工作视为大规模实现梦想的机会。印第安纳大学的罗杰斯恰恰相反，起初他把孟山都的邀请函丢掉了，认为这种工作像是把自己“卖给”产业界。然而在参观孟山都公司后，他发现那里的研究环境不仅充满活力，还有学术研究向来缺乏的要素：金钱。于是他改变初衷。费拉利很早就认为农业生物技术很有潜力，在和贾渥斯基（Ernie Jaworski）接触后，就加入了这家公司。孟山都的生物技术计划就是在贾渥斯基大胆的远见下展开的，后来证明贾氏不仅有远见，也是宽容的雇主。他和费拉利在波士顿机场第一次碰面时，费拉利就宣称他的目标之一是接管贾渥斯基的工作，但老贾一点也不介意。

奇尔顿、范孟塔古和谢尔，以及孟山都公司这三组研究根瘤农杆菌的人马，都将这种细菌的寄生策略视为操控植物基因的途径。到了那时已经不难想像，可以利用分子生物学标准的剪贴工具，执行相对比较简单的动作，亦即将要转移至植物细胞的基因插入根瘤农杆菌的质体；然后，当这个基因经过改造的细菌感染宿主时，便会将那个要转移的基因插入植物细胞的染色体内。根瘤农杆菌是将外来DNA送入植物体内的现成输送系统，它就像一个天然的基因工程师。1983年1月，在迈阿密举行的一场划时代会议上，奇尔顿、孟山都公司的豪许，以及谢尔各自发表了独立的研究结果，证实根瘤农杆菌足以担当大任。同时，这三个研究小组都为各自的根瘤农杆菌基因改造方法申请了专利。谢尔的专利在欧洲获得核准，但在美国，奇尔顿和孟山都公司之间的官司一直诉讼到2000年才获得解决，最后是由奇尔顿和她的新雇主先正达公司（Sya）取得专利。但是在看过像牛仔马戏表演般的智慧财产权讼争后，听到这个故事并没有就此结束，应该也没什么好惊讶的。在我撰写本书的期间，先正达公司正在控告孟山都公司侵犯专利。

除了协助植物防御敌人以外，生物技术也可以协助将更合意的产品上市。然而，不幸的是，有时最聪明的生技专家也只见树而不见林（或只见果实不见作物）。创新的加州公司加基（Calgene）就是一个例子。1994年，加基公司制造出第一个送进超市的基因改造产品。加基公司解决了西红柿生长上的主要问题之一：如何把成熟的西红柿送到市场，而不是像以往一样，在它们还是绿色的时候就摘下。但是他们在技术上成功时，却忘了一些基本要素：他们名不副实、号称保留原味的“佳味”（Flavr-Savr）西红柿，美味和便宜的程度都还不足以在市场上获得成功。因此，这种西红柿也成为第一个自超市展售架上消失的基因改造产品。然而，这仍是一项巧妙的技术。西红柿在成熟时自然会变软，这是拜多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase, PG）所赐，这种酶会分解细胞壁，让果实变软。由于软西红柿在运送时容易受损，因此西红柿通常在还是绿色坚硬的果实时就摘下，再用催熟剂（ripening agent）乙烯气体使它们变红。加基公司的研究人员发现，拿掉PG的基因可以使西红柿的坚实状态保持更久，甚至在树上成熟后仍是如此。他们插入PG基因的反向复本，由于互补碱基对之间的亲和力，由PG基因制造的RNA和由反向基因制造的RNA互相结合，因而使前者无法制造软化酶（softening enzyme）。缺乏PG功能的西红柿会更坚实，因此原则上，他们可以把更新鲜和成熟的西红柿运到超市去。但是加基公司在神奇的分子技术上获得成功，却低估了种植西红柿基本技术的棘手程度。（如这家公司雇用的果农所说：“把一位分子生物学家放在农场上，他会饿死。”）加基公司选择去改造的西红柿品种味道特别平淡，它们原本就没有多少味道，更别说“佳味”了。这种西红柿在技术上成功了，但在商业上却大大失败。

于是，主要由洛克菲勒基金会资助的一项国际计划大力发展出“黄金稻米”（golden rice）。（洛克菲勒基金会是非营利性组织，因此免于像基因改造食物制造商一样，被指为商业主义或剥削者。）黄金稻米不含维生素A，但可生产重要的前体β-胡萝卜素（它让胡萝卜呈现亮橘色，而让黄金稻米呈现淡橘色，黄金稻米的名称就是由此而来）。然而，从事人道救援的人都知道，有时营养不良的问题不仅在于缺乏症而已。肠道内有脂肪存在时，吸收维生素A前体的能力最好，但是黄金稻米所要协助的营养不良者，他们的饮食中经常只有极少量的脂肪，甚至完全没有脂肪。不过黄金稻米至少让我们朝正确的方向踏出一步，也让我们更加肯定基因改造农业可以在未来减少人类的苦难。

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苏力菌玉米的花粉对帝王蝶幼虫造成影响的报告，刺激了农业生技的反对者。2000年美国波士顿街头示威中，一位抗议者打扮成帝王蝶模样。

孟山都无疑是基改食物的领导者，但是自然也会有人向它的地位挑战。德国制药公司赫司特（）研发出相当于草甘磷除草剂的产品Basta除草剂（在美国的商品名称为Liberty），并同时推出经过基因改造、对这种除草剂具有抵抗力的LibertyLink作物。另一家欧洲制药大厂安万特（Aventis）则推出类似苏力菌玉米的产品，称为“星联”（Starlink）。但是孟山都打算充分运用身为市场上规模最大、最先推出产品的业界优势，积极游说大型种子公司购买孟山都产品的使用权，特别是先锋公司。但先锋公司仍执着于长期使用的杂种玉米法，对孟山都的积极行动反应冷淡，在1992年与1993年签订的交易中，孟山都公司看起来相当无能，因为它把“抗草甘磷除草剂基因改造”大豆的使用权，以微薄的50万美元卖给了这家种子巨擘，而基因改造玉米的使用权也只卖了3800万美元。当夏普洛（Robert Shapiro）在1995年成为孟山都公司执行长时，他决定一雪前耻，争夺在种子市场的全面优势。他先从用去年收成的种子来播种，而非再次向种子公司购买新种子的农民着手，解决传统种子业的问题。由于杂种解决方案只对解决玉米销售问题有效，对于其他作物种子的销售没有用。因此，夏普洛提议使用基因改造种子的农民和孟山都签一份“技术协议”，要求他们支付基因使用费，并且不得用收成所得的种子来播种。夏普洛的做法很快就使孟山都公司成为农民们诅咒的对象。

夏普洛实在不太像会成为中西部农业化学公司执行长的人。他原本是西尔（Searle）制药公司的律师，在营销方面颇有类似科学上可以发出“我找到了！”的欢呼的得意之作。他迫使百事可乐和可口可乐在低卡可乐的容器封面上，标示西尔公司的化学代糖品牌“纽特健康糖”（NutraS），使这个品牌成为低卡生活方式的同义词。1985年，孟山都公司并购西尔公司，而夏普洛也开始在母公司一路升迁。一旦被任命为孟山都公司的执行长后，这位“纽特健康糖先生”自然必须证明他真的有两把刷子。

根瘤农杆菌寄生方式的细节，是20世纪70年代时由西雅图华盛顿大学的奇尔顿（Maiy-Dell ），以及比利时根特自由大学（Free Uy of G）的范孟塔古（Mar Montagu）和谢尔（Jeff Schell）解开的。当时有关重组DNA的辩论正在爱希勒玛和其他地方如火如荼地展开。后来奇尔顿和她西雅图的同事挖苦道，其实根瘤农杆菌早就“公然违反了美国国家卫生研究院的方针”，因为它在没有P4防护设施的保护下，把DNA从一个物种转移到另一个物种身上。

1962年6月，卡森女士（Rac Spring）（在《纽约客》（te Year），并且免费提供媒体5000本。

政府管制机关的愚行在所谓的“星联”事件中，更是凸显。前面曾提过，星联是欧洲跨国企业安万特制造的一种苏力菌玉米，它不幸和美国环保局的规定发生冲突，因为有人发现它在酸性环境，例如人类的胃部环境中，不像其他的苏力菌蛋白质那么容易降解。因此，原则上，吃星联玉米“可能”会引起过敏反应，虽然从未有任何证据可以证明它真的会引起过敏。当时环保局不知所措，最后决定核准星联可以用于牛饲料，但不能供人类食用。因此，在环保局“零容忍”的规则下，只要食品中有一个星联分子存在，都算非法污染。当时农民把星联作物和非星联作物并排种植，非星联作物不可避免地会被污染。只要有一棵星联植物无意间混入广大的非星联农田的收成之中就够了。在此情况下，星联会开始出现在食品中也不足为奇。它们的绝对数量很少，但检测是否有星联存在的基因试验超级灵敏。2000年9月底，卡夫食品公司被迫回收被认为受到星联污染的玉米饼皮；一星期后，安万特开始向曾经购买星联种子的农民买回所有的种子。这个“清除”计划耗费的成本估计为1亿美元！

到了1990年，科学家已经成功地用这种枪把新基因植入玉米里。玉米是美国最重要的粮食作物，光是2001年的产值就高达190亿美元。

事实上，再过几年，西方世界势必恢复理智，摆脱偏执症的枷锁束缚，那时他们可能会发现自己在农业技术上严重落后。欧洲和美国的食物生产成本将变得比世界其他地区昂贵，且效率较差。同时，像中国这类负担不起不合理疑虑的国家，将会继续前进。中国的态度相当务实：它拥有全球23%的人口，却只有7%的可耕地，要喂饱这么多的人，中国绝对需要基因改造作物较高的产量与营养价值。

基因改造会导致食物中形成过敏原和毒素：今天的克隆技术最大的优点是让我们能精确地决定要如何改变植物。若是知道某些物质较易引起过敏反应，我们可以避免它们。但人们仍感到忧虑，部分原因在于一则流传甚广的巴西坚果和大豆的故事。其实这件事立意良善：西非人的饮食经常缺乏甲硫氨酸（methionine），但巴西坚果制造的一种蛋白质刚好富含这种氨基酸，把制造这种蛋白质的基因插入西非的大豆里似乎是很合理的解决方法。但后来有人想起，有一种对巴西坚果常见的过敏反应有可能导致严重后果，这个计划就此遭到搁置。参与此计划的科学家显然无意制造会让数千人发生过敏性休克的新食物，一旦察知这个大缺点后，他们立即罢手。但是对大多数的评论家来说，这是分子工程师不顾后果的玩火实例。其实，原则上，基因工程师有办法减少食物中的过敏原，也许有一天巴西坚果本身也将不再含有这种被视为不适合植入大豆的蛋白质。

反基改食物的游说活动会在欧洲最为壮大，并非偶然。欧洲人有充分的理由对食物的成分抱持怀疑态度，也有很好的理由不相信自己听到的相关信息，其中尤以英国人为甚。1984年，英格兰南方的一位农夫注意到他的一头乳牛行为怪异；到了1993年，英国有10万头乳牛死于一种新的脑部疾病——牛海绵状脑病变（bovine spongiform encephy, BSE），俗称“疯牛病”（mad cow disease）。政府部门首长急忙向民众保证，这种病不会传染给人类（其传染途径可能是用被屠宰动物的残余物所制成的牛饲料）。但是到了2002年2月，有106位英国人因人类形式的疯牛病而死，他们都是因为食用遭到疯牛病污染的肉品而被感染的。

“科学怪食”在欧洲引起骚动时，有关“终结者基因”和孟山都公司计划主导全球种子市场的消息，开始在美国国内流传开来。在大多由环保团体串联发起的反对行动下，孟山都企图为自己辩解，却因为它以往的历史而左支右绌。孟山都公司是以杀虫剂制造商起家，所以不愿声明化学制品会危害环境，必须弃用。但“抗草甘磷除草剂基因改造”技术和苏力菌最大的优点之一，就在于它们可以使除草剂和杀虫剂的需求量减少。自20世纪50年代起，孟山都公司所采取的路线一直是：适当地使用正确的杀虫剂，不会对环境和使用它们的农民造成伤害。孟山都至今仍无法承认卡森女士是对的。在不能同时谴责和销售杀虫剂的情况下，这家公司无法利用最有力的论点来替在农场上使用生物技术辩护。

现在，我们有各种各样含有苏力菌毒素的特别育种出来的作物，包括苏力菌玉米、苏力菌马铃薯、苏力菌棉花和苏力菌大豆，这样的净效益是使农药的用量大幅减少。1995年，密西西比河三角洲的棉农平均每季要在田里喷洒农药4.5次。但是短短一年后，随着苏力菌棉花的流行，所有的农场，包括那些种植非苏力菌棉花品种的农场，喷洒农药的平均次数都减少至2.5次。根据估计，自1996年以来，种植苏力菌作物已经使美国每年减少200万加仑的农药用量。我最近没有到过棉花田地带，但我敢打赌那里的广告牌现在推销的应该不是化学农药；事实上，我倒觉得Burma-Shave牌刮胡膏的广告很可能挤下农药广告东山再起。其他国家也开始受益：1999年，中国因种植苏力菌作物而减少的农药用量，根据估计约达1300吨。

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多年来，杂种玉米公司都会雇用“拨穗”大军，摘掉玉米作物的雄花，也说是穗。这样可以防止自花授粉，确保后来产生的种子都是杂种，也说是两个不同品种交配后的产物。

基因改造不自然：事实上，除了极少数仍过着原始采集与狩猎生活的人以外，几乎所有人类吃的食物都不能算是完全“自然”的。容我冒昧，查尔斯王子，殿下在1998年曾说过一句名言：“这种基因改造使人类进入属于上帝专辖的领域”，其实我们的祖先老早就已经踏入这个领域。

基因改造食物的争议融合了两大类议题。其一是纯粹的科学问题，亦即基因改造食物是否会对我们的健康或环境造成威胁；其二是以跨国公司的侵略性作风和全球化效应为主的政治经济问题。大多数的讨论都是针对农业综合企业，特别是孟山都公司。这家公司在90年代时可能确实把基因改造技术当做控制世界粮食供应的方法，而且可能真的有成为食品业微软的不当想法，但是自从孟山都令人震惊的命运逆转后，这方面的争议大多已无事实根据。其他规模同样庞大的公司不可能踏入相同的地雷区。若要对基因改造食物进行有意义的评估，应该要以科学考虑为基础，而不是政治或经济考虑。接着我们就来审视一些常见的说法。

此外，以这样的方式杂交植物，会造成植物的遗传基因整批翻新：每个基因都受到影响，而且经常造成无法预知的结果。相反地，生物技术让我们能以精确得多的方式，把新的遗传物质引进一种植物，而且是一次一个基因。传统农业像是挥舞着一把大锤，生物科技则像是小心地捏着一只镊子，两者在基因改造手法上，大有不同。

冠瘿病（croerium tumefas）所引起的，这种细菌会感染植物被草食性昆虫咬伤的部位。这些寄生细菌发动攻击的方式令人惊异。它先建立一个管道，从这个管道把产自己的遗传物质包裹送入植物细胞内。这个包裹里含有取自一种特殊质体的DNA片段，这段DNA在用蛋白质保护膜包装后，才经由管道送出去。包裹在送出后，会像病毒DNA一样，和宿主细胞的DNA结合。然而，DNA片段在寄宿后，不是像病毒一样大量制造自己的复本，而是制造植物生长激素和当做细菌养分的特化蛋白质。这样可以形成一个正反馈回路，同时刺激植物细胞分裂和细菌生长：生长激素促使植物细胞更快速地增殖，而入侵的细菌DNA会在每一次细胞分裂时，和宿主细胞的DNA一起复制，因此可以制造愈来愈多的细菌养分，以及植物生长激素。

基因改造不分青红皂白，会对非目标的物种造成伤害：1999年，有一个后来很有名的研究显示，帝王蝶的毛虫所吃的叶子如果沾到许多苏力菌玉米的花粉，毛虫很容易死亡。这其实没什么好惊讶的，苏力菌作物的花粉含有苏力菌基因，因此也就含有苏力菌毒素，这些毒素原本就是要用来毒死昆虫的。但是由于大家都喜爱蝴蝶，因此让环保主义者的反基改运动找到一个明星。他们质疑，帝王蝶会不会只是第一个无意间遭基因改造技术伤害的受害者，其后还会不会有更多受害者？然而，经检视后发现，对这些毛虫进行实验的条件非常极端（苏力菌花粉的含量非常高），因此根本无法就大自然中毛虫族群的可能死亡率，提供任何有实用价值的数据。事实上，进一步的研究反而显示，苏力菌植物对帝王蝶的影响微乎其微。但是即便影响并非微不足道，我们也应该把它跟传统的非基因改造方法，也就是杀虫剂的影响互相比较。我们先前已经看到，在基因改造方法问世前，如果我们的农业要达到现代社会所需要的生产力，就得大量使用杀虫剂。杀虫剂显然会对所有接触到它的昆虫造成影响，无论他们是不是害虫，然而植入苏力菌植物的毒素只会影响到那些真正以这些植物为食的昆虫（以及那些接触到苏力菌植物花粉的昆虫，不过影响程度比较轻微）。如果帝王蝶能在这场争论中自己发言，它们无疑会投苏力菌作物一票。

孟山都公司一直无法扭转这个不幸的趋势。到了2000年4月，这家公司签订一项并购案，但跟它合并的制药巨人Pharmacia&Upjohn主要是对它的药品部门“西尔制药公司”感兴趣。后来它的农业部门脱离母公司独立，至今仍以“孟山都”这个名字继续存在，但孟山都起家时的冒险精神和强势作风已经荡然无存。

玉米不仅是有价值的粮食作物，它在美国的主要作物中，向来也是有价值的种子作物。传统的种子生意总会陷入死胡同：农民在买了种子后，可以从种出的作物中直接取得以后要用的种子，此后便不必再向种子公司购买种子。美国的玉米种子公司在20世纪时，靠推销杂种玉米解决了这种无法重复销售的问题。每种杂种都是由两种特殊品系的玉米交配而成，这类杂种具有高收成的特色，对农民很有吸引力，而根据孟德尔的育种原理，农民无法使用这些杂种作物的种子（亦即杂种和杂种交配的结果），因为这些种子缺乏亲代的高收成特色。因此农民必须每年都向种子公司购买新的高收成杂种种子。

“有机”农民向来有避免使用杀虫剂的妙方。其中一个巧妙的有机方法是使用取自细菌的毒素（经常也使用细菌本身），来保护植物不受虫害。“苏力菌”（Bacillus t）原本就会攻击昆虫的肠道细胞，以受损细胞释出的养分为食。被它们入侵的昆虫肠道会瘫痪，造成昆虫在饥饿及组织受创的双重影响下死亡。苏力菌最早是在1901年被辨识出来的，当时它们造成日本蚕群大量死亡，但一直到1911年德国图林根省（terans，包括蛾、蝴蝶）的毛毛虫有效，但后来证明不同的菌种也对甲虫和苍蝇的幼虫有效。最棒的是，这种细菌只对昆虫有效。大多数的动物肠道是ph值低的酸性环境，但昆虫幼虫的肠道是ph值高的强碱性，这正是可以使致命的苏力菌毒素活化的环境。

对基因改造食品的反对大多是一种社会政治运动，而且尽管反对者的论点是以科学语言来表述，却通常是不科学的。媒体传播的一些反基改伪科学言论（无论这些媒体是为了哗众取宠，还是遭到误导但本意良善），在宣传战中显然是很有效的武器，这些胡言乱语实在会让我们感到好笑。孟山都公司的豪许在与抗议者争执时就遇到过这种事：

这场惨败只能归咎于热心过头、判断力又差的环保局。他们准许将玉米用于动物饲料，却又不准把它用于人类消费，然后又规定食品必须保持百分之百纯正，现在看来，这显然以很荒谬的事。更明确地说，如果“污染”的定义是，只要含有外来物质的一个分子，就算是污染，那么我们的每一口食物都已经被污染，被铅、DDt、细菌毒素和许多其他可怕的物质所污染。从公共卫生的观点来看，真正重要的是这些物质的浓度，有些浓度微不足道，有些则足以致命。此外，也应该考虑至少要在有一定程度的证据，证明某物的确会危害健康时，才可以将这个物质贴上“污染物”的标签。从来没有证据显示星联曾对任何人，甚至实验鼠造成伤害。这次令人遗憾的事件所带来惟一正面的结果，是美国环保局终于改变政策，废除了先前那种“分裂”的核准制度。此后，一项农产品若获得核准，将可用于所有与食品有关的用途，反之则是全面禁绝。

发明埃姆斯试验（Ames test）的埃姆斯（Bruce Ames）曾指出：我们食物中的天然化学物质跟我们所担心的有害化学物质一样致命。埃姆斯试验是广泛用于检定某一特定物质是否具有致癌性的试验程序。在谈到对实验鼠所做的试验时，他以咖啡为例：

葛斯特（Ros）是先锋公司最早的顾客之一，他是艾奥瓦州（Iowa）的农民，由于对华莱士的杂种种子大为惊艳，因此买下了销售先锋牌玉米种子的经销权。

疯牛病造成的不安全感和不信任感，蔓延至有关基因改造食物的讨论，英国媒体还把基因改造食物称为“科学怪食”（Frankenfoods）。如同“地球之友”（Friends of th）在1997年4月的新闻稿中所宣称的：“在疯牛病之后，你会以为食品业者不会再笨到想把‘隐藏的’成分送进民众嘴里。”但这在某种程度上正是孟山都公司打算在欧洲进行的计划。它的经营阶层认为反基改食物的运动只是一时的问题而已，于是继续推动把基改产品送进欧洲各个超市的计划。结果证明这是一大失策。1998年，消费者的反弹力量开始增强，英国小报的头条新闻获得尽情发挥的机会，例如“基改食物和大自然玩游戏：如果癌症是惟一的副作用，我们就算幸运了”，“基改食物大厂令人震惊的欺骗行为”，“变种作物”。英国首相布莱尔草率的辩解只是引起小报的嘲讽：“怪物首相布莱尔说：我吃科学怪食，它很安全。这话听起来令人愤怒。”1999年3月，英国连锁超市Marks&Spencer表示不会出售基因改造产品，孟山都公司的欧洲生技梦很快濒临破碎的危险。毫不意外地，其他的食物零售商也采取类似的行动；对消费者的疑虑极度敏感是商家合理的反应，而且没有必要为了支持一家不受欢迎的美国跨国公司而惹来一身腥。

例如在1992年，联合国儿童基金会（UNICEF）估计，全球大约有1.24亿名儿童严重缺乏维生素A。这导致每年大约有50万名儿童眼盲，其中有许多甚至因为缺乏维生素而死。由于稻米不含维生素A，所以这些缺乏症患者集中在世界上以稻米为主食的地区。

无论卡森对这个威胁的评估是否正确，要对付棉花田里的六脚敌人，一定有比把化学物质洒遍田野更好的方法。美国农业部的科学家在布朗斯维尔推广的一种方法，就是利用这些昆虫的天敌，例如会攻击棉铃虫（bollworm，它们很快就取代棉铃象鼻虫，成为对棉花作物更大的威胁）的多面形病毒（polyhedral virus），但是这类策略证明无法实施。当时我完全没有想到可以创造出本身就对虫害具有抵抗力的植物，这种解决方法似乎太过完美，不可能成真。但是，如今这正是农民对付害虫，同时减少使用有毒化学物质的方法。

正文 07 人类基因组：生命的脚本

这类投机性的基因专利对医学的研发造成严重影响，长期而言，也会导致医疗选择变得更少和更差。事实上，这些投机者等于取得了对潜在药物目标亦即尚未问世的药物或疗法所针对的蛋白质的专利。对大多数的大制药厂来说，生技公司在对基因功能仅有微薄或根本没有生物信息的情况下，针对药物目标所提出的基因专利，已经成为毒药。这些基因的垄断者要求庞大的权利金，造成财务失衡，对药物的发展不利；其实在研发合格药物的过程中，克隆药物目标顶多占1%的工作而已。此外，如果一家公司制造出针对特定目标的药物，同时又拥有与该目标相关的基因专利，那么这家公司没有理由要立即针对这个目标发展更好的药物。原因就在于如果你拥有专利，而别家公司就算可以合法进行研发，也会因成本高得吓人而不愿参与竞争，那么你又何必投资于研发？

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基因组计划朝商业发展：1995年5月美国《商业周刊》以黑索廷（左）及温特为封面人物，称他们为“基因之王”。

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字里行间：自动化定序机输出的序列。每个颜色都代表四种碱基中的一种。

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DNA定序进入量产：麻省理工学院的怀特海德研究所

结果人类基因组计划并未促成大量分析DNA的新方法问世，相反地，最后是通过改良旧方法和自动化，DNA的分析量才得以逐步增加，先是数百到数千，然后增加到数百万碱基对序列。然而，有一项革命性的技术对这个计划特别重要，亦即可以大量制造特定DNA片段的技术（若要定序一段特定的DNA，就需要大量该段DNA）。在80年代中期以前，放大一个特殊的DNA区域必须使用柯恩-波耶分子克隆法：先取出想要的DNA片段，将它插入质体，再把改造后的质体插入细菌细胞。然后这个细胞会开始复制，每次都复制出先前插入的DNA片段。等细菌生长到足够的数目时，再从整个细菌群落所有的DNA中取出你要的DNA片段。虽然自从波耶和柯恩最初的实验后，这个程序已经精进不少，但仍相当繁琐又耗时间。因此，聚合酶连锁反应（PCR）的发展成功就成了一大跃进：它可以达到相同的目标，但是只需几个小时，就可以选择性地扩增你想要的DNA，而且不需要处理麻烦的细菌。

DNA定序法本身也是另一个“累活”。同样地，这个方法的化学原理并非新发明：人类基因组计划使用的方法，和桑格在70年代中期发明的相同，其创新之处在于通过定序机械化，来达到大规模操作的目的。

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在白宫外：（左起）沃森、兰德（麻省理工怀特海德研究所）、吉布斯（Richard Gibbs，休斯敦贝勒医学院）、瓦特斯顿（圣路易华盛顿大学）和威尔逊（圣路易华盛顿大学）合影

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催生人类基因组计划：1986年，大力支持这项计划的哈佛大学教授吉尔伯特（左）和斯坦福大学的波兹坦在冷泉港实验室争论的情景。

辛谢默是分子生物学家，非常渴望他的领域也能跻身经费庞大的科学“大联盟”。物理学家有昂贵的超级碰撞加速器，天文学家有7500万美元的望远镜和人造卫星，为什么生物学家不能有高档昂贵的计划？于是他建议圣克鲁斯大学成立一家研究所，专门为人类基因组定序；1985年5月，一项会议在圣克鲁斯召开，讨论辛谢默的构想。整体而言，与会者认为这个计划野心太大，但同意初期的研究重点应放在对医学具有重要意义的特定基因组领域。最后这场会议却毫无成果，因为霍夫曼的钱并未进入加州大学的财库。但是圣克鲁斯这场会议仍播下了种子。

我们估计整个计划大约费时15年，成本每年约2亿美元。我们做了更多复杂的计算，但都脱离不了吉尔伯特每个碱基对1美元的估算。每发射一次航天飞机耗资4.7亿美元，基因组计划的费用相当于发射六次航天飞机。

这个消息传开时，刚好是后来所谓的“公共”人类基因组计划（有别于民间的“私人”计划）领导人即将在冷泉港实验室会面的前夕。含蓄地说，大家对这消息都不太能接受。我们这个全球性的计划已经花掉大约19亿美元的公共资金。如同《纽约时报》的说法，现在我们除了老鼠基因组的序列以外，可能拿不出别的成绩，而温特则可以轻松地抢走这场竞赛的圣杯：人类基因组。最令人不悦的是温特对后来被称为“百慕大原则”（Bermuda Principles）的做法嗤之以鼻。1996年，人类基因组计划在百慕大开会（温特也参加了），决议只要一获得序列数据，就立即公布。我们一致同意基因组序列应该是公共财产。现在成为叛徒的温特却有不同的想法：他宣称会延后三个月才公布新的序列数据，以便把专利权卖给有兴趣购买优先获知权的制药公司和其他任何人士。

美国基因组研究所、人类基因组科学公司和史克必成制药公司三雄鼎立，在未来有可能垄断人类基因序列的商业运用，这情形让分子生物产学两界都产生警觉。1994年，史克必成在制药业中的老对头默克公司（Merck）了提供1000万美元让华盛顿大学的基因组中心定序人类A，并公开发表研究结果，给了人类基因组科学公司一巴掌。

温特到布雷纳的实验室参观时，对于他们的A策略大感惊异，简直等不及要赶回他在华府市郊国家卫生研究院的实验室，用这种技术制造出一个新基因宝库。即使只定序出每个基因的一小部分，温特就可以判定它是否是科学上的新发现。在1991年6月，国家卫生研究院的官员敦促他为337种新基因申请专利，尽管他对其中许多基因的功能一无所知。一年后，在更广泛地运用这个技术后，温特又向专利局申请了2421个序列的专利。我认为，不知道这些序列的作用，却盲目申请它们的专利，是令人无法容忍的。既然莫名其“妙”，这么做到底在保护什么？这只不过是先发制人，垄断其他人日后作出真正重大发现所可能带来的商机。我向国家卫生研究院高层人士力陈其非，但徒劳无功。他们仍坚持为这种做法解释开脱（后来这政策也逆转了），而这也意味着我在政府官僚体系里的职业生涯即将结束。当国家卫生研究院的院长希利（Bernadine healy）迫使我在1992年辞职时，我心中可以说五味杂陈。在华盛顿这个压力锅熬了四年，已经够了。但对我来说真正重要的是，在我离开时，人类基因组计划已经步上正轨。

让人类基因组计划迈出第二步的推手，也令人感到意外：美国能源部（DOE）。它的任务当然是以美国的能源需求为主，但是其中至少有一项任务与生物有关：评估核能对健康的危害。因此，能源部一直都有提拨经费，追踪长崎和广岛原子弹爆炸事件的幸存者及其后代，研究他们遗传基因受到的长期损害。还有什么比人类基因组的完整参考序列更适合用来确认辐射造成的突变？1985年秋天，能源部主管健康与环境研究的德利西（Cstein）谴责这个计划是“能源部为失业的炸弹制造者所做的计划”，当时的国家卫生研究院院长温嘉丹（James yngaarden）则将这个构想比喻为“国家标准局提议建造B-2隐形轰炸机”（难怪国家卫生研究院后来会成为人类基因组计划最耀眼的一员）。然而，能源部在整个计划中仍扮演了重要角色，根据最后的统计，大约11%的定序工作是由它负责。

在接下来的几年间，私人与公共计划领导人之间尖酸的言论交锋，成为报纸科学版中固定出现的题材。这些一来一往的言辞，终于连克林顿总统也看不下去，他对科学顾问说：“把这件事搞定……让这些家伙合作。”尽管如此，定序工作仍继续进行，而温特也证明全基因组随机定序法可用于相当庞大的基因组，通过和公共计划中负责研究果蝇的机构合作，他在2000年初宣布完成果蝇基因组的草图。然而，果蝇基因组仅含有极少的重复性垃圾DNA，因此赛雷拉基因公司成功组合了它，并不能保证全基因组随机定序法也适用于人类基因组。

1995年，人类基因组科学公司对称为CCR5的基因申请专利。他们的初期序列分析显示，这个基因为免疫系统中一种细胞表面的蛋白质编码，因此值得“拥有”，因为这类蛋白质有可能成为免疫系统药物起作用的目标。黑索廷的公司为类似的基因提出140项专利申请，CCR5是其中之一。1996年，研究人员发现了CCR5在细胞的途径中所扮演的角色。他们也发现CCR5的突变是使人对艾滋病产生抵抗力的原因：当时已经观察到，有些男同性恋重复接触hIV，却一直没有染病，最后发现这些人都拥有突变的CCR5基因。因此，无论是当时或现在，CCR5都注定要在我们对抗hIV的努力上扮演重要的角色。找出CCR5在艾滋病传染中扮演的重要角色，需要辛苦的研究和扎实的科学工作，但在这两方面都毫无贡献的人类基因组科学公司却有机会坐收庞大的利益，只因它最早宣称拥有那个基因；而且CCR5专利将迫使每次应用这个知识的人都得缴一笔费用，这等于对每一分钱都很重要的医学研究工作征重税。但黑索廷的反应一点也不惭愧：“如果在专利获得核准后，有人将这个基因用于药物开发……并且是基于商业用途，他们就是侵害了专利权。”他还相当愤慨：“我们不但有权要求损害赔偿，而且是两三倍的赔偿。”

但是全基因组随机定序法是否适用于大型复杂的基因组，例如人类基因组，则尚未获得证实。问题在于重复，亦即相同序列的片段会在基因组的不同位置发生，基本上，这些重复有可能使全基因组随机定序法无法成功，也很有可能误导最精密的计算机演算。举例来说，如果有一个重复片段发生在A片段和P片段内，计算机有可能误把A排在Q旁，而不是它原本应在的位置，即B的旁边。人类基因组计划的研究小组在考虑采取全基因组随机定序法时，也讨论过这个可能性，而根据西雅图的葛林（Phil Green）的精密计算，这个小组的结论是：由于人类基因组有垃圾DNA这些大量冗长的重复序列，所以这个方法可能会造成混淆。

由于先前已经建立起基因地标，因此尽管基因组序列相当庞大，比起迈尔斯在随机定序法的无地标世界的遭遇，公共计划的组合工作似乎没有那么吓人。（在最后的分析中，赛雷拉使用了公共计划供人自由取用的基因图谱信息。）事实上，公共计划正是以为可以依赖这些地标，才低估了运算上的困难，所以当赛雷拉增加计算机能力时，公共计划的注意力仍然集中在定序工作上。一直到相对后期的时候，公共计划的领导人才发现，尽管有图谱，他们仍然得解决如何去组合这个大问题，就像到圣诞夜还在努力组合新脚踏车的父亲一样。完成（以及组合好）基因组“草图”的日期已经定在6月底，但一直到5月初，公共计划仍找不到组合所有序列的方法。最后，前来解危的救星居然是加州大学圣克鲁斯分校的一位研究生。

乍看之下，萨尔斯顿似乎不适合在“大科学”中担任领导人。他大半职业生涯都花在用显微镜来观察线虫上，以便能一个细胞一个细胞地精确描述线虫每一个发育过程。他是英国国教牧师之子，留了一脸胡子，像个老伯伯。他一生支持社会主义，笃信商业与人类基因组毫无关系。如同柯林斯，他也是机车迷，以前经常骑着他那辆的机车往返于他位于剑桥外的家和桑格中心之间，一直到他在车祸中受了重伤，而他的机车也变成他口中“比螺钉和螺帽多不了多少”的废铁后，他才停止这么做。当时正值人类基因组计划逐渐加快脚步之际，车祸发生后，赞助桑格中心的维康信托基金会才惊恐地得知，原来这个计划的科学领导人每次上班都在冒生命危险。基金会董事长奥吉维（Bridget Ogilvie）说：“亏我们在这家伙身上投资了这么多钱！”

在经费短缺的英国医疗研究委的会任职的布雷纳，率光采取以eDNA为主的方法，大规模地发现基因。他认为定序A，是在只有少数经费时，最符合成本效益的方法。由于渴望从这些序列获取商业利益，英国的医学研究委员会不准布雷纳发表成果，直到英国制药商准备好从中获利后，才让他发表。

柯林斯在弗吉尼亚州谢南多厄河谷（S，C和G了——定序时机终于来临。我们仍遵循早先由国家科学院委员会制定的方针，先从一连串的模型生物做起：先是细菌，然后是比较复杂（亦即基因组比较复杂）的生物。低等的线虫是第一个非细菌的大挑战，英国桑格中心的萨尔斯顿（Joon）和美国华盛顿大学的瓦特斯顿（Bob aterston）联手研究线虫，成果斐然，为国际合作立下良好楷模。线虫的序列在1998年12月发表，一共有9700万个碱基对。线虫顶多只有书页上的逗号那么大，细胞数目是固定的959个，却拥有大约2万个基因。

在迎接赛雷拉的挑战上，最重要的人物莫过于兰德（Erider）。因为设想出几近完全自动化的定序过程、由机器人取代技术人员的人就是他，而拥有冲劲、能使这个设想成真的人也是他。从他的履历就可看出，他的确是很有冲劲的人。他出身纽约市布鲁克林区，在曼哈顿的司徒佛逊高中（Stuyvesant high）时是数学神童，曾赢得西屋科学奖第一名；他是普林斯顿那一届的毕业生代表（1978），后来以罗德奖学金（Rhodes fellowship）在牛津拿到博士学位。他在1987年拿到的麦克阿瑟“天才”奖似乎已显多余。他母亲说她完全不知道儿子何以这么杰出：“我很想说这是我的功劳，其实不是……我只能说这是运气。”

基因组（genome）是存在于每个细胞核里的遗传指令。（事实上，每个细胞包含两个基因组，分別来自父方和母方：我们从父母继承到两个染色体复本，这让我们每个基因都有两份，因此有两个基因组。）基因组的大小视物种而不同。从人类单一细胞内DNA数量的测定值来看，我们可以估计人类基因组（单一细胞核内所含的一半DNA）大约包含31亿个碱基对，也就是3100000000个A，t，G或C。

幸运的是，维康信托基金会的摩根（Michael Man）适时提供了一剂强心针。在温特公布消息后短短数天内，摩根宣布维康将把提供给桑格中心的资金增倍，使总金额达到3.5亿美元左右。虽然这次宣布的时机看起来好像是在直接响应温特的挑战，事实上增加经费一事已酝酿了一段时间。不久，美国国会也提高了对公共人类基因组计划的补助。竞赛就此展开。其实，从一开始就注定至少会有两个优胜者。惟有两组人类基因组序列存在，科学才会受益，因为有两组结果，才能互相比对检视（在超过30亿碱基对的情况下，势必会有一两个错误）。另一个赢家无疑是应用生物系统公司：他们能卖出更多PRISM定序仪了，毕竟公共人类基因组计划中大多数的实验室现在都必须购买它们，才赶得上温特的进度。

在了解其中的利害关系后，你可能会认为支持人类基因组DNA定序计划，就像要人支持妈妈和苹果派一样，不会有多少争议。有哪个脑筋清醒的人会反对？然而，在20世纪80年代中期，学者专家首度开始讨论基因组定序的可能性时，仍然有人认为这是不太可能实现的构想，有些人则认为这个构想的野心大得不像话，就像跟维多利亚女王时代的热气球驾驶人建议要送人上月球一样。

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以染色体专用荧光着色剂上色的整套人类染色体。每个细胞里的染色体总数是46个——完整的两套，各从父方和母方得到一套。基因组是一套23个染色体，亦即23个很长的DNA分子。

自动化定序最初是胡德在加州理工学院的实验室发展出来的。胡德以前是高中橄榄球校队的四分卫，曾率领队友连续几年获得蒙大拿州冠军；他把从中学到的团队精神用于学术工作上。他的实验室兼容并蓄，有化学家、生物学家和工程师，这个团队果然成为技术创新的领导者。

然而，正当人类基因组计划的国际团队开始定序模型生物，准备全力朝最终目标前进时，分子生物界的一场大地震却撼动了整个计划。

接下来要做的事是研究和发展替代性的定序技术，希望能把整体成本减至每个碱基对50美分左右。我们展开了数个试行计划，讽刺的是，最后很成功的荧光染剂自动定序法（fluorest dye-based automated sequeng）在这个阶段的进展并不特别好。事后回顾，自动化机器定序的试验工作，应该交由国家卫生研究院的研究员温特（Craig Venter）来做，当时他已经证明是个中好手。他曾提出申请，但最后获选的人是这项技术的原始发明人胡德（Lee hood）。未聘用温特一事，到后来造成了很大的影响。

最重要的是，人类基因组包含我们之所以为人的关键。人类和黑猩惺的受精卵在刚形成时，至少在表面看来是无法分辨的，但一个包含的是人类基因组，另一个是黑猩猩基因组。从这个受精卵开始，一个相当简单的细胞会变成极度复杂的成体，例如人就是由一百兆个细胞所构成的，这整个过程就是由DNA一手操控。但是只有黑猩猩基因组能制造出黑猩猩，也只有人类基因组能制造出人类。人类基因组包含大量的组合指令，控制每一个人的发育成长。人类的本性就是写在这本指令书里。

大约在温特和黑索廷的公司开始把基因组商业化时，柯林斯（Francis Collins）继我之后出任国家卫生研究院的基因组研究中心主任。柯林斯是最佳人选，他是建立基因图谱的一把好手，在数个重大疾病的基因方面经验丰富，包括与纤维囊泡症、纤维神经瘤病（neurofibromatosis，即所谓的“象人”病）和亨廷顿氏症有关的基因。如果有人颁发人类基因组锦标赛初赛（以建立重要基因的图谱及找出其特征为目标）的奖项，柯林斯无疑会是大赢家。但是他自有记分方式：他最爱的交通工具是本田的夜鹰机车，每次他的实验室又建立一个新基因的图谱时，他的同事都会在他的安全帽上加一个印花图案。

从一开始，我就认为人类基因组计划无法通过无数的“小工作”来完成，亦即无法在过多实验室的参与下完成。整个后勤作业会太过混乱，也无法获得规模化与自动化的好处。因此，华盛顿大学、斯坦福大学和加州大学旧金山分校、密歇根大学安娜堡分校、剑桥的麻省理工学院，以及休斯敦的贝勒医学院（Baylor College of Medie）很早就成基因图谱中心。能源部的工作最初集中在济斯阿拉莫斯（Los Alamos）和利弗莫尔（Livermore）国家实验室，最终都移到了加州的沃尔纳特克里克市（alnut Creek）。

1998年1月，制造自动化定序仪的应用生物系统公司总裁杭卡皮勒邀请温特去参观他的最新机型PRISM3700。虽然温特对这台机器大为赞赏，但他对接下来的事毫无心理准备。杭卡皮勒建议温特成立一家新公司来进行人类基因组定序，由应用生物系统的母公司Perkin Elmer提供资金。温特毫不犹疑地舍弃了美国基因组研究所，反正他跟人类基因组科学公司的黑索廷关系也早已恶化。他立刻成立了新公司，也就是后来的赛雷拉基因公司，它的座右铭是：“速度最重要，发现不能等。”他们计划以全基因组随机定序法定序整个人类基因组，并且釆用三百台杭卡皮勒的机器加上许多计算机，其计算能力仅次于美国国防部。这个计划将费时两年，耗资在2亿美元到5亿美元之间。

其实，DNA自动化定序是史密斯（Lloyd Smith）和杭卡皮勒（Mike hunkapiller）的构想。当时在胡德实验室工作的杭卡皮勒去找史密斯谈一种定序法，想对每种碱基使用不同的有色染剂。原则上，这个构想可以使桑格定序法的效率提高四倍：先前的方法要分别做四次定序反应，每次各使用一条凝胶；但采用颜色代码后，只须做一次定序反应，总共只需要一条凝胶。起初史密斯的反应很悲观，担心这个方法使用的染剂量太少，无法侦测。但他不愧是激光应用专家，很快就想到解决办法，亦即采用在激光下会发出荧光的特殊染剂。

在人类基因组计划的第一阶段，随着DNA定序策略不断改进，建立图谱的脚步也加快了。近期目标是找出整个基因组的粗略轮廓，让我们得以决定序列中每个区段的位置。基因组必须划分为易于处理的一个个区块，我们要建立的，正是这些区块的图谱。起初我们用人造酵母菌染色体（yeast artificial cer de Jong）发展出来的人造细菌染色体（bacterial artificial osome, BAC）成了救星。BAC比较小，只有10万到20万个碱基对长度，换位的情况也少得多。

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萨尔斯顿在美国的合作伙伴瓦特斯顿出身普林斯顿大学，主修工程学。他为自己管理的华盛顿大学大型定序中心引入了许多工程学智慧。瓦特斯顿具备从己知事物推测未知事物的能力，也就是可以从小事开始，完成大事。他在陪女儿慢跑时发现自己很喜欢跑步，现在他己是马拉松好手。他的定序小组在第一年时，只找出了线虫序列的4万个碱基对，但是在数年之内，他们的成果便巨量增加，瓦特斯顿也是最早呼吁全面展开人类基因组定序工作的人士之一。

聚合酶连锁反应是极为简单的过程。第一步是以化学方法合成两个引子（primer），所谓“引子”是短链的单股DNA，长度通常在20个碱基对左右。这两个引子和目标DNA片段的两端具有互补的序列，它们就像是把我们想要的基因用括号括出来。我们首先从组织样本中萃取出作为模板的DNA，然后加入引子。这个模板实际包含整个基因组，而我们的目标是大量扩增想要的目标区。在加热到摄氏95度时，DNA的双股会分开。这让每个引子得以和20个碱基对的模板片段产生互补结合，在两条单股的模板DNA的一端，便会形成具有20个碱基对的双股DNA“小岛”。DNA聚合酶（这种酶能把新的碱基对合并至单股DNA上的互补位置，借此复制出DNA）只有在DNA已经是双股的位点上才会开始作用。因此，DNA聚合酶会从引子和模板片段互补结合后所形成的双股小岛启动，由每个引子开始制造与模板DNA互补的股，从而复制出目标片段。等这个过程结束时，目标DNA的总数会增加一倍。接着我们可以重复加热步骤，整个过程再来一遍：由两个引子标示出的DNA片段的复本再度倍增。这个过程每循环一次，目标片段的数目就会倍增。经过25次循环后，亦即在不到两小时内，目标DNA的数量便扩增225倍（约3400万倍）。事实上，最初由模板DNA，引子，DNA聚合酶和自由的A，t，G，C所构成的混合溶液，最后会变成目标DNA片段的浓缩溶液。

温特和黑索廷抢着替他们用A定序法找到的每一个人类基因申请专利，这当中极少牵涉到技术或创新发明。他们这两家生技公司，就像霸占游戏场里所有玩具，不让别人玩的孩子一样。

按照标准的桑格定序法，不同大小的DNA片段会在凝胶中按大小排列，每个片段都用与其末端的双脱氧核苷酸相对应的荧光染剂加上标志，该片段发出的颜色就可以显示它具有哪个碱基。然后再以激光扫过胶体底部，让每个片段发出荧光，这时电眼会侦查每个DNA片段发出的颜色，接着这个信息会直接输入计算机，省去了麻烦的人工输入数据过程。杭卡皮勒在1983年离开胡德的实验室，加入新成立的仪器制造商——应用生物系统公司（Applied Biosystems Inc.，ABI）。后来率先制造出商用史密斯-杭卡皮勒定序仪的，就是这家公司。从此以后，定序过程的效率大幅改善：笨拙缓慢的胶体被高效能的毛细管系统取代，细长的毛细管可以非常快速地将DNA片段按大小分类。这家公司目前最新一代的定序仪速度更是超快，比原型快上千倍。它们所需的人工极少（每24小时大约只需15分钟的人工），一天就可以定序50万个碱基对。最终就是因为有这项技术，基因组计划才得以实行。

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2000年6月26日：草图在握的温特（左）和柯林斯暂时放下敌对意识，跟总统一起成为瞩目焦点。

在白宫的大肆宣扬下，人们很容易忽略这场庆祝的对象只是人类基因组的“草图”而已，还有许多工作尚待完成。其实称得上完整并已发表的序列，也只有最小的两条染色体（第21和22号染色体）而已，何况就连它们也不敢说是百分之百完整无缺。至于其他的染色体序列，有些都是空隙。自从那场隆重的宣布后，大家的目光已经放在2003年4月的新期限上，要在这个日期前填补好这些缺口，提出完整、正确的序列。然而后来证明，有些小区域根本无法定序，而实际目标也变成找出“基本上完整”的序列：至少完成95%的序列，而且误差率在万分之一个碱基以下。

其实，吉尔伯特惟一犯的错就是超前他的时代。在他的成立计划胎死腹中整整10年后才成立的赛雷拉基因公司（Celera Genomics），在规划上跟吉尔伯特的构想大同小异，但赛雷拉基因公司却相当成功。吉尔伯特的风险投资事业引发外界对DNA序列数据可能为私人拥有的疑虑，而随着人类基因组计划的进展，这些疑虑也逐渐成为瞩目焦点。

同时，我们应把重点放在尽可能建立精确的基因组图谱上，而且基因图谱与实质图谱都要建立。基因图谱（geic mapping）决定相对位置，也就是染色体上基因地标（geidmark）的顺序，如同“摩根的孩子们”最初对果蝇染色体所作的研究。实质图谱（physical mapping）则是实际确认这些基因地标在染色体上的绝对位置。（基因图谱告诉我们，二号基因位于一号和三号基因之间；实质图谱告诉我们二号基因距离一号基因一百万个碱基对，而三号基因是在染色体上再往后两百万个碱基对的地方。）基因图谱呈现出基因组的基本结构；实质图谱则可以提供定序仪（sequencer）染色体上的定位锚，然后我们便可以借由参照这些定位锚，决定各个序列片段在染色体上的位置。

当公共与私人机构的竞赛在媒体的战场上达到高峰时，在后方，备战的焦点已逐渐转移到数学智库上，也就是隐身在密室中一排排计算机后的科学家。他们得设法解开所有这些A，t，G，C的原始序列。他们的任务主要有两项。第一，把手上许多分散的片段组合成完整的、确定的序列。大多数的部分都已经被定序了无数次，所以他们等于是要理清包含数个基因组的序列，而且得去芜存菁，直到只剩下一个标准的基因组序列。这是相当庞大的计算工作。第二，辨识最后序列中的成分，尤其是基因的位置。要确认基因组的成分（分辨这些由A，t，G，C构成的片段，哪些编码垃圾，哪些编码蛋白质），必须靠极度密集的计算机运算才能达成。

温特发现替基因组的片段申请专利，可能带来许多商业机会后，在这方面的胃口大开。但他想鱼与熊掌兼得：继续留在可自由分享信息但薪水很少的学术圈，同时进入商业圈，在取得专利权并赚上一票之前，他的发现将是秘密。在像是他的教父的风险投资家斯坦伯格（allace Steinberg）协助下，温特的梦想终于在1992年成真。斯坦伯格是丽奇（Reacitute fenome ResearcIGR，英文发音与tiger［老虎］相同），由温特主持另一家姐妹公司是人类基因组科学公司（ine）领导。它们的运作方式是：基因组研究所研究引擎，负责挖掘出A序列；人类基因组科学公司走商业路线，负责营销这些发现。在前者发表数据前，后者会有六个月时间评估这些数据，但在研究显示它们有发展新药的潜力时，评估时间则延长为一年。

人类基因组计划是一项了不起的科技成就。如果在1953年时有人说，整个人类基因组会在50年内定序，克里克和我一定会大笑，请他再喝一杯酒。过了20多年，首批DNA定序法终于问世时，这种怀疑似乎仍很合理。这些方法当然都是技术上的突破，但当时定序过程仍极度缓慢（即使要定序长度只有数百个碱基对的基因，都是一项重大挑战）。如今，在仅仅又过了25个年头后，我们已经在庆祝完成大约31亿个碱基对的序列了。然而我们仍然必须牢记，虽然基因组定序是惊人的成就，但它绝不只是一个科技上的里程碑而已。不论直接的政治动机为何，克林顿在白宫庆祝会上说得很对：我们手中可能已经握有对抗疾病的强大新武器。而且，我们甚至可能对生物的组成与运作，以及我们和其他物种之间的差异有全新的了解，亦即洞察我们之所以为人的道理。

到了1986年，谈论基因组的声音愈来愈大。6月，我在冷泉港实验室一个重要的人类遗传学会议期间，安排了一场特别会议来讨论这个计划。前一年曾在加州参与辛谢默那场会议的吉尔伯特一鸣惊人，提出一个可怕的成本预估数字：30亿碱基对，30亿美元！这的确是一个要花大钱的科学计划。如果没有公共资助，这笔钱多得难以想像，会议中自然有人会担心，这个成败未卜的庞大计划会抢走其他一些重要研究的经费。他们担心人类基因组计划会成为科学研究最大的钱坑。就科学家个人对事业的企图心而言，做这个计划再怎么样也不划算。人类基因组计划在技术上当然有许多挑战，但它在智识层面并不能让人感到非常振奋或能带来多少名声。这整个工作实在非常庞大，即使是很重要的突破也会被淹没；再说，有谁愿意把自己的一生花在永无止尽、冗长无聊的定序工作上？波兹坦就提醒大家要非常谨慎：“这会改变科学的结构，使我们所有人，尤其是年轻人，都被这个庞大的工作绑住，就像航天飞机一样。”

在那段早期岁月，吉尔伯特是支持人类基因组计划最有力的人士。他贴切地指出，这“在调查人类功能的各个层面上，是一个无与伦比的工具”。在协助成立Biogen生技公司、尝过科学与商业结合的刺激滋味后，他在基因组上看到了崭新的大好商机。因此在短暂任期后，他就把在这个委员会的职位转让给华盛顿大学的奥森（Maynard Olson），以回避任何可能的利益冲突。分子生物学已经证明具有创造庞大商机的潜力，而吉尔伯特认为没有必要再筹措公共资金。他推论，只要拥有大型定序实验室，私人公司就可以做这个工作，然后把基因组的信息卖给制药厂和其他利益团体。1987年春天，吉尔伯特宣布筹组“基因组公司”（Genome Corporation）的计划。当时对于私人拥有基因组数据的可能性，有许多强烈不满的声音（大家担忧这会让新知识不能广为利用、造福大众），但吉尔伯特对这些充耳不闻，开始筹措风险投资资金。只可惜，他因为过去担任执行长的纪录不佳而出师不捷。自从他在1982年辞掉哈佛的教职，担任Biogen的总裁后，这家公司立即在1983年亏损1160万美元，后来又在1984年亏损1300万美元。他会在1984年12月回到哈佛，躲到覆满常春藤的校墙后，也是可以理解的，不过Biogen在他离开后仍不断赔钱。吉尔伯特的新计划算不上是令人垂涎三尺的投资案，但最终这个野心勃勃的计划之所以失败，与其说是经营管理能力的缺失，不如说是非他所能控制的大环境所致：1987年10月美国股市大崩盘，基因组公司的成立计划也随之崩解。

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国际合作：英国和美国的科学家率先完成第一个复杂生物（线虫）的基因组定序工作；这个计划的主持人瓦特斯顿（图左）和萨尔斯顿仍会找时间轻松一下。

在此同时，美国能源部也以强调这个计划将是一项科技伟业而争取到1200万美元的经费。我们必须记得：在那个年代，制造技术是日本居于领导地位；底特律遭逢被日本汽车业赶过的危机，许多人担心美国在高科技领域的优势将会是下一个倒下的骨牌。据说当时三大日本集团（松井、富士和精工）已经联合起来，准备生产一天能替100万个碱基对定序的机器。最后证明这只是误传，但这类疑虑的确让美国基因组计划获得动力，如同当年要赶在苏联之前把美国人送上月球的情形。

即使在所谓的G5当中，兰德的实验室对DNA序列的贡献也是最大的。G5指基因组公共计划的五大中心——兰德的实验室、桑格中心、华盛顿大学的基因组定序中心、贝勒医学院和美国能源部在沃尔纳特克里克的实验室。他的麻省理工小组也是在促成基因组草图问世的最后冲刺阶段，大幅提高生产力的大功臣。1999年11月17日，人类基因组计划庆祝定序第十亿个碱基，那是一个G。短短四个月后，也就是2000年3月9日，t成为第二十亿个被定序的碱基。G5加足了马力。因为赛雷拉基因公司在使用公共计划的数据，这些数据总是在被发现后立即上网，现在公布的数据又多又快，可以借力使力的温特或许终于决定可以松懈一下，把赛雷拉原本预定要做的定序数量减半。

兰德在纯数学圈子里，显得格外喜欢社交，最后他终于发现纯数学是“孤立、类似修道生活的领域”，于是加入比较有趣的哈佛商学院去任教，但他很快就发现自己对神经科学家弟弟的工作产生兴趣。在受到启发后，他晚上到哈佛和麻省理工的生物系进修，但白天在商学院的工作仍处理得好好的：“我几乎是在街角就把分子生物学念起来的，不过这里有很多非常好的街角可以让你私下学习。”麻省理工的怀特海德研究所就是这些街角之一，而兰德也在1989年成为该所的生物学教授。

对那些直接负责建立人类基因组图谱的人（波上顿、艾奥瓦州、犹他州和法国的研究小组）来说，最重要的头几步是找出基因标志（geic marker）：两个人染色体上的同一段DNA会有一个或一个以上的碱基对不同，这些不同的位点即称做基因标志（亦称遗传标志），它们可以作为地标，引导我们破解整个基因组。在柯恩（Daniel 是由法国肌肉萎缩症协会赞助的、类似工厂的基因组研究机构。如同英吉利海峡对岸的维康信托基金会，这家法国慈善机构弥补了政府赞助不足所留下的部分经费缺口。在最后的冲刺阶段，必须利用BAC来建立详细的实质图谱时，麦克弗森（John McPherson）在华盛顿大学基因组中心所领导的计划贡献最大。

2000年6月26日终于来临。克林顿在白宫，布莱尔在唐宁街10号首相官邸同时宣布，人类基因组计划完成第一份草图。这场竞赛以平手收场，双方共享荣耀。至少在这天早上，对阵双方都把敌对情绪抛在脑后。克林顿宣称：“今日，我们学习上帝创造生命的语言。在获得这个深奥的新知识后，人类即将获得全新、庞大的治疗疾病的力量。”伟大的时刻搭配伟大的言辞。在面对这个被媒体喻为和阿波罗号首度登陆月球一样伟大的成就时，很难不感到光荣，即便这次成功的“官方”日期定得有点武断。其实这时定序工作根本还没完成，而且一直要到6个多月以后，基因组的正式科学报告才会问世。有人便嘲讽说，这个宣布时机不是根据人类基因组计划的时程，而是根据克林顿和布莱尔的行程制订的。

然而这个快速马虎的做法无法取代破解整个基因组。我们现在已经知道，基因组最有趣的部分有许多是位于基因以外，它们构成控制基因启闭的机制。以刚才脑组织的A分析为例，你只能对在脑部是开启的基因有概略的了解，但是对它们的启动过程毫无概念：将DNA股复制至信使RNA的RNA聚合酶，并不会把DNA中极重要的调节区段转录到RNA上。

正当人类基因组计划热烈展开之际，有关执行它的最佳方法也争论不断。有些人指出，人类基因组中有一大部分是我们这一行谑称的“垃圾”，也就是显然不负责任何编码工作的DNA片段。事实上那些为蛋白质编码的片段（亦即基因）仅占整个基因组的一小部分。有些批评者诘问道：既然如此，我们为什么要定序整个基因组，为什么要耗费心力去管那些“垃圾”？其实有一种极度快速但马虎的方式可以替基因组里所有编码基因拍张“快照”，方法是利用本书第五章描述过的反转录酶。从任意一种类型的组织中纯化出信使RNA样本；如果你的来源是脑，就会得到脑部所有表现型基因的RNA样本。然后你可以利用反转录酶制造这些基因的DNA复本（称为互补DNA，A），然后定序这些A。

人体复杂得令人迷惑。传统上，生物学都是专注于一小部分，试图详尽地了解它。在分子生物学来临后，这个基本做法仍然没有改变。科学家大多仍只擅长一个基因，或涉及某条生化路径的一群基因。但任何机器的零件都无法独自运作。如果我要研究轿车引擎的化油器，就算是把它研究彻底，我还是无法了解引擎的全部功能，更不用说整辆车要了解引擎的功能及运作原理，我必须研究整台引擎才行。我得把化油器放进引擎运作的整体架构内，当做一个发挥功用的零件，就跟许多其他的零件一样。基因的情况也一样。若要了解决定生命的遗传过程，我们不仅必须对个别的基因或路径有详细的知识，也需要把这些知识放进整个系统，也就是“基因组”的架构里去看。

再也想不到的是，结果竟然是一个望远镜在偶然间促成了“人类基因组计划”（, ion）承诺赞助3600万美元时，加州大学感激地同意以这位慷慨赞助人之名来替这个计划命名。只可惜这种感谢方式反而让剩余经费的筹措事宜变得复杂起来。其他的募款对象不愿意提供经费，兴建一个已经以他人之名命名的望远镜，这个计划就此进退不得。最后，另一个更富有的慈善机构凯克基金会（. M.Kedation）介入，表示愿意赞助这项计划的所有费用。加州大学很高兴地接受，无论有没有霍夫曼的支持都一样。（新的凯克望远镜建于夏威夷的冒纳凯阿山［Mauna Kea］山顶，于1993年5月全面启用。）霍夫曼基金会不愿屈居凯克基金会之下，于是撤回资金，这时加州大学的行政主管察觉到这是一个3600万美元的机会，特别是加州大学圣克鲁斯分校的校长辛谢默（Robert Sinsheimer），他知道霍夫曼基金会的钱足以支持一项重要的研究计划，而这将足以“让圣克鲁斯扬名于世”。

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聚合酶连锁反应（PCR）发明人穆利斯和他的冲浪板

聚合酶连锁反应是在西特斯公司服务的穆利斯（Kary Mullis）发明的。根据他的说法，“1983年4月一个星期五晚上，我手握车子方向盘，沿着蜿蜒山路开往加州北部的红杉区，就在那时，我突然有了这个构想。”在那种危险的情况中，他居然还能产生灵感，实在很神奇。倒不是因为加州北部的路特别危险，而是就像他的一位朋友告诉《纽约时报》的：“穆利斯曾在一个幻像中看到自己因头部撞到红杉而死，所以只要在没有红杉的地方，他总是一无所惧。这位朋友曾经在滑雪胜地阿斯彭（Aspen）看到穆利斯脚踩滑雪板，穿梭在快速的双向车阵，神勇地从结冰的道路中央疾滑而下。穆利斯因他的发明在1993年荣获诺贝尔化学奖，从此以后他变得更加古怪。他支持修正派的理论，认为艾滋病不是hIV所引起的，这使他的可信度和推动公共卫生的努力都打了折扣。

温特从小在加州长大，最初宁可去冲浪，也不想继续求学。但是在越战时担任医护兵的一年间受到一些心理创伤后，似乎让他立定志向。回美国后，他在短时间内从加州大学圣地亚哥分校拿到生理学和药理学的学士与博士学位。他之所以会从学术界转往商业界发展，从他个人的财务看来也相当合理：

国家科学院委员会仍在商议时，我到参众两院审查国家卫生研究院预算的卫生小组委员会，跟他们的重要成员会谈。国家卫生研究院的院长温嘉丹支持基因组计划，而且根据他的说法是“从一开始”就支持，但是国卫院里眼光较为短浅的人士却表示反对。我在建议以3000万美元让国卫院参与基因组研究时，特别强调基因组序列的知识对医学的影响。国会议员跟我们其他人一样，也会有挚爱的人因为癌症等与基因有关的病症去世，应该也可以体会，解开人类基因组序列能够协助我们对抗这类疾病。最后，我们获得1800万美元。

在20世纪70年代，黑索廷是哈佛的研究生，由我和吉尔伯特共同指导。后来他在医学院的达纳—法伯癌症研究中心（Dana Farber cer ter）管理一个创新的hIV研究中心。但一直到和身价不菲的社交界名媛海曼（Gale hayman，80年代人人抢着拥有的香水品牌Giio Beverly hills的创造者）结婚后，他才获得高知名度，所以他在成立人类基因组科学公司时，银行存款绝对不只2000美元。他在成为企业家之前，就曾因搭乘喷气式飞机四处旅行，引来哈佛医学院实验室同事的非议和讥讽。“黑索廷和上帝的差别在哪里？”答案：“上帝无所不在，黑索廷也无所不在，就只不在他应该在的波士顿。”

尽管反应并不怎么热烈，但那次冷泉港的会议却让我坚信，为人类基因组定序势必很快会成为国际科学界的优先要务，而当这成真时，国家卫生研究院应该担任一个主要的角色。我说服了麦克道尔基金会James S. Mell Foundation），请他们赞助一项由国家科学院（NAS）所主持的对相关议题的深入研究。由于有加州大学旧金山分校的艾尔伯特（Bruce Alberts）担任委员会的主席，我确信所有的构想都会受到最严格的监督。前不久艾尔伯特才发表一篇文章，警告“大科学”的兴起，势将排挤世界各地的个别实验室在传统研究上的无数创新贡献。在不确定我们的小组会达成什么意见之前，我已经和吉尔伯特、布雷纳和波兹坦加入了15人的委员会；翌年（1987）我们便努力规划出未来的基因组计划细节。

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扩增目标DNA片段：聚合酶连锁反应

1988年5月，温嘉丹要求我主持国卫院的基因组计划。在我表明不愿为此放弃冷泉港实验室的主任职位后，他设法替我安排以兼职方式来做国卫院的工作。我无法再拒绝。18个月后，人类基因组计划成为一股无法阻挡的力量，而国务院的基因组办公室也升级为人类基因组研究国家中心（National ter for human Genome Research），我被任命为首届主任。

PCR立即成为人类基因组计划的主要“累活”。现在的过程跟穆利斯当初所发展的大致相同，只不过已经自动化。今日最先进的实验室都有由机器人控制的生产线，不再需要睡眼惺忪的研究生军团来执行把微量液体加入塑料管的辛苦工作。在基因组定序这种规模的计划中，这些“PCR机器人”必须使用大量聚合酶。因此，人类基因组计划的科学家对必须支付大笔不合理的权利金给PCR专利所有人罗氏制药厂，导致聚合酶的成本增加，感到特别厌恶。

我们的报告在1988年2月出炉。基因组的草图是在2001年发表。在我撰写本书的期间，全球各地的定序实验室不断交出更多成果，到了2003年，也就是发现双螺旋体50周年，我们这个委员会的报告出炉15年时，我们已看到定序工作全部完成。

正文 08 解读基因组：进化现场

脊椎动物也可能因为基因开关系统而变得更加复杂。基因开关一般位于基因附近，在基因组定序的工作完成后，我们现在可以仔细分析这些基因旁侧的区域了。基因调节作用就是在这些区域发生的，由接合至DNA的调节蛋白质（reguatory protein）来启动或关闭邻近的基因。相较于比较简单的生物，控制脊椎动物基因的启闭机制似乎要复杂得多。脊推动物之所以这么复杂，正是因为基因之间复杂精巧的协调作用。此外，一种特定基因有可能额外产生许多不同的蛋白质，这或者是因为不同的表现序列耦合在一起，从而创造出稍有不同的蛋白质（此过程称为替代性剪接［clternative splig］），不然就是因为蛋白质在制造后发生了生化上的变化。

复杂的生物，尤其是人类这种大型生物，天生就会严密守护本身内在的生化机制：在大多数情况下，如果我们不摄取或不吸入某一物质，该物质就无法大幅地改变我们。因此长期下来，所有脊椎动物的生化作用通常没有多少变化。相对地，细菌暴露在异常化学环境中的情况多得多；一个菌落可能会发现自己突然陷入大量有毒化学药剂中，例如家用漂白水等消毒剂。难怪这些非常脆弱的生物会进化出各种各样的化学技能。事实上，细菌的进化是由化学创新所推动的，它们发明新酶（或修整旧酶）来做新的化学把戏。我们最近才开始解开其秘密的一群细菌，就是这种进化模式最惊人和最具教育意义的例子之一。这群细菌被称为“极端微生物”（extremophiks），因为它们偏好世上最不适合栖息的环境。

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可移动遗传因子的发现者麦克林托克最初提出这个概念时备受奚落；直到30年后，才在1983年获得诺贝尔奖。

惟有在重组DNA技术问世后，我们才了解可移动因子有多常见；现在我们已经知道，它们就算不是大多数基因组，也是许多基因组的主要成分，包括人类基因组在内。这些可移动因子在相同基因组的不同位置一再出现，其中有些最常见的可移动因子所取的名字，反应出其四处移动的存在方式，例如有两个果蝇的可移动因子取名为“吉普赛”（gypsy）和“流浪工人”（）。

我们很早就知道，从生物学观点来看，蛋白质绝不仅是一条线状的氨基酸链而已。这条链折叠成特殊的三维构造的方式，与其功能息息相关，而这也是蛋白质组学想要了解的。现在结构分析仍是依赖X光衍射：用X射线照射分子时，它们会在碰到原子后反弹并散开成一定的模式，从中可以推知三维形状。1962年，我以前在剑桥大学卡文迪什实验室的同事肯德鲁和佩鲁茨，分别以解开肌红素（将氧储存在肌肉里）和血红素（运送血液中的氧）的结构而得到诺贝尔化学奖。他们的研究具有划时代的意义。他们必须解读的X光衍射影像非常复杂，相较之下，DNA简单得多了！

可移动因子包含为一些酶编码的DNA序列，这些酶有剪贴染色体DNA的能力，其功能就是要确保可移动因子的复本会插入染色体上的新位置。如果一个可移动因子跳跃至一个垃圾序列，生物体的功能不会受影响，惟一的结果是更多的垃圾DNA。但是，如果一个可移动因子跳至重要的基因，从而使这个基因丧失功能，则自然选择就会介入：这个生物体可能死亡或因为不能生育等因素，无法将这个含有跳跃因子的新基因传递下去。可移动因子的移动鲜少会创造新基因或造成对原生物体有利的改变。因此，经过长久的进化过程后，可移动因子的影响似乎主要在于产生“新奇性”，例如杂色的玉米粒。奇怪的是，在最近的人类史上，极少有积极跳跃的遗传因子之证据：我们的垃圾DNA似乎大多是在许久之前所产生的。相反地，老鼠基因组含有许多积极跳跃的可移动因子，但这似乎没有对老鼠造成太多困扰；老鼠的繁殖能力原本就高，这可能使他们比较能够容忍经常有因子跳至功能极重要的基因区所带来的遗传灾难。

以前我一直希望人类基因组的序列在完全解开后，会有72415个基因。我之所以特别看重这个数目，跟人类基因组计划第一个惊人的发现有关。1999年12月，第一个完成定序的染色体是位于两大定序里程碑（10亿和20亿个碱基序列）之间的第22号染色体。尽管它很小，在整个基因组中只占1.1%，但仍长达3340万个碱基对。由小窥大，这是我们首次对基因组的全貌有概括的了解；如同《自然》杂志的评论家所言，这就像“第一次看到新星球的表面或地景”。最有趣的是染色体上基因的密度。以第22号染色体作为整个基因组的缩影，应该是很合理的，所以照理说我们会在它的序列里发现1.1%的人类基因、换句话说，教科书上估计人类基因的总数约为10万个，照这样推算，第22号染色体应该大约有1100个基因。但是我们却只在它上面发现545个基因。这似乎强烈暗示，人类基因组不像我们原先所以为的有那么多基因。

伯尼最初要求的赌资是1美元，但是随着让我们更接近最终数字的预测数目一发表，赌资也跟着提高。我从一开始就加入，所以只花了1美元押在72415上。这个数目可不是乱选的，我以第22号染色体的结果为本，考虑教科书10万个的说法和当时的预测值5万个后，才折中地选了它。

比较不同生物的基因组也可以看出蛋白质的进化过程。蛋白质分子一般可以视为不同结构域（domain）的集合体，所谓结构域是具有特定功能或形成特定三维结构的氨基酸链段，而进化似乎是借由置换结构域，创造新的排列来运作的。大多数的新排列大概都是随机产生，不具功用，注定要在自然选择下消失。但是在一些罕见例子中，某个新排列证明是有利的，这时一种新蛋白质就会产生。从人类蛋白质中辨识出来的结构域，大约有90%也见于果蝇和蠕虫的蛋白质。因此，人类特有的蛋白质其实可能只是果蝇的一个蛋白质重新排列的结果。

在我们对微生物的基因组更加了解后，一个惊人的模式开始出现。我们先前已经看到，脊椎动物的进化就像一个累进的经济体：通过逐渐增多的基因调节机制，同一个基因可以做的事愈来愈多。即使有新的基因出现，它们通常也只是既有曲目的变奏曲。相对地，细菌的进化是一趟激烈得多的改头换面之旅，这个令人眼花撩乱的过程偏好输入或产生全新的基因，而不是仅止于修改已经存在的基因。

从三维结构本身经常看不出蛋白质的功能，但是研究神秘的蛋白质与其他已知蛋白质的互动，可以提供重要线索。有一个简单的方法可以辨识这类的相互作用：在显微镜载玻片上放一组已知蛋白质的样本，然后把神秘蛋白质洒在它上面；这些神秘蛋白质事先已经过处理，在紫外线照射下会发出荧光。当神秘蛋白质“黏”到载玻片上蛋白质网格的某个位点，这表示它在这个位点上已和另一蛋白质接合在一起，这使后者也变得会发荧光。由此便可以推知，这两个蛋白质在细胞内会产生互动。

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细胞分裂：一个细胞的染色体（蓝色）进行复制，先沿特殊的“纺锤体”（spindle，绿色）排列，然后才分配至每个子细胞。高科技影像技术协助呈现出令人惊异的染色体华尔兹舞曲，而这也正是生命本身能永久存续的基础。

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人类基因数出乎意料地少，引起一些人在报刊的言论版撰文讨论其意义，它们的主旨大多相同。进化生物学家古尔德（Stepionism）敲响了丧钟。还原论几乎是所有的生物学研究遵奉的教条，这个理论认为一个复杂的系统是由下往上建立的，换句话说，要深入了解一个组织的复杂层次，就必须先了解这个组织比较简单的层次，再把这些比较简单的动态情况组合起来。根据这个看法，只要了解基因组的运作，我们最终必然可以了解生物体是如何组成的。古尔德等人以基因数少得惊人这一点作为证据，证明这种由下而上的方法不仅难以实行，也根本是无效的。有鉴于人类基因组比预想中简单，反还原论者认为人类这个生物体就是活生生的证据，证明要了解我们自身，不是光靠把所有较小的过程相加就可以。对他们而言，人类的基因数少，正暗示着我们每一个人的主要决定因子是教养（后天因素），而不是天性（先天因素）。简言之，这等于一篇独立宣言，宣示我们人类不是像原先所想的，完全受基因支配。

我们也可以运用这种技术来区分相同疾病的不同形式。在这方面标准显微镜的帮助有限：对通过目镜来观察的病理学家来说，癌症看起来都差不多，但它们在分子层面的差异是极大的。例如淋巴瘤细胞有多种形式，但这些光靠视觉难以区分，即便用放大倍率最高的显微镜也很难区别，但是这些细胞在基因表现上的差异却很明显，这对发明最有效的疗法极为重要。在谈到早期认为特定组织的癌全都有相同根源的看法时，布朗指出：“这就像把胃痛想成只有一个原因。辨识同类病症细微的差异，让我们能更适切地治疗这些癌症。”

如今，在佛瑞瑟的领导下，基因组研究所仍是细菌基因组研究的龙头。他们在很短的时间内，定序超过20种不同细菌的基因组，包括一种导致溃疡的螺旋杆菌（er）、一种导致霍乱的弧菌（Vibrio）、一种导致脑膜炎的奈瑟氏球菌（Neisseria），以及一种会引发呼吸道疾病的披衣菌（C Barrell）所领导，幸好他不在美国，否则以他有限的学历，绝对无法登上学术界的高峰。他没有博士学位，而是早在DNA定序法问世前，于高中毕业后直接担任桑格的助手，从此踏入科学界。在开始研究细菌前，巴瑞尔是因为自动化的先驱而扬名，他用数个ABI定序仪来破解有1400万个碱基对的面包酵母基因组，成功解开其中的40%，而这时欧洲其他的酵母菌定序小组仍执着于使用人工定序法。巴瑞尔的小组后来率先完成结核杆菌（Mycobacterium tuberculosis）的序列，这种杆菌会导致一度有“痨病”之称的可怕疾病——肺结核。

正常运作的基因会调控体节的身份，确认每个体节的器官都长在正确位置上：头节长出触角，胸节长出翅膀和脚。但在发生同源转化突变时，各节的身份却发生混淆。以触足突变为例，头节以为自己是胸节，因此长出脚，而不是触角。值得注意的是，尽管脚的位置不对，但它的功能仍很完整。这暗示触足位置基因启动的是一整组的基因，它们通常是制造触角的基因或制造脚的基因（在异常发生时）；但是在错误时间于错误位置被启动的整组基因，内部的协调工作并未受到阻挠。在这里我们再次看到，发育等级较高的基因控制了等级较低的许多基因。如同每个图书馆员都知道的，等级组织在储存和取得信息上效率较高。由于有这种等级式的安排，有时极少数的基因就足以造成很大的影响。

基因组研究所并没有在做完流感嗜血杆菌后就歇手。1995年，在与北卡罗来纳大学的哈奇森（Clyde calium）基因组。生殖道支原体（虽然名称有点不祥的味道，但它在人类排泄道中是无害的生物）拥有目前已知最小的非病毒基因组，约有58万碱基对。（病毒的基因组更小，但是它们可以利用宿主的各种基因，所以就算本身没有许多基本功能所需的基因资源，但仍能生存。）后来发现这个相对较短的支原体序列包含517个基因。大家自然会问一个问题：这是维持生命所需最少的基因数吗？后续的研究是破坏掉生殖道支原体的某些基因，看哪些是维持生命所必需的，哪些不是。目前看来，维持生命的最小基因组所包含的基因不超过350个，甚至可能少至260个。无可否认地，这个“最小”多少是人为定义的，因为，即使破坏细菌的一些基因，实验所用的生长培养基仍能提供这些虚弱的细菌生存所需要的一切物质。这有点像宣称肾脏不是生命所需，因为病人可以靠透析仪生存。

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完整的基因组。流感嗜血杆菌的基因图谱：180万个碱基对，1727个基因。

转录组学不仅是一项卓越的技术创新而已，它也让我们在追踪致病基因时更上一层楼。我们可以利用微阵列技术，研究健康与生病组织在基因表现功能上的差异，从而找出特定疾病的化学基础。这个逻辑很简单：我们对正常组织与癌症组织进行微阵列基因表现分析，然后找出这两者之间的差异，亦即找出在一个组织有表现，但在另一组织无表现的基因。一旦确认运作失常的基因（例如在癌症组织中表现过度或表现不足的基因），我们就可以找出目标，用精确的分子疗法来攻击这个目标，而不是使用具有广泛毒性、会同时摧毁健康与生病细胞的放射线疗法和化学疗法。

从我们周遭神奇的微生物世界，可以看出无数世纪以来自然选择所呈现的惊人力量。事实上，地球上的生命史主要是一出细菌的故事；比较复杂的生物，包括人类，都是很晚才登场的。35亿年前左右，生命最早以细菌的形式出现在地球上。第一批真核生物（其基因包在细胞核内）大约在8亿年后才出现，但其后的10亿年，它们一直维持着单细胞的形态。直到距今5亿年前才有一些突破发生，最终带来了蚯蚓、果蝇等生物，以及人类。细胞的优势可以从伊利诺伊大学的沃斯（Carl oese）率先根据DNA重建的生命树看出：这棵生命树是一棵细菌树，在较晚长出的小枝上才有一些多细胞生物出现。沃斯刚提出构想时遭到生物学界的强烈反对，但现已广获采纳。不过，以DNA为基础来建立生命树，仍有一些令人难以接受的含义：例如它们显示动物和植物的关系不像先前所想的那么近，跟动物关系最近的生物反而是真菌——人类与洋菇有相同的进化根源！

运用DNA来分析微生物的做法，用在医学诊断上极为成功。要有效治疗感染，医师必须先辨识引起感染的微生物。传统的方法是利用被感染的组织来培养细菌，这过程慢得令人发疯，特别是在时间紧迫的情况下。在运用快速简单，也更加精确的DNA检测来辨识微生物后，医师可以迅速采取适当的治疗方法。这种技术在国家紧急情况中也派上用场：2001年秋天美国发生炭疽热下毒事件，基因组研究所的调查员找出第一位受害者身上炭疽热细菌的序列，取得了歹徒所用菌种的“基因指纹”，希望借此追查到细菌来源，进而逮住罪犯。

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老鼠与人类同一个基因的DNA比较图，包括一个插入序列（基因非编码的区域，如黑框所示）和两个表现序列的一部分（这些区域为该基因制造的蛋白质编码）。黄色碱基是人和鼠的序列历经进化而一直没有改变的部分，短橫线代表该物种在那个位置失去一个碱基，老鼠和人类序列的相似性显示，自然选择在消除突变上非常有效，在插入序列中，突变通常无所谓，而在表规序列中的突变则有可能会破坏蛋白质的功能。我们可以看到人类和老鼠在插入序列上的差异比表现序列多得多。

遗传物质通常是在亲子中“垂直”传递（从祖先传给后代），因此从外面输入DNA称为“水平转移”（al transfer）。把正常的大肠杆菌和致病菌株的基因组序列互相比较后，发现它们有共同的基因“骨干”，由此可以确认这两个菌株是属于相同的菌种，但致病菌株有许多由变异的DNA构成的“小岛”，这是它所特有的。整体而言，致病菌株缺乏正常菌株中的528个基因，但却多出1387个正常菌株没有的基因，数量可说相当惊人。这样的变异把大自然最无害的产品之一变成了杀手。

以微阵列法研究酵母细胞周期中的基因表现后，我们发现，光是细胞分裂的分子动态就已经极度复杂。这当中牵涉到800多个基因，每个都在细胞周期的某个时间开始发挥作用。我们在这里再度看到，进化不愿修补没有坏的东西：一个生物过程一旦成功地进化，只要生命持续下去，这个过程就很可能继续使用相同的基本分子。就我们目前所知，在酵母细胞周期期间主导发育的基本分子，在人类细胞中也扮演类似的角色。

事实上，重组技术之所以能问世，要归功于细菌纳入新DNA（通常是质体）片段的卓越能力。因此，微生物的进化会留存有过去惊人的基因输入活动的痕迹，实在不足为奇。大肠杆菌在我们的肠道（和培养皿）中通常很和善，但是通过基因输入，它们顿时成为变种杀手。有一种大肠杆菌菌株所制造的毒素，不时会引起食物中毒事件（1996—1997年曾造成苏格兰21人死亡）以及“杀人汉堡”事件（Killer Burgers，汉堡食材中含有杆菌毒素），这就是它们大量从其他物种“借用”基因造的祸。

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有两个主要的进化机制可以解释这种DNA过多的观象：基因组加倍（genome doubling），以及一个基因组内特记序列的增殖（proliferation）。许多物种，尤其是植物，其实是两个先前存在的物种互相杂交的结果。这些新物种通常只是结合了两个亲代的全套DNA，从而创造出双倍基因组。或者也有可能因为某种遗传意外，使一个基因组在没有其他物种的输入之下倍增。以面包酵母为例，它大约有6000个基因，但进一步的检视显示，这些基因大部分是重复的，酵母的许多基因经常有两个不同的复本。在酵母进化史的某个早期阶段，它的基因组显然倍增了。起初这些基因复本必定是一模一样的，但是在长时间后，它们已经产生歧异。

我们对微生物世界的不了解，最明显的证据莫过于很晚才发现的原核绿球藻（Prochlorococcus），它们的浮游细胞在大海上可以进行光合作用。在每一毫升的海水中，可能就有多达20万个原核绿球藻，因此它们大概是地球上数量最多的物种。它们当然也在海洋对全球食物链的贡献上占有极重要的比例。但我们却一直到1988年才知道它们的存在。

我们人类的基因数或许不是很多，但是就如同芜蔓的肌萎缩蛋白基因所显示的，我们拥有一个庞大杂乱的基因组。我们可以再度拿线虫作比较：我们的基因数还不到线虫的两倍，但基因组的体积却大了33倍。为何会有这样的差异？建立基因图谱的专家把人类的基因组描述为一个偶尔有绿洲（即基因）的沙漠。在基因组中，有50%是不具明显功能、垃圾般的重复序列；我们的DNA足足有10%是由分散在各处的100万个单一序列复本所构成，这个序列称为Alu（节杆菌Arter luteus的缩写，因为这个序列最初是在这种细菌中被分离出来）：

在人类基因组图谱出炉后，已证实第22号染色体的基因密度并没什么出奇之处。其实，以它的大小小来说，拥有545个基因还算蛮多的。大小跟它差不多的第21号染色体，只找出236个基因。根据现在的估计，在人类的全套24条染色体（22条+X+Y）上，基因总数也只不过2万多个。当然，寻找基因的工作还没结束，我们还会发现更多基因，但基因总数绝对远在3万以下，距离从前教科书说的10万就更遥远了。

人类的基因数目突然成为热门话题。2000年5月，在冷泉港实验室一场有关基因组的会议上，来自桑格中心，负责以计算机分析基因组序列的伯尼（Ewan Birney），设下他称之为Genesweep的赌局。这场赌局赌的是人类的基因总数，等2003年完成定序时就可以知道大概的正确数字，届时谁猜的数目最接近，谁就是优胜者。伯尼会成为人类基因组计划的地下赌注经纪人一点也不奇怪，因为数字正是他的专长。从伊顿公学毕业后，他借住我位于长岛的房子，花了一年时间解决生物学上的定量问题。英国年轻人在高中毕业后上大学前的那一年，多半会选择到喜马拉雅山旅行或是到里约热内卢的酒吧打工，但他的选择大不相同。伯尼在冷泉港实验室工作时就写出两篇重要的研究论文，那时他甚至还没进牛津呢。

在我们对老鼠基因比较了解后，要寻找人类基因已没有那么棘手，这都要归功于进化：如同所有哺乳动物的基因组，人类和老鼠的基因组中具有功能的部分相当类似，从人与鼠在远古的共同祖先一直到现在，这些部分并未产生太大的歧异。相对之下，那些由垃圾DNA组成的部分向来走在进化的最前端；由于不像编码片段有自然选择的监督，因此垃圾区累积了大量突变，人与鼠在遗传上的歧异程度也以这些区段为最高。因此寻找人与鼠在基因组序列中的相似部分，成了辨识基因具有功能的区段的有效方法。

完成河豚基因组的草图也有助于辨识人类基因。这种日本老饕最爱的鱼含有强烈的神经毒素；老练的厨师会先把含有毒素的器官移除，所以食客只会觉得嘴里有点麻而已。但是每年大约有80人因河豚的制作过程不周而死亡，因此日本法律明文禁止皇室享受这道美食。10多年前，布雷纳开始“爱上”河豚，至少是把它们当做研究基因的对象。河豚基因组的规模只有人类的1/9，但所含的垃圾区段少得多：它的基因组中约1/3负责为蛋白质编码。在布雷纳的领导下，河豚基因组的草图只花了1200万美元左右的经费就完成了，以基因组定序的标准来说，算是很便宜。目前看来，河豚基因数大约在3.2万到4万之间，和人类差不多。有趣的是，河豚基因的插入序列数目虽然跟人类及老鼠基因的差不多，但长度通常短得多。

但是率先定序任一细菌之基因组的比赛，早在两年前就已经由基因组研究所（tIGR）拔得头筹，优胜者是由史密斯（on Smit、G和C，都印在跟本书书页同样大小的纸张上，可能要4000页左右才印得完。它一共有1727个基因，每个基因平均要用掉两页。在这些基因当中，只有55%的功能可以辨识：例如制造能量至少涉及112个基因，而DNA的复制、修补与重组至少需要87个基因。我们可以从它们的序列中看出，剩余45%的基因也都有功能，只是在现阶段还无法确认这些功能是什么。

人类基因组计划已经证明，达尔文的进化论比他自己敢于想像的还要正确。所有的生物都因为共同的传承而互有关系，而这也是分子相似性的来源。一个成功的进化上的“发明”（在自然选择上有利的一个或一组突变）会代代相传。随着生命树的逐渐多样化（原有谱系分开，产生新谱系，例如爬虫类现在仍继续存在，但也衍生出鸟类和哺乳类的谱系），进化的“发明”最终可能出现在大量后代物种上。例如我们在酵母里发现的蛋白质，约有46%也见于人类身上。酵母（真菌类）谱系和最终造成人类出现的谱系，可能是在10亿年前分开的，后来这两个谱系独立发展，各走各的进化道路。事实上，从酵母与人类的共同祖先开始，进化就足足进行了10亿年；但是在这段期间，存在于共同祖先里的那一组蛋白质只有些微改变。一旦进化解决了一个特殊问题（例如设计出一种酶来催化特定的生化反应），就会一直沿用相同的解决方法。我们先前已经看到，这种进化惰性是造成RNA主导细胞作用的原因：生命始于RNA世界，而这个遗产一直存留至今。这样的惰性也延伸至更细腻的生化层次：蠕虫蛋白质中有43%跟人类蛋白质的序列相似，果蝇蛋白质有61%，河豚蛋白质则有75%。

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后基因组时代：基因启闭模式的微阵列（microarray）分析。在这个图例中，每个光点对应疟原虫6000个不同基因之一，疟原虫会引起最严重的一种疟疾。我们在搜寻疫苗或解药时，必须知道在生命周期的不同阶段，哪些基因是活跃的。红点显示这个基因在一个阶段是活跃的，但在另一个阶段则不活跃，绿点则与之相反。在两个阶段都活跃的基因一般会以黄点呈现。

就基因的总量而言，我们也就比杂草类的植物多一点点而已！跟线虫比，就更令人吃惊。线虫只有959个细胞（人类估计约有100兆个细胞），其中302个是神经细胞，构成线虫极度简单的脑（我们的脑有1000亿个神经细胞），我们和线虫在结构的复杂度上有天壤之别，但我们的基因总数还不到线虫的两倍。我们要怎么解释这令人困窘的数字？其实我们一点也不必不好意思：看来我们人类就是能用这么一套遗传硬件来做更多的事。

把这个序列写100万次，就可以了解Alu序列在我们的DNA中占了多大的规模。事实上，重复序列的数目甚至比表面上看来还多：一度可以立即辨识的重复序列，在经过许多世代的突变后，产生的歧异已经大到让人看不出它们原本是某类重复DNA的成员了。假设现在有三个短的重复序列：AttGAttGAttG。一段时间后，突变会改变它们，如果这段期间很短，我们仍可看出它们的来源：ACtGAtGGGttG。但是，如果时间较长，它们的原始身份就会在混杂的突变中完全消失：ACCtCGGGGtCG。在许多其他物种中，重复DNA的比例低得多：芥菜种子的基因组只有11%是重复序列，线虫是7%，果蝇只有3%。我们人类的基因组体积大，主要就是因为包含的垃圾序列比其他许多物种多。

我们是否能无中生有，用人工结合个别的纯化成分，制造出一个能够发挥生命功能的最小细胞？有鉴于还有超过100个生殖道支原体的蛋白质的功能仍然是谜，要达到上述目标，可能还有一段漫长的路要走。支原体有500种左右的蛋白质，其中有些蛋白质是由大量分子组成，有些只有一小撮分子，它们所构成的生命系统已经极度复杂。就我个人而言，光是要看懂只有四五个主角的《高斯福德庄园》就挺困难的；想到要了解活细胞里不同要素之间复杂的互动关系，就觉得这绝对是项艰巨的工作。因为活细胞绝不是一个简单利落的迷你机器，如同布雷纳所说的，它们就像“一个蛇窝，许多分子相互扭缠在一起”。但是温特仍然很有信心，认为人造细胞的时代即将来临，而且他已经找了一批生物伦理学家来谘商，看看是否要继续尝试。他们跟我一样，认为尝试以这种方式“创造生命”并没有道德上的问题。如果真的成就这个伟业，也只不过再度证实分子生物学界大多数人早已知道的事实：生命的本质就是复杂的化学作用，别无其他。在一个世纪前，这种“大发现”会成为头条新闻，但在今日，这已经没什么大不了。惟有相反的结论，即细胞的生命不只是基本成分及其化学作用而已，那才会在科学界激起波澜。

在冷泉港实验室，魏格勒（Michael igler）以不同的方式来使用微阵列法：他不是把RNA加到微阵列上，然后寻找基因表现，而是加入癌细胞的DNA，建立呈现在肿瘤里的基因多样性。许多癌症是染色体重新排列所引起的。例如当一个染色体的片段在无意间复制，导致为促进生长的蛋白质编码的基因数目过多时，就有可能造成癌症。有些癌症之所以会发生，是因为失去了能为抑制细胞生长的蛋白质编码的基因。医师可以运用魏格勒的方法，检查来自同一人的癌组织和健康组织的活组织切片。癌组织的DNA以红色染剂加上化学标签，正常组织的DNA则用绿色。然后把这两种样本的混合物，加入包含所有已知人类基因的DNA微阵列。如同标准微阵列实验里的信使RNA，这些加上标签的DNA分子的碱基对会和阵列中互补序列的碱基对键结。癌细胞扩增的基因会呈现红点（因为和那一点键结的红标分子比绿标分子多出许多），没有癌细胞的基因会呈现为绿点（因为没有红标分子和它键结）。这类实验使得目前已知会造成乳癌的基因名单大幅加长。

生物在垃圾DNA数量上的差异，解释了长期以来的一个进化之谜。一般的预期是：复杂生物的基因组会比简单生物的大，因为它们必须编码更多的信息。基因组的大小和生物个体的复杂程度，的确有相互关系，例如酵母菌的基因组比大肠杆菌的基因组大，但比我们人类的小。然而，这个相互关系相当薄弱。

其他不再年轻的男科学家包括加州理工学院的刘易斯（Ed Leations）特别感兴趣。这类突变会造成最奇特的结果：发育中的一个体节误拿到相邻体节的身份。在现在这个经常跟着流行制定科学计划的时代，一些价值观正逐渐消失，但是刘易斯在研究导致这些突变发生的霍克斯基因群（hox genes）上所作的长期努力，却成了良好的典范。

在其他的致病菌中，也可以找到类似的证据，显示曾发生过大量水平转移。就细菌来说，霍乱弧菌（Vibrio cholerae）是很异常的细菌，因为它有两个分离的染色体。较大的染色体（长度大约300万碱基对）似乎是这个微生物的原始配备，而细胞机能所需的大多数基因也在这里。较小的染色体（长度大约100万碱基对）就像一个镶嵌图画，由从其他物种输入的大大小小DNA片段所构成。

转录组学的关键在于一个相当简单的发明，即DNA微阵列（DNA microarray）。你可以想像一个显微镜的载玻片，上面有蚀刻了3.5万个点状小井的格网；然后利用精确的微小取量（micropipetting）技术，在每个点状井放入一个基因的DNA序列，让格网里包含人类基因组的每一个基因。重要的是必须知道各个基因的DNA是位于载玻片上哪个位置。斯坦福附近的Affymetrix公司甚至已经进一步缩小这些数组，把它们蚀刻在小如计算机芯片的一块硅芯片上，这便是“DNA芯片”（DNA chip）。

难怪斯坦福的布朗（Pat Brown）视DNA微阵列为“一种新的显微镜”。布朗是应用这个方法的佼佼者之一，对这项技术揭露基因世界崭新全貌的潜力感到不可思议，他曾经表示：“我们现在就像才刚开始探索世界的学步小儿。”

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自从成为摩根的研究对象后，果蝇向来是遗传学研究的重心；在其后的年代，通过持续的创新实验，果蝇至今仍是基因的金矿。20世纪70年代晚期，在德国海德堡的欧洲分子生物学实验室（European Molecular Biology Laboratory），纽斯兰—渥荷德（e “Janni” Nüsslein-Volhard）和魏斯豪斯（Eric ieschaus）开始了一项抱负远大的果蝇计划。他们利用化学制品诱发突变，然后寻找果蝇后代在非常早期的胚胎阶段所发生的阻断现象。传统上，果蝇遗传学家的研究对象一直是影响成体的突变，如同摩根所发现会造成白眼（而非红眼）的突变。但是纽、魏两人不同，他们把注意力放在胚胎上，耗费眼力，花了多年时间用显微镜寻找难以捉摸的突变，这也让他们进入了无人研究过的新领域，收获相当惊人。他们分析发现了好几组规划果蝇幼虫基本发育计划的基因。

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我们已经发现有些细菌是栖息在黄石公园的热泉里（例如一种超嗜热古细菌“激烈火球菌”［Pyrococcus furiosus］在滚沸的泉水中繁盛生长，在摄氏70度以下的温度就会冻死），或是在海底喷口的超热水域中生存（深海高压使喷口周遭的海水无法沸腾）。有些细菌可以在像浓硫酸那么酸的环境里生存，有些则存活在强碱性的环境中。嗜热嗜酸菌（thermophila acidophilum）是名副其实的极端微生物，能够耐高温与强酸。在石油矿的岩石里也发现了一些菌种，它们可以把石油与其他有机物转化为细胞能量的来源，很像微型的高科技汽车。其中一个菌种栖息在距地表一英里或更深的岩石里，在有氧气存在时就会死亡，这种细菌有个相称的名字地狱杆菌（Bacillus infernos）。

我跟古尔德一样，也了解教养在我们每一个人的塑造过程中很重要，但他在评估天性的角色上却完全错误：我们的基因数低，并不能证明对生物系统采取还原论的方法是无效的，也不能在逻辑推论上证明我们不是由基因所决定的。包含黑猩猩基因组的受精卵必定会孕育出黑猩猩，而含有人类基因组的受精卵只会孕育出人类。无论接触多少古典音乐或暴力的电视画面，都不会改变这个事实。没错，我们还要许久的时间，才能充分了解这两个极为类似的基因组中所含的资料是怎么被运用的，为何能制造出两种显然极为不同的生物；但是，最后会形成哪种生物，其绝大部分的指令早就写在每个细胞里，亦即基因组中，这是不变的事实。事实上，我认为在以还原论的方法来研究生物学上，人类基因数少，反而是好消息：要理清3.5万个基因的影响，要比理清10万个简单得多。

在人类基因组计划之后，“后基因组时代”有两个新领域出现，它们的英文名称都含有和基因组同样的字根-omic：蛋白质组学（proteomics）和转录组学（transcriptomics）。蛋白质组学研究基因编码的蛋白质；转录组学则致力于探索基因表现的位置与时间，亦即在一个特定的细胞里，哪些基因在转录上是活跃的。如果我们要了解基因组的实际动态表现，不应仅视之为一套组合生命的指令，而应视之为生命这出电影的脚本——一部按照精确顺序写下生命中所有应该上演的剧情的脚本，那么蛋白质组学和转录组学就是了解现场演出的关键。我们了解得愈多，看到的“生命电影”愈多。

基因总数究竟会是多少？我们只能等着瞧。事实上，寻找基因不是这么简单：蛋白质编码区全是由A，t，G，C构成的链，而且这些链深埋在基因组其他的A，t，G，C之间，一点也不明显。我们也必须记得，人类基因组大约只有2%为蛋白质编码，至于那些被称为“垃圾”的部分，则是由显然不具功能、长短不一的片段所构成，其中还有许多会重复出现。就连基因本身也含有垃圾片段；在有许多非编码片段（即插入序列）的情况下，基因有时占有一长段绵延的DNA，而编码片段就像是分子高速公路上一段段荒凉道路之间零星、孤立的城镇。目前已知最长的人类基因是肌萎缩蛋白（dystrophin，它发生突变时会引起肌肉萎缩症），长达240万个碱基对，其中只有11055个（仅占基因的0.5%）为蛋白质编码，其余部分构成这个基因的79个插入序列（典型的人类基因有8个插入序列）。基因辨识工作之所以困难，原因就在于基因组这种庞杂的结构。

事实上，我认为智力与低基因数之间有一种相互关系。我的看法是：所谓聪明，就是像我们或果蝇一样，拥有一个相当不错的神经中心，让我们能以相对很少的基因，执行复杂的机能。（把几万个称为“很少”，好像有点怪，不过这是相较而言。）脑赋予我们的感觉能力与神经操控肌肉运动的能力，远超过没有眼睛、移动缓慢的线虫，因此我们可以选择的行为反应，范围大得多。至于不能移动的植物，选择更少，它们得用上所有的遗传资源才能应付环境中的偶发事件。相对地，聪明的物种在遇到天气骤然变冷等偶发事件时，可以运用神经细胞去寻找更适合的环境（例如温暖的洞穴）。

我们曾借由大肠杆菌了解许多有关DNA如何发挥功能的基本信息，它作为一种模型生物的贡献真是无可比拟，难怪人类基因组计划把破解它的基因组列为优先要务之一。威斯康辛大学的布莱特纳（Fred Blattner）是最急于开始定序大肠杆菌的人，但他申请补助的提案没有下文，直到人类基因组计划获得经费后，才拨给他一笔可观的研究费。要不是他最初不愿釆取自动化定序法，他的实验室会是最早找出一种细菌基因组完整序列的。但是在1991年，他扩大研究规模的策略却是釆取了传统方法：雇用更多的大学生。另一位同样较晚利用自动化的人是吉尔伯特，我早在两年前就敦促他定序当时已知最小的细菌“支原体”（mycoplasma）的基因组，这种微小细菌以细胞为家。吉尔伯特想采取一种新的人工定序策略，遗憾的是，当这个策略无法成功时，支原体计划也跟着结束。然而，布莱特纳最后仍及时采取了自动化定序法，并在1997年发现大肠杆菌基因组包含大约4100个基因。

生物体之间这种基本的生化相似性，最好的证明莫过于所谓的“拯救实验”（rescue experiment），这种实验是消除掉一个物种的某个特定蛋白质，然后利用从其他物种取得的相应蛋白质来“拯救”丧失掉的功能。这个策略已经用于胰岛素。由于人类与牛的胰岛素非常相似，因此无法自行制造胰岛素的糖尿病患者可以接受牛的胰岛素作为替代品。

1995年，纽斯兰—渥荷德和魏斯豪斯因为他们开创性的研究，荣获诺贝尔生理医学奖。他们在得奖后仍活跃于实验室，而不是退居以奖状装饰的宽敞办公室，这跟大多数桂冠得主不同。对魏斯豪斯而言，科学的魅力无法抵挡：“因为胚胎很美，也因为细胞的工作令人赞叹，所以我每天都怀着极大的热忱走进实验室。”他在亚拉巴马州的伯明翰长大，小时梦想当个艺术家。但他在圣母大学（Uy of Notre Dame）念大二时，由于钱不够用，就接下了科学界最臭、最卑微的工作之一：替实验室的果蝇族群调配“果蝇食物”（臭味冲鼻的胶状物，大多由糖蜜构成）。为数十万只肮脏又不知感激的昆虫下厨烹饪后，大多数的人可能会终生厌恶此种生物，但魏斯豪斯恰恰相反：他从此献身于研究果绳及它们的发育之谜。

我们在对付一种人类疾病时，总会发现自己像在黑暗中摸索。如果我们对正常情况下的基因表现多了解一点，我们就能更快找到问题核心，知道究竟是哪里出了问题，以及要如何修正。如果对于从受精卵正常发育为健康成人期间的所有基因发挥功能的时间与位置，我们都能有动态层面的了解的话，就能以此为基准，了解每一种病痛——我们所需要的就是完整的人类“转录组”（transcriptome）。这是遗传学的下一个“圣杯”，也是下一个需要巨额经费的大型研究计划。就短期而言，一个比较可能实现，甚至比较重要的目标是取得老鼠的完整转录组。先做老鼠而非人类实验的优点，在于我们可以在胚胎发育期间进行观察，以及用实验技术来进行干涉。即使是从老鼠身上收集这类相关的重要数据，也需要投资大量的时间与金钱。此外，如同DNA定序实验所证明的，更好的做法是先花些时间去完成更简单的模型生物转录组，尽量精进我们的技术，然后再开始研究老鼠，人类当然得摆在更后面。

或许惟一会跟基因数一样引起这么多无聊臆测的问题，是我们所定序的究竟是谁的基因。原则上，这是机密数据，所以拿这个来打赌的话，大概不会有输赢。就公共人类基因组计划来说，我们定序的DNA样本来自纽约州布法罗附近一些随机选出的人，样本的处理也是在相同的地区进行。所谓处理是先分离出DNA，再殖入人造细菌染色体，以便建立图谱与定序。起初赛雷拉基因公司宣称，他们的材料也是取自六个匿名捐赠、来自多种文化的人，但是在2002年，温特忍不住把谜底公诸于世，宣称他们定序的主要基因组其实是他的。如今，那个序列成了温特跟赛雷拉之间仅余的联结。虽然人类基因组定序很吸引人，又有新闻价值，但是看来并没有什么商业效益，因此赛雷拉后来转型为制药公司，并在2002年和它的创办人分道扬镳。温特又成立了两家新公司，一家研究现代遗传学引起的道德议题，另一家利用细菌基因组来寻找新的再生能源。

自然选择会尽量使基因组变小，这是合理的假设。毕竟，每次细胞分裂时，它都必须复制所有的DNA；必须复制的内容愈多，出错机会愈大，这个过程所需要的能量与时间也愈多。这对阿米巴原虫、蝾螈或肺鱼（lungfish）都是相当辛苦的工作。既然如此，这些物种的DNA数量为何会失控至此？就这些异常大的基因组而言，我们只能推论还有其他的选择力量介入，抵消了保持小基因组的向然选择推力。比方说，对有可能暴露在极端环境的生物来说，基因组大或许比较有利。肺鱼住在陆地与水的交界处，可以借由把自己埋在泥巴里来度过漫长的干旱期；它们需要的基因硬件有可能比适应单一环境的生物来得多。

DNA分析改变了微生物学的面貌。在广泛应用DNA技术之前，辨识菌种的方法在分析能力上极为有限：你可以记录培养皿上菌落的形态，用微显镜观察个别细胞的形状，或使用相对来说很粗糙的生化分析法，例如依据细胞壁的特征，把菌种分类为“阴性”或“阳性”的革兰氏检测（Gram test）。有了DNA定序法后，微生物学家等于突然拥有了一个辨识指标，而且这个指标绝对是每个物种所特有的。即使那些由于自然生长情况难以模拟，而无法在实验室里养殖的物种，例如栖息在海洋深处的物种，现在只要能从海洋深处取得样本，同样可以用DNA分析法来研究他们。

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在理想状况下，要知道生命脚本、要看到生命电影，我们必须找出在个体发育期间的蛋白质组成过程中所有的精确变化，从受精时刻开始一直到成年时期为止。我们会发现，许多蛋白质在整个过程中都发挥作用，但有一些蛋白质在特定的发育阶段才有用，所以在不同的成长阶段我们会看到不同的蛋白质组，例如成人和胎儿的血红素便有略微不同。同样地，每种组织会制造其专属的蛋白质。

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蛋白质组学：上图为致癌蛋白质BCR-ABL的三维结构。染色体异常使BCR和ABL这两个基因结合在一起，产生了这种蛋白质，它会刺激细胞增殖，而且可能引起一种形式的白血病。紫色部分是一种小分子药物Gleevec，可以抑制BCR-ABL的功能（见第五章）。在未来，这类三维结构的信息可以用于设计针对特定蛋白质的药物。这个BCR-ABL的结构模型没有显示出原子或个别氨基酸的细节，但仍精确呈现出蛋白质的整体结构。

纽斯兰—渥荷德和魏斯豪斯的研究工作也传达出一个更普遍的讯息：遗传信息是按等级规划的。他们发现，有些突变种的改变范围广泛，但有些突变种的变化则较为有限；他们根据这一点正确地推论出，效果广泛的基因是在发育早期发挥作用，亦即它们是位于启闭阶级的顶端，相对地，效果有限的基因是在比较后期才发挥作用。他们发现了逐级传达式的转录因子：一些基因启动其他基因，而这些被启动的基因又启动其他基因，依次类推。事实上，这种逐级传达式的基因启闭机制正是建造复杂个体的关键。这就像负责建造砖块的基因可以独立制造出一排砖块；然而在伙伴的协调运作下，它可以建造出一面墙，最终盖好一整栋房子。

现在我们已经知道同源转化突变会阻断为转录因子编码的基因（亦即基因开关），这种突变可能产生戏剧性的效果。触足（antennapedia）突变使果蝇在原本应长出触角的前额长出一对完整的脚。双胸型（biter）。但是在双胸型果蝇突变种身上，原本应该长平衡棒的体节误长出翅膀，因此原本应该只有两个翅膀的果蝇变成有四个翅膀，而且第二对翅膀跟第一对同样完整。

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人类第2号色体染色体上的基因：2.55亿个碱基对

有关蛋白质三维结构的知识，对医药化学家寻找新药帮助很大，许多药物就是靠抑制蛋白质的机能来治病的。药物研发日趋专业化与自动化，数家公司现在正试图决定蛋白质的结构，好像它们就是生产线上的商品。比起肯德鲁和佩鲁茨的时代，现在这类研究工作简单得多了：如今我们有更强大的X光源，自动化的数据记录，还有更聪明的软件让计算机速度变得更快，所以解开一个结构所需的时间已从数年减少至数星期。

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另一个更丰富的多余DNA来源是：能自行复制并插入基因组中多个位置的基因序列发生增殖。现在已经发现各种各样“可移动遗传因子”（mobile element）。但是1950年麦克林托克（Barbara Mtock）首次发表“跳跃基因”（jumping gene）的概念时，习于孟德尔那套简单逻辑的科学家大多无法接受。麦克林托克是一位卓越的玉米遗传学家，但研究生涯相当坎坷。1941年，她未能拿到密苏里大学的永久教职后，来到冷泉港实验室，后来一直是这里的活跃成员，直到1992年以90岁高龄辞世为止。她曾经告诉一位同事说，“一定要相信自己眼中所见。”这就是她研究科学的方式：她认为一些遗传因子会在基因组中移动的革命性构想，完全得自可观察的事实。她研究决定玉米粒颜色的遗传机制，发现有时个别玉米粒发育到一半时，颜色会变换，一颗玉米粒可能会变成杂色，有预期中的黄色细胞，也有紫色细胞。要怎么解释这种突然的转换？麦克林托克推论，这是因为有可移动的遗传因子在色素基因里跳进跳出。

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基因组研究所的领导人佛瑞瑟女士

生物学曾经有一个重要信条：生命作用的所有能量最终都来自太阳。但是近年发现的微生物之中，最惊人的或许就是那些推翻这个信念的微生物。支持这种信念的例子是，在沉积岩中发现的地狱杆菌和以石油为食的细菌，往回追溯，也都与有机物质有关：阳光在远古以前就开始照耀动植物，而它们的遗骸最后形成了今日的化石燃料（石油、煤等）。但是，现在我们发现了一类“无机自养生物”（litotroph），这种微生物能从完全由火山爆发所创造的岩石中取得所需的养分。这些岩石没有包含有机物质的迹象，也不含阳光普照的史前时代所留下的任何能量。无机自养生物必须利用无机物来建造本身的有机分子，它们实际上是以岩石为食。

那么，我们的基因数跟其他生物的基因数相比如何？

根据目前的估计，人类基因数大约是在3.5万（注：原书如此，现在一般认为是在20000-25000之间）左右，即使基因数已大幅向下修正，但对一般人来说，光看这个数字可能会给他们一种错觉，有点夸大了我们基因的复杂程度。在进化过程中，某些基因会衍生出一组相关的基因，形成一群功能类似、但有细微差异的基因。这些所谓的“基因家族”（gene family）完全是意外的产物：在制造卵细胞或精细胞的过程中，某染色体的一个区段无意间遭到复制，使得这个染色体上的某个特定基因多了一个复本。只要其中一个基因能发挥功能，自然选择就不会去检查另一个，而随着突变不断累积，这个额外的基因可能走上歧异的进化道路。偶尔这些突变会造成基因获得新的功能，通常是与原基因密切相关的功能。人类基因所负责的“主题”，种类并不太多；事实上，我们许多基因的主题都一样，只是略有变化而已。例如我们有575个基因负责编码不同形式的蛋白质激酶（protein kinase enzyme），亦即在细胞周围传递讯号的化学使者。大约有900个人类基因让我们有嗅闻的能力：它们编码的蛋白质是气味受体，每种受体辨识一种不同气味的分子或一整类分子。这900个侦察气味的基因大体上也存在于老鼠体内，但其中有个差异：老鼠已经适应以夜行为主的生活，对嗅觉的需要程度较大——自然选择筛选出嗅觉比较好的老鼠，并让这900个气味基因中的大多数持续运作。然而，人类的这些基因大约有60%已经在进化过程中退化。可能的原因是：当我们对视觉的依赖增加时，我们便不再需要那么多嗅觉受体，所以当突变造成许多嗅觉基因无法制造正常的蛋白质，使我们的嗅觉变得比其他恒温动物差时，自然选择并没有插手。

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头顶的洋葱：这些洋葱的基因组是洋葱小贩的基因组的六倍

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人类基因组的面貌：一个小染色体（第20号）的主要特征

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果蝇的脸：左图是正常个体，前额上长出一对有毛的触角。右图是触足突变种（antennapedia mutant），它的触角被完整的前足所取代。

在高中时，佛瑞瑟“觉得自己被同学排斥，因为修这么多科学课程的女生并不酷”。在伦斯勒理工学院（Rensselaer Polytecitute）念书时，她首次对微生物产生兴趣，于是申请进入医学院就读。后来她没有接受著名的耶鲁大学的入学许可，反而去了纽约州立大学布法罗分校，因为她的男友要搬去多伦多。这令耶鲁的主管百思不解：“小姐，我希望你知道自己在做什么。”但她跟男友的恋情并不长久；1981年，她嫁给了当时在布法罗担任助理教授的温特。她回忆说：“我们的蜜月旅行是去参加一场（科学）会议，还在那里写了一份经费申请书。”

要找出一个组织样本中不同的蛋白质，仍是长久以来所使用的方法最可靠，亦即利用蛋白质分子的电荷和重量差异，以二维凝胶电泳法来分离它们。然后用质谱仪（mass speeter）分析分离出来的数千个蛋白质小点，定出每个蛋白质的氨基酸序列。不幸的是，要应用这类的蛋白质组学来分析由整个基因组编码的大量蛋白质，所需的经费往往超过学术界的科学家所能负担。因此，这类昂贵的研究大多是由经费比较充足的大制药厂研究人员来做。但是由于这个方法本身的限制，如果蛋白质的含量很低，即使是这些实验室也无法每次都成功。

正文 09 非洲起源说：DNA与人类史

人类和黑猩猩的染色体非常相似。但是黑猩猩有24对染色体，我们则是23对。近来我们发现，人类的第2号染色体是由黑猩猩的两个染色体结合而成。人类和黑猩猩的第9号染色体（人类的比较大）以及第12号染色体（黑猩猩的比较大）也有一些差异，染色体中的数个倒位（inversion，基因的排列顺序反转）也有所不同。这些染色体上的差异是否具有重要意义，目前还很难讲。

卡瓦利-斯弗扎的同事安德席尔（Peter Underhill）在2000年发表了一篇论文，造成轰动。安德席尔研究的是Y染色体，就像肯恩和威尔逊研究线粒体DNA—样，他的研究发现跟他们的极其类似。他再度发现人类族谱的根源在非洲，而且也再度证明了人类族谱很短：它不像人类学家原本所设想的，是一棵远古的高大树木，而是跟肯恩和威尔逊的分析结果一样，是一棵灌木，树龄只有15万年。

尼安德特人DNA的研究已经证明，我们和他们在遗传上明显不同。但就整体而言，有关人类进化的分子学研究似乎朝相反的方向发展：它们显示我们和自然界其余生物的遗传关系近得惊人。事实上，分子资料经常对以往有关人类起源的假设提出质疑，甚至推翻它们。

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事实上，这种随机灭绝的情况在统计学上是不可避免的。然而，这种情况的发生速率通常很慢，以至于惟有在很长的时间后才会变得明显。不过有时瓶颈（人口规模锐减的时期）会大幅加速这个过程。在岛上的族群历史中，刚开始只有三对夫妇（六人），所以很可能在单单一代中便失去Smitson这两支，因为他们只生女儿或无法生育的几率蛮高的。在大族群里，这种家系突然消失的情形不会发生；这在统计上是难以想像的事，如果一个族群里有许多Smity）的6名叛变船员带着他们的13位塔希提岛新娘占领了皮特肯岛（Pit Island）。在7个世代内，岛上的姓氏就减少到了3个。

我以前对族谱学丝毫不感兴趣。但我的家族（我猜许多家族都一样）有一位专门的档案保管人，那就是我的贝蒂阿姨。她把一生的时间都花在了解家族成员之间的关系，以及这些关系的来龙去脉上。她发现我们沃森家（源自苏格兰低地家族）是1795年首度抵达美国，在新泽西州的卡姆登市（Camden）落户。她也坚信，林肯在伊利诺伊州春田市的宅第是我父系某位祖先所设计的。但我向来对我的爱尔兰血统比较感兴趣，也就是我外婆的家族。我的外曾祖父母在19世纪40年代马铃薯大饥荒期间逃离爱尔兰，最后来到印第安纳州。我的外曾祖父葛利森（Michael Gleason）于1899年过世，同年我母亲诞生。在我外曾祖父的墓石上刻着，他来自爱兰尔的格雷（Glay）镇。

个别的考古资料也支持这样的假设。显然大约在5万年前，现代人突然在“文化上”观代化了：我们从这个时期的遗物中发现，他们首度有了纯粹用于装饰的饰品，开始常规性地使用骨头、象牙和贝壳来制作日常的实用工艺品，并且也开始改良和采集的技术。当时究竟发生了什么事？我们可能永远无法知道。但我们忍不住猜想，或许是语言的发明促成了这一切，以及人类至今所有的成就。

另一个可能也是由自然选择决定的形态性状是体型。在以散发体热为优先考虑的热带气候区，进化出了两种基本体型。一是高而痩的尼罗河流域体型（Niloti），以东非的马萨伊人（Masai）为代表，这种体型是把表面积对体积的比例增加到最大，以便促进散热。另一是侏儒体型（Pygmy form），也是细痩型，但很矮，矮小的体型比较适合需要耗费体力的采集/狩猎生活，使行动时耗费的能量减到最少。毕竟，何必拖着庞大的身躯去寻找食物？相对地，在高纬度地区，自然选择对能留存体热的体型有利，亦即表面积对体积的比例较低的体型。因此欧洲北部的尼安德特人身材粗壮，如今北方国家的居民一般也是这样。今日不同族群在运动表现上的差异，大概也可以归因于这些体型上的差异，例如在跳高方面，高大的尼罗河流域体型比矮壮的体型更适合，应该也没什么好奇怪的了。

基于这些遗传证据，我们可以下结论说：尼安德特人在人类及其亲戚的进化树上，的确占有一席之地，但他们那条分支跟现代人这条分支相距很远。如果3万年前他们在欧洲相遇时，尼安德特人和现代人真的曾经混种，尼安德特人的线粒体DNA应该会进入现代人的基因库。但是我们并没有看到这类输入的证据，这显示现代人消灭了尼安德特人，而不是跟他们混种。至于他们是在直接的冲突中消灭了尼安德特人，还是经由比较细腻的方式，就不是DNA可以告诉我们的了。

然而，尼安德特人引发的最大争议，主要在于他们跟我们的亲缘关系，而不在于他们有多聪明。我们是他们的后代吗？古生物学显示，现代人大约在尼安德特人消失时抵达欧洲。这两个群体之间是否曾经通婚，还是尼安德特人被现代人消灭了？由于这些事件发生在远古时代，现存证据又残缺不全（只有一些零星的骨骸），这类的争论还会延续许久，让学院派的古生物学家和人类学家乐此不疲。在尼安德特人典型的厚骨和现代人较轻的骨头之间，是否有另一种骨头存在？这类骨头有可能是这两个群体的混种，一个“失落的环节”。但它们也可能完全属于尼安德特人，只不过是某一位骨头特別轻的尼安德特人，或者它们有可能完全属于现代人，只不过是一位骨头特別厚的现代人。

虽然这副在德国出土的骨骸是最早被正式命名为尼安德特人的，但现在已经确认，更早在比利时和直布罗陀发现的骨骸也属于相同的物种。一个世纪后，更多的尼安德特人骨骸出土。现在的看法是，尼安德特人曾在欧洲、中东各处，以及北非部分地区定居，直到大约3万年前左右。尼安德特人之所以会有愚蠢笨拙的形象，大多是法国古生物学家布勒（Marcellin Boule）所造成的。他重建尼安德特人的材料取自法国的圣沙拜尔（La Cs），而且是根据单一骨骸作出的，这副骨骸最后被发现是属于一位患有关节炎的老人的。事实上，尼安德特人的脑稍微比我们大一点（而且因为颅骨较平，所以形状跟我们不同）。埋葬地点的证据显示，尼安德特人的文化先进，已经有埋葬仪式，因此他们可能已经有来生的观念。

现在回头来看我们虚拟族群中Brown, Browne, Bowne, Frown或Broun这几个姓氏。我们可以推论，他们全都源自起始三个谱系中的同一个谱系：Brown。那么人类线粒体DNA和Y染色体的数据所具有的含义，应该也不会让我们惊讶：15万年前，有许多不同的线粒体DNA序列和许多不同的Y染色体序列，但是今天的序列全都是其中一个线粒体DNA序列和其中一个Y染色体序列的后代。所有其他的序列都已经灭绝，大多数可能是在某个古代的“瓶颈事件”中消失的，这事件有可能是族群人口因瘟疫而锐减、气候改变或任何其他原因。但是无论我们早期历史中的这个灾难事件是什么，有一件事很清楚：在一段时间后，我们的祖先族群开始离开非洲，展开人类殖民全球的漫长旅程。

遗憾的是，即使最先进的遗传学技术，目前也仍无法理清人类文化的起源。考古证据显示，在进化的第一个阶段，我们的祖先的日常活动和其他的类人差不多，包拈尼安德特人在内。以色列的斯虎尔（Skhul）有一个洞穴遗址，其中的证据显示，大约在10万年前，现代智人和尼安德特人的族群曾经共同存在，没有任何一方对另外一方造成明显的威胁。但是，如同先前所见，现代人在3万年前左右消灭了眉脊突出的表亲尼安德特人。由此看来，似乎在这7万年期间，现代人因为技术以及（或者）文化上的进步而取得了优势。

帕博的研究生克林斯（MattoA）长久以来是研究人类进化的主要对象之一，所以他有充分的现代人序列可供比较。

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远离非洲：人类起源于非洲，并从非洲散播至世界各地。图中的移民年代是根据线粒体DNA的资料推估出来的结果。

这个尼安德特人序列跟现代人线粒体DNA序列之间的共同点，比它与黑猩猩之间多，这说明尼安德特人无疑是人类进化谱系中的一支。但在此同时，尼安德特人的序列，和克林斯拿来作比较的全部986个现代人线粒体DNA序列之间，也有惊人的差异。在这当中，即使是跟尼安德特人的序列最接近的现代人线粒体DNA序列，至少也有20个碱基对（占5%）是不同的。后来，另外两个尼安德特人（分别在俄罗斯西南部和克罗地亚出土）的线粒体DNA也被定序，而且如同预期，这两个序列跟首先被定序的那一个并不完全一样（尼安德特人之间自然也会有变异，如同现代人之间），但它们很类似。

不论好坏，历史向来是男性迁移的编年史，而非女性的。一般而言，男性出外是为了掠夺或建立帝国：亚历山大大帝从马其顿挥师入侵印度北部地区；维京人纵横大海，从斯堪的纳维亚到冰岛，甚至更远的北美洲；成吉思汗率领骑兵越过中亚的大草原等都是实例。但是即使没有战争作为旅行的原因，我们仍会认为在人类社会中，男性的移动性比较大。传统上男性负责狩猎，所以会到离家很远的地方，而在传统的釆集/狩猎社会，女性大多在家附近采集食物，养儿育女。西斯塔德因此认为，男性应该是传播人类基因的原动力。研究结果的数据却证明他错得离谱：一般而言，女性的移动性比男性大八倍！

就算我们对人类的遗传多样性还有一丁点自豪，也会在得知下面的事实后消散：人类基因组计划的结果显示，我们的DNA中大约只有2%为基因编码，这意味我们的变异至少有98%是发生在没有作用的基因组区域。由于自然选择非常有效率地消灭了对基因组中重要功能部分（例如基因）造成影响的突变，因此突变通常会在非编码的“垃圾”区域累积。我们之间的遗传差异很少，而这所造成的不同甚至更少。

由于这个结果太过惊人，金和威尔逊觉得自己有必要为遗传进化速率（慢），和身体构造及行为进化速率（快）之间的明显差异提出解释。既然遗传变化这么少，为什么动物园里的黑猩猩和在玻璃窗外观看它们的人类之间，还会有这么大的差异？他们的看法是：大多数重要的进化改变，都是发生在控制基因启闭的DNA片段。如此一来，一个微小的遗传变化有可能造成重大的影响，例如这个小变化可能改变了基因表现的时机。换句话说，大自然可以借由调控相同的基因，让它们以不同的方式运作，从而创造出两种长相非常不同的生物。

牛津大学的塞克斯（Bryan Sykes）作了许多研究，揭露出现代欧洲复杂的遗传地图。传统看法向来认为，现代的欧洲人大多源自在地中海与波斯湾之间“肥沃的新月地带”（Fertile Crest）、发明了农业的中东族群。但是塞克斯发现，欧洲人大多数的祖先不是源自于新月地带，而是源自于中东人入侵前欧洲本地更古老的族群，以及从欧亚中部（tral Eurasia）迁移过来的族群。这类族群包括分别在公元前500年及公元400年左右，从东方横扫欧洲的凯尔特人及匈奴人。塞克斯也在进一步阐述他对线粒体DNA的分析结果时，主张所有欧洲人都起源于7个“夏娃之女”（daugors），你可以付一笔钱，请该公司帮你定序你一部分的线粒体DNA，查清楚你究竟系出这“七仙女”中的哪一女。

从遗传证据来看，桑人似乎在最初迁移至非洲南部和东部以后，在整个历史中都处于相对孤立的状态。从桑人罕有的（至少在我听来很稀罕）“喀嗒”（click）语言来看，社会语言学上的证据也足以支持这种推论。由于说班图语（Bantu）的族群在1500年前开始从中非西部向外扩张，所以桑人目前的分布范围极为有限。班图人的扩张迫使桑人迁至贫瘠的边陲地区，例如卡拉哈里沙漠（Kala）。

但是在德国慕尼黑大学，身材高大、说话简洁的瑞典人帕博（Svante Pǎǎbo）决定尝试解决这个问题。如果世上有人能做到，恐怕非他莫属。帕博是萃取所谓的“古代DNA”的先驱，先前他曾成功地取出埃及木乃伊和冰冻长毛象的DNA；1991年，有5000年历史的“冰人”因阿尔卑斯山冰河溶化而出土后，他也曾取过冰人的DNA。然而，尽管有这些了不起的成就，要钻到珍贵的尼安德特人遗骨里寻找完整的DNA，就算真的找得到，也是一项非常艰巨的任务。他的同事，考古学家史密兹（Ralf Scz）回忆道：“那就像是拿到割开《蒙娜丽莎的微笑》的许可证一样。”

令大家惊讶的是，这个争议已经由DNA解决：1997年从1856年出土的骨骸中取出的DNA，已有3万年之久。DNA的进化正是为了安全地保存信息，使其能代代相传，因此它的化学稳定性高，不会自动降解，也不会轻易和其他分子起作用。但它并非不会受到化学破坏。在死亡时，身体里的遗传数据会跟其他的成分一样，变得容易受许多降解者影响，这些降解者包括化学反应物质，以及能分解分子结构的酶。这些化学反应需要水，因此如果尸体脱水的速度够快，DNA就有可能保存下来。但是即使在理想的保存状况下，DNA分子可能顶多只能保存5万年。因此，要从已经有5万年之久、保存得并不好的尼安德特人骨骸里取出易读的DNA序列，实在是很不容易的事。

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“线粒体夏娃”成了封面女郎：1988年1月11日出刊的美国《新闻周刊》以“寻找亚当和夏娃”的标题，报道威尔逊等科学家对人类起源的争议性理论。配合“非洲起源说”，亚当和夏娃以非洲人的面貌现身说法。

在有了这些性别特异性（sex-specific）遗传资料（女性的线粒体DNA，男性的Y染色体）之后，就可以比较男性与女性的历史。卡瓦利-斯弗扎的研究生西斯塔德（Mark Seielstad）挑的题目是比较两性的迁移模式。这个研究的逻辑很简单：假设在南非的开普敦市，有一个Y染色体发生突变，则该突变传播至开罗的速度，就可以作为男性迁移速率的指标。同样地，在开普敦市出现的线粒体DNA突变传播至开罗的速度，可以用来测量女性迁移的速率。

了解人类史的另一个关键，可能在于卡瓦利-斯弗扎等人发挥得淋漓尽致的一项观察结果：遗传进化模式经常与语言进化模式有相互关系。当然，基因与语言之间明显具有一些可以模拟之处：它们都是代代相传，都会历经变化。但语言的变化可能特别快，青少年的父母应该都体会得到这一点。同样地，美式英语和英式英语相同，但是又具有明显不同之处，尽管它们才各自进化了几百年而已。因此，我们可以按照各个语言的异同点来重建语言族谱，这跟重建遗传族谱的方式大同小异。但是在许多实例中，如同达尔文本人所预测的，更重要的一点在于我们可以找出这两个族谱之间有用的对应关系，如此一来，我们对一个族谱的了解可以加深我们对另一个族谱的了解。凯尔特族和巴斯克族就是绝佳的实例：这两个族群在遗传上与欧洲的其余族群不同，其各自的语言也与欧陆其余的语言不同。至于在新世界方面，一个具有争议性的语言学理论指出，美洲只有三个本土的主要语族，其中两个与用印第安人的Y染色体资料辨识出来的早期迁徙事件有关；第三个语族是三者中最小的语族，则与孤立的因纽特人（Inuit，即爱斯基摩人）有关。

但是我们要怎么从这个“分子钟”看出“时间”呢？换句话说，我们要怎么测量我们和自然界其余生物的遗传差异？在60年代晚期，早在定序DNA的时代来临前，加州大学伯克莱分校古怪的新西兰人威尔逊（Allan ilson）和他的同事萨瑞奇（Vince Sarich）就已开始用泡令和祖克坎德尔的逻辑来研究人类和人类的近亲。当时，定序蛋白质仍然相当棘手费力，但是威尔逊和萨瑞奇却找到一个巧妙的快捷方式。

桑人独特的遗传与文化特色不久就会消失。卡拉哈里沙漠的年轻人不怎么想跟他们游牧的父母一样，过着简单的采集/狩猎生活。例如我去拜访桑人族群时，他们表演了一场传统的“神灵附体之舞”（trance dance），但是年轻的族人显然对长老们古怪的舞姿感到困窘。他们迟早会搬离自己的小区，跟其他族群通婚。

有一次到爱尔兰时，我特别到蒂珀雷里郡（tipperary）的档案室，寻找更多与我外曾祖父有关的资料。那个档案室位于尼纳（Neneagh），离利默里克郡（Limerick）大约20英里，先前是一所监狱。但我的侦探工作一无所获，那里完全找不到有关格雷镇的记录，我只能判断说，在我那位可能不识字的祖先的墓碑上所刻的市名是想像出来的。因此，我结束了惟一一次针对自己家谱的研究。一直到最近，我对族谱的兴趣才又被勾起来。现在人类族谱的架构已经由肯恩和其他人建立起来，我很想知道自己在人类族谱里的位置。塞克斯的“牛津寻祖”这类公司，代表了家谱研究的新领域。他们用高科技的实验室取代布满灰尘的档案。牛津寻祖公司在取得我的DNA样本后，开始进行线粒体DNA和Y染色体的分析。只可惜检验结果显示，有关我祖先的历史一点也不浪漫，他们也不是来自遥远的异国。我真的跟我所害怕的一样，主要是苏格兰人与爱尔兰人的产物。我甚至不能把我比较野蛮的一面，归咎于古代时曾有维京人侵入我的家族血统。

肯恩、威尔逊以及他们的研究伙伴，从此彻底改变了我们对人类历史的看法。

虽然肤色在人类历史和个人生命上向来是很强大的决定因素（而且大多是负面的），但我们对肤色背后的遗传学，所知却少得令人惊讶。然而这可能不是因为科学本身的限制，而多半是政治介入科学的结果。在受到政治正确性压制的学术界，即使研究肤色这类特征的分子基础都是禁忌。目前我们在这方面的少许知识，都是来自以前对混血儿的研究，在这些研究中发现了数个促成色素沉着的基因。但是我们对其他物种的了解，以及所有哺乳动物之间基本生化过程的相似性都显示，真正的全貌没这么简单。例如，我们已经知道许多基因会影响老鼠的毛皮颜色，而且人类可能也有对等的基因。不过到目前为止，我们只找出了两个与人类色素沉着有关的基因：一个在发生突变时会引起白化症，另外一个是与红发和肤色淡（经常有雀斑）有关的黑皮质素受体（melanocortior）。黑皮质素受体基因在欧洲人和亚洲人当中都有变异，但在非洲人中没有变异，这意味着，在非洲，自然选择对这个基因的突变非常不利，亦即不会选择让红发、皮肤白皙的人产生。完全缺乏色素的白化症患者，如今偶尔会在非洲族群中出现（可能是通过新生突变［de novo mutation］），但是由于他们对阳光极度敏感，所以处于非常不利的地位。

分子生物学最伟大的任务当然是回答有关人类，以及人类这个物种起源的问题。但是，除了人类全体的故事，每一个人都会渴望知道其本身的故事。DNA也可以提供更个人化的谱系记录，让我们更加了解我们各自的祖先。我的DNA分子内可以说是记录着我的进化传承历史，那是一个可以从不同层面来看的故事。我可以把我的线粒体DNA序列放进肯恩和威尔逊的人类族谱，或者我也可以更仔细地了解自己家族的过去。我的Y染色体和线粒体DNA将述说不同的故事：一个说的是我父亲那边，一个说的是我母亲那边的故事。

如同萨瑞奇和威尔逊20年前所获得的结果，许多人类学家这次也是群情哗然，不肯相信肯恩和威尔逊的研究结果。当时对人类的进化有个普遍的看法：我们的祖先大约在200万年前离开非洲，后来才在旧世界定居。根据这样的理论模型，人类族谱的长度应该是他们所推算的13倍。肯恩和威尔逊的看法被媒体称为“夏娃假说”（t of Africa）。他们并没有否定在更古老的时代所发生的迁移活动，而是暗示现代人抵达欧洲后，取代了早期的“类人”（us）在旧世界四处迁徙，并在70万年前左右促成尼安德特人的兴起，因此尼安德特人其实是这些直立人在欧洲的后代。后来，顶多在大约15万年前，智人，或说现代人（他们也是直立人的后代，但是一直在非洲进化，没有离开过）和久远年代以前他们的直立人祖先一样，选择踏上了离开非洲的浩大旅程。我们在本章开头已经看到，尼安德特人没有和刚抵达欧洲的族群混种，这和现代人遇到直立人时的情形似乎相同。无论他们在什么地方相遇，现代人都会取代直立人。最后一批尼安德特人在2.9万年前左右消失，代表了最后一批非现代人的直立人后裔步入灭绝。

克林斯在谈到他第一眼看到定序结果时说：“那是一种无法形容的兴奋感，好像有什么东西爬上我的背脊。”虽然，如同原先的忧虑，有些序列证明已被污染，但他也在一些其他的序列上看到很不可思议的结果：这些序列跟现代人的序列不同，但又具有令人好奇的相似处。把片段拼凑起来后，他重建出尼安德特人的线粒体DNA，总共有379个碱基对。但是当时宾州的结果还没出来。不过最后证明他们的序列是相同的，都有一模一样的379个碱基对。克林斯回忆说：“直到那时，我们才开香槟庆祝。”

根据我们对分子的了解，现在我们已经知道紫外线会引起皮肤癌：它们会让双螺旋的相邻胸腺嘧啶碱基黏在一起，使DNA分子就像打结一样。当DNA进行复制时，这个结经常会造成碱基插错，从而造成突变。如果在偶然的情况下，那个突变刚好发生在调节细胞生长模式的基因上，就可能造成癌症。皮肤细胞产生的黑色素（melanin）能减少紫外线的伤害。跟我一样白皮肤的人都很清楚，虽然晒伤通常并不会致命，其对健康的威胁却比癌症大得多。因此也不难想像自然选择会有利于肤色变黑，这样不仅能防止癌症，也能预防严重晒伤可能引起的感染。

住在纬度较高的地区，为什么会使人失去黑色素？最好的解释是，这与维生素D3的合成有关，D3的合成过程是在皮肤内进行，而且需要紫外线。D3是钙质摄取的重要成分，而钙质则是使骨骼强的重要成分。（D3不足会造佝偻病和骨质疏松症。）在我们的祖先离开非洲到季节分明的环境后，全年的紫外线辐射比较少，所以自然选择有可能对肤色较白的变异有利，因为他们的皮肤内阻挡阳光的色素较少，在可用的紫外线有限的情况下，能以较高的效率合成D3。相同的逻辑也适用于我们在非洲大陆上迁移的祖先，例如南非的桑人，南非的紫外线强度跟地中海差不多，桑人的皮肤却特别白。似是住在几乎没有阳光的北极和附近地区、肤色却深得令人惊讶的因纽特人，又要怎么解释呢？由于气候因素，他们必须随时用衣服包住全身，这应该会进一步缩减他们制造维生素的机会。但是，事实上，在他们身上似乎看不到对浅肤色有利的自然选择压力，原因可能在于他们已经自行解决D3的问题：他们的饮食中富含鱼肉，而鱼肉正是这种重要养分的丰富来源。

在我撰写本书时，黑猩猩基因组计划已经接近完成，等这个计划完成后，将会揭开金和威尔逊所找到的、构成那1%差异的DNA之秘密。我的猜想是，最终会证明他们的想法是对的：造成关键性差异的，不在于基因本身，而在于基因的调控。我怀疑，人类只不过是拥有几个独特（而且具有特定功能）的基因开关的大猿罢了。

最近一个针对哥伦比亚人Y染色体与线粒体DNA变异的研究，证明了类似的效应。在大多数的社会族群中，哥伦比亚人的Y染色体和西班牙人的Y染色体相同，这是征服南美洲北部沿岸西班牙属地的欧洲人留下来的生物遗产。事实上，在接受检测的Y染色体中，大约94%都是源自欧洲。似有趣的是，线粒体模式却相当不同：现代哥伦比亚人拥有多种类型的美洲原住民线粒体DNA。这样的结果所代表的含义相当清楚：入侵的西班牙人（当然都是男性）娶了当地的女人。哥伦比亚人没有美洲原住民的Y染色体类型，这透露出殖民时代的灭族大屠杀悲剧：当地的男性被消灭，而女性则被征服者通过性的方式“同化”了。然而，有时这种XY来源长久以来不对称的情况是因为文化延续的问题，而不是不同文化激烈冲突的结果。印度的少数民族帕西人（Parsee）认为自己是祆教徒（Zoroastrian）的后裔，祆教徒属于印欧民族雅利安人，在7世纪时因宗教迫害逃离波斯（今伊朗）。对现代帕西人所作的遗传分析显示，他们真的保有伊朗人的Y染色体，但他们的线粒体DNA通常是印度型的。在这个例子中，这种不对称性是因为传统而维持了下来：只有信奉祆教的帕西人所生的儿子，才会被视为真正信奉祆教的帕西人。因此帕西人社群里的成员都经由父系继承到Y染色体。遗传学确认了传统的影响力。

从桑人相对比较稳定的历史来看，他们是否可以让我们窥知所有现代人的祖先是什么模样？有可能，但不必然。在过去的15万年间，桑人的谱系也可能发生过重大改变，与祖先不同了。即使想从桑人来推测我们早期祖先的生活方式，也是有疑问的：自从说班图语的族群在较晚的年代迁移到这里后，桑人退居沙漠一隅，而他们现在的生活方式是适应这种严酷环境的结果。2000年，我拜访卡拉哈里沙漠的一个桑人小区，体验了几天他们独特刺激的生活。我对他们惊人的实用主义生活方式感到相当震撼，他们以有效率又实际的方式执行眼前的所有工作，即使那些不是他们平常会做的事也一样，例如修理漏气的轮胎。那时我真希望我有更多适应能力可以跟他们一样好的同事！从遗传观点来看，纵使他们跟我的遗传相差十万八千里，但我们竟然在心性上这么相似，实在令我震惊。

遗传分析也让我们得以重建比较后期的史前历史。例如汉默已经证明现代的日本人，是古代以采集/渔猎为生的绳纹族（Jomon）和相对比较近代的弥生族（Yayoi）混种后的结果。绳纹族目前的代表族群是虾夷族（Ainu）原住民；弥生族大约在2500年前从朝鲜半岛抵达日本，带来了编织、金属工艺，以及以稻米为主的农业。我们也在欧洲看到一波波迁移的证据，这些迁移大多与农业技术的进步有关。巴斯克族（Basques）和凯尔特族（Celts）在遗传上与欧洲其余的族群不同。有一个解释是，这些族群面对更晚抵达的族群时，被迫迁移至相对较偏远的地区。（巴斯克人现在居住于法国和西班牙边境的比利牛斯山脉山区；凯尔特人较晚抵达欧洲，分布于欧洲西北缘，从法国的布列塔尼［Brittany］一直到爱尔兰和不列颠西部地区。）

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体型对气候的进化适应。肯尼亚已经适应炎热气候的马萨伊人（左），以及格陵兰已经适应寒冷气候的因纽特人（即爱斯基摩人）。

事实上，桑人和其他族群逐渐混合的趋势已见诸历史。例如南非共和国黑人领袖曼德拉所属的科萨部落（Xy of itersrand）的托比亚（Pobias）不仅是这些研究计划的发起人，多年来，在种族隔离的黑暗时期，他也担任桑人的非正式发言人，捍卫他们的权益。口悬河的威尔士人杰金斯（trefor Jenkins）先是在赞比亚的数个铜矿城镇行医，后来搬到南非，他也是长期在遗传学方面研究桑人和其他原住民族群的先锋。

两批独立的资料，却对人类的历史有类似的发现，这是极为惊人的成果。在只研究一个区域，例如线粒体DNA时，所获得的结果即使很有意义，仍不能当做定论；这个模式所反映的，可能只是此特定区域的DNA历史所具有的特色，而不是某个重大历史事件对人类这个物种整体的影响。最重要的是：当“族谱树”的分支汇聚到一点——所谓的“趋同点”（vergence point），也就是我们研究的所有序列最近代的共同祖先、我们所有人的曾曾曾曾……祖母——这并不必然与人类历史上任何特定事件有关。虽然它有可能暗示现代人类的起源，或其他一些具有历史意义的人口学上的事件，但是，以人类历史的宏观角度而言，它也有可能只是显示出一些更为琐碎的事，例如过去自然选择对线粒体DNA的影响。然而，如果相同的改变模式可见于基因组中一个以上的区域，就很有可能代表真的找到了过去某个重要事件的遗传痕迹。

威尔逊先前是用蛋白质来分析人类与猿猴在进化上的分歧时间，等到DNA技术成熟时，他将进一步的分析工作交给他指导的研究生玛丽—克莱尔·金（Mary-Claire King）。她在1975年写出的报告，是20世纪最杰出的科学论文之一。其实有很长一段时间，这个研究似乎不太可能有很好的结果，特别是从金的观点而言。她的研究进行得并不顺利，部分原因在于70年代初期伯克莱的反越战运动让人很难专心。金一度考虑到华府去为消费者保护健将奈德（Ralph Nader）工作，但幸好她听了威尔逊明智的建议：“如果每个做实验失败的人都不再搞科学，世上就不会有科学存在。”金决定继续她的研究。

黑猩猩是亲缘关系跟我们最近的动物，它们浓密毛发下的皮肤大多都没有色素——黑猩猩可以说是拥有一身白皮肤。在500万年前，人类和黑猩猩的共同祖先可能也同样是白皮肤，因此我们可以推论，现在非洲人（以及出生在非洲的最早的智人）特有的深肤色是在后来人类的进化过程中出现的。在失去毛发后，色素成为保护皮肤细胞不受阳光中紫外线辐射伤害的要素。

若说有哪种性状在人类族群中的分布情况是很难了解的，那就是乳糖不耐症（lactose intolerance）。哺乳动物的乳汁，包括人类的，都富含一种糖类，称为乳糖；而初生的哺乳动物一般会制造一种特殊的酶，即乳糖酶（lactase），它会分解肠道中的乳糖。但是在断奶时，大多数哺乳动物，包括人类（至少包括大多数非洲人、美洲原住民和亚洲人），会停止制造乳糖酶，因此成人无法消化乳糖。有乳糖不耐症的人喝一杯牛奶就会引起腹泻、肠气和腹胀等不适症状。但相对地，大多数高加索人和其他一些族群的人却终生都会制造乳糖酶，因此终生都可以食用乳制品。

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亚伯拉罕的两个妻子各有一子，据说犹太人和阿拉伯人便是这对同父异母兄弟的后代。

化石证据显示，新旧世界的猴子（地球上两种最主要的猴群），大约在3000万年前从共同祖先开始产生分歧，因此威尔逊和萨瑞奇把新旧世界的猴子之间的免疫“距离”设定为3000万年。如此一来，人类和进化上关系最近的黑猩猩及大猩猩等大猿（great apes）之间的距离又是多少？1967年，两人发表了他们的估计，认为人类和大猿大约是在500万年前开始分道扬镳。他们的说法引起一阵哗然，因为古人类学家向来认为，人类和大猿早在2500万年前左右就已分离。传统理论坚持，人类和大猿间的差异，显然是在远远超过500万年以上的时间中进化而成的。许多人认为光凭这一点，就足以证明这个伯克莱团队新式的遗传学方法没有价值；他们宣称，遗传学家还是专心研究果蝇吧，把有关人类的研究留给人类学家！但是威尔逊和萨瑞奇还是撑了下去，而且后续的研究也证明，他们所定出的人类与猩猩在进化上的分歧时间相当精确。

到纽约市中心曼哈顿的街道上逛一圈，看到形形色色的人，你会觉得我们人类是地球上遗传变异最多的物种。但是，以我们已取得遗传信息的物种而言，相较于其中的大多数，其实人类基因组的变异明显少得多。就个体之间的差异而言，每1000个人类碱基对中大约只有1个是不同的。因此在遗传上，我们有99.9%相同，以其他物种的标准来看，这种差异算是很小的。尽管果蝇看起来都一样，但它们的变异程度却比我们高10倍。即使是南极洲上每一只都长得一模一样的阿德利企鹅（Adélie penguin），遗传变异程度也是我们的2倍以上。就连跟我们关系更近的黑猩猩，遗传变异程度也没我们这么少：黑猩猩的遗传变异程度大约是我们的3倍，大猩猩是2倍，红毛猩猩则是3.5倍。

事实上，这个模式虽然与我们的直觉印象相反，却很容易解释。几乎世界各地所有的传统社会都有人类学家所谓的父权地域制（patrilocality）：来自不同村庄的人结婚后，女性会搬到男性所在的村庄，但男性不会搬到女性原本居住的村庄。假设现在有一个来自A村庄的妇女嫁给B村庄的人，然后她便搬到B村庄去，生了一个女儿和一个儿子。后来，这个女儿嫁到C村庄，这个儿子则把D村庄的妇女娶过来。由此看来，男系一直待在B村庄，但女系在两代之间从A移到B，再移到C。这个过程代代持续，结果女性的迁移范围很广，但男性的迁移范围则很小。男性的确偶尔会远离家乡去征服远方的土地，但是在人类浩大的迁移模式中，这些事件并不重要：至少在遗传的层面，人类历史其实是取决于女性在一个个村庄之间一步步的迁移。

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根据粒线体DNA建立的人类族谱

研究遗传变异在各大洲的分布情况，再加上考古信息，提供了我们一些人类祖先在全球扩张的细节。人类沿着亚洲边缘，从如今的印度尼西亚群岛、新几内亚到澳洲的迁徙旅程，大约是在6万年前完成的。要抵达澳洲，必须横越数个浩大的水域，这显示我们的祖先在这个早期阶段已经开始使用船只。现代人类大约是在4万年前抵达了欧洲，又在大约1万年后越过北亚，包括日本。

在生化层面，我们也不是很清楚人类有哪些相对的优点，目前为止，我们只知道人类和黑猩猩之间有两个差异。第一个差异是：两个物种的细胞外围都具备的一种糖分子，即唾液酸（sialic acid），在黑猩猩体内，这个分子通过一种酶的作用，会有些微变化；但是在人类体内，为这个酶编码的基因总是发生突变，亦即没有酶生成，而人类细胞表面的唾液酸也就没有变化。这个差异是否具有任何重要意义，我们不得而知。第二个差异在于FOXP2基因。这个在2002年由帕博的小组所发现的差异，可能更有意义。目前已知FOXP2基因与人类的语言有关。（由于已经发现FOXP2基因发生突变会引起语言障碍，因此这个基因被媒体称为“文法基因”［the grammar gene］，但这个词容易引起误解。）在FOXP2蛋白质有715个氨基酸的链上，人类只有两个氨基酸和黑猩猩及大猩猩不同，黑猩猩和大猩猩的FOXP2蛋白质则是完全相同的。事实上，这些氨基酸在所有试验过的哺乳动物中都是一样的，只有人类不同。此外，对这个基因内部及周围的DNA变异模式所进行的统计分析显示，在人类进化期间，自然选择可能对此蛋白质进行了某种塑造。这让人不禁产生一个（尚且言之过早的）想法：FOXP2可能是进化上的确凿证据，就像枪击案中还在冒烟的枪，让人得以窥知语言起源上的关键步骤。

针对一个区域，详细地研究该地Y染色体和线粒体DNA的变异，也可以看出在殖民过程中所造成的性关系与婚配习惯。比方说，在维京人抵达前，冰岛原本无人居住，但在对线粒体DNA与Y染色体进行比较后，我们发现有显著的不对称情形。大多数的Y染色体都如预期一样是来自斯堪的纳维亚人（Norse，通称北欧人），但大部分的线粒体DNA类型则是来自爱尔兰。斯堪的纳维亚人在殖民冰岛时，显然带着爱尔兰妇女。可惜我们无法从线粒体DNA的数据中得知当时爱尔兰妇女的感受。

1856年8月，德国采石场工人在杜塞尔多夫（Du-sseldorf）外的尼安德山谷（Neander Valley）炸开一个石灰岩洞后，发现了一副不完整的骨骸。这些骨骸乍看之下像是属于一种已绝种的熊，这种熊的骨骸经常出现在洞穴里。但是当地一位教师发现，这副骨骸跟人类的亲缘关系近得多。这些骨头的主人身份成为争议的焦点，其中尤以头骨上厚厚的眉脊最令人费解。最奇特的说法是，这些骨骸属于一位受伤的哥萨克骑兵，他在拿破仑战争期间爬进这个洞穴后死亡。这个怪异的理论表明，这个可怜的家伙原先就有慢性病，老是皱着眉头，致使额部中间永久凹陷，且让眉脊特别突出。达尔文的出版后，引起各界对人类起源的热烈争论，4年后，也就是1863年时，这些在德国出土的骨骸主人被命名为尼安德特人（halensis）。他们属于一种跟智人（homo sapiens）不同但相似的物种。

接下来，威尔逊的伯克莱实验室又在1987年抛出一个最具震撼力的炸弹。他和同事肯恩（Rebecca ）利用DNA序列变异的模式，建立了整个人类的族谱。这是极少数能登上美国《新闻周刊》封面的科学成果之一。

在获得线粒体DNA和Y染色体的家族数据后，我们人类这么相似的原因就昭然若揭了：我们共同的祖先存在的年代离现在并不远；就进化的标准而言，15万年的时间眨眼即过，在这么短的时间内，是没有办法经由突变产生大量丰富变异的。

从免疫系统对外来蛋白质的反应强度，可以看出那个外来蛋白质跟被入侵的生物体之间有多少差异：如果它和这个生物体本身的蛋白质相当类似，则免疫反应也会相对较弱；但是，如果这两个蛋白质差异很大，免疫反应也会按比例变得较强。威尔逊和萨瑞奇从一个物种取出一种蛋白质，再测量它在其他物种体内引起的免疫反应，以此来比较反应强度。他们借此建立两个物种之间分子差异的指标，但是要让这个“分子钟”具有时间意义，他们必须实际测量。

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古代与现代的烤肉聚会：上图是画家笔下3.5万年前欧洲南部一个尼安德特人的营地，下图则为现代的类似场景（20世纪50年代的美国家庭）。我们是尼安德特人的后代吗？DNA的证据显示不是。

这个模糊不清的问题一直纠缠着肯恩和威尔逊的研究结果：这究竟是进化的修补过程所造成的，还是在人类史前时代整体发展中的某一个重大事件所造成的？但是当安德席尔也在Y染色体上观察到类似的模式时，这个模糊性便消失了。两者的一致，强烈显示在15万年前，人类族群的确经历了一场剧烈的遗传变化，而且其剧烈程度已经足以同时对线粒体DNA和Y染色体造成影响。这当中涉及的现象即称为遗传瓶颈（geic bottleneck），我们稍后将进一步讨论这点。

亚利桑那大学的汉默（Michael hammer）和这个领域的许多大师（包括肯恩和帕博）一样，也是在威尔逊的伯克莱实验室接受训练。虽然汉默最初感兴趣的是老鼠，但肯恩和威尔逊发表的线粒体DNA研究，让他从啮齿动物转向研究人类的历史。Y染色体的信息对肯恩和威尔逊的整个假说是很重要的试验，他是最早了解到这一点的人员之一。但是起初Y染色体不愿轻易让人窥知它的秘密。由吉尔伯特实验室所作的一项研究，把取自许多人Y染色体的同一个DNA区段定序，结果只发现这些区段的序列一模一样，辛苦研究半天，却没获得任何有关遗传上相互关系的信息。然而汉默坚持研究下去，最后他和其他人一起把Y染色体变成人类学的金矿，他们的成就在安德席尔发表那篇重要论文时达到了颠峰。

克林斯和帕博最担心的事情是污染。在定序古代DNA上有过许多例子，原先以为成功了，后来却发现这些古代样本曾遭到现代来源污染，得出的序列其实是错误的。我们每天都会有大量皮肤细胞脱落，许多DNA随之进入周遭环境，天晓得最后到了哪里。克林斯想用聚合酶连锁反应来扩增他想找的线粒体DNA片段，但聚合酶连锁反应非常敏感，即使只是一个分子都会引发作用，扩增它所遇到的任何DNA，无论这个DNA的来源是古代生物还是现代的活生物。万一尼安德特人的DNA降解得太厉害，以致聚合酶连锁反应无法对它发挥作用，却因为克林斯身上脱落的微小物质污染了古代样本，导致聚合酶连锁反应还是发生了，但扩增的却是污染源的DNA序列，那怎么办？如此一来，克林斯或许就得解释一下他和尼安德特人为什么刚好有相同的线粒体DNA序列。这对这位年轻人的顶头上司来说，肯定不是一个令人开心的结果，更不用说他的父母了。为了确保这种事不会发生，克林斯和帕博找了美国宾夕法尼亚州立大学的史东金（Mark Stoneking）实验室来依样重作他们的研究。那里也可能会有污染，但是至少不会是被克林斯的DNA污染，毕竟克林斯远在另一个大陆上。如果两个实验室从这个样本获得相同的结果，就可以合理假设他们找到了真正的尼安德特人序列。

肯恩和威尔逊发现人类族谱有两个主要的分支，一支仅包含非洲的一些不同族群，但另一支则包含一些非洲族群和所有的其他族群。这表示现代人起源于非洲，也就是说我们所有人的共同祖先住在非洲。但这几乎称不上是新观念。达尔文在注意到亲缘关系跟我们最近的黑猩猩和大猩猩都是非洲原产的物种后，就曾推论人类也是在非洲进化的。在肯恩和威尔逊所建立的人类族谱上，最惊人和争议最大的一点，在于人类族谱最早可以追溯至多久远的年代。在对突变于进化中的累积速率作出一些简单的假设后，就可以计算人类族谱的年代，也就是一直往回追溯至我们的曾曾曾曾曾曾……祖母的年代。肯恩和威尔逊获得的估计值是15万年，换句话说，即使现存亲缘关系最远的人，也在15万年前有共同的祖先。

若说人种之间相对较少的差异很有趣，那么人类整体的共同特色就更有趣了：我们和亲缘关系最近的生物为什么会有这么大的差异呢？我们先前已经看到，人类大约在500万年前和黑猩猩分道扬镳，但是这段时间仅仅只够让我们进化出1%的遗传差异。不过就在这1%的差异中，有一些关键性的突变让我们成为如今这种会思考、会说话，了不起的生物。其他物种是否具有某个程度的思想能力，尚待讨论，但是其他物种都没有产生达芬奇和克里克这类人物，却是不争的事实。

伟大的化学家泡令是从分子层面来研究进化的先驱。在20世纪60年代早期，他和分子进化学家祖克坎德尔（Emile Zuckerkandl）比较了数个物种之间相应蛋白质的氨基酸序列。当时正值蛋白质定序的初期阶段，数据自然相当有限。但是他们注意到一个惊人的模式：两个物种在进化上的亲缘关系愈近，他们相应的蛋白质序列愈相似。以血红素分子的一个蛋白质链为例，他们发现，在它全部141个氨基酸中，人类和黑猩猩之间只有一个氨基酸不同，但人类和马却有18个氨基酸不同。分子序列的数据反映出马和人类在进化上的分歧出现得比人和黑猩猩要早。找出隐藏在生物分子里的进化历史，现在是常见的做法，但在当时这却是具有争议的新概念。

为了更加了解自然选择对遗传变异模式（以及人类族谱的整体年龄）的影响，让我们先假设下列的情况：在15万年前，有一个早期原始人类族群拥有过多的线粒体DNA序列，如同今日的人类，结果在这些序列中，有一个序列发生了有利的突变——自然选择偏好的突变。接着这个突变发生的频率会增加，直到许多世代后，这个种群的所有成员都有了这个突变为止。由于线粒体内不会发生DNA重组，线粒体DNA之间没有交换，自然选择过程会对有利突变首度出现的那个序列造成整体影响，这个种群的每一个成员最后都会拥有相同的线粒体DNA序列。因此等到自然选择的工作完成后，每一个个体都拥有了这个有利突变，而这个种群的线粒体DNA也不再有遗传变异。然而，随着时间逐渐推移，突变会再度发生，变异也再度增加，但是这些新的线粒体DNA序列终究都是源自于最早发生突变的那个序列：这就是族谱的趋同点，亦即所有序列最近代的共同祖先。这也正是肯恩和威尔逊发现的模式，但是在这个例子中，趋同点顶多只代表进化对线粒体DNA的微调（fiuning）。

线粒体DNA和Y染色体的资料也证实了另一项有趣的发现，那就是南非的在人类族谱中的位置。他们在人类族谱中的分支长度是最长的，也就是最古老的。这绝非显示他们比我们其余的人“原始”，每一个人类跟与我们亲缘关系最近的大猿之间，进化差距和分子差距都一样。如果我们沿着谱系追溯到黑猩猩和人类最后一个共同祖先，我的谱系会有大约500万年之久，而桑人的也一样。事实上，在这段漫长岁月的大多数时间里，我们这两个谱系都是相同的；一直到15万年前，桑人的谱系才跟其他人类的谱系分开。

有一种解释指出，向来主要仰赖乳制品的族群进化出了乳糖耐受性（lactose tolerance）。但这个性状的模式仍无法令人完全信服这种解释，比方说，在中亚以畜牧为生、人人都以奶酪为食的族群，仍有乳糖不耐症。尽管我本身所属的族群通常可以耐受乳糖，但我本身却有乳糖不耐症。如果自然选择对特定族群的乳糖耐受性有利，为什么同一族群里不是所有的人都可以耐受乳糖？到目前为止，支持这种标准解释最有力的证据在于传统上以畜牧为生的非洲族群中，确实具有乳糖耐受性。我们可能永远无法完全了解这个性状的适应范围，但是研究芬兰族群的分子生物学家最近已经找出造成这个性状的突变。虽然这不是攸关生死的问题，但是现在只要做个简单的遗传试验，就可以得知一个新生儿在长大后有什么选择：终生不吃冰淇淋，还是长期忍受胃痛？

Y染色体的重要信息让我们得以重建人类拓殖新世界的历史，在整个人类史上，拓殖新世界是相对比较后期的发展阶段。目前有关人类最早在美洲的定居地点的说法仍莫衷一是，传统上获得最多支持的地点是新墨西哥州的克洛维斯（Clovis），时间约在1.12万年前；但是支持智利蒙特维尔第山（Monte Verde）的人则声称，那里的遗址至少已经有1.25万年之久。第一批美洲印第安人是在最后一次冰河时期穿过了白令海峡的陆桥，还是乘船走得比较偏南的路线，也仍有争议。然而，遗传数据明确显示，最早的创始族群很小：由于只找到两种主要的Y染色体序列，因此当时似乎只有两个明确的群体，而且每个群体可能顶多只有一个家庭。在印第安人之间，线粒体DNA变异比Y染色体变异广泛得多，显示每个创始群体中女性多于男性。在这两种Y染色体序列中，比较常见的那一种可能代表第一个创始群体；在第二个群体（包括今日纳瓦霍［Navajo］和阿帕切［Apache］的祖先）抵达前，第一个群体已建立了后代族群。比较常见的序列也具有另一个特色：它有一个在世上其他地方极少发现的突变。这个突变是2002年首度发现的，它进一步证明了其拥有者是更早的拓荒先驱，据估计，它已有1.5万年之久，略早于已知最古老的先民遗址。

由于人类的进化可说历时甚短，我们在族群中所看到的具有一致性的差异，大多数都可能是自然选择的产物，例如肤色。

汉默和其他人利用Y染色体来追踪犹太人的大流散过程，获得许多有趣的结果。例如在欧洲定居了1200年（现在也居住在美国和其他地方）的徳系犹太人（Ashkenazim），至今仍具有源自中东的遗传特征。事实上，分子研究已清楚显示，至少在遗传上，犹太人和所有其他的中东族群（包括巴勒斯坦人）毫无区别，经书上也是这样记载的。据说伟大的希伯来人族长亚伯拉罕（Abraham）跟不同的妻子生育了两名儿子：以撒（Isaac）和以实玛利（Ishmael）他们两人分别是犹太人和阿拉伯人的祖先。同一人的后代竞然成为不共戴天的死敌，这在基因证实了传统说法后，更显讽刺。

传统也与犹太人的遗传变异模式有关。最近一项研究已经证明，古代犹太人的祭司阶级kohanim及其后代（至今仍可由其姓氏柯恩［］来辨别）所拥有的Y染色体相当独特，足以使他们自成一个族群。即使居住地区最偏远的犹太族群，也就是在古代犹太人被逐出故土的“大流散”（Diaspora）中迁移至最远方的犹太族群，例如南非的兰巴（Lemba）。柯恩型Y染色体仍保存下来，几乎就像神圣的宗教经文一样。一般认为这种染色体的来源始于亚伦（Aaron）；根据圣经记载，亚伦是祭司阶级的创始人，也是摩西的兄长。柯恩Y染色体序列真的源自亚伦，并在父子代代相传下保持完整，也并非不可能的事。在犹太人的历史中，这样的传统一直被严格保存下来。

我们的线粒体DNA都是从母亲继承而来。父亲的遗传物质包在精子的头部，其中并不包括线粒体的物质。精子的DNA被注入已含有母方线粒体的卵细胞内。因此，肯恩和威尔逊追踪的是人类母系的历史。由于线粒体仅在母系中传承，所以没有机会重组。所谓重组也就是染色体的臂部片段互相进行交换，所以突变可以从一个染色体移动到另一个染色体上去。在根据DNA序列的相似性重建族谱时，线粒体DNA没有重组的情形成为一大优点。如果两个序列有相同的突变，我们就知道它们一定有共同的祖先（也就是最早产生这个突变的生物）。如果有重组发生，这些谱系的突变就有可能是从刚刚发生的重组活动中获得的，所以拥有相同的突变并不一定代表有共同的祖先。因此，利用线粒体DNA来建立族谱的逻辑很简单：类似的序列（有许多相同突变的序列）表示亲缘关系近；有许多差异的序列表示亲缘关系比较远。从族谱的树状示意图（P185）来看，亲缘关系近的物种（由年代较近的共同祖先传承下来的物种）在“族谱树”上的距离较近；亲缘关系较远的物种分散得比较远，因为它们的共同祖先存在的年代比较久远。

后续的研究证实了肯恩和威尔逊的结论。新的研究结果大多来自卡瓦利-斯弗扎（Luigi Luca Cavalli-Sforza）在斯坦福大学的实验室，他是用遗传学方法来研究人类学问题的先驱。卡瓦利-斯弗扎出身意大利米兰的名门望族，对显微镜很着迷。他相当早熟，1938年16岁时就进入帕维亚大学（Uy of Pavia）医学院就读。他曾特别提及，“那是一个相当幸运的选择”。否则他的另一个选择是加入墨索里尼的军队。1951年我第一次遇到他时，卡瓦利-斯弗扎还是积极有为的细菌遗传学家。但是一位研究生闲聊间无心的一句话，让他从细菌遗传学转而研究人类遗传学。这位研究生曾接受成为神职人员的训练，偶然提及天主教会保存了超过三个世纪的详细婚姻记录。卡瓦利-斯弗扎发现这些记录可以提供丰富的研究资源，因而逐渐转向研究人类遗传学，他可能是极少数通过天主教教会找到职业专长的人类遗传学家之一。

卡瓦利-斯弗扎知道，只有由父传子的基因，亦即人类基因组中由父系传承下来的一些成分，才是肯恩和威尔逊对人类进化看法的最有力证明。如果能借由追踪父系，亦即不是走肯恩和威尔逊分析线粒体DNA的母系路径，而是走父系路径来获得相同的结论，就可以作为真正独立的确证。在基因组中，男性特有的成分自然就是Y染色体。根据定义，拥有Y染色体的人即是男性（要记得，Y染色体是男性自父方继承而来的，男性的精细胞不是含有X染色体，就是含有Y染色体；精子会跟永远只含有X染色体的卵细胞结合，因此精子便决定了我们的性别，XX组合会产生女性，而XY的组合是男性）。Y染色体握有了解男性遗传历史的关键。此外，由于重组只发生在成对的染色体之间，使用Y染色体不会碰上重组的问题，可以避免进化分析上的可怕陷阱。任何Y染色体都是独一无二的，绝不会有另一个Y染色体可以跟它交换遗传物质。

帕博的实验室也率先釆取一项看来颇有希望的创新方法，寻找其他可能为重要差异编码的基因。帕博利用可决定特定组织内有哪些基因被激活的DNA微阵列（参见第八章），比较人类、黑猩猩和猕猴体内三种组织——白血球、肝组织和脑组织——的基因表现模式（亦即哪些基因被启动）。人类和黑猩猩的亲缘关系近，结果发现人类与黑猩猩的白血球和肝组织在基因表现上也很接近，如同预期。但脑组织的基因表现却截然不同：人类的脑和黑猩猩及猕猴的脑非常不同。或许这也没什么好惊讶的，大多数的人不需要有大堆仪器的实验室，也知道人脑和黑猩猩的脑显然不同。这个研究的意义在于提供在人脑与黑猩猩脑中表现不同的基因清单。但这也只是开端而已。就算找到基本机制的完整清单，我们也无法明确了解它们是“如何”使我们和黑猩猩变得不同。我们之所以为人，绝不是详细列出受控的分子就能说明的。是在搜寻人之所以为人的遗传基础之际，至少现在我们已经可以开始编纂一份包含各种可能原因的清单。

注释：

研究进化的分子学方法取决于两个变量的相互关系：两个物种（或族群）在进化上开始分歧后的时间长短，以及他们之间的分子差异程度。这个“分子钟”（molecular clock）的逻辑很简单。为了方便说明，让我们假设有两对同卵双胞胎，一对男的，一对女的，每对双胞胎的基因完全相同。我们让两对双胞胎彼此婚配，然后让这两对夫妇各在一个荒岛上独居。从遗传学观点来看，这两个岛上的族群起初无法区分。现在让这两对夫妇及其后代在各自的荒岛上繁衍数百万年，等这段期间过去后，其中一个族群应该已经有了另一个族群没有的突变，反之亦然。由于突变的发生速率慢，再加上个体的基因组大，有许多位置都可能发生突变，所以这两个族群发生完全相同的突变几乎是不可能的事。因此，当我们为每对夫妇的后代定序DNA时，会发现这两对夫妇原本一模一样的基因组已经累积了许多差异，也就是说这两个族群已经有了遗传变异，而且互相分离的时间愈长，差异愈大。

正文 10 DNA指纹技术：脱氧核糖核酸的法庭岁月

犯案和最后破案的时间间隔还有比这更加惊人的。有些罪犯在面对早已埋葬的受害人的细胞分子的控诉时感到极度震惊。1981年，14岁的英国女孩克罗夫兹（Marion Crofts）遭人强奸和谋杀，那时离DNA指纹技术派上用场还有很久。幸好当时的一些物质证据都保存下来，所以在1999年警方才能进行DNA指纹比对。但警方和克罗夫兹的亲属十分失望，因为在英国国家DNA数据库（United Kingdom National DNA Database）里没有找到吻合的数据。然而到了2001年4月，当杰辛斯基（tony Jasinskyj）因殴打太太被捕时，警方按例行程序釆集了他的DNA样本。在把样本数据输入数据库后，吻合的比对出现了：杰辛斯基就是20年前的强奸犯。在美国的许多州，强奸等罪行向来有法定追诉期的限制。例如在威斯康辛州，在强奸案发生超过6年后，就不能对强奸嫌犯发出拘票。虽然这类法令似乎对受害人很不公平（毕竟，罪行在6年后就不恐怖了吗？），但它们却符合正当程序的考虑。尤其是目击证人的证词向来以不可靠著称，而所有的记忆也会随着时间而变得模糊；法定追诉期的目的在于防止误判。但是DNA是不同的证人，DNA样本只要保存适当，就可以稳定地存留许多年，DNA指纹照样具有使人认罪的能力。

数年后，除了最执着的阴谋论者以外，所有人的疑虑终于一扫而空。俄罗斯政府终于同意开棺，把罗曼诺夫大公的组织样本提供给伊凡诺夫。这位大公的线粒体DNA也有异质化的现象，跟从森林小坑挖出的尸体一样。那些骨骸毫无疑问的确是沙皇的。

对沙皇一家人的下场极感兴趣的地质学家阿夫多宁（Alexander Avdonin），以及获准拍摄俄国大革命官方纪录片的电影制作人里亚博夫（Geli Ryabov），在查阅相关的秘密档案后，经过一番调查，才在1979年首度找到这个墓穴。事实上，最后他们是靠行刑者头目提交给莫斯科上司的报告，才找到墓地。他们在墓穴里发现三个头骨和其他骨骸，因为某种原因他们把找到的遗骸再度埋了起来。

该强制哪些人提供DNA样本，以及该采取何种保障措施，目前各方仍在争论不休，不管其最后结果如何，在我撰写本书时，大量收集DNA指纹的行动仍在持续迸行。1990年FBI建立了DNA数据库，称为联合DNA索引系统（bined DNA Index System. CODIS），到了2002年6月，它已包含了1013746个DNA指纹。在这当中，977895个来自被判刑的罪犯，35851个是从尚未破案的犯罪现场釆集到的。从CODIS建立至今，己经有4500次鉴定是因为有这个数据库的存在才成功办到的。

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杰弗里斯，DNA指纹技术之父

杰弗里斯是刻意选择了“DNA指纹”这个词。这项技术显然能辨识个人，如同传统的指纹。杰弗里斯和研究助理从自己的血液中取得DNA样本，再用相同的程序来处理它们。结果正如预期，从X光片上的影像能清楚辨识出每一个人。他知道这个技术潜在的应用范围相当广泛：

随着“电视法庭”（Court tV）在电视领域占有一席之地，而刻画法医调查办案的剧集成为电视台黄金时段的主力节目之一后，现在或许很难想像以前美国的法律系统接受DNA鉴定有多难。虽然自从我们1953年的重大发现后，大家不断听到DNA这个字眼，但一般人仍觉得它笼罩着一层难以穿透的科学氛围。事实上，每次媒体报道遗传学又有新进展时，都会使这门科学显得更加神秘难懂。其中最糟的或许是，根据DNA作出的指证并不是百分之百确凿，而是一种几率。这可不是一般的几率，而是以“500亿分之一”这类的几率来确定被告的有罪或无罪！在只要有一位遗传学家挟科学权威之名就可解决案件的情况下，难怪有些人会质疑律师、法官、陪审团和费用贵的审判价值何在。

分析结果非常清楚：安娜·安德森跟沙皇尼古拉二世和亚历桑德拉皇后一点亲缘关系也没有。但是在经过漫长、扑朔迷离的历程后，有些人会选择忽视DNA的证据，宁可相信自己心中认定的真实，其实也不足为奇。安娜/阿纳斯塔西娅的传奇故事仍会流传下去。

维护公民自由的人士对这件事的反对声浪十分激烈，而这也不是没有原因的。DNA指纹跟手指的指纹不同，理论上，为了鉴定身份而采集的DNA样本可以用在许多方面，而不仅止于证明身份而已。从DNA样本可以得知许多关于我的事，例如我是否有纤维囊泡症、镰形细胞贫血症或泰赛二氏病等疾病的突变。在不久的将来，DNA样本说不定可以告诉你，我是否带有让我容易罹患精神分裂症或酗酒等疾病的遗传变异——或其他更可能危害治安的性状。比方说，有一天有关当局会不会只因为我带有会减少酶活动的单胺氧化酶（monoamine oxidase）基因突变，就对我釆取更严密的调査？有些研究显示，这个基因突变可能会让人在某些情况下比较容易产生反社会行为。遗传资料是否有可能变成执法机构预防犯罪的新工具？迪克（Py Report,2002年改编成同名电影），跟现实的差距或许不像我们想像的那么远。

由于安德鲁的父亲和沙芭太太的姐妹远在非洲，无法提供血液样本，所以这项分析变得相当复杂。杰弗里斯从沙芭太太和她另外三个身份没有争议的子女所提供的样本中取出DNA，分析结果证明安德鲁的父亲跟这三个孩子的父亲是同一人，沙芭太太也的确是他的母亲。换个更具体的说法，沙芭太太的姐妹之一是安德鲁的母亲的几率，不到六百万分之一。人境管理局没有质疑杰弗里斯的分析结果，仅简单地撤销了案子，免得正式承认错误。安德鲁终于回到母亲身边。杰弗里斯见到他们后说：“她松了一口气，脸上的表情神妙已极！”

让安德森不至于冤狱终生的DNA指纹辨识技术，是英国遗传学家杰弗里斯（Alec Jeffreys）在无意中发现的。从重组DNA革命一开始，杰弗里斯就对物种之间的遗传差异产生兴趣。他在莱斯特大学（Leicester Uy）的研究集中在肌红素基因上，这个基因制造的蛋白质跟血红素类似，主要见于肌肉。杰弗里斯在分子解剖（molecular disse）过程中，发现一个非常奇怪的现象：有一小段的DNA不断重复。1980年，美国学者怀特（Ray e）和怀曼（Arlene yman）也曾观察到类似的现象。他们在观察另一个基因时，发现这类重复的次数在每一个人身上都不同。杰弗里斯判定他发现的重复片段是垃圾DNA，与蛋白质的编码无关，但他很快就发现这个特殊的垃圾有很好的用途。

最后反而是警方技术人员的马虎，才让安德森获得救赎。这位技术人员在1982年负责对犯案现场的血迹进行血型分析，但没有获得任何结论。后来她没把这些血液样本交给负责销毁的单位，因此当安德森要求重新检查时，血液样本依旧存在。弗吉尼亚州刑事司法局主管却拒绝他的要求，认为这会创下“不受欢迎的先例”。但是在一项新法令下，“清白计划”的律师赢得了执行检验的法庭命令。2001年12月，检验结果明确地证明，安德森不可能是攻击者。DNA“指纹”证实是林肯的。后来林肯遭到起诉，而安德森则由弗吉尼亚州州长华纳（Mark arner）予以赦免。

我们仍会继续听到反对搜集DNA信息的声音，而且它们经常来自最令人意想不到的地方。在纽约市和澳州的塔斯马尼亚州，议员们曾经提议警员全体人员都必须提供DNA指纹。这么做的逻辑很简单：留下警方的DNA记录，在调查案件时，可以立刻排除掉他们本身的DNA。但这两地的执法人员却都谴责这种做法。这些人应该是最支持法律的，而且DNA指纹技术的广泛运用只会对他们的工作更有利，竟然会在事关自己的DNA时就釆取反对的态度，这实在令人感到惊讶。我怀疑这大概也是一种不理性的结果，如同基因改造食物的情况，DNA在一般民众心目中，散发出一种类似“巫毒”的氛围，神秘又可怕。由于对复杂的遗传学不了解，民众很容易产生最深的疑惧和朝阴谋论的方向想。我希望他们在了解这些问题后，对于广泛运用这种强大有利的新科技的疑虑会消失。

在这些成功的无名氏DNA传票引起大众注意后，许多州已经修改了他们的强奸案法令，在有DNA证据时允许例外处理。

即使受国人敬重了数世纪，仍无法抵御DNA探照光的无情检验。即使再有名气或有再多的金钱，似乎也敌不过DNA的力量。当巴西模特莫拉德（Lua Morad）宣称米克·贾格尔（Mick Jagger）是她儿子的父亲时，这位摇滚巨星拒绝承认，并且要求进行DNA鉴定。或许贾格尔是在虚张声势，希望以法医学证据来解决问题的威胁手段，会让莫拉德的决心动摇，进而撤销案件。但是她没有。鉴定结果证实贾格尔的确是孩子的父亲，而他也发现自已必须负起抚养儿子的法律责任。鲍里斯·贝克尔（Boris Becker）也要求对俄国模特俄玛可夫（Angela Ermakova）的女儿做亲子鉴定。八卦小报兴奋地报道说这位网球巨星认为自己被俄国黑手党刻意设计勒索，而且据说这个计谋的细节十分精彩，但这些情节还是留给八卦新闻去发挥吧，不适合在此处写出。当DNA结果出炉时，原先逞威风的贝克尔终于承认自己的行为，还保证会抚养这个女儿。

1985年的夏天，沙芭太太（a Sarbah）陷入了不知所措的困境。两年前，她的儿子安德鲁到加纳探望父亲，但是等他回到伦敦希斯罗机场时，英国入境管理局却拒绝让这个孩子入境，尽管他是在英国出生，而且是英国国民。他们说沙芭太太不是他的母亲，他其实是她在加纳的姐妹的孩子，想持伪造的护照非法进入英国。一位熟悉案情的律师在报上看到有关杰弗里斯这项研究的报道后，向这位遗传学家寻求协助。这个新的DNA试验是否能证明安德鲁是沙芭太太的儿子，而不是她的外甥？

罗曼诺夫家族的命运和安娜·安德森的故事或许就像童话一样，跟真实生活相距甚远，但DNA指纹技术也经常用于不幸发生在我们日常生活中的痛苦事件上。在空难这类大灾难发生后，调查员必须面对最可怕的工作之一，就是辨认尸体。为了核发死亡证明等各种理由，法律规定必须进行辨认。而家属想以适当葬礼来送挚爱者最后一程的哀痛心情，也不容忽视；对我们大多数人而言，尊敬死者意指要找回他们的遗骸，无论是多破碎的遗骸都好，而这必须要能确认出死者的身份。

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俄国皇室罗曼诺夫家族以及他们经过遗传鉴定的遗骸。

在舍克和诺伊费尔德处理的一个纽约市的案件里，这些实际问题完全彰显出来。卡斯卓（Josepro）被控谋杀一名孕妇和她两岁大的女儿。由“生命密码”公司（Lifecodes）执行的RFLP分析己经证实，卡斯卓手表上的血迹来自遇害的母亲。但是在一再检视DNA数据后，检控两方的专家证人都在审判前的听证会上告诉法官，根据他们的看法，DNA测试的处理过程并不合格。法官因此裁定不得采纳DNA证据。后来这个案件未再交付审判，因为卡斯卓已在1989年后期坦承犯下了谋杀罪。

事实上，在辛普森案中呈堂的DNA指纹证据都指向被告是凶手。在辛普森前妻的尸体附近采到的血滴，以及在犯罪现场的过道上找到的其他血滴，都证明是辛普森的；在辛普森住宅里找到的手套上所沾的血液，也确实是辛普森和两名被害人的血；在袜子和福特Bronco车上找到的血迹，同样证实与辛普森和他前妻的血液吻合。

难怪这两个年轻但根深蒂固的社会改革主义者会成为提供弱势者法律协助的尖兵。当时纽约市正值动荡时期，犯罪率不断上升，在追求公共安全之下，“法律面前人人平等”就像一种濒危的稀有理想。10年后，舍克成为卡多佐法律学院（Cardozo School of Law）教授，诺伊费尔德则成为职业律师。

看来这是一个确凿无疑的案件，但是如果辩护律师更好的话，或许能更有效地反制检方刻意对被告累积的许多不利证据。安德森被逮捕完全是因为被害的白人妇女向警方指出，攻击她的黑人歹徒曾夸口说他“有一个白人女友”；就警方所知，安德森是当地惟一拥有白人女友的黑人。在拿给被害人看的照片中，只有他的相片是彩色照，而且她看过照片的所有人中，只有他被安排在接受指认的嫌犯行列中。此外，尽管当时已经证明在案发前30分钟左右，一个叫林肯的人偷了攻击者使用的脚踏车，但安德森的律师却未能传唤林肯当证人。在安德森的审判结束后5年，林肯在法庭上坦承犯案，审理法官却宣称他是骗子，拒绝采取行动。安德森仍坚持自己是清白的，要求对犯案现场采集的物证进行DNA分析。但是他却被告知，所有的证据都已经根据标准程序予以销毁。就在这时，安德森联络了“清白计划”（Innoce Project）的律师，这个组织利用DNA分析，建立被告在刑事诉讼中是有罪或清白的确凿证据，因而广受全国瞩目。“清白计划”在处理安德森的案件期间，他获得了假释，如果没有任何违法行为的话，他的假释会一直会维持到2088年，差不多就是他的一生。

在辛普森案发生的10年前，当检察官开始提出DNA证据，而且只有检方委托专家运用遗传学技术时，辩方律师总是会很快提出一个显而易见的问题：要用什么标准来判定在犯罪现场找到的DNA样本，吻合从嫌犯血液中取得的DNA样本？在这个技术仍然完全依靠RFLP时，这尤其是具有争议性的问题。按这种方法来做时，DNA指纹在X光片上是一系列条纹。如果犯罪现场的DNA跟嫌犯的DNA条纹并非百分之百吻合，那么法律上可以容忍多大的差异？差异要到多大，才能排除这两者是相同的可能性？或者说这两者要多相似，我们才能说它们是“一样”的？此外，技术能力也是一个问题。起初DNA指纹技术是在法医实验室进行，他们没有特殊的专业知识可以处理和分析DNA，因此重大的错误并不少见。执法机构也明白，如果他们要继续运用这个强大的新武器的话，就必须解决这些问题。后来一种新形式的遗传标志“短片段重复序列”（s tandem repeats, StRs）取代了RFLP。StR遗传标志的大小可以精确测量，所以不会有采用RFLP条纹时的主观判断问题。法医学界本身也针对DNA指纹技术，建立了统一的执行程序规范及认证系统，以解决技术能力不一的问题。

舍克和诺伊费尔德这类老练的律师最后变得跟他们交叉诘问的专家一样博识。舍克身材矮、邋遢、好斗；诺伊费尔德则身材高、整齐、好斗。在DNA指纹辨识技术的早期阶段，他们两人以寻找案件中的技术瑕疵而引人注意。他们首次认识是在1977年于纽约市的布朗克斯法律援助协会（Bronx Legal Aid Society）共事的时候，这个协会为当地穷人提供法律辩护。舍克的父亲是成功的演艺经纪人，旗下明星曾包括歌星康妮·弗朗西斯（ie Francis）等人。舍克从小在纽约市长大，在耶鲁念书时发现了自己的政治使命，1970年肯特州立大学发生国民兵枪击反越战示威学生事件后，他参加了全国学生罢课运动。他不信任权威体制，总是怀疑当权者滥用权力，在黑豹党（Black Panther）于纽黑文（New haven）市接受审判期间，他还自愿协助席尔（Bobby Seale）的辩护律师团。诺伊费尔德则在纽约市郊长岛长大，离冷泉港实验室不远，他母亲现在还住在那里。他很早就有左倾意识，在11年级时曾因组织反战抗议活动而遭到惩戒。

可以鉴定孩子亲缘关系的DNA指纹技术，也用在比贾格尔和贝克尔案有意义得多的地方。在1975年和1933年间，阿根廷有1.5万人因看法不受军政府欢迎，而遭到秘密处决。“失踪者”的小孩有许多被送到孤儿院或被军官非法收养。这些失踪者的母亲在他们遭军政府谋害后，开始寻找自己的孙儿。这些祖母在全国展开捜寻行动，而且每个星期四都会到布宜诺斯艾利斯的中央广场游行，引起世人对这件事的注意。她们的搜寻行动一直持续至今，只要找到一个孩子，就可以用DNA指纹技术来判定这个孩子是谁的亲属。从1984年起，玛丽-克来尔·金（稍早本书曾提到的研究人类与黑猩猩之间亲缘关系的科学家）就一直在帮她们作遗传分析，好让被8年暴政拆散的家人能再度团聚。

1983年11月一个星期二的早上，有人在英格兰莱斯特附近的纳伯勒村外，发现了15岁女学生曼恩（Lynda Mann）的尸体。她生前曾遭到强奸，但这个案子一直没有破案。3年后，案件再次发生：1986年8月的一个星期六，有人在纳伯勒村外另一条名叫十池路（ten Pond Lane）的小径上，发现了同样是15岁的艾施沃斯（Dawn Ash）的尸体。警方认为这两件凶杀案的凶手是同一人，并且很快起诉了一名17岁的厨房助手。这名嫌犯自承杀死艾施沃斯，但是否认涉及曼恩的案子。于是警方向杰弗里斯请教，希望能证实他们捉到的这名嫌犯是杀了这两个女孩的凶手。

截至2002年止，为“清白计划”工作的律师和法学院学生（现在他们已形成一个完整的网络，主要是以全美各地的法学院为主），已经协助117名遭误判的人获得开释。在伊利诺伊州，这些被误判的人当中，原本有6人是被判死刑，这促使莱恩（Gee Ryan）州长决定把伊州的死刑无限期延后，这是一个有政治风险（因为一般民众基于治安考虑，支持死刑等手段）但有远见的做法。此外，他还指派一个特别委员会来审查死刑案的审理过程；这个委员会在2002年4月公布的报告中强烈建议制定条款，促使伊州所有刑事案件被告和受刑人都能接受DNA检验。

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DNA指纹技术第一次的应用：杰弗里斯用来确定安德鲁·沙芭亲生父母的凝胶。用来和安德鲁比对的DNA样本分别来自他母亲和三名兄弟姐妹，以及一位没有亲戚关系的外人（X）。

辛普森前妻住宅后门上的血迹即为一例。最初调查犯罪现场时，这些血迹不知什么缘故被忽略了，直到谋杀发生三星期后才采集到。法医学家冯丹尼（Dennis Fung）提出血迹的照片，但舍克在还击时拿出另一张在案发后次日拍摄的照片，照片中并无血迹。“冯先生，血迹在哪里？”舍克诘问冯丹尼时辞锋逼人，足以与推理小说中的大律师相媲美。结果冯丹尼没有回答。辩方设法让陪审团对DNA样本的处理过程和来源产生怀疑，以至于DNA证据变得无关紧要。

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自称为沙皇女儿的安娜·安德森摄于1955年（左），以及《真假公主》（1956年）中饰演阿纳斯塔西娅的英格丽·褒曼。这部电影的灵感来源正是安德森。

如今StR已取代RFLP成为遗传学鉴定的关键。在StR中，2到4个碱基对的序列重复多达17次，StR是用聚合酶连锁反应扩增的片段。例如D7S820是7号染色体上的区域，在这个区域中，AGAt序列可能出现7-14次。由于复制DNA的酶（即DNA聚合酶）在复制这些重复的DNA片段时，未做好它的工作（它一般会把总数弄错），因此在D7S820区域中，AGAt序列复制次数的突变率高。换句话说，在各个人之间，AGAt复本的数目有很大的不同。由于我们的第7号染色体有两份（一个来自父方，另一个来自母方），这两个染色体AGAt重复次数一般都会不同，例如一个的重复次数是8，另一个是11。然而，这并不是说，一个人的同一对染色体绝对不会出现相同的重复数目（例如11和111），也就是有纯合（homozygous）的情况发生。如果我们对犯罪现场的血液样本进行DNA指纹分析，发现它符合嫌犯D7S820区域的DNA指纹（比方说，二者的重复数都是8和11），我们只能说这是吻合的指标之一，但不能说这是确凿的证据。毕竞，许多人的D7S820也会有8/11基因型。因此有必要检视多个区域；犯罪现场采到的DNA上有愈多区域与嫌犯DNA上的区域符合，则两个DNA完全吻合的可能性愈大。而犯罪现场的DNA来自其他人的可能性也愈低。根据FBI的系统，在建立DNA指纹时必须分析12个这类区域，再加上一个可以决定DNA样本提供者性别的遗传标志。

就法律界而言，即使他们接受了所谓“科学证据”这档事，他们也很难接受科学证据的涵意。即使最聪明的律师、法官和陪审团在刚开始时也很难了解这件事。在美国早期一个引用法医学的著名案件中，有一位女士为她的小孩向默片传奇人物卓别林提起亲子关系诉讼，最后血型检验明确判定卓别林不是小孩的父亲，但陪审团仍作出对那名母亲有利的判决。

这种无名氏DNA传票第一次在法庭上遇到挑战是在加州首府萨克拉门托（Sacramento）。一个被称为“二楼强奸犯”的男子在数年内犯了三起强奸案。当地的检察官苏柏特（Ann Marie Sc）仿效甘恩的做法，在法定追诉期即将结束的三天前，提出无名氏DNA传票。但是她必须符合管辖区的要求，特别是加州法律要求传票必须提供辨别嫌犯的“合理细节”；为了符合这一点，她特别写明：“不详男性……该人的遗传数据独特，在高加索族群的出现率大约只为21乘以10的21次方分之一，在非洲裔美国人的出现率约为650乘以10的24次方分之一，在西班牙语裔族群的出现率约为420乘以10的21次方分之一。”这张传票发出不久后，当这个不详男性的DNA指纹输入加州数据库，发现它跟某位叫罗宾森（Paul Eugene Robinson）的人的DNA指纹相符；罗宾森在1998年曾因违反假释而被捕，所以留有他的DNA数据。原传票上的某甲被修改为他的全名以及StR标记，而罗宾森也及时被逮捕。他的律师辩称第一张传票是无效的，因为上面并没有指名是罗宾森。幸好法官认可这张传票的效力，并评论说“DNA似乎是我们辨识一个人最好的方法”。

过去10年，利用DNA指纹来鉴定身份日趋广泛，接受度也愈来愈高，让执法机构有了一个灵感：建立每个人——至少是每个有可能犯罪的人——的DNA指纹不是很合理的做法吗？支持者认为，FBI应该建立一个DNA记录的中央数据库，就像传统的指纹数据库。事实上，美国有一些州已经通过立法，要求釆集暴力重罪犯（例如强奸犯和谋杀犯）的DNA样本。例如在1994年，北卡罗来纳州通过立法，授权采集监狱里重罪犯的血液样本，若有必要，可以强迫采样。有些州后来更扩大范围，凡是被逮捕的人都必须采样，无论最终他们被判有罪与否。

1997年，威斯康辛州立犯罪实验室建立了一个DNA指纹记录库，同一年，密尔沃基（Milwaukee）警局开始清查那些曾收集到可供比对的物证但尚未破案的强奸案。他们找出53个DNA指纹，随后在6个月内，成功地在坐监服刑的重罪犯DNA指纹中，找到8个吻合的对象。其中一个案件由于鉴定成功离案发时间相隔太久，最后发出拘票时，法定追诉期仅余8小时！在这些悬案中，州警局也找到一个连续强奸犯的证据：三次不同的攻击案、三个精液样本，但它们的DNA指纹全都指向同一个人。由于即将超过法定追诉期，地方助理检察官甘恩（Nahn）面临困境。他没有足够时间从数据库中找到强奸犯，但若没有嫌犯的名字，他无法写传票。后来甘恩想到一个聪明的策略。根据威斯康辛州刑法，若嫌犯姓名不详，可以根据“能够辨别嫌犯的合理可信的描述”来发出传票。甘恩推断，根据这个标准，任何法庭应该都会接受DNA指纹作为辨识的方法，于是他的传票是这样写的：“威斯康辛州对甲方一案，甲方为不详男性，在遗传位置D1S7、D2S44、D5S110、D10S28与D17S79有吻合的脱氧核糖核酸（DNA）资料。”可惜的是，尽管甘恩极具巧思，但嫌犯甲迄今仍未被捕。

在这件事后，美国国防部就建立了“军队遗骸鉴定样本库”。他们要求军队的所有新进人员，无论是常备还是后备军人，都必须提供血液样本，然后从中分离出DNA。至2001年3月为止，这个样本库内已经有超过300万个样本。

DNA指纹技术的应用范围现在甚至扩及坟墓。1973年，三名少女纽顿（Sandra on）、弗洛伊德（Pauline Floyd）和休斯（Geraldine hughes）在英国南威尔士遭到强奸和谋杀。26年后，从当初在犯罪现场采集的样本中找到了DNA指纹，可惜在国家DNA数据库里找不到符合的数据。因此法医学家不再寻找完全符合的资料，而是根据DNA指纹来寻找可能与凶手有亲缘关系的人。他们由此找出100人，提供了警方许多线索，让他们能重新检视在原始调查中收集到的大量信息。在结合尖端的DNA鉴识学以及传统的侦察工作后，他们找到了一名嫌犯卡本（Joe Kappen）。惟一的问题是卡本已在1991年死于癌症，接下来要怎么办？

尽管卡斯卓一案无法使用DNA证据，但这个案子的确协助建立了遗传法医学的法律标准。这些标准将被运用于舍克和诺伊费尔德后来处理的一个案件，而且这个案件不仅著名得多，也使DNA指纹鉴识技术在美国，以及任何有电视的地方，成为家喻户晓的词汇。那就是1994年的辛普森（O. J.Simpson）案。洛杉矶地方检察官控告辛普森残酷地谋杀了前妻妮可（Nicole Brown Simpson）和她的朋友高德曼（Ronald Goldman）。如果辛普森被判犯下这些可憎的罪行，这位前运动偶像有可能得面临死刑。舍克和诺伊费尔德也是辛普森聘请的律师“梦幻团队”成员，对辛普森的辩护与开释有重要的贡献。当时法医探员已经从妮可家的犯罪现场、辛普森的家里、臭名昭著的手套和袜子，以及辛普森那辆同样臭名昭著的福特Bronco车上收集到了血迹。根据检方的陈述，这些DNA证据（总共45件血液样本）提供了“如山铁证”，证明辛普森有罪。但是辛普森拥有钱聘请到的最好的律师，辩方立即提出有力的反击，而且如同全世界在电视上所看到的，这些反击使法医学界一些闷烧多年的核心争议问题沸腾起来。

通常最反对重新调查案件的人是地方检察官，他们好不容易赢得判决，自然不愿意在定案后再度接受检验。但有时顽固反而会招致反效果，如果检察官已经知道遗传证据可以使一个案件定案，他们也该体认到，DNA证据是让定案的案子不致翻案最可靠的方法。拉古尔（Benjamin LaGuer）的案例就证明了这一点。他1984年因为在马萨诸塞州伍斯特（orcester）犯下强奸案，被判刑40年，他坚称自己是无辜的，而且跟汉若提一样，引来一群有钱有名的同情者，这些人在2001年出钱安排替他作DNA样本分析。结果让他们大吃一惊拉古尔的确就是那名强奸犯。其实这也没什么好奇怪的，毕竟他面对的是40年的刑期，作这样的要求，就算没成功也不会更糟。讽刺的是，地方检察官办公室拖了两年的时间，才同意作DNA指纹鉴定。如同《圣彼得堡时报》（St. Petersburg times）的社论所言：“事后想来，如果当初检察官不要浪费这么多时间争论，尽早同意作DNA检验的话，或许就可以更早享受‘我早就跟你说过了’的满足感。”

长久以来，美国法庭一直以“佛莱测验”（Frye test）作为衡量科学证据可接受程度的标准。佛莱测验建立在那些早期引用科学证据的审判的基础上，要求这类证据的科学根据“必须已经充分确立，且在它所属的特定领域已经获得普遍的认可”，以防止误用不可靠的证据。但是，由于对何为“充分确立”的科学欠缺一致理解，佛莱测验被证明无法有效决定专家证词的可信度。一直到1993年，在多伯特家族（Daubert）控告梅里尔·道氏（Merrell Dow）药厂一案中，最高法院才裁定应该使用“联邦证据规则”（Federal Rules of Evidence）：承审法官应决定呈堂证据是否可靠（也就是说，呈堂此据在科学上是否是合格的）。

1972年，一架应该是由布莱西（Mi Dispatced Sampley）所写的故事，文中宣称X-26就是布莱西。CBS在后续调查中找到支持桑普利这个说法的证据后，布莱西的家属决定向美国国防部陈情，要求进行鉴定。这次从无名骨骸中取出的线粒体DNA指纹，跟布莱西的母亲和姐妹的线粒体DNA吻合。1998年，在死亡20多年后，布莱西的骨灰被送回家乡圣路易斯安葬。他母亲站在墓石旁时终于能说：“我儿子回来了，我儿子终于回家了。”

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爸爸是谁？一家公司用怀孕的蒙娜丽莎为亲子鉴定打广告。

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舍克；（Barry Seufeld，左二）正在进行他们最大的案子：辛普森案。

或许英国文化原本就比较容易接受权威，或者是深奥神秘的分子学比较容易惹恼美国人，无论如何，要在美国推广DNA指纹技术一直具有高度的争议。

纳伯勒村这个案子向全球的执法机构证明，DNA指纹鉴定技术真的是未来起诉罪犯的希望之所系。不久之后，美国的法律诉讼程序也的确开始引用这类证据。

然而，针对数字的攻击可能是炮火最猛烈的。当检察官热衷于出示冷冰冰、看似毫无争论余地的统计数字时，有时带有偏见的假设会被带入计算中，正如辩方律师所质疑的。如果你从犯罪现场取得DNA指纹，你要根据什么基础来计算它属于其他某个人，而不是主嫌甲的可能性（或者如同更常见的情况，不是其他人的可能性）？你是否应该把这个DNA跟随机选择的其他个人进行比对？比方说，主嫌甲是高加索人，你是不是只要把你的样本跟其他高加索人的DNA进行比对就可以了呢（因为在相同人种的族群中的遗传相似性会比从所有人中随机取样要高）？这些几率会随一个人所认为的合理假设时改变。

当然，不是所有坚称清白的人在作了DNA检验后就能推翻原判。詹姆斯·汉若提（James ty）是英国20世纪最恶名昭彰的罪犯之一。他跟一对年轻情侣搭讪，先枪杀男的，再强奸女的，最后射了她五枪，扬长而去，任她等死。尽管他坚称这桩罪行发生时他人在数英里之外，但是最后他仍被判有罪，处以绞刑。1962年，他成为英国最后一批被处决的罪犯之一。汉若提到死时仍坚称自己是清白的，他的家人也在他死后努力为他洗刷污名。他们的努力成为轰动一时的事件：他们说服有关当局从女被害人沾有精液的内裤和攻击者用来蒙脸的手帕中取得DNA样本，然后把这两个样本和从汉若提兄弟及母亲身上取得的DNA指纹进行比对。令他们懊丧的是，结果显示犯罪现场的DNA的确来自汉若提家族的成员。汉若提家族仍不放弃，并在2000年掘出这个败家子的尸体，以便从其组织中取得DNA样本。这个更直接的分析结果证明，那条内裤和手帕上的DNA的确是汉若提的。这个家族决定作最后的挣扎，仿效当时成功的辛普森辩护案，宣称样本来源处理不当，遭到污染。但是这次的首席法官不像辛普森案的陪审团那么容易被说动，他立即驳回他们的主张，宣称：“DNA证据已毫无疑问地证明汉若提就是凶手。”

理论上，我们知道它可以应用在法医鉴定和亲子鉴定上。它也可以用来鉴定双胞胎是否一模一样——这对移植手术是重要信息。它可以应用于骨髓移植，看是否会造成排斥作用。我们也看得出来这个技术可以用于动物和鸟类。我们可以理清生物之间的关系——如果你想了解一个物种的自然史，这会是基本信息。我们可以料想，它可以用于保育生物学。它的应用方式似乎无止无尽。

鉴定结果遭到一些质疑，特别是俄罗斯科学家和前来协助的美国小组之间存有歧见。因此在1992年9月，俄罗斯遗传学家伊凡诺夫（Pavel Ivanov）带了9块骨头样本去英国法医科学中心，交给吉尔（Peter Gill）的实验室。吉尔和他的同事魏瑞特（David errett）曾与杰弗里斯一起发表DNA指纹这个领域的第一篇论文，后来他们成立的法医科学中心，更成为英国DNA指纹鉴识技术的首要实验室。

1991年7月，在西伯利亚的科普提亚奇（Koptyaki）森林，一小群侦探、法医专家和警察聚集在一块因雨水而泥泞不堪的林间空地。在1918年7月，有11具尸体在这里匆促下葬。他们是俄国沙皇尼古拉二世（Nicatiana）、玛丽（Marie）和阿纳斯塔西娅（Anastasia），以及四名随从。他们被埋在这里的前几天，遭到残忍的谋杀，阿纳斯塔西哑被一阵枪林弹雨扫射时，手上还抱着她的西班牙小猎犬杰米。凶手先把尸体丟进矿坑，隔天怕被人发现，又把尸体搬出来，后来才把他们埋在森林的这个小坑里。

注释：

安娜·曼娜罕（Anna Mnatesville）的马莎杰弗逊医院（Martal）接受紧急腹部手术。在手术中移除的组织被送到病理实验室进行化验，在24年后，它仍存放在那里。在经过一连串复杂的法律程序，获得取用这个样本的权利后，吉尔终于在1994年6月前往夏洛茨维尔，取得了安娜的一小份样本。

在为根据族群遗传学（populatioics）的深奥原则所作出的决定辩护时，有时反而会带来相反效果，令陪审团成员感到摸不着头脑或让他们昏昏欲睡。看人努力戴上太小的手套的景象，要比一大堆统计数字来得有效（而且根据经验，是有效得多）。

在联络了269位姓塞克斯的人后，塞克斯教授设法收集到了其中48位的样本并进行分祈。他发现大约有50%的Y染色体跟他本身的Y染色体一样，其余的则显示在先前的世代，有一位以上的塞克斯太太曾对婚姻不忠。由于塞克斯这个姓氏的起源有文献记载，而且可以追溯至大约700年前，因此可以计算出每一代的不忠率。最后的平均结果是：不忠率大约只有1%，这显示每个世代的塞克斯太太中，能够抗拒婚外情诱惑的比例高达99%，十分可敬。

最后发现那天有2792人丧命，以攻击发生时世贸双塔里可能多达5万人来看，这个比例可以说非常低。但是，在这种毁灭性的力量下，实在很难找到完整的尸体，更不用说找到存活者。因此，搜寻存活者的任务最后无可避免地变成搜寻遗骸的惨痛工作；搜救人质在100万吨变形的钢铁、粉碎的水泥和碎裂的玻璃中寻找人体残骸。大约有2万个尸块被送到停放在验尸官办公室附近的20辆冷冻卡车上。庞大的法医工作于此展开，他们先利用牙医记录和传统的指纹鉴定技术，辨识出许多人的身份，但是在这些比较简单的个案处理好后，接下来的工作逐渐转向DNA分析。为了比对从灾难现场找到的所有遗传数据，家属们开始提供自己的血液样本，或是死者的牙刷、梳子等等；任何有可能找到持有者的细胞、可供取得DNA的东西，哪怕只找到一丁点细胞都好。这些DNA指纹鉴定工作最后是由盐湖城的万众基因公司（Myriad Geics）和赛雷拉基因公司共同来进行，这两家公司都习于分析庞大的DNA资料。但是即使有最新的技术，这个过程依旧漫长辛苫。

至于传奇人物阿纳斯塔西娅呢？在森林的坟墓里一直没找到她的尸体。冒充罗曼诺夫家族的人不少，其中以安娜·安德森（Anna Anderson）最为执拗，她到死都坚称自己是失踪的阿纳斯塔西娅女公爵。她最早是在1920年提出这个说法，后来这件事成为许多书籍的主题，电影《真假公主》（Anastasia）的灵感也来自这里；在这部电影中是由英格丽·褒曼饰演阿纳斯塔西娅，而且故事情节是，最后发现她真的是公主。安德森在1984年过世时，她的身份仍具有争议，支持和批评她的说法仍持续交战，但是解决方法即将出现。

牛津大学的塞克斯教授用DNA分析来研究自身的遗传历史。由于姓氏和Y染色体都是沿父系传递，因此他推测所有姓氏相同的男性应该具有相同的Y染色体——这个Y染色体来自最早开始使用此一姓氏的男性。当然，如果相同的姓氏有不只一个起源，或者男性因某种原因而改变姓氏，或是有许多男孩跟着非亲生的父亲姓，Y染色体和姓氏之间就不会有关联。

杰弗里斯发现这一小段重复的DNA不仅存在于肌红素基因里，也四散在整个基因组中。而且尽管每次重复的片段多少都有些不同，但是它们全都含有一小段由15个左右核苷酸构成的完全相同的序列。杰弗里斯决定把这个序列当做“探针”使用：只要把这个序列的纯化样本加上放射性分子的标签，他就可以利用它在整个基因组里寻找相同的序列。把基因组的DNA摊在特制的尼龙膜上之后，经由碱基配对，这个探针一遇到互补序列就会黏合在一起。然后只要把尼龙膜放在X光底片上，杰弗里斯就可以记录放射点的模式。他在冲洗实验底片后，对眼前所见感到非常惊异。这个探针在多个DNA样本中侦查到许多类似的序列，但是各个样本之间仍有一些差异，即使是来自同一个家庭的成员，也可以轻易区分出样本是属于哪一个人。杰弗里斯1985年就实验结果在《自然》杂志发表论文时即指出“这个资料提供了个人的DNA指纹”。

电视节目或许可以把亲子鉴定变成一场秀，但是亲子鉴定向来是一项很严肃的事，而且历史悠久。自有人类历史以来，一个人的生活，包括心理（社会与法律层面）大多取决于父亲。因此，从辨识个人的遗传技术发展成形以后，科学很自然地就被用来从事亲子鉴定的服务。在分子遗传学的时代来临之前，血液是亲子关系最好的科学线索。血液的遗传模式相当可靠，我们对它们的了解也很多，但是在血型种类不多的情况下，这种性状的辨别能力有限。实际上，血型检验只能排除某人是亲生父亲的可能性，却无法确定某人就是亲生父亲。如果我们的血型不符，我绝不可能是你父亲；但若相符，也不能证明我就是你父亲——只要血型跟我相同的男性，情况都一样。除了我们熟悉的ABO血型标志以外，如果再加上其他的鉴定标志，是可以帮助增加这类检验的判别能力，但这仍旧无法跟StR的统计力量相比：使用StR的遗传指纹可以提供确定的亲子关系证据。在这个PCR的时代，要应用这项技术很简便。

当时吉尔已经发展出一种利用线粒体DNA的指纹技术，这种技术对于DNA年代过久或很难取得的案例特别有用，因为线粒体DNA的数量远比细胞核中的染色体DNA来得多，如同我们在尼安德特人线粒体DNA分析中所见到的情况。

有关单位现在已在致力扩大DNA指纹数据库。最近英国政府提出一项法案修正案，计划允许警方保留取自无罪开释的被告以及被逮捕但没被起诉的人的DNA样本，同时也允许有关当局保留自愿提供的DNA样本（例如警方在对某地所有居民进行鉴识时釆集的样本，如同纳伯勒村的例子）。修正搜集规则后，三年内将会使警方数据库里的记录增为三倍。在美国，现在已有19个州搜集了所有重罪犯的DNA样本，而不仅限于暴力罪犯。

后来塞克斯成立公司，经营宗谱DNA指纹鉴定服务，他的首批客户之一是约翰·克勒夫协会（Joy），它的会员都自认是一位名叫约翰·克勒夫的英国人的后代，此人在1635年时移民到马萨诸塞州。这个协会甚至知道这个英国人有一个名叫理查德（Richard）、来自威尔士的家族祖先，这位祖先还曾因为在十字军圣战中的功劳而受封为爵士。但是他们找不到可以把美国这边和大西洋另一边的家族相连的历史证据。塞克斯的公司分析了马萨诸塞州克勒夫家族和理查德爵士一位男性直系后裔的Y染色体DNA后，结果发现完全吻合，这证明了马萨诸塞州的克勒夫家族的确是那位理查德爵士的后代。但并不是所有美国的克勒夫家族都这么幸运；后来发现这个协会来自阿拉巴马和北卡罗来纳的克勒夫家族，不仅跟理查德爵士没有关联，甚至跟马萨诸塞州的克勒夫家族也没有关联。

吉尔和伊凡诺夫的第一个工作是从骨骸样本中取出细胞核和线粒体DNA。分析结果显示这些尸体中有5具有亲缘关系，其中3具是姐妹。这些骨骸是罗曼诺夫家族的吗？据推断可能是亚历山德拉皇后的线粒体DNA指纹，至少还可跟她侄孙爱丁堡公爵菲利浦亲王（英女王伊丽莎白二世之夫）的线粒体DNA指纹进行比对。比对结果相符。

在惟一的线索中断后，当地小区日益担心，而警方也决定采取非常手段。警方相信DNA指纹鉴定技术会是破案的关键，所以他们决定要求纳伯勒村以及附近所有的成年男性都提供DNA样本。他们设置了许多采集站，收集血液样本，先利用比较便宜的传统血型检验滤除掉许多不可能的人选，再把剩余的样本送去进行DNA指纹鉴定。当然，如果是好莱坞电影，结局一定会让杰弗里斯找出真正的凶手。最后他们也真的找到凶手，但中间还经过了一个值得拍成电影的转折。凶手起初企图逃避DNA侦察部下的天罗地网。在接获必须提供样本的强制命令后，皮契霍克（ Pitchfork）以害怕针头为由，说服一位朋友代替他抽血提供样本。一直到有人无意间听到这个朋友说他做了这么一件事，皮契霍克才被拘捕，成为全世界第一个因DNA指纹技术而被逮捕归案的罪犯。

自从第一次应用在法医学上以来，DNA指纹技术已经走过漫长的路途。现在它是流行文化的一环：对系谱学感兴趣的人来说，它是一种消费商品；对社会大众而言，它是我们跟名人和只想在电视上露脸的张三李四一起玩“逮到你了！”游戏的捕鼠器。但它最严肃的用途仍是在于解决攸关生死的法律问题。美国是西方世界中惟一还有死刑的国家。1976年，最高法院恢复已停止10年的死刑，此后一直到2001年间，一共有749名罪犯被执行死刑，而且还有3593名囚犯尚待处决。正因如此，我们必须正视我们在本章开头提到过的“清白计划”及其创建人舍克和诺伊费尔德的工作。虽然他们曾一马当先对DNA指纹技术提出最严厉的批评——至少在它刚开始运用时，不过后来舍克、诺伊费尔德和其他辩护律师就已发现，他们反对的这种技术其实是伸张正义的强大工具，事实上，它在证明无辜上的功用比定罪还大。要证明一个人的无辜，只要在被告的DNA指纹和犯案现场采到的DNA指纹中，找到一个不符合的地方即可。反过来，若要证明一个人是有罪的话，就得在统计上证明被告以外的其他人，拥有相同指纹的几率微乎其微。

舍克和诺伊费尔德在他们的著作《千真万确的无辜》（Actual Innoce）一书的序言中曾说：“DNA检验之于司法，就像望远镜之于星星；它不是一堂生化学的课程，也不是要呈现出放大镜下的奇观，而是一种看清事实真相的方法。”这又有什么错呢？

小孩的DNA指纹会先和母亲的进行比对，如果小孩的DNA出现母亲DNA所没有的StR重复片段，就可以确定这些片段是遗传自父方，无论这个父亲是谁。如果某人的DNA指纹完全没有这些重复，就可以排除这人是小孩的亲生父亲的可能性。如果找到全部的重复片段，我们就可以利用重复的数目来量化计算绝对吻合的可能性，亦即所谓的亲子关系指数（Paternity Index, PI）。这可以测量其他非生父的男子是某个特定StR来源的几率，而且它会随族群中此特定StR片段出现的比率而变。把所有StR的PI值相乘，即可得出综合亲子关系指数（bined Paternity Index）。

当然，大多数的亲子检验都是在最谨慎的情况下进行（除非你是上脱口秀节目），但最近有一项检验却成为许多媒体的头条新闻，因为那位被认为是父亲的人具有崇高历史地位。长期以来，常有人怀疑美国第三任总统和《独立宣言》主要执笔者托马斯·杰弗逊（tom）的男孩出生12年后，后来这个男孩跟着其后一位主人的姓，即伍德森（oodson）。此外，莎莉的小儿子伊斯顿（Eston）也跟杰弗逊长得很像。DNA注定要用来弄清楚这件事的真相。杰弗逊总统没有婚生的儿子，所以研究人员无法确定他的Y染色体上的标志。于是他们从杰弗逊总统的叔叔菲尔德·杰弗逊（Field Jefferson，他的Y染色体应该踉这位总统的一模一样）着手，采集他男性后代的DNA样本，并且把它们和汤姆及伊斯顿的男性后代的样本互相比对。结果的确显示出杰弗逊的Y染色体DNA指纹，但是在汤姆·伍德森的后代身上却看不到这个DNA指纹。杰弗逊的名誉逃过一劫。不过在伊斯顿·汉明斯的后代身上，杰弗逊的DNA指纹却清晰无比。但是DNA检验无法确认染色体的绝对来源，这当中仍然有合理的怀疑空间。我们无法确认伊斯顿的父亲就是杰弗逊总统，还是杰弗逊家族中有机会接触莎莉·汉明斯的其他男性。事实上，有些人怀疑这个人有可能是杰弗逊总统的侄子伊山·杰弗逊（Isham Jefferson）。

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使用StR（短片段重复序列）的DNA指纹技术，把A和B两名嫌犯的DNA以及从犯罪现场取得的DNA作比对，结果B与犯罪现场的DNA指纹相符合。

苏联解体后，阿夫多宁和里亚博夫又重新挖出了遗骸。从墓穴掘出的1000多块尸骨被送往莫斯科停尸所，辛苦的重组与鉴定过程也随之展开。工作人员立即惊讶地发现，当年那场屠杀据说有11人遇害，包括6名女性和5名男性，但是墓穴里却只有9具尸骨：5名女性和4名男性。从骨骸来看，失踪的显然是皇太子亚历克西斯（死亡时14岁）和阿纳斯塔西娅（死亡时17岁）。

除了辨识死者，DNA指纹技术也被用来建立族谱、确立亲缘关系。想了解自己的祖先是人类的天性：他们是谁，来自哪里。美国是一个由数代移民建立起来的国家，所以想了解祖先的欲望特别强烈。近年来，全球网络助长了寻找家谱的热潮，同时也提供了非正式的量估标准。看看这个现象有多狂热：在Google上搜寻genealogy（宗谱），会找到超过1000万条数据（搜寻DNA只会找到500万条）。借由比对个人的DNA指纹，我们可以解开特定的家谱问题，例如吉尔和伊凡诺夫就解开了安娜·安德森和罗曼诺夫家族之间的关系（结果是没有关系）。似是我们也可以借由比较个人和整个族群的DNA指纹并找出其中的关联，建立起范围更广泛的系谱。

但是要找到沙皇的亲戚来进行比对就困难得多。他弟弟乔治·罗曼诺夫大公（Grand Duke Geij Romanov）被葬在精致的大理石石棺中，这个石棺非常珍贵，不能打开。大公的儿子（沙皇的侄子）则依旧记恨在俄国大革命爆发时，英国政府不愿提供他的家人庇护，所以拒绝协助。当时已知在日本有一块沾有沙皇血迹的手帕，那是沙皇在1892年遭持剑的刺客攻击时用来拭血的。吉尔和伊凡诺夫拿到了这块手帕的一小条布料，但后来发现这么多年来，这件遗物已经遭到太多人的DNA污染，无法使用。最后一直到找到沙皇的两位远亲后，他们才确认其中一个线粒体DNA指纹应该是沙皇的。

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孤单而绝望的父亲：长期为洗刷儿子汉若提（James ty）的罪名而努力，最后仍因DNA证据而失败。

到头来，在陪审团眼中，这些还是不够。控告辛普森的法医学证据之所以会失败，与其说是控方未能说明难懂的族群遗传学，不如说是辩方对警方无能的指控奏效。DNA是非常稳定的分子，从已有数年之久的精液，或从人行道及SUV车方向盘上刮下的血溃中都可以取得。但DNA也的确会降解，特别是环境潮湿的时候。然而，如同任何类型的证据，惟有在收集、分类和呈现的程序都正确时，DNA才具有可信度。刑事审判向来必须建立所谓的“证据管理程序”（ of evidence），确认警方所说在某个地点找到的证物，真的是从那里找到的，最后才能被收入密封袋里成为呈堂证物。相较于刀枪等证物，要追踪、掌握分子证据会是极其麻烦的工作：从人行道和从门柱刮下来的物体看起来可能难以区分，而后从中取出的DNA在放入小塑料试管后，当然更难以区别。辛普森的辩护团队就举出数个洌子，指出这些样本有可能弄混了，甚至受到污染。

我认为每一个人都应提供DNA样本，这并不代表我不重视个人隐私或遗传信息可能被不当使用的问题；如同先前所说，在担任人类基因组计划的首任主任时，我曾拨出相当可观的经费，研究在临床上应用遗传信息所涉及的这类问题。但刑法审判完全是另一回事。我估计，DNA采样所能带来的潜在社会利益，远超过它们遭到滥用的危险。既然要享有生活在一个自由社会的利益，代表我们都必须作出一些牺牲，那么只要我们的法律能明智、严格地管控取用这些资料的途径，牺牲这种特殊的“隐私”，似乎不能算是一个不合理的代价。坦白说，与其担心政府“老大哥”未来有可能仔细研究我的遗传指纹，以便用于某种邪恶的目的，我反而比较担心某个危险的罪犯会被释放，可能又去犯下更大的罪行，或某位无辜的民众会在监狱里受尽折磨，只因少做了一个简单的DNA检验。

事实上，正是由于太过简便，亲子鉴定邮购公司才会生意兴隆。在一些城市，我们可以看到路旁的大型广告牌上，打着当地亲子鉴定公司提供的服务广告，广告词毫不含蓄：“爸爸是谁？”只要付一笔费用，这些公司就会寄给你一个DNA取样包，包括刮下口腔细胞的拭子。（以这种方式收集的样本不会被法庭釆信。若要被法庭釆纳，DNA指纹必须由合格的实验室采集，而且实验室必须提供符合“证据管理程序”的证明，防止类似皮契霍克那类的弊端发生。）接着这个组织样本会由快递连夜送到负责检验的实验室，以取出DNA。

DNA指纹技术还解决过比卡本案更有名的神秘案件，俄国皇室罗曼诺夫家族（Romanovs）的悬案就是其中之一。

但是他们还有一个令人吃惊的分析结果：据推测应该属于沙皇的线粒体DNA序列，跟他亲戚的线粒体DNA序列的确相似，但又不完全一样。尤其是在编号16169的位置上，沙皇的线粒体DNA是C，而他那两名亲戚的是t。进一步的检验发现更多复杂的情况。沙皇的线粒体DNA其实同时混合了C和t这两种类型。这种罕见的情况称为异质化（eroplasmy），亦即在单一个体内同时含有两型的线粒体DNA。

如同上一章所见，在运用遗传学方法鉴定身份时，样本污染也是最严重的致命伤之一。聚合连锁反应（PCR）可以从极小的样本中取得DNA指纹，是现代法医科学家用来扩增特定DNA片段最好的方法。例如辛普森一案中，从人行道刮下的一滴血也是关键证据之一。但是只要从留在烟蒂上的口水中取出细胞，就可以由这些细胞中取得足供聚合酶连锁反应使用的DNA。事实上，PCR可以成功地扩增取自哪怕一个分子的DNA，因此即使只有些微其他来源（例如处理这些样本的人）的DNA污染了证据样本，便会造成混淆，最糟的情况是让这个证据变得毫无用处。

2001年9月11日，当我听到一架飞机撞进纽约世贸中心双塔之一时，正在前往办公室的路上。我跟其他人一样，最初以为那是意外事件，因为想不到会有任何其他的情况。但是当第二架飞机撞进另一座高塔时，那显然是以数千名无辜民众为目标的、最邪恶可怕的罪行。那天看到现场情况的人恐怕一辈子都忘不了高塔上的人把身体伸出窗外或坠楼死亡的景象。即使在离曼哈顿有30英里远，一片宁静的冷泉港实验室，我们仍避免不了遭受这场悲剧的直接冲击：我们有两位员工在那天分别失去了他们的儿子。

杰弗里斯的DNA指纹分析结果，对警方来说是好消息也是坏消息：在比对取自两名受害者的样本后，证实犯下这两件谋杀案的人的确是同一人，跟警方的看法相同。不幸的是（对警方而言），分析结果同时也证明那个被羁押的厨房助手并未杀害任何一名女孩，警方请教的其他专家也证实了相同的结果。这名嫌犯随即获得释放。

1998年，34岁的安德森（Marvin Lamont Anderson）从弗吉尼亚州立监狱获得释放，他入狱15年，几乎占掉他全部的成年人生，这全都是因为一项可怕的罪名：安德森被控在1982年7月残忍地强奸了一名年轻妇女。当时检方指证历历：被害人从照片中指认出安德森，在中也指认出他，在法庭上也说他就是歹徒。在所有的控诉罪状上，他都被判有罪，总共被判刑超过200年。

1999年，警方掘出嫌犯卡本的尸骨并采集了DNA指纹样本，结果发现果然与从三名被害人身上釆到的DNA相符。癌症已经在法律制裁凶手之前先行伸张了正义，但是至少这些女孩的家人在苦等多年之后，总算知道凶手是准了。

正文 11 狩猎基因：人类疾病的遗传学

昆克尔指导的研究生摩纳柯（tony Monaco）的任务是：如果Xp21区的DNA片段构成DMD基因的一部分，那么他得找出究竟是哪个片段。要做到这一点，惟有拿数个没有血缘关系的DMD患者的DNA，就每个片段——进行比对。摩纳柯在第八次尝试时终于成功：他发现有五个DMD男孩缺乏标号pERt87的序列。这意味着pERt87几乎可以确定非常接近这个基因，甚至有可能是它的一部分。摩纳柯开始分离pERt87附近的其他序列，结果证明DMD患者的DNA中也缺乏这些序列。到了1987年，昆克尔的研究小组已分离出整个DMD基因，现在它已经可以被定名为肌肉萎缩蛋白（dystrophin）了。即使在完成人类基因组序列后，肌肉萎缩蛋白仍是人类基因组中最大的基因，主要就是因为它有许多大的插入序列。

布莱尔的病例很特殊，因为他之所以得病，不是因为基因缺陷，而是因为他根本没有这个基因。昆克尔知道布莱尔所有的DNA在正常男孩的身上应该都找得到，而正常男孩拥有布莱尔没有的序列就是关键所在。

式的教育，我的医学教育也由此开端。从那一刻起，我对这种病的兴趣一直没有停止过。

史蒂芬森是哈佛大学的神经学家，对多发性硬化症和阿尔茨海默氏症（Alzheimer disease，即老年痴呆症）这类复合基因病很感兴趣。在认定自己的同胞最适合做遗传研究的对象后，他拟订了一个计划，连结谱系和医疗记录，建立用于搜寻基因的数据库。尽管这个计划的目的很有价值，但当地的隐私权法规却使这个计划窒碍难行，直到冰岛国会于1998年通过保健数据库法为止。这项立法授权“建立与管理无个人辨识数据的中央健康数据库，以增加知识，促进健康与保健服务”。

长久以来，美国肌肉蒌缩症协会，以及欧洲的类似组织，一直都很支持以了解DMD基本生化知识为主要目标的实验研究。在20世纪70年代晚期，细胞遗传学家（他们用显微镜研究染色体）提供了第一条遗传线索。他们在一小群罹患DMD的女童身上发现，她们的一条X性染色体短臂上，标号Xp21的位置有异常现象。这有没有可能是DMD基因的位置？

合研公司保持沉默时，威廉森和怀特离有相同发现的日子也不远了。他们各自写了研究报告，交给《科学》的英国对手《自然》杂志，并且都提到这些关键的RFLP位于第7号染色体上。徐立之非常愤怒：在合作伙伴的欺瞒下，他即将失去宣称首位发现这个连结的权利（在科学界，亚军是没有任何奖赏的）。但是多尼斯—凯勒说服了《自然》也接受多伦多-合研研究小组宣布这个位置的论文。因此，最后在11月28出刊的《自然》杂志上，一共出现了三篇论文，编者还写了篇文章，解释三者的由来。

波兹坦最初之所以会有悲观的看法，原因即在于缺乏标志：理论上RFLP很可行，但实际收集它们的工作才刚起步而已。事实上，怀特、多尼斯-凯勒和其他人要研究多年，才有可能使已知标志的数目增加至数百个。古塞拉是在RFLP时代刚开始时就加入，这工作再适合他不过了。不过，到了1982年，他还只有12个标志，5个是自己找的，7个是别人提供的。在此同时，南西则回到马拉开波湖，尝试调整她的系谱，找出谁嫁给谁，有哪些子女，谁是谁的表兄之类的关系。当地的习俗有时会成为阻碍：有些姓名相当普遍，而且许多人有一个以上的名字。南西设法建立了一个家族的家谱，上面有1.7万个名字！她和她的同事会定期空出一整天的时间来收集血液样本，这些样本必须一起送往波士顿，免得马拉开波湖的热带气候加速DNA的降解。

大多数的连结分析研究必须通过谱系来追踪基因目标，而且谱系愈大愈好。但还有一种策略是研究一小群某种疾病发病率特别高的人群，而要找到比特里斯坦-达库尼亚岛（tristan da ha）还少的人群，恐怕很难。

下一步甚至更加困难。知道纽约位于华府和波士顿之间，总比只知道它位于美国某处来得好。但是当你必须从华府徒步走到波士顿，一码码地寻找写着“欢迎来到纽约！”的标示牌时，光是知道这个线索恐怕也没多大用处。从连结分析的标准来看，100万个碱基对或许已经很接近，但是从基因克隆专家的标准来看，这可是迢迢长路，因为他们在分析DNA区段时，一次只做—个碱基对。为了找出最接近纤维囊泡症基因的两个RFLP之间的区段，徐立之和当时在密歇根大学的柯林斯合作（多年后，柯林斯继我之后成为人类基因组计划的领导人）。

复合基因病（plex disorder），亦即多基因病（polygenic disorder）则普遍得多，其中包括许多最常见的疾病：哮喘、精神分裂症、忧郁症、先天性心脏病、高血压、糖尿病和癌症。这些疾病是由数个（或许是许多个）基因的相互作用所引起的，但这些基因的个别影响则很小，或许根本没有可察觉到的影响。一般而言，多基因病的问题更麻烦：这些互相作用的基因可能会造成容易罹患某种疾病的体质，但一个人是否真的会发病则取决于环境因素。假设你有一组基因变异，造成你有容易酗酒的体质，但你是否真的会酗酒在于你接触到的环境诱因，也就是酒。如果你在得州一个禁酒的郡长大，可能会跟在纽约市中心曼哈顿长大有截然不同的命运。同样的原则也适用于哮喘：即使在遗传上你有容易哮喘的体质，似是在“良好”的夏天，花粉和孢子的数量少时，你可能不会有任何症状。

然而，尽管有这些争议，大多数的冰岛人仍支持译码公司，认为他们具有对抗遗传疾病的崇高宗旨，同时可望为冰岛这个小经济体带来大笔投资。在兴奋之余，许多冰岛人自己先大笔投资在这家公司，而在译码公司于纳斯达克正式挂牌之前，它的股票就已飙升至65美元。但是经济衰退对整体生技业来说都有不利的影响，特别是译码公同。在本书撰写期间，它的股票只值2美元左右。许多冰岛人都后悔被当时那股“买！买！买！”的热潮冲昏头。然而不可否认地，译码公司和罗氏药厂以及默克公司（Merck）获利极丰的合作，还是为冰岛带来大笔资金。但是随着冰岛政府提供了两亿美元的贷款保证，再加上译码公司被迫大量裁员后，无情的现实是，译码公司可能无法为冰岛带来原先预期的经济繁荣。

然而，对合研公司1987年公布的图谱最严重的批评，在于它的标志分布得很不均匀。在第7号染色体（与合研的目标之一纤维囊泡症有关）上有63个标志，但第14号染色体上只有6个。在标志少的染色体上，这些标志之间的距离要比整个基因组上的平均值大得多。怀特对合研公司的做法感到特别不悦。他找到的标志超过470个，但是他向来在一条染色体上已找出足够密度的RFLP时才公布数据。他评论说，“我们的数据比他们多出许多，但我们永远不可能像他们那样公布成果，因为我们认为仍有重要的缺口必须填补。”他拒绝接受合研公司那套冠冕堂皇的说法。不过，无论那些说法是否冠冕堂皇，合研公司的图谱证明了制作整个基因组的图谱是可行的，而且本身也是很重要的进展。

多伦多的研究小组采集了血液样本并萃取出DNA，但需要许多经费才能完成研究。就在这时，他们和序析公司（Sequana）接触上，该公司的成立宗旨正是要找出疾病基因。序析公司赞助了这项研究，而这也立即引来这家公司剥削岛民的指控，岛民们对于自己在序析公司的商业策略中扮演的角色或许并没有充分的了解。自称为“促进农村发展国际基金会”的加拿大积极分子宣称，序析公司的行为“是一种生物剽窃（biopiracy）……违反DNA样本采集对象的基本人权”。序析公司宣称已经发现两个造成容易罹患哮喘体质的基因，但是在申请欧洲专利前一直拒绝公布它们，这种做法自然引起更多“生物剽窃”的指控。这些基因位于第11号染色体上，后续对高异质性的大陆人口的研究证实，第11号染色体的确与哮喘有关。因此，看来造成特里斯坦—达库尼亚岛上哮喘发病率高的遗传因子，不是只跟南大西洋海岛的孤立居民有关而已。数年后，史蒂芬森（Kari Stefansson）及其公司译码遗传（deCODE Geics）也陷入类似指控的大风暴中，相较之下，序析公司历经的“生物剽窃”风暴可说是小巫见大巫。有鉴于要为每一种疾病都找一个类似特里斯坦-达库尼亚岛的小群人口来研究，是既冗长又没有效率的做法，史蒂芬森推论他需要的是一个人口大得多的孤立岛屿，这样可以一次在岛上居民中寻找数个疾病的基因。史蒂芬森刚好就是在这样的岛屿上出生的。

当这些搜寻基因的“基因猎人”努力分离与亨廷顿氏症和DMD有关的基因时，另一场较安静的革命也悄悄在临床遗传学家的办公室展开。从一开始，南西和豪斯曼就知道，可连接至致病基因的RFLP不仅可以用于找出这些基因的位置，也可以用于诊断某个家族的成员是否携带突变基因。它们甚至可以用于筛检未出生的胎儿。假设有一个DMD家族，其中至少一个男孩已经被诊断出有这种遗传疾病——这个男孩相当于“指标病例”（index case），亦即最先显露出这个家族有DMD突变存在的病例。他的母亲带有突变基因，也有另一个正常的等位基因。她的姐妹也可能携带有突变基因，因此她们所生的儿子都有患病的危险。现在假设这名母亲再度怀了一名男孩，则这第一个儿子有50%的几率会得病。但是在RFLP的协助下，她的医生可以告诉她，这个胎儿出生后的命运。

当时柯林斯已经发展出“跳跃”技术，以便于克隆一对已知RFLP之间的基因，但是他跟徐立之一样，很清楚他们眼前的任务相当艰巨。在经过两年的研究之后，他们设法把纤维囊泡症基因缩小至28万碱基对的DNA区段内，并在这个区段内发现了已知于人类汗腺中扮演重要角色的基因序列，而纤维囊泡症患者正好有汗腺功能异常的症状。看来要找出完整的纤维囊泡症基因，指日可侍。

1990年，金在报告中指出，她研究了一个包括23个家庭的子群，在第17号染色体上找到一个连结至乳癌的RFLP，这个结果令医学界相当震惊。这些家庭在三代中一共有146个乳癌病例。金检视过可能干扰分析结果的因素，例如这些妇女可能接触过多的X光，或是她们的怀孕史跟其他人不同，但是她的数据仍站得住脚。在染色体上代号17q2l的位置有一个基因，当这个基因发生突变时，会使妇女罹病的几率大增。金的论文造成一股分离这个BRCA1（Breast cer之缩写，亦即“乳癌1”）基因的竞赛，也使基因的商业应用成为争议不断的话题。

搜寻与人类疾病有关的基因，大多不是大型研究机构或有魄力的企业家一肩挑起，而是由遗传疾病基金会这类组织所主导，这类组织是那些对某种特殊遗传疾病有切身之痛的人成立的。由于攸关挚亲的福祉，这些组织然比较愿意支持有风险或创新的研究，尝试一般大学或生技公司所不敢涉足的领域。

若要找到亨廷顿氏基因，南西和其他对遗传疾病感兴趣的人知道，他们必须像半世纪以前摩根和他的学生对果蝇所做的一样，只不过把研究对象换成人。如同先前（在第一章中）所见，摩根让拥有不同性状组合（例如白眼［相对于红眼］和卷翅［相对于直翅］）的亲代交配，比较这些遗传标志同时发生在混种子代的比率，然后利用这些数据，决定控制这些性状的基因在染色体上彼此相隔距离的远近。但是人类遗传学的进展之所以落后果蝇遗传学，主要有两大原因。第一，基于道德和实际理由，不可能对人类进行当时盛行的遗传分析实验：你不能叫两个你感兴趣的人类交配，然后在两星期后分析他们的后代。第二，就算人类可以任意交配，他们也仍然缺乏遗传标志。摩根能追踪因为个别基因发生特定的突变而在果蝇外观上造成的简单又明显的差异。但是在人类身上，这么容易遗传又能轻易分析的性状并不多；就连眼睛颜色也是由数个基因，而非单一基因所操控。此外，我们可以用X光照射果蝇或使用其他会造成突变的制剂来增加遗传变异的程度；但是，也幸好是，我们没有可用于人类的这类方法。一直要到重组DNA时代来临后，这两大难题才得以解决。

纤维囊泡症患者肺部会堆积浓稠的黏液，造成呼吸困难。肺气管壁细胞无法清除黏液，结果细菌在黏液中繁殖，造成肺部感染。在抗生素问世以前，这种疾病的患者只有10年寿命，但如今他们的存活率已改善很多。纤维囊泡症也是最常见的遗传疾病之一，在北欧血统的人当中，发生率约为1/2500。纤维囊泡症具有隐性遗传特性：一个人要遗传到两份突变基因才会发病。但是由于北欧裔中拥有一份突变基因（这些人本身有一份正常基因，所以不会发病）的比例多达1/25，所以两个各有一份突变基因的人结合，并把突变基因遗传给子女的几率相当高。因此，在研发这种疾病的诊断检测法成为实际可行的目标后，这立即成为医学界的优先工作。

基因和环境之间复杂的相互作用在癌症上最为明显。基本上，癌症是由数个基因发生突变所引起的遗传疾病。每个突变会改变细胞行为中的一个要素，直到这个细胞具有恶性细胞的全部特征。癌症突变的发生方式有两种。有些是遗传，我们都听过“那是家族遗传”的说法，有些被冠上这种头衔的特征不一定真的可以遗传（打个譬喻，就像天主教信仰），但是有些种类的癌症的确是有遗传性的。然而，由于癌症实在很常见，有时一个家族里有两个甚至多个与遗传无关的病例，也并非很罕见。（因此，研究“癌症家族”的遗传学家在决定一个癌症是否具有遗传性时，总是采取非常严格的标准。）有许多癌症突变也会在日常生活中发生。酶在复制或修补基因分子的过程中所犯的错误，或是细胞内正常化学反应的副作用，都有可能造成DNA遭到破坏。此外，许多癌症之所以发生，是因为我们自身的愚蠢。阳光中的紫外线是有效的致突变因子，而热爱阳光的人却心甘情愿地暴晒在阳光下；香烟能非常有效地把致癌物质直接送进人类的肺部，引起肺癌。现在已证明其他的环境因子，例如工作场所的石绵，也会助长癌症。这些例子告诉我们：DNA会自然受损，惟有靠着社会与个人作出明智的抉择，把这个损害降到最低。

亨廷顿氏症会对成年生活造成可怕的打击，但是，在幼年时期就发病的遗传疾病会让患者几乎没有生存的机会，因此更加令人畏惧。在诊断确认后，我们大多能以残酷的精确性预测病童的一生。假肥大型肌营养不良症（Ducrophy, DMD）是一种进行性肌肉萎缩症，而且是一种性联遗传疾病：致病的突变发生在X性染色体的一个基因上。两条X性染色阵中的有一条有这种突变的妇女，通常会因另一条X性染色体上的等位基因是正常的而不会发病。妇女同时有两个不正常基因的几率很小，因为带有这种突变基因的男性几乎部无法活到可以传宗接代的年纪。然而，如果有突变基因的染色体传给儿子，则这个男孩一定会罹患DMD，因为他没有另一条X性染色体来提供正常的基因复本。等到这个男孩大约5岁大时，他的父母会发现他很难站起来或爬楼悌。等到大约10岁时，他得坐轮椅，最后他可能会在快20岁或20岁出头时死亡。DMD并不罕见，在男童的发生率为1/5000。

注释：

让他们俩眼睛为之一亮的DNA标志，即是我们在前一章中提到过的“限制酶切割片段长度多型性”（RFLP）。当某个个体内由特殊限制酶切断的DNA序列，在另一个体内发生变化，以至于无法再由相同的限制酶切断时，即成为RFLP。（如前几章所述，限制酶只能剪断特定的序列，例如EaoRl限制酶只有在遇到GAAttC时才会切断DNA。这个序列发生在基因组的特定位置，但在突变后，有些个体的这段序列可能发生变异，例如变成GAAGtC。限制酶只能切断没有改变的原序列，无法切断发生变化后的序列。）这些是在DNA序列里自然发生的差异，而且最常发生在垃圾DNA中，因此不具任何作用。事实上，在我们的基因组中散布着数百万个RFLP。在阿尔他研习营后数个月，波兹坦、戴维斯、斯科尼克，以及当时在马萨诸塞大学的怀特，开始一起研究RFLP的想法。1980年，他们共同发表了一篇划时代的论文，预示分子人类遗传学新时代的来临。他们规划出一个明确的计划，说明RFLP可能的运用方式。他们解决了数学上的问题，找出了需要多少个RFLP才能确保人类基因组的每一点至少都在一个RFLP标志邻近的合理范围内——原则上，这些条件可以帮我们绘出整个基因组图谱。这就像在北美地图上标出足够数量的美国城市，然后只须利用某个未标示地点跟这些已标示城市的远近信息，便能相当准确地找出这个未标示地点的位置。但是就基因图谱而言，何谓“合理”范围？波兹坦等人估计，只要有150个均匀散布在整个人类基因组中的RFLP就够了。这个方法最直接的优点在于提供了辨识致病基因的新策略。他们可以从已有数代子孙罹患某种疾病的家族中取得患病和未患病者的DNA样本，然后利用重组法——测试RFLP，寻找可以追踪这个家族患病轨迹的那些RFLP。

在上海出生并在香港接受教育的徐立之（Lap-Csui），于1974年到美国读研究生。他在研究病毒时，获得有关分子遗传学的知识，1981年加入加拿大学者布赫瓦尔德（Manuel Buchwald）位于多伦多的实验室，研究纤维囊泡症。徐立之的个沉静、和蔼可亲，对研究目标非常专注，充满热情。他打算通过RFLP连结分析追踪纤维囊泡症的基因，于是把前两三年的光阴都花在寻找罹患纤维囊泡症的家族上，然后才开始用他拿得到的每个RFLP，对这些家族成员的DNA进行测试。但是他的运气没有寻找亨廷顿氏症基因的古塞拉好，在努力一年后，他所做的只是删掉了一大堆无关的RFLP。他需要更多的RFLP，而当合研公司愿意跟他分享他们的RFLP标志时，他忍不住欣喜若狂。

令沙宾及其后代饱受折磨的亨廷顿氏舞蹈症，最早是由美国医师亨廷顿（Gee ington）确认的。亨廷顿出身医生世家，在长岛的东汉普敦（East on）长大，从小就跟着父亲巡视病人。在哥伦比亚大学取得医师资格后，他回到长岛踵继父业，待了几年后才搬到俄亥俄州的波默罗依市（Pomeroy）。1872年，他在附近米德尔波特（Middleport）的米格和梅森医学院（Meigs and Mason Academy of Medie）发表了一篇名为《论舞蹈症》（On Chorea）的论文。自17世纪起，医生就用源自希腊文中“舞蹈”之意的chorea来称呼会造成痉挛动作的病。后来亨廷顿在晚年时曾经详述他为什么会对这种神秘的慢性病产生兴趣：

1974年，以研究人类与黑猩猩的关系著称的玛丽-克莱尔·金转到加州大学旧金山分校，任职于研究乳癌的实验室，决心寻找乳癌基因。当时距RFLP连结法问世还有六年，但金已经知道家族系谱中藏有线索，于是她开始搜集家族。她寻找的是曾经有年轻乳癌患者及卵巢癌患者的家族，因为她推论这些病例可能是遗传造成的。当时她惟一可用的基因标志是蛋白质标志，几年后她发表了第一篇有关乳癌的论文，描述她在测试中并未找到乳癌与任何细胞表面蛋白质的连结关系，后来她发表的一些论文也获得类似的否定结果。反对者也同样秉持否定态度，他们认为乳癌受环境的影响太大，无法进行遗传分析，并预测这就像大海捞针一样。但是金愈挫愈勇，继续研究她的数据库，到了1988年时，在分析了1579个家庭后，她认为自己在这些高危家族中，找到了乳癌基因的好证据。

这个新知识很快就用于在产前确切诊断出DMD。科学家也很快就发现，有许多不同的突变会破坏肌肉萎缩蛋白，造成这种疾病。但当时他们仍不清楚这个基因的实际功能。了解它的功能是否能帮助我们发展出治疗DMD的有效疗法？

冰岛的面积跟美国的肯塔基州相当，但人口只有272512人，仅有肯塔基州的1/15。维京人于9世纪10世纪到冰岛定居，并在旅程中从爱尔兰绑架妇女过来。对于积极搜寻基因的猎人们来说，冰岛有数个优点。首先，冰岛人口的同构型高，几乎全部源自最早的定居者；从维京人的时代以来，外来的移民就非常少。其次，岛上保存了长达许多代、详尽的家谱记录；许多冰岛人可以追踪祖先至500年前。除了这个有用的资源以外，冰岛大学还保存了始于1840年详细的出生记录。最后，冰岛从1914年就开始实施全国性的保健，因此整个国家的医疗记录都经过整理，随时可以取用——至少原则上是如此。

这是遗传疾病基金会研究团队的所有实验室辛苦努力的成果，而且为了表示这真的是协力合作的成就，在论文的作者位置只有“亨廷顿氏症联合研究团队”一个名称。当时已发现同样类型的奇特突变（三个碱基对的序列发生重复）也与另外三种疾病有关，令人惊奇的是，它们全都是神经方面的疾病。我们现在已经知道14种这类“三核苷酸重复序列型疾病”（triide repeat disorder），但是至今我们仍不清楚为什么脑细胞这么容易受这类型突变的影响。

亨廷顿正确地辨识出这种遗传疾病的主要特征。他发现男女都有可能得病，而且知道它会代代相传。只要父母中有一方得病，每一名子女遗传到这种病的几率都是50%。至于谁会患病则全凭运气，有些家庭是每一个人都患病，有些家庭完全没有人患病。如果一名子女没有从亲代遗传到这个异常基因，就不会把这种基因传给下一代。今天我们已经知道亨廷顿氏症是由基因突变引起的，由于这种基因不会表现在特定性別上（亦即并非性联遗传），因此我们可以推论这种异常基因不是位于X或Y性染色体上。我扪可以把这个基因的正常版本称为osome，即不是性染色体的染色体；亦称常染色体）是成对的，所以我们也会有两个成对的亨廷顿氏基因。有两个正常基因（osomal dominant inance）。

波兹坦等人的目标是寻找每条染色体上的RFLP标志，而且要找到足够的数量，才能确保基因组的每一点至少都在一个RFLP附近。但他们很快就发现最初估计的数目150个，必须往上修正。但是学术界的实验室，例如怀特的实验室，并未因此受挫，仍然着手分离RFLP，而商业生物技术界也很快加入了行动。

1979年，在这篇论文发表以前，怀特曾在冷泉港实验室的一次会议中提出了这些构想。他特別提到“那些比较正统的分子生物学家私下有很多抱怨和不满”。他听到许多人对这个方法能否奏效抱持怀疑态度；即使认为这方法可行的人，也对于运用它的最佳方式看法不一。后来在一场讨论如何运用RFLP连结分析来寻找亨廷顿氏症致病基因的会议上，大家开始公开提出不同的意见。

但是译码公司真正的检验不在于反复无常的股票市场，而在于它创造的科学。不幸的是，在这方面，不公开或延后公开的商业做法使得实际的情况难以评估。我们通过媒体发布的新闻得知，译码公司正对46种疾病进行连结分析，包括哮喘、忧郁症、癌症、骨质疏松和高血压。它已经发现23种疾病的连结标志，而且已经分离出造成周边血液疾病、中风和精神分裂症的基因。但是由于他们发表在科学期刊上的细节极少，所以我们有时很难分辨到底是真正的科学成果抑或是宣传。但是译码公司还是证明了它的确有能力作出有用的贡献：在2002年6月，译码公司的研究人员发表了人类基因组的新图谱，比人类多型性研究中心（CEPh）的旧图谱要详细得多。此外，在发表各界期待已久的精神分裂症研究成果后，译码公司的科学及商业前景都露出了曙光。

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南西·魏克斯勒（Nancy exler）在委内瑞拉马拉开波湖，抱着一位罹患早发性亨廷顿氏症的儿童。

由于一个人得到一个异常基因的几率，比同时得到两个异常基因的几率大得多，因此大多数亨廷顿氏症患者都是hh型。他们有可能把h或h传给子女，造成子女有50%患病几率，如同米尔顿给爱莉丝和南西的答案。

首先，研究人员必须先分析患病男童的X染色体，找出在这个家族中连结至DMD基因的RFLP。接着，从含有胎儿细胞的胎盘或羊水样本取得胎儿的DNA。如果这个胎儿的RFLP跟患病男童的RFLP相符，我们可以相当肯定这个未出生的胎儿未来也会患病。为什么只是“相当肯定”呢？本书的第一章曾提及，当卵细胞产生时，成对的染色体会发生重组，交换DNA：两条第1号染色体会互相交换，两条第2号染色体会互相交换，两条X染色体也会，诸如此类。如果这个交换刚好发生在X染色体上RFLP标志与DMD基因之间的区域，则连结正常基因的RFLP有可能会变成连结至突变的基因（DMD基因）。根据经验，对于最先连结至DMD的RFLP，这种情况的发生率大约是5%，所以根据RFLP所作的诊断只有95%左右的准确度。这5%的不准确度是重组作用所造成的不可避免的结果。因此，虽然这种诊断已经代表极大的进展，但是若要达到100%的准确度，仍然必须找到这个基因本身，而不能只靠跟它连结的标志。

犹他大学有个一年一度的“仪式”：每年都让一小群研究生跟他们的指导教授一起到沃萨奇山脉（asat）的阿尔塔（Alta）滑雪胜地，参加密集的研习营（顺便也滑点雪）。这个研习营通常都会邀请其他学校的权威科学家参加，以批判性的眼光审视每位紧张的研究生所提出的数据。1978年，受邀参加的重要科学家包括麻省理工学院的波兹坦和斯坦福大学的戴维斯（Ron Davis）。

万众公司最近作了一些让步，他们和美国政府达成协议，凡是国家卫生研究院资助的研究计划，都能以1400美元的特价进行这项检验。但是批评者仍然认为这种做法徒具象征意义，而且批评声浪在加拿大和欧洲特别高亢。欧洲议会通过一项决议，表达对欧洲专利局的作为感到“沮丧”，并且责成议会的工作人员就万众公司对这两个基因的专利权提出抗诉。跟万众合作定序BRCA2的法国伙伴，对于万众的BRCA2专利感到格外愤怒，已向欧洲专利局提出联合控诉。无论如何，万众公司的垄断对病人恐怕都不是好事。这家公司的检验法并无法侦测出所有可能会影响基因的致癌变化，因此，筛检突变的捡测结果呈阴性的人，依然有患病的危险。现在当你在接受检测前，万众公司会要求你签一份弃权书，上面说明阴性的检验结果并不表示在遗传方面绝对没有问题。光是基于技术原因，要发展出更广泛的检验方法就已经很困难，但是如果没有万众公司打压研究的专利权，全球应该会有更多乳癌实验室从事这方面的研究。

1983年，经验丰富的分子生物家多尼斯-凯勒（ive Researcikage Map of the human Genome）。这个图谱上标出了403个位置（比波兹坦最早的估计多出许多），而且计算结果显示，人类基因组有95%都位于某个标志的合理邻近范围内（或者说可合理连结至一个标志）。对基因图谱的制作而言，那是很重要的一天，但是到了1987年，研究人员之间再度出现分歧和竞争的情形。

在支持图谱法的理由中，有一个最强而有力的论点是：这个方法在还没有完全辨识出疾病基因前就可以派上用场。在搜寻亨廷顿氏症或DMD的基因时所获得的基因标志，在这些基因本身被找出来之前就可以用于诊断。纤维囊泡症的情形也是一样。但是搜寻纤维囊泡症基因的研究之所以特别引人瞩目，原因有二：它是首度促使私人公司寻找人类致病基因图谱的疾病，它也是首度造成参与这类研究的科学家激烈竞争的疾病。

其中一个原因在于合研公司毫不客气地采用大学实验室的数据，却不公布自己得到的数据，这种做法令学术界感到气愤。（在这方面，合研首开同时使用产学两界研究成果从而两面得利的先河，后来温特和其他想从基因组获利的人也很快地在定序竞赛中釆取了相同做法。）比方说，法国免疫学家多塞（Jean Dausset）的做法就不太一样。他在1980年赢得诺贝尔生理医学奖后，获得慷慨的赞助，得以用自己的策略来建立人类连结图谱。他知道如果全球所有的研究人员都釆用同一组标准系谱（取自同一家族的DNA）来做的话，这个工作的完成速度将会快得多。因此，多塞在巴黎成立了人类多型性研究中心（简称cKusick）所记录的安曼教派（Amish）家族。CEPh让研究人员得以自由地使用取自这些家族的DNA样本，惟一的条件是使用者必须把他们的分析结果交给CEPh，以便整合至这个全球性的数据库。合研公司就充分地运用了这个资源的好处。

在他们克隆BRCA1基因时，另一个由万众公司和英国癌症研究中心的遗传学家联合组成的团队宣布，他们在第13号人类染色体上找到第二个乳癌基因BRCA2。研究竞赛再度展开，短短一年内，英国团队就宣称成功分离出BRCA2。他们知道一旦找到这个基因2/3的DNA序列，而且证明6个不同家族的这个序列都有缺陷，就等于猎物落网。为了不落于人后，万众公司组成另外一个联合研究小组，这次是由加拿大和法国的机构所组成；他们很快就发表了完整的BRCA2序列，那是一个很长的基因。当然，万众公司和英国癌症研究中心都提出了专利申请。这些显然都是在商业上很重要的基因。这些基因的突变会对妇女造成非常严重的后果。妇女因为拥有一份突变的BRCA1或BRCA2基因，而在70岁之前罹患癌症的几率，有可能高达80%。此外，现在已经确定，同样的突变也会使罹患卵巢癌的几率提高，最高可达45%。对于家族中有突变病史的妇女，必须尽早让她们知道自己是否带有任何有缺陷的基因。现在已经有一些困难的但可能可以挽救性命的选择：高危妇女可以选择双侧乳房切除术（bilateral mastey），这可以使癌症发生率降低90%。同时，基因筛检可以找出这些家族中具有正常基因的成员，让她们安心地知道自己的罹病率不会特别高。

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基因追踪者徐立之

徐立之在多伦多的研究小组不是惟一致力于寻找纤维囊泡症基因的单位，伦敦的威廉森先前研究过DMD基因，现在也加入到寻找纤维囊泡症基因的行列，犹他州的怀特也在能拿到摩门教会所收集的大规模的家谱资料后，开始搜寻这种基因。摩门教的“祖先档案”记录，是为了让教友能够替生前不是教徒或在教会于1830年成立前就已过世的祖先祈福，好让家族永远团聚在神的国度中。宗教和遗传学的需求很少这么契合过。

最后分离出DMD基因的关键在于一位名叫布莱尔（Bruce Bryer）的男孩，他的X染色体的短臂少了一大截。由于缺少的部分实在太多，因此布莱尔除了罹患DMD以外，还有另外三种遗传疾病。1985年，哈佛医学院的昆克尔（Lou Kunkel）推论他可以用布莱尔的DNA，从正常男孩的DNA中“钓出”正常的基因。昆克尔利用重组法，把布莱尔的DNA从正常DNA中去除掉，留下其余的部分，也就是应该含有DMD基因的DNA。这种减去法并非百分之百有效，但已足以让昆克尔能够用与Xp21区有关的基因标志，找到想要的DNA片段。

2000年，译码公司获得12年的授权，可自费建立与管理冰岛陕疗保健数据库，但必须缴年费给冰岛政府。这个数据库在家族谱系方面包含没有取用限制的信息，但医疗记录数据库则根据“假定同意”（presumed ent）的原则来管理，取用限制比较多。所谓“假定同意”是指除非民众主动选择退出，否则他们的医疗健康数据将会被输入这个数据库。在这个数据库里，对基因型数据的限制最严格，必须取得民众的“告知同意”（informed sent）才行，所谓“告知同意”意指个人必须主动同意提供组织样本以供取出DNA。这种做法成了争议的焦点：虽然译码公司采取保护捐赠者隐私的制度，批评者仍认为这是不够的。既然一个人的DNA数据必须连结至家族谱系和医疗记录，取样就不是匿名的。这些来源的身份是以加密方式来隐藏，而理论上密码有可能被破解。有关某个家族可能带有“不良”基因的小道消息可能会传开来，特别是在这种人口少的国家里，这种情形有可能导致“基因歧视”。译码公司的计划就像一个缩影，具体呈现出许多在其他地方还只是以假设性口吻来讨论的基因隐私权问题。

人类对遗传学的探索有漫长的历史，从我们早期的祖先对特征的世代传递产生好奇心开始，一直至今。然而，在这历程中，科学基础其实都很薄弱。达文波特想借由寻找他所谓“低能”的遗传基础，来支持他的优生计划，这种意图几乎不能算是科学。若要衡量这个领域的发展有多慢，从以下事实即可见一斑：长久以来定义人类这个物种的一项基本遗传参数，根本是错误的；一直到1956年，也就是发现双螺旋三年后，人类染色体的数目才正确地定为46个，而不是自1935年以来众所公认的48个。但是自从RFLP连结研究开始后，在20年间，我们以惊人的速度获得大量知识，原本贫瘠的领域开始蓬勃发展。在完成人类基因组的定序工作后，我们可能很快会找到所有重大遗传疾病的基因。接下来的问题在于：我们要怎么运用它们？

在1968年时，医界对这种病的认知仅止于下列事实：它是遗传性的，它会杀死脑部特定区域的神经细胞，造成不可逆的病程。米尔顿决定向这个使他全家陷于恐惧的疾病挑战：他成立了遗传疾病基金会（ary Disease Foundation, hDF），募集资金，并且要求政府提拨更多经费来支持亨廷顿氏症的研究。他的女儿南西也投入这份工作，她在密歇根大学拿到心理学博士学位后（她的博士论文是研究可能患病者的心理状态），逐渐深入基金会的事务。20世纪70年代，在发现惟有深入了解这种病的遗传原理，才会有真正的进展时，南西开始朝成为遗传学家的路迈进。

第一步是在肌细胞中找出这个基因所制造的蛋白质位置。在昆克尔的实验室工作的霍夫曼（Erian）发现，肌肉萎缩蛋白一般位于肌细胞中，就在包覆肌纤维的那层膜下方。进一步的研究发现，肌肉萎缩蛋白在构成肌细胞内部结构的蛋白质，以及横跨细胞膜并与细胞外其他蛋白质互动的一组分子之间，扮演着重要的连接角色。细胞内部分子与细胞膜分子之间的连接，可以在肌肉收缩与放松时保护细胞膜。如果缺乏肌肉萎缩蛋白，细胞膜会受损，而肌肉细胞会一一死亡。我们对于肌肉萎缩蛋白已经有全新和详尽的了解，但至今却仍没有治疗DMD的方法，这可能很令人惊讶，但这也正是在目前的新科技中造成挫败感的主要原因：遗传学家已经能辨识和了解病因，但在大多数的例子中，我们仍然找不到矫正遗传错误的方法。

在这时候就喝醉好像还嫌太早，更不用说还是一位穿着打扮完美无瑕的中年妇女，但是当她摇摇晃晃地过街时，看起来的确像是醉了，就连在附近法院执勤的警察也责骂她公开出丑。事实上，莉欧娜·魏克斯勒（Leonore exler）并没喝醉酒，她只是开始走向一个可怕的命运，一个在她眼前夺走了好几位亲人的命运，也是一个她原本希望能够幸免的命运。

在委内瑞拉的马拉开波湖（Lake Maracaibo）畔，当地的村落不仅贫穷，还因亨廷顿氏症的患病率特别高而饱受折磨。若要解开这种病的遗传秘密，这里可以说是最佳地点。1979年，南西开始在当地收集DNA样本，以及记录家族病史，目的在于建立当地所有患者的家族系谱。就一般遗传学家而言，这是一份辛苦的工作，而对身为亨廷顿氏症患者的女儿、在未来有可能发病的她来说，这份工作的意义远不仅止于此。她在陌生的环境中，看到很熟悉的景象：这里的人住在架高在湖水上、屋顶用铁皮盖成的小木屋里，但他们走路时像喝醉酒般摇摇晃晃，就跟她遭受病魔折磨的母亲一样。自从1979年初次造访马拉开波湖后，她每年都会回来这里继续研究。跟她合作的当地居民亲昵地称她“LaCatira”，意指她有金黄色的长发。如同她的委内瑞拉籍同事奈格瑞提（Ameriegrette，他是第一个就马拉开波湖的亨廷顿氏症患病率提出报告的科学家）所说，她把他们当成家人，每次跟他们打招呼时都“真诚自然，毫不做作，也不摆高姿态，眼里尽是亲切”。

分离BRCA1基因无疑是一件大事，即使它只对一小群高危家族具有重要意义（亦即它只是少部分乳癌病例的成因），然而光是与这个基因的功能有关的知识，就足以令人兴奋。金和柯林斯合作，柯林斯在寻找基因方面的资历无懈可击，但两人也遇到强大的竞争。先前参与RFLP连结研究并有重大成果的犹他大学族群遗传学家斯科尼克，跟吉尔伯特一起成立了万众基因公司。吉尔伯特担任Biogen执行长时历经的尴尬情况，并未消磨掉他的企业家精神。万众公司的计划是利用摩门教家庭的家谱来绘制和克隆基因，BRCA1很快就成为他们的目标之一。1994年，由万众公司、犹他大学、美国国家卫生研究院、麦基尔大学（McGill Uy）和礼来制药公司遗传学家联合组成的团队拔得头筹，宣布找到BRCA1基因“很有希望的候选者”，这说法算是相当客气，因为他们的确找到了正主。参与者全都提出专利申请（虽然万众公司起初刻意把国家卫生研究院的科学家排除在外）。1997年，万众公司的申请获得批淮。

在DNA定序时代，我们不再需要看得到的遗传标志，例如果蝇的白眼；只要有序列本身的变异就已足够，而且我们只要分析数代的DNA，就可以沿家谱追踪这类的DNA标志（也就是通过一些遗传杂交来追踪）。在南西开始系谱研究的前一年，这场科学革命就已经展开。而且如同许多科学进展，这多少也跟运气有关。

在这次学术与商业界的文化冲突后，多伦多与合研公同的伙伴关系就此破裂。后来合研发现，学术界跟他们合作时会十分提防，而合研执行长弗里德（Orrie Friedman）声称“我们拥有第7号染色体”，这种粗鲁而且不大站得住脚的说词对情况也毫无帮助。幸好这出肥皂剧终于在1985年12月落幕，所有的研究团队都同意分享自己的资源，以便针对211个家庭进行检测，确定第7号染色体上RFLP与病症的连结。结果相当惊人，这些RFLP跟纤维囊泡症基因非常接近，相距在100万碱基对以内，这使得这些RFLP在诊断上非常有用，而这正是纤维囊泡症研究的主要目标之一。

后来，最先成功的是多伦多的研究小组。他们在1985年首度发现合研公司提供的RFLP之一和纤维囊泡症基因之间的连结。当时还不知道这个RFLP的位置，但是合研认为它具有金矿般的潜力，立刻展开搜寻。他们很快确认它位于第7号染色体上，但是没有立即通知跟他们合作的徐立之。他们在素负声望的《科学》杂志11月22日刊上公布这个发现时，也没有提及它位于哪个染色体。合研显然想独占这个新信息，但是在科学界是无法保持秘密的，有关它位于第7号染色体上的消息很快就流传开来。

昆克尔的方法成为现代利用基因图谱来剖析疾病的典型做法。虽然现今这已是很常见的做法，但是在昆克尔的时代，这远远超出传统研究方法的范围，而美国肌肉萎缩症协会也是以孤注一掷的赌博心态，赞助了他的研究计划四年但他们的回收相当丰厚。先前我们只能利用生化方法来分析一个疾病的症状，试图找出这个疾病的基因；但是在昆克尔之后，我们可以制作这个基因的图谱，然后根据这个基因的功能来解释症状。

不久之后，伦敦圣玛丽医学院的威廉森（Bob illiamson）率先运用以RFLP为主的方式，搜寻导致纤维囊泡症和DMD的基因。他的同事戴维斯（Kay Davies）导找X染色体上的RFLP，测试它们是否与DMD相连结。结果她成功了，决定性的关键就在于它们的位置：Xp21区，这跟先前依据DMD女病童奇特的X染色体所作的预测一样。

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1993年，“多伦多哮喘遗传学计划”检查岛上282名居民后，发现其中161人（占57%）有一些哮喘症状。加拿大研究人员建立了当地所有家庭的家谱；这个工作并不困难，因为所有的岛民都是早期15位开垦者的后代，因此他们的血统全都密切关联。哮喘显然是在1827年由两位妇女带入岛上的。对基因搜寻者来说，这样的人口用处极大：岛上居民就像一个大家族，所以引起任何可以察觉之病症的基因很可能在整个人口中都一样——这是最适合作连结分析的情况。在人数较多较为复杂的人口中，有些人的哮喘可能是一组基因所引起的，而其他一些人的哮喘则可能是另一组基因所引起的。这种异质性（erogey）使我们很难找出造成复合基因病的决定因子。

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从附近一座无人岛拍摄的特里斯坦-达库尼亚岛：这可能是地球上有人居住的最偏远地点。特里斯坦-达库尼亚岛陡峭地矗立在南大西洋上，土地面积只有40平方英里。岛上首度有人定居始于1816年，英国派军驻守该岛，以防法国人以该小岛为基地，把遭到放逐的拿破仑从北方1200英里处的圣赫勒拿岛（St. helena）救走。后来岛上的人口成长稀稀落落，有时来—些开垦者或几名船难幸存者。根据1993年非正式的人口调查，岛上只有301人。那一年，多伦多大学的一个小组来到岛上，就1961年对岛民所作的医学研究进行后续调查。在1961年时，岛上的休眠火山突然活跃起来，因此岛上的整个人口曾疏散至英国，在那里接受了健康检查。当时最惊人的发现是大约半数的撤离者都有哮喘病史。

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布莱尔的X染色体让科学家得以找出DMD基因。布莱尔是一位技巧高超的风琴弹奏家，他尽量设法过正常的生活，后来于一场车祸中丧生，享年17岁。

要确定他们找对基因的惟一方法是定出其互补DNA (A）的序列，并寻找导致疾病的突变。以长达6500碱基对的区段而言，这在1989年是相当艰难的挑战，而且整个工作必须做两次：一次是使用纤维囊泡症患者的DNA，一次使用健康个体的DNA。最后的结果相当清楚：纤维囊泡症患者的DNA缺少由三个碱基对构成的小区段，造成这种蛋白质中少了一个氨基酸。大约有70%的纤维囊泡症患者都是这个突变所造成的，但是在纤维囊泡症基因中找到的其他突变也会造成这个疾病。由于有害的各种变异太多，使得以DNA为主的诊断工作变得格外复杂。现在我们把焦点转回南西·魏克斯勒、豪斯曼、古塞拉和他们的同事身上。先前曾提到，1983年他们成功地找出连结至亨廷顿氏症基因一个标号G8的RFLP。他们寻找亨廷顿氏症基因位置的速度快得惊人，看来他们大伙的运气异常地好，但是上天很快就把这种不平衡的状况矫正过来了。虽然他们只花了三年就找到这个基因，但是分离它以便进行深入分析的工作，却耗费了由150位科学家组成的国际研究小组十年的时间才完成。这个基因所在的区域长达400万碱基对。研究亨廷顿氏症的遗传学家辛苦地缩小着这个范围，但是随着基因距离愈来愈小，绘制基因图谱的工作也日益困难。最后他们的努力却只换来模糊的数据。这就像为了寻找纽约而从华府往波士顿走，却在走到费城的一个十字路口时，看到路标上有两个不同方向的箭头都指向纽约。

狩猎亨廷顿氏症基因的科学家决定改弦易辙，放弃矛盾的连结分析，把焦点放在亨廷顿氏症患者之间最相似的区段。这个方法终于将搜寻范围缩小至只剩50万碱基对，而这个研究领域也进入了基因克隆技术的时代。他们获得的第一批成果令人失望：在这个区段的右半边找到了三个基因，但是在亨廷顿氏症患者体内，这三个基因并没有任何异状。他们不屈不挠地又研究了这个区段的左半边，结果发现一个基因，并替它取了一个单调的名字It15。在经过十年的努力，失败了许多次之后，命运之神终于再度对他们微笑。这个基因包含的一小段序列CAG，会像用于DNA指纹技术的StR般一再重复。最后他们发现，正常人的CAG重复数少于35个；CAG重复数超过40个的人，成年后会罹患亨廷顿氏症；在CAG重复数超过60个的罕见情况下，这人会在20岁之前就罹患严重的亨廷顿氏症。CAG是谷酰氨酸的基因密码，所以CAG每重复一次就会让这个蛋白质多增加一个谷酰氨酸。就亨廷顿氏症患者而言，由亨廷顿氏症基因编码的蛋白质含有额外的谷酰氨酸，这个差异可能对脑细胞里的蛋白质的行为造成影响，其原因可能在于它会使分子在脑细胞内聚合成黏性肿块，在不明机制下造成细胞死亡。

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绘制一种疾病基因的图谱：为了方便起见，这里只用两代和一些个体来作说明。如果这个分析的统计数据要够精确，则需要大量相关个体的资讯。

这位年轻医生靠着本身的观察和父亲及祖父的临床笔记（祖父的原稿上有他父亲的铅笔注），在论文中精辟地描述了这种病症（后来即被称为“亨廷顿氏舞蹈症”，现今简称“亨廷顿氏症”。他指出，“当未受影响的肌肉也开始出现痉挛动作时”，舞蹈症的病况会“逐渐增加，直到所有肌肉都受到影响为止”。他也描述了伴随而生的精神退化现象：“随着病情发展，心智多少都会受创，最后有许多人发疯，有些人则是身心逐渐失常，直到在死亡中解脱为止。”他也认定这种病会遗传：“当父母之一或二者皆患病时，他们中的一位或一位以上的儿女必定也会罹患这种病。这种病不会隔代遗传，只要有一代跳过，下一代就不会再患病。”

至于古塞拉，他并没有等待马拉开波湖的样本。我记得他是在1982年10月冷泉港的一场会议上，提出了他最早期的数据。他从爱德华州一个饱受亨廷顿氏症折磨的小家族取得样本，在12个RFLP中，他只挑了5个来做测试，一一检视它们是否跟这个疾病有关，结果一个都没有。我有种大海捞针的感觉，他就像只捞出一些海水一样。惟有仔细分析所有的海水，也就是整个庞大的基因组，或是有非常好的运气，才有可能找到古塞拉想找的目标。因此当他最后在下结论说，“现在要找到亨廷顿氏症的基因只是迟早的问题而已”时，我不由地在心里响应，“是啊，只不过得‘非常迟’而已。”

但是亲切只能缓和亨廷顿氏症对这么多人的残害，南西远征之旅的最终目的在于找到造成这种疾病的基因。但是她要怎么利用在马拉开波湖建立的系谱来找出这个祸首？这当中的关键在于人类遗传学的进展。

这听起来像是值得推行上市的产品：一种可以筛检严重疾病的基因检验，一个帮助妇女对自己的健康作出明智决定的方法。既然如此，为什么万众公司经常被指控为商业与科学结合做了最错误的示范？现在万众公司在美国拥有9项BRCA1和BRCA2的专利，2001年时，它又在欧盟获得1项专利，新西兰1项，加拿大4项，澳洲2项。事实上，这家公司垄断了这些基因，也控制着全世界使用它们的方式。万众公司从BRCA1和BRCA2的突变检验中获利是很合理的，毕竟他们提供了宝贵的服务，而且投资了许多金钱在研发这种检验上。但是这家公司要赚多少钱才算合理？今天这种检验的费用超过2700美元。同时，万众公司还限制学术界的研究人员使用BRCA基因序列来研发替代性的检验方法。对参与学术研究计划的病患进行DNA定序后，从中所得到与BRCA突变有关的信息也不得透露，就连病患本身都不能得知，否则就算是用在临床诊断上，也侵害了万众公司的专利权。

现在爱莉丝和南西终于了解母亲的亲戚为什么会有那些令人不安的遭遇，她们也从母亲身上得知这个家族的问题。她们知道自己的三个舅舅，也就是莉欧娜的三个兄弟全都早逝；而且他们在死亡前，都有脸部歪扭、走路不稳、讲话模糊不清的情形。她们知道自己的外祖父，也就是莉欧娜的父亲沙宾（Abraham Sabin）也是年纪轻轻就过世了，不过莉欧娜很小心，从未提到她父亲在死前也有相同症状。这时爱莉丝和南西最终了解到自己的家族有亨廷顿氏舞蹈症。米尔顿必须承担的可怕任务是回答一个她们立即想到的问题：她们得这种病的几率是多少？他的回答是：50%。

听起来或许有些令人沮丧，但是尽管寻找造成亨廷顿氏症、杜馨氏肌肉萎缩症和纤维囊泡症这些疾病的基因耗费许多时间，但其实以遗传学家的标准来看，这些疾病都很“简单”。它们是由单一基因的突变所引起的，跟环境没什么关系。如果你的两份纤维囊泡症基因都缺少三个碱基对，或是一个亨廷顿氏症基因的CAG重复数超过40个，就会罹患这些疾病，跟你的居住地点和饮食都没有关系。目前已知有许多这种单基因病（single-gene disorder）——遗传疾病数据库已收录了数千种，但它们大多极为罕见，仅出现在极少数的家族里。

无论译码公司的未来如何，它三管齐下，在范围明确的人口中，结合医学、家族谱系与遗传等三种记录的全面性做法，显然具有庞大的潜力。因此，在把整个国家的人口置于基因检视之下的做法上，译码公司可说吾道不孤。例如，芬兰有600万人口，大约有35种发病率显著的遗传疾病，其中有些很独特，有些只是比其他欧洲国家常见，因此芬兰人自然会引起不少遗传学家的兴趣。其他国家也加入基因数据库的潮流。在2002年4月，英国开始了“生物银行”（Biobank）计划，爱沙尼亚政府也正在推动一个类似的全国性计划。这类大规模的人口研究最终可以协助我们追踪基因，甚至是那些最难捉摸的基因。

过去10余年以来，科学家也把连结分析用于其他数种癌基因上，包括与纤维神经瘤病（俗称“象人病”，一般人并不知道这是一种癌症）、结肠直肠癌和前列腺癌有关的基因。这种一个基因一个基因来的方法尽管有效，过程却缓慢又辛苦，而且每一个研究都得找到适当的家族来进行分析才行。在这方面，人类基因组计划证明具有庞大的价值。本书第八章探讨的DNA与蛋白质微阵列法，提供给搜寻致癌基因的猎人们一种强大的绝佳武器。我在60年代刚对癌症研究产生兴趣时，我们对与癌症有关的遗传学所知甚少，而且只能依赖很原始的工具，以至于我只能转而研究造成动物罹患癌症的病毒，它们的基因数量很少，即使在那个年代也不难对付。当时我希望能借由研究这类病毒，对人类的癌症深入了解。今日癌症研究已不再限于病毒，我们已经有能力绘制人类肿瘤中数万个基因的图谱，并克隆这些基因。在我们发现所有使正常细胞变成癌细胞的细微生化异常情况，并对细节愈发了解后，将可以获得大量丰富的知识。

正文 12 向疾病挑战：防治遗传疾病

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用荧光染色来测定染色体数。一个细胞核（深蓝）的第10号（浅蓝）和第21号（粉红）染色体接受检测。左图的影像是每对染色体各有两条的正常染色体组型，右图是唐氏症染色体组型，其第21号染色体多了一条。

从遗传学的观点来看，目前为止我们讨论过的疾病都还算“简单”：它们都是由单一基因的突变所引起的，环境对一个人是否会罹患这些疾病毫无影响。但是癌症这类疾病则复杂得多，如同前述，癌症有可能在遗传与环境的合并影响下发生。但是即使是癌症，也有影响特别大的基因存在，无论环境的影响为何。虽然与乳癌有关的基因之一BRCA1，只占所有乳癌病例的5%，但是根据估计，这个基因发生突变的妇女到了60岁时，会有90%的几率得乳癌。

戴维的双亲在他出生前就知道他可能罹患SCID，他们的第一个儿子就是死于这种病。这次维特夫妇和医生们都已有所准备，他们很早就决定，如果这个婴儿证明罹患SCID，他会在无菌的隔离环境里生活，直到治疗SCID的方法问世，以医学进展的速度来看，这应该不会太久。戴维在1971年9月以剖腹产的方式来到人世，而且立即被安置在一个无菌保育器里。任何人跟他接触时，都必须使用内建于这个小保育器里的乳胶手套。随着他逐渐长大，他也被移至愈来愈大的无菌环境，亦即塑料“泡泡”里，但是有一样东西一直没变：乳胶手套。它们是他触摸外界任何人或物体的惟一方式。

遗传疾病经常造成特定组织的细胞逐一死亡，如假肥大型肌营养不良症的肌肉细胞、亨廷顿氏症和阿尔茨海默氏症的神经细胞。对于这种在不知不觉中恶化的疾病，目前仍没有权宜之法。虽然干细胞疗法目前仍在早期发展阶段，但我相信最终我们利用干细胞来治疗这类疾病的机会是很高的。人体内大多数的细胞只能自我复制，例如肝细胞只能制造肝细胞，但是干细胞可以制造多种类型的特化细胞。在最简单的例子中，一个刚受精的卵子（潜力最大的干细胞）最终可以制造出所有216种已知的人类细胞。因此干细胞最容易从胚胎中取得；它们也存在于成人体内，但成人的干细胞不像胚胎的干细胞能分化成任一类型的细胞。我们才刚开始了解如何诱导干细胞制造特定类型的细胞，希望未来我们可以用健康的新细胞替换亨廷顿氏症和阿尔茨海默氏症患者失去的脑细胞。但是我要提醒，我们仍须经过漫长的努力，才能彻底了解使一个细胞朝特定方向发展的分子启动机制。我们大约还要10年左右时间来解决这个发育生物学上的问题，才有办法妥善研究干细胞的治疗价值。如果这类研究因宗教考虑而受阻，这对科学及所有可能受益于干细胞疗法的人来说，都是一个悲剧。民意调查一贯显示，大多数美国人支持使用胚胎的干细胞来进行研究，然而政治人物却持续迎合少数大声反对的宗教团体，结果在美国形成立法加以限制，阻碍了这类具有极大潜在价值的技术发展。

至今“正义世代”计划已经筛检超过7万人，发现超过100对有风险的情侣。这个计划使泰赛二氏病例不断减少，看来它是大大成功，但是仍有一些犹太人谴责这个计划。他们认为这个计划呼吁所有的年轻人接受筛检是一种压迫手段，同时认为它极力建议某些人重新考虑结婚决定的做法，是一种威吓。反对者把艾克斯坦的改革做法说成是“优生学”（对犹太族群而言，这是最让他们痛苦的一个字眼），但是这种具有煽动意味的说法根本无法动摇一个重要的事实：这个计划明显在它服务的小区获得热烈的支持，因为小区成员很清楚泰赛二氏症的可怕。事实上，艾克斯坦证明了筛检计划可以有效地进行，同时兼顾传统文化，甚至在社会习俗及宗教戒律与遗传筛检的原则看来难以兼容的情况下，也能行得通。

第一个显然获得成功的基因疗法，是1990年美国国家卫生研究院的安德森（Frenci DeSilva）以及9岁的辛迪·柯特薛尔（dy Cutshall）。

幸好SCID很罕见，但是儿童发生遗传疾病的几率却十分惊人。事实上，大约2%的新生儿天生有严重的遗传异常。根据估计，在儿童医院的住院病例中，1/10与基因有直接关系，而半数左右与基因也有间接关系。遗憾的是，戴维的例子显示出我们现有的知识对大多数遗传疾病力有未逮之处：我们知道哪里出了问题，也能诊断，但是在治疗方面，我们能做的相对很少，遑论治愈。

在克莱恩事件后，仍然有尝试基因疗法的科学家因违反规则而惹上麻烦。遗憾的是，一直要到一位尝试基因疗法的病人死亡，人们才深切地体会到，基因疗法这种涉及病毒、生长因子和病人的复杂治疗方法是有危险的。此外，由于基因疗法有许多未知因素，因此所有与人类有关的程序，绝对有必要接受严格的监督。亚利桑那州少年盖辛格（Jesse Gelsinger）之所以死亡，不仅是因为我们具备的知识尚不足以有充分把握来预测一个人对基因疗法的反应，也因为科学家走了不能原谅的快捷方式。

最后韦伯和柯林斯还是决定，安妮的困境比遵守规则重要。他们通知安妮，她得病的几率较低，于是安妮在松了一大口气后取消了手术。但是在把他们的发现告诉这个家族的成员之一后，这些研究人员觉得有义务让想知道的人享有相同的好处；于是韦伯和柯林斯特别成立了一个乳癌遗传咨询计划。这个家族中有一位证实患病几率并不特別高的成员，已经在五年前动了预防性双侧乳房切除术。她对这个迟来的诊断看得很开，她的想法是，动手术让她的心灵平静了五年。但是如果她的检测结果是有突变，那么当年这个激烈做法可以带给她的，可能不仅是心灵上的平静而已。先前有许多年，医生会建议做预防性乳房切除术，即便没有任何手术可以完全清除乳房组织，当时也没有确凿的数据证明这个方法拯救了一些人的性命。然而现在已经有证据证明，这种极端的做法的确降低了乳癌高危妇女的死亡率。以一项调查为例，在动了这手术的639人中，只有2人真的死于乳癌，而不是统计数字预期的20到40人。同样地，在40岁前（但在已经不再生育之后）切除卵巢，可降低卵巢癌和乳癌的几率。遗传分析赋予了妇女作决定的能力，而这真的可以造成生死差别。

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目前还是好消息：费希尔（左）和他的合作伙伴卡瓦沙那-卡佛（Marina Cavazzana-Calvo）在2000年4月宣布他们突破性的基因疗法获得了成功。

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史蒂文森夫妇和子女合影：他们的长子特勒有X染色体脆弱症。胚胎着床前遗传诊断术确保他们的幼女莎曼莎没有这种疾病。

如同先前所见，尽管X染色体脆弱症是性联遗传，但男性和女性都有可能患病。因此，这种病自然会成为以特定基因为主的胚胎着床前遗传诊断术的目标，但是父母的态度仍要非常积极，而且明白扶养X染色体脆弱症的儿童非常辛苦，才能说服医生执行这个诊断术。

在英国，30%的唐氏症胎儿是在对5%最年长的孕妇做例行检查时发现的。从平均每英镑支出的检测成果来看，这个方法显然很有效率（自从当时的首相撒切尔夫人抨击保健开支后，英国国家保健局经常采取这种计算法），但其余70%的唐氏症病例呢？年轻妈妈的胎儿的确比较少见唐氏症，但是这些妇女却占孕妇总人数的绝大部分。由于以统计上的几率而言，不值得冒险做这些标准检查，所以医界一直想寻找非侵入性的替代指标。最后发现母亲血液中有些可侦测的物质能够提供有用的信息。低α-胎儿蛋白（alpoprotein, AFP，即甲型胎儿蛋白）和高绒毛膜性腺激素（cropin）与唐氏症之间有显著的相关性，但它们并不是三染色体的绝对指标。因此现代的做法是让比较年轻的妇女做血液筛检，如果显示胎儿有唐氏症的可能性，医生就会建议她们做羊膜穿刺术或绒毛膜绒毛采样法，以便进行确切的诊断。

唐氏症的发生率会随母亲年龄的增加而升高。20岁的母亲产下唐氏症宝宝的几率大约是1/1700，但是35岁的母亲产下唐氏症宝宝的几率升至1/400，45岁的母亲则升至1/30。基于这个原因，许多高龄产妇选择对胎儿作产前诊断，判定其第21号染色体是否有三条。这个检测首次执行是在1968年，今日它已成为超过35岁的孕妇需接受的例行检查。

罗塞斯是神经学家，对假肥大型肌营养不良症等肌肉疾病学有专长，他在1984年开始研究晚发型阿尔茨海默氏症。1990年，他宣称第19号染色体上的一个基因显然与这种病有关，但这个说法遭到质疑。最令罗塞斯高兴的事，莫过于证明别人都错了。两年后，他真的找出了这个重要的基因。最后发现它编码载脂蛋白E (apolipoprotein E, APOE），这种蛋白质与胆固醇的处理过程有关。这个基因有三种形式（即有三种等位基因），APOEε2、APOEε3和APOEε4，但是后来证明具有决定性角色的是APOEε4：只要有一份这个变异，一个人罹患阿尔茨海默氏症的几率就会增加四倍。若是有两份，则患病几率会比没有APOEε4等位基因的人高10倍。罗塞斯发现有两个APOEε4的人当中，55%会在80岁前发病。这种相互关系是否可以作为进行遗传检测的基础？可能不行。尽管与这个疾病有关，APOEε4等位基因仍很常见，要作为检测阿尔茨海默氏症的指标，它还不够准确。虽然有APOEε4等位基因的人罹患阿尔茨海默氏症的可能性较高，但还是有很多有两个APOEε4等位基因的人没有发病。但是运用APOEε4筛检，再配合临床评估，的确提高了诊断阿尔茨海默氏症的准确度。或许等我们了解了它们之间的因果关系后，就可以改良遗传分析技术。最近在实验鼠身上引发阿尔茨海默氏症的研究显示，APOE与造成阿尔茨海默氏症患者神经细胞死亡的蛋白质的代谢作用有关。

筛检纤维囊泡症的困难之一在于技术问题，与造成这种病的潜在缺陷的变异有关。在纤维囊泡症病例当中，大约有70%是由一种特定形式的突变所引起，称为△F508缺失（deletion），被删除的三碱基是Ctt。如果其余30%只是由少数几种其他形式的突变所引起的，那么针对纤维囊泡症带因者进行全面性的族群筛检（population sing），便不至于不切实际。问题就在于大多数会造成纤维囊泡症的突变只发生在单一家族，而目前为止已发现超过1000种导致纤维囊泡症的不同突变。这在族群筛检上有何意义？实际上，任何筛检最多能找出25种不同的突变，但这25种最常见的形式仍仅占所有病例的85%。因此，大约每6个突变当中，就有1个不会筛检出来；以诊断来说，这样的命中率并不高。现在，假设有一对夫妇在接受极不完善的筛检后，两人都证明没有纤维囊泡症突变。但我们实在没法跟他们保证，他们的子女绝对不会得到这个病。人们难免要问：既然如此，那我们干嘛要花300美元做一个无法获得结论的筛检？

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戴维·维特因遗传性免疫系统疾病而极容易发生感染，他从小在隔离的无菌世界“泡泡屋”长大，成为最早的“泡泡男孩”。

尽管社会上存有抗拒心理，让大规模遗传筛检的好处无法发挥，令人沮丧，但在短暂的筛检史上，也并不完全都是小规模的实验性研究，以及一片挞伐之声。还是有一些快乐和发人深省的故事，说的是对高危族群进行遗传疾病筛检的成功案例。

痛苦许久后，凯瑟琳认为这种不确定性太大，决定终止怀孕。尽管她特别要求不要把解剖结果通知她，毕竟她仍为失去这个胎儿感到哀伤又充满罪恶感，但是在行政疏失下，解剖报告仍送达她家，而她发现胎儿真的有严重异常的情况。但这并不值得欣慰，至今她仍把胎儿的超音波影像收在抽屉里。幸好她后来再度怀孕，而且胎儿都没有任何问题。现在她是个幸福的妈妈，有两个小孩，而且如她所说，“他们健康得吵死人”。

血红素疾病（halassemias）和镰形细胞贫血症在内，一般认为它们是最常见的遗传疾病，全球人口大约有4.5%带有其中一种疾病的突变。先前已经谈到，镰形细胞基因具有抗疟疾的特质，所以在疟疾肆虐的地区会受到自然选择的青睐。因此，这种突变的高出现率最初仅见于世界上的这类地区。其他类似的血红素疾病分布模式，也是相同的适应优势所造成的。医学界早就知道，某些突变在一些民族中比较常见，无论属于这个民族的人身在何处。

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一名男唐氏症患者的染色体组型（karyotype），即全数染色体。从图上可以看出，他的第21号染色体多出一条，成了“三染色体21”。

南西·魏克斯勒来自亨廷顿氏症家族，安妮则来自乳癌家族，她们俩都属于可以利用新筛检法来了解其遗传命运的新一代。随着我们对比较常见的成人疾病，例如糖尿病和心脏病等的遗传原因更加了解后，生物科学的预测力量将会愈来愈强，让我们得知攸关我们每个人的遗传命运。

以针对亨廷顿氏症所做的检测为例，在最近一个例子中，有一位20多岁的男士到提供遗传筛检（基因筛检）的诊所，要求做亨廷顿氏症的检测。他的祖父是因这个疾病过世，而他40多岁的父亲跟南西·魏克斯勒一样，选择生活在50%得病率的阴影下，不愿知道确切的结果。由于亨廷顿氏症是在人生中较晚的时期发病，因此很有可能这位父亲已带有突变，只不过还没有显现任何症状。这位年轻人知道自己带有这种突变，并在未来发病的几率是1/4，但他想知道确切的结果。问题是，如果他发现自己的确有这种突变，那么他必定是从父亲身上得到的，这代表他父亲未来一定会发病。这个儿子要求获知遗传信息的想法，跟他父亲不想得知真相的意愿发生冲突，家庭间起了纷争。最后是在这位年轻人的母亲介入下，他才没有进行筛检。她的论点是，她丈夫有权不想得知类似被判死刑的真相，相较之下，她儿子想得知真相的意愿自然较不重要。这个极端的例子凸显了基因诊断与其他诊断的不同之处。我从自己的基因得知的事，有可能对我的血亲造成影响，无论他们本身是不是想知道。

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有8个细胞的胚胎

如同亨廷顿氏症、假肥大型肌营养不良症和许多其他的遗传疾病，主导X染色体脆弱症相关研究的人，也是受这种疾病影响最深的人：患者的家人与挚爱的人。X染色体脆弱症协会（简称FRAXA）在募集捐款与促使国会支持X染色体脆弱症研究上，成效卓著。虽然有些科学家可能认为，这类团体只不过是提供那些陷入悲惨困境的人一些虚幻的安慰，让他们以为自己并非完全无能为力而已。经验显示，这些热心奉献、资源丰富，最重要的是动机强烈的组织，例如FRAXA，有时的确能突破万难，是破解这些疾病的重要关键。对于那些在财务和科学上都投下庞大赌注的人来说，有时在命运的协助下，会获得最大的报偿。

阿善蒂和辛迪的实验并不是美国国家卫生研究院第一次插手基因疗法领域的案例。事实上，该院的人类基因疗法小组委员会正是为了回应第一个基因疗法实验，而在1980年成立的。那次实验不仅失败，还引起争议，以至于美国政府几乎要扼杀掉这个才刚刚起步的领域。

事情也如预期发展：10个月后，两名病童身上都能找到含有一份正常基因的t细胞，而他们的免疫系统功能也跟正常儿童一样。费希尔的疗法后来也被用于其他的SCID病童。在经过漫长而且一波三折的开端后，基因疗法终于获得明确的成功。但是这场香槟庆祝会的气氛没有持续多久。2002年10月，医生发现最早接受这种治疗的两个病童中，有一个患了白血病，这种骨髓方面的癌症会使特定类型的细胞生产过剩。尽管目前为止无法确认这是否是基因疗法所造成的，但是间接证据仍然很有说服力。基因疗法似乎治好了这名婴儿的SCID，却引起白血病的副作用。

支持纤维囊泡症患者的人一向尽量防止患者被打上某种歧视烙印，他们担心筛检会间接导致这个结果。事实上，在遗传筛检史上的确有过不幸的前例，令所有的病患支持团体难以忘怀。早在DNA筛检时代来临之前，最早期针对遗传疾病所作的诊断之一，是为了检测镰形细胞贫血症而发展出来的，在美国，罹患这种疾病的主要族群是非洲裔的美国人。如同第三章所见，那些同时拥有两个突变的“镰刀状”血红素基因的人，得承受身体逐渐耗弱的痛苦，而只有一个这种基因的人（亦即带因者）则几乎不会受到任何影响。

新基因要怎么注入病患体内？在当时，反转录病毒（retrovirus）似乎是合理的选择。一般来说，病毒是有效的基因载体，它们靠把自己的DNA注入其他的细胞来生存。反转录病毒是一群特殊的病毒，拥有的遗传物质是RNA，不是DNA。大多数的病毒在感染一个细胞后开始繁殖，然后杀死宿主细胞，“子代”的病毒逸出后再去感染其他的细胞。但是反转录病毒一般对宿主细胞比较仁慈和温和，新的病毒复本会自然离开，并不会摧毁宿主细胞。这并不是说反转录病毒对宿主生物体的伤害较小；有时恰恰相反，艾滋病毒hIV就是一个实例（hIV或许是最广为人知的反转录病毒）。但这的确代表病毒基因（以及这个病毒可能加载的额外基因）会永久成为未被摧毁的细胞基因组的一部分。遗传工程已能制造出足够安全的反转录病毒，供基因治疗使用；在除去病毒中所有将被入侵的宿主细胞基因组所不需要的基因后，反转录病毒就成为了理想的基因载体。

随着CGG重复数逐代增加，病情也愈发严重，而疾病征候的开始年龄也逐渐降低。X染色体脆弱症家族里最近一代的子孙，CGG重复数最多，而且通常发病年龄较早，病情也比他们的上一代严重。因此遗传学家可以找出携带“前突变”（premutation）的人，这些人的CGG重复数虽然尚未多到会在自己这一代引发疾病，但是从下一代的重复数有可能扩增的情况来看，已经足以使其后的世代罹患X染色体脆弱症。我们目前尚未确定这些突变基因所制造的蛋白质有哪些作用，但是它们似乎会结合至突触（synapses，神经细胞之间的接合区）中的信使RNA分子上。

在我们的文化中，人类的生殖生物学似乎是无穷争议的来源，而跟操控人类胚胎有关的做法，无论目的为何，势必成为攻击的焦点。胚胎着床前遗传诊断术也不例外，然而，撇开道德考虑不谈，这个程序仍有两大缺点：接受诊断术的夫妇必须有坚定的决心；此外，就跟所有形式的试管受精—样，这种技术非常昂贵。但基本上它的成效很好，造成的伤害也比堕胎少得多，现在只希望日后能有更好的技术问世，使成本跟着降低，这是科技发展的常见模式。在我们对抗遗传疾病的战争中，胚胎着床前遗传诊断术可能将是极重要的武器。

第九章提过的德系犹太人，也很清楚致命的突变会对在遗传上与他族隔离的族群造成什么后果。泰赛二氏症这种可怕的疾病在德系犹太族群中的发生率，比大多数的非犹太族群高100倍。罹患泰赛二氏病的婴儿在出生时看似正常，但后来他们的发育会逐渐变慢，日渐失明。到了2岁左右，他们会发作癫痫，情况持续恶化直到死亡，通常是在4岁之前，而且死亡时大多目盲并瘫痪。血红素疾病在特定族群中相对比较常见，通常可以用这是为了对抗疟疾而产生的适应保护来解释，但是泰赛二氏病不同，这种病在德系犹太族群中的高发病率，至今依旧是谜。遗传瓶颈或许是罪魁祸首：这种突变可能起先就存在于创始族群里相对较少的一群人身上，这群人在犹太人近代远离故土的第二次“大流散”期间分支出去，成为现今的德系犹太人。类似的现象或许也可以解释为何这种突变在魁北克西南部的法裔加拿大人，以及美国路易斯安那州的法裔卡真人（）当中格外常见：在他们所源出的一小群创始族群中，刚好有这种不幸的突变存在。另一个解释是：这个隐性基因（只有一份泰赛二氏症突变）的带因者对肺结核的抵抗力可能较强，这对历来倾向于以人口密集的都会区为家的欧洲犹太人来说，或许是一个优势。

幸好在1972年，新的联邦政府施行方针重新设计了镰形细胞贫血症的筛检计划，让筛检能有效执行，但不会像第一次实施时造成人心惶惶。但是遗传疾病支持团体失去的信心仍很难弥补；这次经验让他们对筛检计划始终存有戒心，而对烙印的恐惧也挥之不去。可叹的是，有时这却损害到公共健康。

这个问题不但攸关个人，确实也攸关社会。X染色体脆弱症的“前突变”发生率高（可能高达每200个X染色体中，就有1个有这种前突变），可以作为进行族群筛检的正当理由。在美国，根据估计，一个重症病人一生不工作并待在收容所里，大约要花掉200万美元。由于要提供负担得起的照顾愈来愈难，因此这一点成为提供每位母亲检测机会的有力论点。

在伦敦的希腊塞浦路斯裔族群中，地中海型贫血的带因者高达17%，相当惊人。严重的地中海型贫血是伤害力最大的血红素疾病，会造成畸形的、有时甚至会结核的红血球，引起肝脏和脾脏肿大，患者通常无法活到成年。1974年，皇家自由医学院（Royal Free Medical Scte Modell）展开一个有系统的筛检计划，结果这个计划受到伦敦塞普勒斯族群的热烈欢迎，因为他们太清楚这种病的严重性，长久以来他们的小区一直深受其害。意大利萨丁岛（Sardinia）1974年也开始进行类似的计划，使血红素疾病的发生率从1/250大幅减少到1/4000。

就目前言，在遗传疾病的治疗上，我们还没有办法以干细胞疗法来更替大量的细胞，但是或许可以补充一种失去的蛋白质。发生率为四万分之一的高雪氏症（Gaucher disease）是一种罕见的疾病，起因于葡萄糖脑苷脂酶（glucocerebrosidase）的基因发生突变。葡萄糖脑苷脂酶协助分解一种特殊的脂肪分子，若是没有它们，这种脂肪分子会在人体细胞里堆积，造成伤害。高雪氏病有可能造成严重的伤害，其症状包括骨头疼痛与贫血。早在1974年，医界就开始尝试直接补充病人丧失的这种酶。结果证明这种疗法很有潜力，但它的准备工作却是一场恶梦：用来补充的酶必须从人类的胎盘中取得，而从两万个胎盘中取得的量，只够一个病人一年所需。在20世纪90年代初，研究人员有了重大突破，合成出这种酶的改良形式，让最需要它们的细胞更有效地吸收。1994年，基酶（Genzyme）生技公司开始运用DNA重组法制造这种改良型的酶。高雪氏症的治疗法不是解决造成这种病的遗传根源，而是反制这种突变所造成的效果，把缺陷基因无法提供的重要蛋白质提供给病人。

副作用向来是医学难以摆脱的问题。药物可能不只对原先锁定的目标造成影响，而手术则可能会引起并发症。虽然在许多方面，基因疗法都与传统医学不同，但现在我们已经知道它仍摆脱不了发生意外结果的定律。费希尔的SCID疗法可能在修正原有基因的过程中，无意间产生了新的问题。毕竟，任何把病毒DNA插入病人细胞DNA的疗法，原本就潜藏着风险，因为这个外来DNA有可能偶然地阻断某个重要基因的功能。由于发生这种情况的细胞通常都会死亡，因此这样的意外一般不会造成影响。但是这个遭阻断的基因在丧失功能后，其后果有可能不是导致细胞死亡，而是使细胞毫无节制地增殖；这也就是说，病毒基因插入法有可能引起癌症。这似乎就是那名SCID宝宝发生的情况。

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同时，或许我们可以欣慰地得知，尽管保险业已经有大量可以自由使用的基因资料，而且无论他们给民意调查的答案是什么，整体来看，保险公司至今似乎还不会冲动地把遗传基因列为保险费率的计算因子。我遗传到的皮肤极白，现在也已证明这样的肤色容易得癌症，但我上次检视保单时，并没发现我的保费因为这个因素而增加。同样地，这当中的原因并不在于心怀慈善，而在于商业考虑。保险业者一向利用精算表来设定保险费率，这种精算表则是根据我们的生活方式来估算整体的健康状况与寿命。我想就算基因数据到处都可取得，保险业者还是会发现生活方式的因素，例如一个人抽不抽烟，是在煤矿还是花店工作等等，更能预测一个人的健康风险，远胜过绝大多数由遗传变异所决定的细微个人差异。那些从DNA得知自己未来的健康必然会逐渐衰退的人，无疑需要法律的特别保护。但是容易患心脏病和癌症的体质势必会很普遍也很复杂，因此要以它们作为缩减成本的基础并不切实际。所谓保险就是以大多数没有病痛、不必申请理赔的人所付的保费，来救助少数不幸者，这样的基本前提不太可能因为获得了更多遗传信息就废除掉。

根据各方说法，这个事件的主角是克莱恩（Martin e），一个聪明且雄心壮志的临床医生，向来致力于减轻病人的痛苦。他对β-地中海型贫血症特别感兴趣，也就是摩戴尔（Bere Modell）在伦敦的塞浦路斯族群中筛检出的血红素疾病。在动物实验成功后，克莱恩向他任职的加州大学洛杉矶分校审查委员会，申请使用非重组DNA (nonrebinant DNA）进行基因疗法的人体实验。当他的申请仍在审查过程中时，过度热衷的克莱恩却已经安排对两名非美国境内的妇女（分别在以色列和意大利）进行实验，但他使用的是重组基因，当时国家卫生研究院的规定仍禁止使用重组基因。在回到洛杉矶后，克莱恩发现他的申请被驳回；审查委员会裁定必须要有更多动物实验的数据，才能批准人体实验。克莱恩几乎违反了所有的规定：他不仅在没有获得授权下就治疗人类，还使用了明确被禁止的方法。克莱恩也为此承受了苦果，他失去联邦经费，并被迫辞去系主任的职位。基因疗法也失去了它的第一个医生。

尽管个人的权利不会因为DNA所揭露的信息而受到侵害，但在心灵上可能无法这么容易恢复平静；如同南西·魏克斯勒深切体会到的，基因认知可能会揭露可怕的未来。我同意她的看法：知道一些我们无力补救或改善的事情，一点意义也没有。阿尔茨海默氏症是我这个年纪的人最担忧的事情之一，但是在缺乏经过验证的疗法下，我一点也不想检验我是否有APOEε4等位基因。温特确定拥有一份APOEε4，我们之所以知道，是因为他坚持公开宣布赛雷拉基因公司所定序的基因组是他的。尽管这个等位基因在胆固醇处理过程中具有一定的作用，但它不仅会使人患阿尔茨海默氏症的几率提高，连患心脏疾病的几率也会提高。（在任何方面，APOEε4都不是一项有利资产。）在得知这个基因事实后，温特明智地尽量釆取预防措施：他服用一种叫做他汀（statin）的药物，这种药可以降低胆固醇含量，而且或许可以阻碍或预防阿尔茨海默氏症的发生。即使我不知道自己的APOE等位基因情况，但我也在服用他汀，我的想法是反正采取一些预防措施也没什么不好。如果他汀真的如药厂所宣称的那么有效，我们就可以多看几年温特引起的争议（希望也会有沃森引起的争议）。

遗憾的是，在今日，妇女得知自己的胎儿有唐氏症后仍然只有两个选择：成为唐氏症宝宝的母亲或流产。由于病情轻重程度不一，要作这种痛苦决定更加困难。唐氏症患者都具有唐恩发现的脸部特征（脸平而宽、鼻子小、眼皮窄而斜），但他们的智商差异很大，从20到85不等（亦即从重度迟缓到低度正常）。他们特别容易罹患多种疾病，包括心脏病（造成15%的唐氏症儿童在一岁内死亡）、肠胃道异常、白血病，而随着年龄渐增，也有可能罹患白内障和阿尔茨海默氏症，但是，他们也可能只有相对很少的健康问题。如今照顾的环境日益改善，而我们对多出的染色体所造成的风险也更加了解，唐氏症患者的预期寿命已经大幅增加，有50%的患者可以活到50多岁。尽管唐氏症患者在一生中，上医院会变得有如家常便饭，许多人会觉得这令人沮丧，但是一般而言，唐氏症患者仍可以享受人生，也可以为许多家庭带来欢乐。在有唐氏症患者的家庭中，父母承受的压力可能比较大，因为他们必须调整生活，照顾这个有特殊医疗需求的孩子，同时知道他们可能在许多方面永远不会长大。

SCID在流行文化中的形象颇耐人寻味。20世纪70年代，这种怪病被拍成了一部赚人热泪的电视影影片《住在塑料泡泡中的男孩》（tic Bubble）。到了90年代，泡泡男孩（Bubble Boy）竟成为情境喜剧《欢乐单身派对》（Seinfeld）中的搞笑角色。2001年，迪斯尼发行了一部庸俗的电影，内容是一个被困在泡泡里的男孩一连串愚蠢的冒险行动，片中没有指明他得的是哪种病，但明眼人一看就知道。科学在面对这类可怕的疾病时根深蒂固的无力感，多少解释了为何原先的苦情剧会演变成苦中作乐的喜剧。但是对患者及其家属来说，这种无力感只是令人更加难受。特别是会造成身体日益衰退且无法挽回的疾病，只要一被诊断出来，无异于宣判死刑。在疗法付诸阙如的情况下，有些人宁可不知道自己可怕的命运，特别是在看到挚爰的亲人遭受病魔的摧残后。以上一章看到的南西·魏克斯勒为例，她得亨廷顿氏症的几率是50%，而且这种病已经夺走她的母亲和舅舅。南西为了找出这种遗传疾病的元凶，在马拉开波湖和美国的遗传学实验室经年累月地辛勤工作。然而即便她卓绝的奋斗最后终于得以分离出这种病的基因，找出致命的突变，但是找到治疗法的希望依旧渺茫。尽管她已经尽了最大的努力，让诊断用的基因检测法得以问世，她本人仍然表示不会接受检测，至少在可行的疗法有一线曙光之前不会。她宁可活在不确定中，也不愿知道这场输赢几率各半的赌局结果：她有50%的几率得面对身心衰退的噩运，这位活力充沛的女斗士，有朝一日可能只剩下一具毫无生气的躯壳。

但是我们仍旧有个问题必须解决，亦即如何锁定那些受突变影响的细胞，也就是需要换装“替代基因”的细胞。如今这仍是基因疗法所面临的最艰巨挑战。如何把好基因植入肌肉细胞，以便治疗假肥大型肌营养不良症？如何把好基因植入肺细胞和脑细胞，以便治疗纤维囊泡症和亨廷顿氏症？因此，在首度进行基因疗法的实验时，以鲜为人知的腺苷脱氨酶缺乏症为目标，是很合理的选择。因为要治疗这个病症所需锁定的目标细胞，是在血液中循环的免疫系统细胞，很容易取得。安德森的研究小组从这两个女孩的血液中取得大量的免疫细胞，在培养皿中培养，再让它们接触携带了正常基因的反转录病毒。等这些细胞原有的DNA和携带替代基因的病毒基因组结合后，再把这些细胞重新注入病人的血液中。

BC电视新闻记者黛比·史蒂文森（Debbie Stevenson）的儿子特勒（taylor）患有X染色体脆弱症，但一直到她的第二个儿子詹姆士（James）出生后才诊断出来。尽管在50%的得病率，詹姆士却幸运地没有得病，但史蒂文森家仍不愿把第三个孩子的未来交由命运来决定。他们决定借助胚胎着床前遗传诊断术，黛比表示：“有些人认为选择健康的胚胎是不道德的，但我想这总比在得知你的宝宝有重大疾病时，才作是否要堕胎的痛苦决定来得好。”这个家庭在花了一整年的时间寻找到愿意执行这个技术的实验室后，黛比终于在2000年如愿通过这个技术怀了史蒂文森家最小的成员。在做过X染色体脆弱症的检査后，小宝宝萨曼莎（Samantha）证明跟詹姆士一样，没有遗传到特勒的可怕疾病。

对于证实胎儿患有遗传疾病的孕妇而言，产前筛检提供了明确的选择：堕胎或继续怀孕。羊膜穿刺术只能用于至少已经15周大的胎儿，这个限制让选择堕胎更为痛苦。在这个阶段，堕胎所抹杀掉的不是一团没有特征的细胞，而是一个小生命——在超音波影像的协助下，胎儿显得非常真实，足以让父母对这个发育中的胎儿产生亲情。如果基于遗传筛检的结果而必须作出选择的话，大多数的父母——至少是那些并非坚决反对堕胎的人——绝对宁可在胎儿发育更早期的阶段作选择。这就是发明胚胎着床前遗传诊断术（preimplantation diagnosis）的灵感来源。

尽管遗传筛检在许多方面的确有用，但是总会引起争议。小儿科医师海格曼（Randi hagerman）在丹佛儿童医院服务时，决定对丹佛特殊教育班的儿童进行X染色体脆弱症的DNA检测。她的理由很简单：如果能找出患有这种病的儿童，就可以给予这些因病导致学习能力受损的儿童更好的照顾，依照他们的特殊需求来规划课程。结果在439个受检学生中，发现5人有X染色体脆弱症。（在荷兰一个规模更大的学校调查，1531名学生当中，找到11个先前没有诊断出的X染色体脆弱症病例。）

看来基因疗法似乎还要很长的时间，才能创造基因革命开始时预见的奇迹。盖辛格死亡事件是一次严重的失败，但是SCID疗法的白血病副作用造成的伤害甚至更大。在盖辛格的个案中，主因在于不可原谅的管理疏失，这个问题通过更严格的规定应该已经解决了。但是副作用的问题至今还没有可行的解决方法。在这个例子中，或许我们只能无奈地自我安慰：至少基因疗法治好了SCID，起码SCID是比这疗法引起的白血症还严重的病。幸好那名罹患白血病的男婴对化学疗法的反应显然良好。然而，盖辛格和白血病的事件具体呈现出了许多困难的问题，如果体细胞基因疗法要成为医学主流，就必须先解决这些问题。而我也不会天真地以为，未来的实验就不会遇到更多的困难。或许还要一段时间，我们才能确切地宣称已经解决掉所有想像得到的危险。尽管如此，我仍旧认为，这个技术破解遗传疾病宿命的潜力实在很大，医学界绝不能放弃它。

以这类方法来解决遗传缺陷所造成的祸害，显然是很合理的做法，但是专业人士或一般民众对基因疗法的构想，却不是很能接受。其实这种反应也不足为奇：一个连对谷物进行基因改造都极其谨慎的文化，想当然会反对基因克隆人类（你也可以称之为基因改造人类［GM human］），无论其潜在好处有多大。这样的文化会对生殖细胞疗法更加反弹也是可以预期的，因为操控DNA有破坏基因的危险。在体细胞基因疗法中，损坏造成的效应可能有限；但在生殖细胞疗法中，这类损坏有可能意外造成残障。即便是支持这些疗法的人，包括我在内，也会在确保这种技术绝不会造成意外伤害后，才会建议实行。不过，许多科学家坚信我们永远不该尝试种系基因疗法。无论是基于道德观或对未知事物毫无缘由的恐惧，我认为这类论点终究无法令人信服。基本上，生殖细胞疗法只是把无意间出错的事物矫正回来。但是目前这在学术上仍有争议的原因是，生殖细胞疗法仍然远远超出我们现有的技术能力。在能掌握它之前，我们应该把重心放在发展体细胞基因疗法上，使其成为一个强大的工具。

有些人反对扩大筛检范围，是基于比较抽象的原因。有些人认为筛检等于自承失败，是一种错误的解决方式。支持团体的宗旨就是要让患者有社群归属感，觉得受到社会的重视。而筛检所促成的结果，直截了当地说，就是堕掉染病的胎儿，这不就和这些支持团体的宗旨相互冲突了吗？

过去10年来，很少有疾病像阿尔茨海默氏症一样，让那么多人感到恐惧，每年因这种病而身心遭受折磨的人愈来愈多，现在有超过400万名美国人罹患这种病。患者的亲友首先会注意到他们犯了轻微的失忆，像是想不起来最近的事情或找不到正确的字眼，而他们可能会把这些情形归咎于年纪大了。接着患者的情绪可能有明显变化的迹象，但这在老年人身上也并不算不正常。但是随着病程发展，病人的症状会日益明显，让人不至于再弄错。丧失记忆的情形很快会变得异常严重，造成他们无法处理平时熟悉的工作，甚至简单的家事。语言愈来愈不流畅，经常说到一半就因为思绪中断而停下来。患者在知道自己的这些改变后可能会罹患忧郁症，使日益恶化的性格改变问题更加严重。重度阿尔茨海默氏症患者不知道自己是谁或身在何处，甚至认不出最亲近的人。随着记忆与性情不断恶化，他们所拥有的个人特质也逐渐被摧毁。

历经努力，在37岁第一次怀孕后，凯瑟琳·麦克欧利福（Kathleen McAuliffe）做了羊膜穿刺术，并放心地得知她的胎儿只有两条第21号染色体。但她不知道的是，从这个检测也可以看出其他的染色体异常。细胞遗传学家发现她胎儿的第2号染色体有倒位的情况：这就像这条染色体上有一个区段跑出来，翻了个身后，以跟原先相反的方向再嵌回原来的染色体上。但是除了这个消息以外，他们无法提供任何其他有用的建议，这个倒位有可能会造成问题，例如它可能造成遗传物质不平衡，但是它也可能完全没有作用。若要找到更多的信息，就得检查麦克欧利福夫妇的第2号染色体。如果他们当中任一人也有倒位情形（换句话说，这并不是胎儿的自发性变化），就可以推论这个倒位没有或只有极少的影响，毕竟双亲都是正常的。但是麦氏夫妇两人的第2号染色体都没有倒位现象，意味着这是在精子或卵子内初次发生的。这种倒位现象对胎儿有什么影响？凯瑟琳发现自己必须作一个攸关生死的决定。

于1989年首度施行的胚胎着床前检验，目的在于测知胚胎的性别；如果有可能罹患的是性联遗传疾病，例如假肥大型肌营养不良症，那么性别是相当重要的信息。一名是带因者的母亲可以选择只怀女胎，因为女孩虽然有可能是带因者，但是不会发病。后来把胚胎着床前遗传诊断术的用途，从简单的性别鉴定扩大至侦测特定突变的人，是温斯顿的同事汉迪塞德（Alan handyside）等人；1992年，他们首度用这个技术来检测不是性联遗传的纤维囊泡症。

在20世纪90年代早期，当时任职于密歇根大学的柯林斯跟加州大学柏克莱分校的玛丽-克莱尔·金合作寻找BRCA1。他们采取标准做法：收集家族、准备DNA样本、测试标志，这一切都着眼于这个基因上。一个超过50人的家族中，有多起乳癌病例，显然这个家族的体质容易罹患乳癌。1992年9月，这个家族的一名成员（姑且称她为“安妮”）向柯林斯的同事韦伯（Barbara eber）透露，她准备在下星期做双侧乳房切除术，虽然还没有迹象显示她已经罹患癌症，但她决定不再忍受对未来的不确定感，而想采取这种激烈的预防手段。然而韦伯从DNA分析中获得的结论是，安妮罹患乳癌的几率并不特别高，事实上，她得乳癌的几率跟没有家族病史的妇女一样。但是这个推论是以研究项目为背景的，而事前他们早已达成共识，这类数据不得用于临床诊断。

通过这种生化途径来矫正基因异常情况的做法，显然可行又有效。但是即使重组法的效率惊人，这种治疗法仍很昂贵，每年要17.5万美元，而且必须持续补充蛋白质，对病人来说也是一种负担。在这种情况下、遗传学家自然会希望能找到一种实际可行的方法来除去病根，而不是仅反制突变所造成的作用而已。遗传疾病的理想疗法是改变遗传，亦即矫正造成问题的基因。这种基因疗法可以让病患终生受益，一旦矫正好基因，就可以持续一生。至少在原则上有两种方法：体细胞基因疗法（somatie therapy），亦即改变病患精子或卵子内的基因，防止有害的突变传给下一代。

有时这些影响不是发生在当下这一代身上，而是在未来的世代身上。X染色体脆弱症（fragile X）是遗传性心智迟缓最常见的形式。（唐氏症更常见，但为自发性，通常不是经由遗传得到。）除了智商低以外，X染色体脆弱症患者的典型症状是脸形特别长，下巴和耳朵特别大，极度好动，偶尔会有易怒的性情。这种病跟假肥大型肌营养不良症一样，都是性联遗传（导致这种病的基因位于X性染色体上），不同的是，男女都有可能得病。拥有这个基因的一个正常备份，显然不足以压抑突变基因的影响；但女性的症状通常比较轻微，而且女性的得病几率是1/8300，男性则是1/5000。造成X染色体脆弱症的突变，跟造成亨廷顿氏症的突变类似：它是因DNA三联体CGG一再重复而引起的。正常人的CGG重复数约为30个，但X染色体脆弱症患者的CGG重复数至少有50个，有时甚至多达90个。由于我们目前尚未完全明白的原因，CGG重复数一般会随着每个世代而增加；一旦有大约230个CGG三联体，这个基因将无法再制造信使RNA，从而无法再发挥功能。这种病的名称来由是因为这些重复会使X染色体的结构明显弱化，易于断裂。

今日我们在处理遗传疾病时，能做的已经比20年前多得多；例如唐氏症和纤维嚢泡症患者的预期寿命不断增长，就是医学进展的证明。但是目前我们最强大的武器仍是早期的诊断。至于要不要接受筛检，最好是留给个人或父母来抉择，因为他们必须直接承受这些基因信息所带来的负担。就产前诊断而言，则应由孕妇来作决定。这并不是说他人不用参与，而是说最终的选择权应该归于孕妇，不仅因为她是胎儿的母亲，也因为无论我们喜不喜欢，现今的世界仍是由妇女来承担日常照顾儿童的责任。然而，无论作决定的各种考虑为何，对我来说有一件事是很明确的：长久以来，遗传疾病已经给无数家庭带来无法想像的悲惨后果，凯萝·卡利饱受亨廷顿氏症折磨的家庭就是一例。筛检可以借由预防遗传疾病的发生来减少这类不幸。在发展出筛检方法后，不把它们告知那些可能想采用的人是不合乎良知的，而不让所有人都能采用它们，更是令人无法原谅的做法。

这种基于严酷现实考虑的逻辑也适用于较小的国家，在这类国家，能够承受政策错误的资金更小。在以色列，一个对14334名妇女所作的试验性筛检研究发现，其中207人有前突变。在孕妇要求下所做的产前诊断，找出5个CGG重复情况已经扩增的胎儿。这些胎儿的命运当然是由孕妇来选择：自由社会不应要求妇女堕掉有遗传疾病的胎儿，也不应要求她将这样的胎儿生下。然而并非每位妇女都有扶养残障子女的准备，也不是每位妇女都会因为孩子未来的生活质量已可预见，而愿意终止怀孕。不过，无论个人的选择是什么，不变的事实是：筛检绝对会降低这种疾病的发生率，而这对社会毫无疑问是件好事。

阿尔茨海默氏症一般在60岁左右开始发病，但有一种比较罕见，占所有病例5%左右的类型，会在40岁左右就发病。这种早发型阿尔茨海默氏症会让病患家属仿佛置身地狱，就跟亨廷顿氏症患者的亲友一样。早发型阿尔茨海默氏症患者在生命颠峰时期发病，然后逐渐遭到无情的摧毁。在数代当中有多位成员患病的家族，以前会被描述为遭到毁家灭门的“生物大屠杀”（biological ）。玛丽-克莱尔·金在她突破性的乳癌研究中，首度提出一个论点，认为任何疾病的早发形式可能比一般形式具有更清楚的遗传原因；早期大多数的阿尔茨海默氏症研究就是根据这个论点，把重心放在了早发型阿尔茨海默氏症上。到了1995年，研究人员已经发现三个相关的基因，它们都跟淀粉样蛋白（amyloid protein）沉积的处理过程有关，早在1906年，阿尔茨海默医生（Alois Alzheimer）首度描述这种疾病时，就已经提到病患脑部有淀粉样蛋白堆积的情形。因此早发型阿尔茨海默氏症显然是遗传的，但是其他比较常见的阿尔茨海默氏症类型呢？

在这类遗传疾病中，至今最广为人知的是以英国医师唐恩（Jorisomy21）。

现在我们已知PKU是编码苯丙氨酸羟化酶（pyrosine）。PKU是一种罕见的疾病，在北美的罹患率大约为1万人中有1人，而且具有隐性遗传模式，孩子要从双亲遗传到两份突变基因（父一份，母一份）才会发病。病童的羟化酶无法发挥功能，造成苯丙氨酸在血液中累积，伤害脑部发育及导致严重的智力障碍。预防方法很简单：PKU儿童只要从出生起即以苯丙氨酸含量低的饮食为主，就可以正常成长，也就是尽量少摄取蛋白质，不喝含人工糖精的汽水，这些是苯丙氨酸的两大主要来源。仅是营养来源一项就足以造成脑部正常发育和严重残障的差别。从儿童一出生就检测其PKU状况，当然很重要。美国医师盖斯瑞（Ruthrie）发明了一种简单的检测方法，可以得知血液中苯丙氨酸的含量，他积极推广这种方法，直到它成为新生儿的标准检测项目为止。自1966年起，每个新生儿都由脚跟抽血采样，分析苯丙氨酸含量。每年有几百万名新生儿接受盖斯瑞血液检测法，不需要检验DNA任一碱基对，就可以筛检出这种遗传疾病。在这个检测计划推行前，美国大约有1/100智障儿是PKU所引起的，现在每年只有少数病例而已。

杜克大学（Duke Uy）的罗塞斯（Allen Roses）没有跟着大伙走，反而选择研究常见得多的晚发型阿尔茨海默氏症。晚发型仅偶尔出现在家族中，例如，在1984年宣布患病的前总统里根，他在两年后失去了死于同一型阿尔茨海默氏症的哥哥尼尔（Neil），他们的母亲也是死于这一型。

得知胎儿有唐氏症的妇女通常都会选择终止怀孕。因此，在实施例行产前筛检的国家，唐氏症宝宝出生的数目日渐降低。然而在统计上，实情比这复杂：妇女晚生子女的趋势（经常是基于工作原因）其实增加了妇女怀唐氏症胎儿的几率。所以，在英国是以该年所有孕妇的年龄来预估可能会有的唐氏症宝宝数目，再以此为基准来衡量筛检计划的成效。现在我们看到的是唐氏症宝宝的比例不断下降；例如在1994年，筛检计划使唐氏症宝宝的发生率减少了40%左右。

但是，尽管有这些技术上的困难，纤维囊泡症的产前筛检仍可以找出许多已经有这种病的胎儿。既然如此，为什么没有扩大实施筛检？矛盾的是，造成筛检范围仅限于有纤维囊泡症病史家族的主要推手，正是支持纤维囊泡症患者的团体。他们担心扩大筛检范围会瓜分有限的资源，使寻找疗法的终极目标获得的资源变得更少。这样的担忧是可以理解的，特别是现在。据估计，目前约有3万名美国人是纤维囊泡症患者。医疗上的进展已大幅延长了患者的预期寿命，而找到疗法应该也是可以期待之事。尽管如此，我们还是不能说疗法即将问世，这是不负责任的说法。患有纤维嚢泡症的婴儿，仍可能得和这种使身体日益耗弱的疾病奋斗一生。尽管治疗纤维囊泡症绝对是首要之务，但仍应让有意愿的孕妇有接受筛检的途径。然后她可以在对胎儿状态有充分了解的情况下，自由作出适当的选择。

三染色体的情况也会发生在其他的染色体之上，但是这些情况所造成的结果太过严重，因此孕妇都会自然流产，只有第13号和第18号染色体的三染色体情况例外。但是有三染色体13的婴儿大多只能活数周，而有三染色体18的儿童通常会在1岁前死亡。包括三染色体在内的染色体异常可能经常发生，许多染色体异常是会致命的，有些则没有或仅有极少的作用。据估计，目前总妊娠数中有多达30%是以自然流产结束，而在这当中，大约半数流掉的胎儿有某种形式的染色体畸变。染色体发生变化的后果可能远不如多出或少掉一整条染色体来得可怕，这些变化或许是一条染色体上有数个区段重新排列，或有一部分转移到另一条染色体上。如果这造成遗传物质净增加或净损失，如同多出或少掉一整条染色体的情况，这种不平衡的结果通常是有害的。不幸的是，对胎儿染色体进行一般的细胞分析，只能侦查到重大的失衡情况，但有时即使是较不重大的失衡情况也会造成非常严重的后果。

有时照顾患者比本身患病更令人难以忍受。乔治亚州汉普顿市的凯萝·卡利（Carol Carr）一直照看着她丈夫霍伊特（），霍伊特在30多岁时罹患亨廷顿氏症。他姐姐罗丝琳已经因这种病过世，他哥哥则在获知诊断结果后立即自杀。凯萝辞掉工作，成为霍伊特的全职护士，照顾了20年。在霍伊特被诊断出来前，他们已育有三子，而当他在1995年病逝时，凯萝已经开始照顾两个年长的儿子蓝帝和安迪，就跟照顾她丈夫一样，喂他们吃饭、替他们洗澡、给他们吃药、帮他们上厕所。小儿子詹姆士也很快显现症状，绝望的凯萝只好把两个大儿子送到私人疗养院。2002年6月8日，她在疗养院枪杀了他们俩。根据《纽约时报》的报道，詹姆士说，亨廷顿氏症早在他心碎的母亲扣下扳机之前，就已经杀死了他的两个哥哥。

注释：

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辛迪·柯特薛尔是最早参与基因疗法的病人。在到冷泉港实验室参观后，她给沃森寄了一张沃森演讲时的图画。

这个故事始于1934年的挪威。一位年轻的母亲决心要找出她4岁和7岁的两个孩子究竟出了什么问题，他们出生时似乎十分正常，但是较大的孩子到了7岁还无法完全靠自己上厕所，会说的字也没几个，更不用说完整的句子。这个病例引起生化学家及医师佛林（Asbjφrn Fφlling）的注意。在进行一连串检验后，他发现一个他认为跟他们的情况有关的生化异常现象：他们的尿液中含有过多的苯丙氨酸。但他也发现他们并非孤立的个案，他在挪威各地22个家庭里找到的34个相同病例，使他察觉到自己在无意间发现了一种遗传疾病。

戴维·维特（David Vetter）自从出生之后就没有直接接触过另一个人类，因为他罹患了严重综合型免疫缺乏症（severe bined immunodeficy disorder, SCID）。他的身体无法制造B细胞和t细胞，由于这两种细胞都是免疫系统对疾病产生反应的重要成分，所以他只要轻微感染就会生病。

治疗方面呢？我们在治疗大多数的遗传疾病上，进展仍跟亨廷顿氏症一样令人沮丧。我们已经有足够的知识可以进行诊断，或许也能避免它们发生，但还没有找到治疗方法。幸好遗传学知识已让我们找到一些疾病的疗法，只可惜这些疗法中极少像苯丙酮酸尿症的治疗法一样简单有效——苯丙酮酸尿症患者可以通过限制一些饮食项目，恢复正常的生活。

1990年9月，阿善蒂率先接受了这个疗法；辛迪则是在4个月后。她们每几个月就注射一次经过基因改良的免疫细胞。同时，她们仍继续接受与基因无关的酶替代疗法，跟高雪氏症患者的疗法相同，但是剂量较少。这是美国国家卫生研究院的人类基因疗法小组委员会要求的预防措施，他们认为在没有任何安全保障的情况下让这两个女孩接受新疗法太过危险，这论点很合理。虽然这个实验是在不完全控制的情况下进行的，但似乎仍获得成效：两个女孩的免疫系统都有改善，而克服轻微感染的能力也变得较好。我个人可以作证，辛迪在1992年和家人造访冷泉港实验室时，看起来就像个非常健康的11岁女孩。然而在10余年后，这个实验仍无法获得完全确定的结果。现在阿善蒂的免疫系统功能正朝正常的水平前进，但她的t细胞（胸腺淋巴细胞）大约只有1/4是来自基因疗法。在辛迪的血液中，来自基因疗法的t细胞所占的比例更小，但现在她的免疫系统运作得很好。不过我们还是很难说这两个女孩的进展有多少是基因疗法的成果，又有多少是持续接受酶疗法的成果。这样的结果太过模糊，所以不能毫无保留地算是基因疗法的成功。

这名少年的病逝不仅对他的家人是一大打击，也令研究圈震惊。详尽的调查发现，这当中有严重的程序缺失，最显著的错误是：虽然先前在相同的研究中已有两名病患出现肝中毒的症状，但这些病例却没有通报给任何管制当局，也没有告知自愿参与研究的患者。如果盖辛格家知道这点，他或许不会这么急着自告奋勇，说不定他至今仍活着。这场悲剧对基因疗法的进展是一大打击。有一阵子，美国食品及药物管理局要求全美国的大学及其他数个研究计划终止这类实验。参议院惟一的医生，来自田纳西州的佛瑞斯特（Bill Frist）也深入调查了人体实验的通报程序；克林顿总统则要求改进“告知同意”的标准，认为实验对象有权获知所有的潜在风险。如果盖辛格的事件带来任何正面效果，那就是联邦政府对人体实验的监督愈来愈严格。

移植疗法的进步看似充满希望，1983年10月，就在戴维过了12岁生日的一个月后，他接受姐姐捐赠的骨髓，动了骨髓移植手术。不幸的是，后来发现姐姐的骨髓内含有一种病毒，在戴维毫无防卫能力的系统里引起了恶性淋巴瘤。1984年2月，他被迫离开“泡泡”，住进加护病房。他在不久后去世，但至少在最后一段日子里，他终于能够体会到人类温暖的抚触。

但是，DNA分析使我们的未来也能有更多用比较温和的方法对抗乳癌的机会，如同密歇根的研究计划揭露的另一个故事。安妮的一位堂姐得知自己十之八九带有蹂躏其家族的BRCA1突变，由于她已经有多年没有照乳房X光片（讽刺的是，在高危家族里，这种由于恐惧而造成的疏忽并不罕见），于是她恐慌了。那天稍晚，韦伯安排她照乳房X光片，结果发现一个初期阶段的小肿瘤，它可以轻易切除，但是在例行检查中肯定会被忽略。自我检查和定期照乳房X光片无疑拯救了许多人的性命，但是就一些案例而言，推广这些检查的运动有可能造成出乎意料的后果，让这些人误以为自己很安全。对有遗传疾病风险的人进行筛检，让我们得以发现谁是那些在做影像检查时特别严格的人。风险愈高，就需要愈仔细的监测。长此以往，我们才可望在愈来愈少的海水中，找到愈来愈多的针。

在丹佛这项研究中，最有意思的部分或许是学生家长和监护人对海格曼提议的反应。他们大多认为这个诊断具有好处，可以改善孩子的教育，也能检验出家族血统中是否存有这种疾病。但是却有足足1/3的家长拒绝这项检测，理由不是说他们十分确定自己的孩子绝对没有X染色体脆弱症，就是担心这个检测会对孩子造成太大的压力。海格曼因这个计划饱受批评，反对人士群起而攻之。这些人坚信，试图以驾驭DNA来解决社会问题，无论如何，都会造成“基因极权政治”的危险。

许多女性读到这里可能会产生一个问题：我怀孕时为什么没有做纤维囊泡症、X染色体脆弱症或假肥大型肌营养不良症的筛检？遗憾的是，这些妇女中有的人可能已有孩子罹患这类疾病。在使医学技术大转型的遗传学革命之后，有一个格外令人沮丧又没有道理的事实：科学进展与病人医护的脱节。事实上，比较正确的说法应该是，这点从未得到应有的重视，让两者立即挂上钩。无论如何，许多妇女根本就没有机会得知她们有哪些选择，而现在已经可用的检测方法，使用率也极低。

2000年，《美国人类遗传学期刊》（Ameri Journal of ics）发表了一项调查结果，这项调查询问健康保险业者，如果可以获得遗传信息的话，他们是否会根据遗传信息来调整保费的费率？他们会不会打算要求健康状况良好，但因基因突变而容易患病的客户付更高的费用？大约有2/3的受访者坦承会，而剩下的1/3十之八九在说谎。保险公司不是慈善机构，而是生意人，必须让股东满意。我们没有理由假定，他们在可以自行其是的情况下会改变向来的做法，亦即把有风险的客户保费提到最高，而尽量避免替最可能申请理赔的客户承保。这份报告也引述了一个案例：有一家保险公司怀疑一位客户患有遗传疾病而提高其保费费率，只因为这人曾经申请做亨廷顿氏症的诊断检测。

从这类问题看来，在赫胥黎想像的25世纪来临前，他笔下的《美丽新世界》（Brave New orld）就已然堂堂登场了。DNA已经深入21世纪的生活，就像一个无法再关回瓶中的精灵。至于我们要如何运用它，决定权则在于我们这个民主社会。不幸的是，在民主社会中，立法的速度似乎总是跟不上实际的需求：一般而言，通常要有数起车祸发生后，某个危险的十字路口才会装上红绿灯。可能要到有一些极端不公平的可怕事件发生，有人因自己的基因组而成为受害者之后，才会有推动适当法律通过的动力。这应该是什么样的法律昵？“基因隐私”应该是基本准则，但不一定是最终目标。基因隐私应该与社会的其他优先事项达成平衡，尤其是在对抗疾病上。在这方面要有所进展，医学研究人员能否尽量取用大众的基因资料显得日益重要。立法不应阻挡我们充分开发DNA的诸多潜力，包括减轻人类痛苦、告诉人们有关其本身及祖先之事，或协助找出罪犯等等，而且它至少要能确保，所有人民不会因其基因而被剥夺民权或人权。

由于发育中的胎儿必须够大，才能安全地从其身上取出组织样本，因此这类诊断不能在怀孕前期进行。一般而言，孕妇是在怀孕第15周到第18周时接受羊膜穿刺术（amesis），这种检测法是取出一些羊水来进行化验（羊水中自然含有胎儿的细胞）。另一种可以在怀孕第10周就进行的检测法，则是收集绒毛膜绒毛（cu ion, FISh），诊断速度更快。这种方法是把一个小荧光分子贴到第21号染色体特有的一段DNA序列上，再注入样本中，接着它会连结至胎儿第21号染色体的DNA。如果细胞核上有两个荧光点，这个胎儿是正常的；如果有三个荧光点，这个胎儿则有唐氏症。

伦敦汉默史密斯医院（al）的温斯顿（Robert inston）是一流的妇科显微手术医生，擅长于输卵管缺陷矫正手术（输卵管缺陷会使妇女无法受孕）。他也是在英国电视上推广科学与生物医学研究的健将，甚至有余暇以勋爵的身份担任上议院议员，就相关议题提供意见给政府。他结合试管受精（IVF）与以PCR为主的DNA诊断两种尖端技术，发展出一种方法，在胚胎殖入妇女的子宫并开始发育前，就检查这个胚胎的基因状态。数个胎体在试管里受精后，在实验室里发育，直到每个受精卵分裂三四次，有8到16个细胞为止。这时小心地从每个胚胎移出一两个细胞，取出DNA，再用PCR扩增相关的序列，以决定每个胚胎是否存有突变。PCR能扩增极微量的目标DNA，多亏了它这惊人的能力，这种能在胎儿发育极早期就进行诊断的方法才得以问世。然后父母便可以放心地殖入没有遗传疾病的胚眙。

20世纪60年代，简单的血液检验发展出来以后，筛检计划在全美各地仓促展开。尽管立意良善，但它们造成的伤害却比带来的好处还多。筛检人员一般没有正确地告知检验对象有关这个筛检及其结果的重要性。许多诊断是带因者的人误以为自己患有这种疾病；有些人甚至因此找不到工作或无法参加健康保险。有可能把患病危险传给下一代的夫妇，被强力劝告必须考虑生孩子的后果。这些筛检计划（有些是强制性的）实质上形成一种压制，让一些人感到种族优生学又在美国复辟，检验结果呈阳性的人全都被打上了歧视的烙印。悲哀又讽刺的是，从纯粹医学观点来看，这个筛检运动其实是很有道理的：当时尽管在治疗上已有进展，但镰形细胞贫血症仍是痛苦的慢性病。对这种预防胜于治疗的疾病，筛检是最好的方法，但是最初设计来根绝它的机制在执行上却有很大的缺失，反而激怒了许多原本想造福的对象。

你的DNA可以告诉别人很多有关你的事。如同先前所述，如果你的家族有亨廷顿氏症的病史，你的DNA可以预示你的未来；不久后，DNA或许也可以指出你罹患心脏病等某种常见致命疾病的相对风险，视你是否拥有某个（或数种）特殊的变异基因而定。你拥有哪一型的APOE基因，已经可以作为阿尔茨海默氏症的指标。但是我们该不该担心，这个极度隐私的信息有一天可能会成为对你不利的工具？对许多美国人来说，他们最担心的无疑是有一天遗传信息会让他们无法参加健康保险。

20世纪50年代，用显微镜来研究染色体的细胞遗传学（cytogeics）兴起。把这方法用于诊断后，科学家很快就发现，染色体数目异常（通常是多一条或少一条）必定会引起严重的机能障碍。这些问题根源于基因数不平衡，正常状况应该是每个基因有两份。这类情况不像假肥大型肌营养不良症或纤维囊泡症会在家族里遗传，但仍旧属于遗传的范畴：它们是因为产生精子与卵子的细胞分裂过程发生意外，而自发形成的疾病。

就在基因疗法界仍因盖辛格死亡事件的冲击而震惊不已时，法国传来令人振奋的成功消息。法方锁定的目标是严重综合型免疫缺乏症（SCID），亦即造成维特终生以“泡泡”为家的疾病。虽然骨髓移植可以达到治疗效果，但成功率只有40%左右，即使移植成功，也经常有可怕的并发症，如同维特不幸的案例。2000年，费希尔（Alain Fiscal）领导的医疗小组，对两名婴儿进行了基因疗法，他们跟维特一样，也是一出生就住在无菌的隔离空间里。这个小组采取跟治疗腺苷脱氨酶缺乏症相同的方法，以反转录病毒为载体，把需要的基因送入取自婴儿的细胞，再把这些细胞重新注入婴儿体内。但法国小组作出了一个相当创新的改变，他们是从婴儿的骨髓中取得的待改造细胞。这个方法运用的是骨髓的免疫干细胞，而不是一般在血液中找到的普通t细胞，如果成功的话，这个方法可以成为自发永续的基因疗法。干细胞在复制时，不仅本身的数目会增加，由它们自然分化形成的特化体细胞（specialized somatic cell）也会增多。因此，由经过改造的干细胞所产生的t细胞，也会携带相同的新插入基因，患者就不必持续注射改造过的细胞。

并非所有的遗传疾病都会因为医学无能为力而成为悲剧，最好的实例或许要算是促使一些食品（特别是汽水等不含酒精的饮料）包装上出现细字警语“含苯丙氨酸”的疾病。苯丙氨酸是一种氨基酸，但是患有遗传疾病苯丙酮酸尿症（ponuria, PKU）的人无法处理这种氨基酸。

结果，原先大家期望的疗法最后证明是一场空。戴维仍以“泡泡”为家，而他也引起全国的注意。美国太空总署尝试帮助他，为他制造了一个活动型生物支持隔离系统（Mobile Biologistical Isolation System），基本上，这是一套让戴维可以自由地到“泡泡”外探险的太空装。但是，就算太空装也只是另一种形式的“泡泡”。

只要我们一直停留在目前的“中间阶段”，亦即大致上只有诊断能力而没有治疗能力，那么基因知识仍会显得可怕。但这并不是我们第一次遇到这种医学困境。在20世纪初也有类似的情况，当时被诊断出糖尿病的婴儿等于被宣判死刑。如今随着胰岛素疗法的问世，这类儿童可以好好地长大成人。我们作研究的目的就在于希望不久的将来，对于亨廷顿氏症这类疾病的诊断能有相同的结局：从宣判死刑变成开立疗方。

正文 13 人类的本质：天性VS教养

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到美国俄亥俄州的双堡（twmsburg）参加年度大会的同卵双胞胎

由于这个家族惟有男性有这种情形，显示这是性联遗传。这种遗传模式与可能位于X染色体上的一个基因一致，而且它是隐性的，一般不会表现在女性身上，因为女性第二个X染色体的正常基因会盖过这个缺陷基因的作用。但是由于男性只有一个X染色体，隐性变异会自动表现。借由比较这个家族里受影响与未受影响成员的DNA，布鲁纳和他的研究小组把这个基因的位置正确地标在了X染色体的长臂上。在跟马萨诸塞州总医院的布瑞克菲尔德（Xandra Breakfield）合作研究后，他发现这8个暴力男性体内，为单胺氧化酶编码的基因都有一个突变且无法发挥功能的复本。单胺氧化酶是一种脑部的蛋白质，负责调控单胺（monoamines）这种神经传递素，肾上腺素和血清素都属于单胺。

双胞胎研究的标准模式有一个基本前提：相同性别的双胞胎，无论异卵或同卵，是以相同的方式扶养长大的（亦即接受同样的“教养”）。以某个可测量的特征为例，比如身高。如果一对异卵双胞胎DZ1和DZ2是在相同的饮食、关爱与其他因素下成长，他们的身高差异可归因于基因差异，以及任何在教养上的细微差异（例如DZ1总是把牛奶喝完，DZ2则否）所造成的综合结果。若是用一对同卵双胞胎MZ1和MZ2作相同的研究，由于他们的基因一模一样，因此可以消除掉基因差异的因素；MZ1和MZ2的身高差异必记只是细微的环境差异所造成的。在一切条件都相同的情况下，同卵双胞胎一般在身高上比异卵双胞胎更相似，而其相似程度可以用于评估遗传因子对身高的影响。同样地，同卵双胞胎的智商相似程度也高于异卵双胞胎，可以反映出遗传因子对智商的影响。

心智疾病的基因至今仍很难琢磨，部分原因或许就在此。最近的一项研究显示，基因图谱分析已经证明，造成精神分裂症的基因分布在多达12条染色体（总数的一半）上。躁郁症的情形也差不多，相关基因分布在10条染色体上。但是这当中还有一个有趣的发现：在以基因图谱研究找出这两种病的基因区域后，发现其基因区域似乎的确有一些重叠现象。因此，或许有些基因负责的是人脑的整体组织与结构，这些基因的功能不良，或许是躁郁症和精神分裂症患者都有妄想或幻觉的原因。在这个领域的研究史上，经常有期望很高但最后落空的情形。例如某项研究在一个族群里找到了具有说服力的相互关系，但后续的研究却又无法在其他族群找到相同的相互关系。1987年就发生了这样的例子，一个以安曼派教徒为对象、经过大肆宣传的躁郁症研究，发现这种病与第11号染色体有关，但这个看似很有希望的发现最后却没有通过后续研究的考验。斯坦福遗传学家里施（Neil Risch）和波兹坦对这种令人失望的结果有很适切的评述：

我们看到现今的趋势逐渐脱离了约翰·沃森学派教养至上的立场。而这种背离行为主义观点的转变，跟我们首次了解行为的遗传学基础会同时发生，并不是偶然的巧合。如同第十一章所述，多年来，人类遗传学一直落后于果蝇和其他生物的遗传研究，原因就在于缺乏基因标志，以及我们不可能对人类做繁殖实验。但是，自从1980年以DNA为基础的基因标志问世之后，通过建立相关基因的图谱从而对人类性状进行分析，便开始突飞猛进地发展。大多数的工作自然集中在遗传学可以解决的人类最迫切的需求上，亦即遗传疾病的诊断与治疗。然而，有些工作的目标已经开始放在非医疗的问题上。例如，普洛明便利用一年一度在艾奥瓦州举行的全美国超级聪明学童聚会来寻找影响智商的基因。要寻找这种基因，这些智商平均高达160，有点吓人的孩子显然是最好的起点。普洛明把他们的DNA跟“正常”小孩（智商在平均范围，像你我这样的人）的DNA作比较，他也的确发现第6号染色体上的一个基因标志跟极高的IQ有些微关系，所以有理由假定那个域的一个基因或数个基因，可能以某种方式影响IQ。当然，决定这类复杂性状的机制往往牵涉许多基因。

李森科操纵媒体的谨慎手法，倒是经过缜密的思考。他从《真现报》初尝成名滋味后，就发现国家控制的媒体是提高自己科学地位的理想舞台，胜过堆满灰尘、乏人问津的学术或专业期刊。《真理报》在1929年特别报道过两次这位赤脚教授成功的春化处理方法，两次都详尽描述了纯朴的老李森科先生所作的贡献。

无论是否受欢迎，双胞胎研究史向来波折多端。有些恶名来自与伯特（CyrilBurt）爵士有关的争议，这位著名的英国心理学家是用双胞胎来研究智商遗传学的开路先锋。1971年他辞世后，其他学者详细检验了他的研究，发现其中一些可能是伪造的。有些人指控，伯特在需要更大的样本数时，会不时虚构一些双胞胎出来。这些指控的真相迄今未明，但有一点是无可否认的：这件事不仅让双胞胎研究，也让所有旨在了解智商的遗传基础的研究，蒙上遭人怀疑的阴影。事实上，伯特事件，加上这个研究课题的高度政治敏感性，造成研究经费削减，扼杀了研究计划。没有经费，就没有研究。明尼苏达大学杰出的科学家布沙尔（tom Bouchard），在1990年对分开抚养的双胞胎进行大规模调查，重新界定了双胞胎研究，但他实在很难筹措经费，被迫向一个以支持行为遗传学来推动暧昧政治意图的右翼组织寻求援助。开拓者基金会（Pioneer Fund）成立于1937年，劳克林就是基金会早期的名人之一。我们在第一章中曾介绍过这位研究鸡的遗传学家，他后来把注意力转向了人类，并成为美国科学种族主义的先锋之一。该基金会的宗旨是“人种改良，特别是与美国人民有关之人种改良”。布沙尔这类正统的研究人员被迫在寻求有污点的赞助人和看着自己的研究天折之间作选择，这代表着对本应负责资助科学研究的联邦政府机构的严重控诉。税金的使用分配竟是根据政治上而非科学上的价值来决定。

单胺氧化酶的故事不仅与这8个暴力的荷兰男性有关，后来它还让我们了解到基因与环境之间的交互作用，亦即天性与教养之间复杂的相互关系对人类行为的影响。2002年，伦敦精神医学研究所的加斯比（Avsic predictor），可以测出单胺氧化酶基因邻近区域是否有突变发生，该区域是负责调控单胺氧化酶产生数量的开关。单胺氧化酶量高的受虐男童比较不会有反社会行为，而含量低的则比较会有。就这些单胺氧化酶含量低的男孩而言，是基因和环境同谋，使他们较容易犯法。女孩受影响的几率比较小，由于这个基因位于X染色体，而女孩同时遗传到两个低含量基因的可能性较小。但有两个低含量基因的女孩可能会跟受影响的男孩一样，有类似的反社会倾向。然而，无论是男孩或女孩，这都绝对不是百分之百的因果关系。在成长时受到虐待，并且单胺氧化酶含量低，并不代表必定会成为罪犯。

我们不能忘记，人脑和鼠脑的功能毕竟天差地别。迄今为止，还没有哪个鼠类——无论它是居住在山区或草原——创造出一件艺术品。但我们仍应牢记人类基因组计划最值得省思的一课：我们的基因组和小鼠的基因组像得惊人。自人与鼠的谱系分离以来，已各自进化了超过7500万年，但是在这段期间，控制人与鼠的基本遗传软件并没有太大的改变。

但是，就算英国人没有达成让爱尔兰人皈依新教的目的，他们仍成功破坏了数代爱尔兰人的教育质量，连野外学校的老师冒险教学的英勇作为也无法挽回这一点，最后终于形成了爱尔兰人是“愚蠢”（stupid）的刻板印象。其实，对于这所谓的“愚蠢”，比较适当的说法应该是“无知”（ignorant），而这正是克伦威尔及其继任者的反天主教政策直接造成的结果。

有关环境对人类智力的影响，最令人振奋的证据或许莫过于弗林效应（Flynn effect），亦即全球智商普遍提高的现象，第一位描述此效应的是新西兰心理学家弗林（Robert Flynn）。自20世纪早期开始，在美国、英国和其他工业化国家（这些国家都有可靠的数据记录），每一代的智商平均上升9到20。基于我们对进化过程的了解，有一件事可以确定：我们并没有在全球人口中看到大规模的遗传变化，因此这种改变必定主要来自于教育、健康和营养整体水平的提升。当然，这当中多半还涉及一些我们尚未了解的因素，但弗林效应已足以指出，即使一个性状的差异性大多是由遗传差异所决定，但这个性状的可塑性还是相当高的。我们绝非任由基因操纵的傀儡。

李森科及其追随者一想到新苏联人要卑微温顺地追随布尔乔亚“资产阶级”的西方科学家，就痛心疾首。李森科对发展农业所提出的疯狂理论，甚至到了声称只要提供正确的环境，就可以改变任何作物的地步：以简单的方式操纵环境，就可以把冬麦“变成”春麦。而且根据李森科的说法，它们不只改变一季而已，改变后的作物可以成为纯种作物——那些后天获得的性状将会传给下一代。最后李森科成为彻底的拉马克学派信徒。在热衷实验的罕见时期，他甚至命人做实验“驳斥”孟德尔学说——堕落的西方遗传学之基础。李森科的数学能力不足，他真的相信实验结果证明了孟德尔的遗传概率是错误的，即使后来一位杰出的苏联数学家重新分析数据后，证明它们完全符合孟德尔的预测。李森科也不是都不做实验，只不过他绝不允许实验结果跟他那异想天开的学说有丝毫抵触。

英国人希望爱尔兰青少年到英国人赞助的新教学校就读后，会逐渐弃绝天主教信仰。但是他们的愿望没有实现。光靠打压，甚至奖赏的方式，不足以让爱尔兰人背离自己的宗教，反而催生了自动自发的地下教育运动，亦即所谓的“野外学校”（hedge school），巡回的天主教老师在不断变更的户外地点秘密教导学生。“野外学校”的上课环境相当骇人，有位访客曾在1776年提及：“它们几乎可以说是水沟学校，因为我看到许多水沟里坐满了学生。”但是到了1826年，在总数55万的学生中，估计大约有40.3万人是在“野外学校”上课的。这些学校逐渐成为爱尔兰反抗运动的浪漫象征，诗人奥黑根（John O'hagan）还从这些学校汲取灵感，写出了下面的诗句：

在所有双胞胎研究中，最引人注目的是智力遗传学。我们的聪明才智有多少是由基因决定的？日常经验便足以证明，这当中有许多差异。我在哈佛任教时发现一个熟悉的模式：在任何群体中，总是有一些不太聪明的人和一些极其聪明的人，而绝大多数人都是中庸之资。尽管哈佛的学生在入学前都经过智能筛选，但这并没有使哈佛成为例外。无论是哪个群体，都有相同的比例。这个“钟形曲线”几乎适用于人类任何有差异的性状：例如大多数的人都是中等身高，但总是有一些人特别高，有一些人特别矮。但是在用钟形曲线来描述人类智力的差异时，却引来一阵激烈的挞伐。原因在于，在一个机会平等的社会里，每个人都能自由地根据本身的智慧和能力尽量发展，智力这种性状具有深远的社会经济意义：测量智力可以预测出一个人未来生活的好坏。于是，天性与教养的争议，和我们这个讲求“英才”的社会的崇高愿景纠缠在一起。但是鉴于这两个因素复杂的相互作用，我们要如何确实地判断它们各自所占的分量？聪明的父母不仅传递聪明的基因，他们养育小孩的方式通常也有助于子女的智力发展，这使得基因与环境的作用混淆难分。严谨的双胞胎研究之所以非常珍贵，正是因为它们让我们得以分析智力的构成要素。

但是在上述这类疾病中，心智问题其实是整个系统发生机能障碍的副产品，因此我们无法从中得知多少与行为有关的遗传学。这有点像停电时发现计算机不能用了，这样一来你知道计算机是需要电力的，但对计算机功能的细节却仍所知甚少。所以，要了解行为遗传学，必须研究直接影响心智的疾病。

在进化心理学领域，研究人员要探究的是人类行为的共性——人性。亦即我们每一个人都有的特征，无论你是新几内亚的高地居民，还是巴黎女子。我们希望能了解某个性状跟过去由这个性状所带来的适应优势之间的关系。这类相互关系有的很单纯，争议也较少。例如新生儿的抓握反射动作很强，可以光靠手脚支撑悬吊在半空的全身重量，这种能力可能源自于婴儿必须能够紧紧攀住多毛的母亲才能生存的年代。

现代遗传学谨记优生学的教训，科学家一般会小心避开显然具有政治涵意的问题，甚至连那些不那么明显会成为政治议题的问题，也不敢碰。例如先前我们曾提到，肤色这类明显的人类性状却遭到遗传学家的忽视。这也难怪他们，毕竟在有这么多有趣问题可供研究的情况下，何必挑一个可能会让你惹得大众媒体争论的问题，或是更糟，成为白人至上主义者的宣扬工具呢？但是对争议的厌恶，甚至是有更实际、更隐微的政治考量的。科学家跟大多数学术界人士一样，一般倾向于自由主义，会投票给民主党。虽然很难说这种支持立场有多少是基于个人的原则，又有多少是基于实际利益，但一般都认为民主党政府在研究经费方面比共和党政府慷慨。由于本身在政治谱系中属于自由主义那一端，而所处社会环境又无法忍受与主流意识型态不符的真相，所以在这种情况下，大多数的科学家都小心地避开可能会揭露这类真相的研究。他们恪守正统自由主义派盛行的路线，尊重差异，认为人原本就有差异的权利，却避谈可能造成这种差异的生化原理。依我看来，这对科学和民主社会都不是好事，最终也对人类福祉有害。

如同先前所见，要理清多基因性状很困难，因为每个基因都只有一小部分作用，而且环境经常对整个性状有很大的影响，躁郁症和精神分裂症正是如此。但这种整体性的研究困难也让研究人员养成一种坏习惯：他们倾向于只发表正面的结果，而不公布已被剔除的可能性。相反的做法也使问题加剧：在无数基因图谱绘制者证明某条路行不通之后，研究人员只要发现任何相互关系的蛛丝马迹，就会有一股发表的冲动。会有这种冲动是可以理解的，但这种做法经常招致相反效果。在理想状况下，发现相互关系应该只是一个开端，后续应该作更多深入的分析，分辨哪些是有意义的结果，哪些是统计上的巧合——毕竟，如果尝试的标志够多，偶尔会碰到一些看似有相互关系，其实缺乏基因连结的巧合，也是可以预期的。但是研究人员在必须获得结果的压力下，经常过早发表其发现，后来当其他研究小组无法复制相同结果时，才难堪地撤回这项宣告。

对苏联官员来说，赤脚教授的形象是不可抗拒的。他是“大地之子”，一个真正的苏联人，一个真正的农民阶级；他的农业“直觉”无疑比不中用的知识分子从书本中得来的知识有价值。李森科也没令人失望，趁着新获得的名声很快地提出，冬麦应该经过“春化作用”（vernalization）的处理。冬麦一般是在秋天种植，在冬天长出嫩芽，但其中有些会枯萎，剩余的则在春天成熟。李森科建议，“春化”处理可以避免冬天的损失。他宣称只要让种子变得湿冷，就可以骗它们在春天发芽，从而增加产量。最后以实验证明这个方法的人正是李森科的父亲，并且是在他自己的田地上进行的。结果，比起同地区以未春化的传统方法种植的麦田，他父亲的产量果然多出三倍左右。

最吸引大众的双胞胎研究，或许莫过于分析从出生就分开的同卵双胞胎。在这类实例中，抚养环境经常差异很大，因此双胞胎明显的类似性可以归因于两人的共同之处：基因。这是很好的新闻题材。我们看到有些报道说，从出生就分离的同卵双胞胎有相同的红色丝绒沙发，养的狗同样叫欧内斯特。尽管这些相似性很惊人，但它们有可能只是巧合。几乎可以确定的是，没有为喜欢红色丝绒家具或为给狗起名字这种偏好编码的基因。根据统计，如果你列出两人的任意一千个特质，例如汽车的型号和款式、最喜欢的电视节目等，其中必定会有一些特质是相同的。但是对媒体来说，这些才是值得报道的事——通常放在“信不信由你”的专栏中。我与合撰这本书的贝瑞都是开沃尔沃旅行车，偶尔都会喝一两杯鸡尾酒，但我们绝对没有亲缘关系。

很快，李森科在苏联的体制中玩政治的技巧就娴熟起来。他的“讲学”根本不想伪装成正统的科学，反而大谈意识形态。难怪斯大林也会热烈支持他，在“集体农庄突击队员代表大会”上，带头起立欢呼“太棒了！李森科同志！”李森科投桃报李，把他最新的伟大构想，亦即一种分枝小麦，命名为斯大林。斯大林高兴地接受了这份荣耀，幸好他在世之时来不及发现这种分枝小麦再度失败。尽管这种小麦天生的产量比较高，但却需要低密度的栽种方式，以至于多谷穗的优点也弥补不了这缺陷。

相同的论点是否适用于智商测验值落后其他美国人的非洲裔美国人？由于非洲裔美国人的贫穷率相对较高，有很高比例的人是在教育质量相对较差的市中心成长，因此环境当然对他们的智商测验成绩有所影响。然而默里和赫恩斯坦的论点在于这个差异实在太大，无法完全以环境来解释。同样地，单凭环境因素一项，也无法解释为什么就全球而言，亚洲人的智商平均比其他种族高。我承认我并不希望民族族群之间的平均智商存有可测量的差异，然而，虽然《钟形曲线》一书的说法有待商榷，但我们不应该因为忧心其政治涵意，就不深入探讨。

李森科每推出一个不可行的新计划，都把苏联整个农业卷入一场庞大的实验，最终他必须要为数百万人深受饥馑之苦负责。但可悲的是，由于苏联对那个时代的记录是出于自我宣传，尤其是李森科本人所作的记录，因此我们可能永远无法得知，在李森科的职业生涯祭坛上有多少人成为祭品。不过，只要提一个证据就够了：根据比较客观的分析家所作的估计，在1953年斯大林死亡时，苏联可以提供给人民的肉类和蔬菜数量，和沙皇尼古拉二世统治下最黑暗的封建时代差不多。然而，李森科的不良影响并不限于农业而已。

在搜寻与心智疾病相关的基因时，还不止这些障碍。尽管精神病诊断手册努力建立诊断标准，但诊断本身经常是一门艺术，而非科学。病例可能是根据模棱两可的症状来认定的，因此在一个家族里可能有一部分的人遭到误诊；这些错误的认定对基因图谱分析有极大的杀伤力。此外，这些疾病是根据症状来界定和诊断的，但是有可能有数个遗传原因都会造成类似的症状，这也使问题变得更加复杂。因此，在每个精神分裂症病例中，造成发病的基因可能互有不同。在通过遗传学来检视时，即使不同症候群之间的明显差异，也可能变得混淆不清。自1957年起，我们就知道躁郁症和单极忧郁症（unipolar depression）在遗传学上是两种不同的症候群，但令人困惑的是，这两种病之间有基因重叠现象：单极忧郁症在躁郁症患者的亲属中，比在整体人口中常见得多。

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只是一个基因的影响：左图中的正常母鼠非常自愿地照顾幼鼠，而右图中的母鼠缺乏可发挥功能的fos-B基因，完全不理睬初生的幼鼠。

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维多利亚时代的插图：一个婴儿做着天生就会的动作

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新近建立起“配偶连结”的一对草原田鼠，以及使它们如此恋恋情深的基因DNA序列。

李森科对达尔文学说的否定，终于让他处于极为尴尬的地位，甚至连他擅长的政治生存手段都难以应付。斯大林在他生命的最后几年，目睹了所谓的“伟大的斯大林自然转变计划”。这计划的一部分是种植许多树木，以保护大草原不受严酷的东风侵袭，从而使气候普遍变得温和。基本上，这并不是一个坏主意，但可想而知，李森科对于最佳的种树法也有自己的一套想法：他认为这些树应该密集种植，树苗并不会互相竞争阳光和养分，而是会为了群体的利益合作。于是乎，在20世纪40年代晚期，一群群农夫从四面八方来到大草原上，按照李森科的方法种植橡树群。结果呢？这些树之间发生激烈的竞争，造成每一群橡树都长不好。到了1956年，只有4%的橡树繁茂生长，并且只有15%存活。等到苏联农业部终于不再替李森科的种树计划找借口时，据估计已经浪费了超过10亿卢布。

我绝不是想用李森科的故事来暗示，在那个笨蛋操控下的苏联科学的悲惨命运，跟当代西方的研究环境有何可比之处——即使是在那些最受政治影响的大学中。但这个极端的例子可以凸显出：把意识形态——任何一种意识形态——和科学挂勾，说得好听些就像配错对的夫妻。科学的确会揭露令人不安的真相，但重点在于它们是“真相”。无论立意邪恶或良善，任何企图隐瞒真相或阻碍真相揭晓的做法都具有破坏性。在我们的社会中，有些科学家愿意向有政治后果的问题挑战，但是他们经常被迫付出不公平的代价。1975年，哈佛大学的威尔逊（E. O.ilson）出版了《社会生物学》（Sociobiology）一书。他在这本不朽的著作里分析了动物行为背后的进化因素，从蚂蚁（这是他本人的专长领域）到人类都有，结果却在专业刊物和大众媒体中都遭到枰击。一本1984年出版的反驳威尔逊的书，其中名就道尽了一切：《无关基因》（Not in enes）。威尔逊甚至遭到人身攻击；抗议人士认为他的书鼓吹“基因决定论”，有一次在公开场合把一瓶水泼到他身上。同样地，研究人类智力遗传学（稍后我们将会讨论）的普洛明（Robert Plomin）在发现美国学术界充满敌意后，便离开宾州州立大学到英国去了。

注释：

现代遗传学实在没有正当的理由，只因为某些问题曾经是污名缠身的优生学运动所感兴趣的，就避开它们。这当中有一个重要的差异：达文波特等人没有任何科学工具，可供他们发掘出他们所研究的行为特征的遗传根据。他们的科学知识无法找出任何能够证实或推翻其臆测的具体事实，结果，他们只“看到”自己想看到的（这种做法实在不能称之为科学），而且经常作出显然与事实不符的结论，例如“低能”是一种体染色体隐性遗传。无论现代遗传学的意义为何，它们绝对跟这种推论方式无关。如果我们找到造成亨廷顿氏舞蹈症的突变基因，就可以确定拥有这个突变的人会得这种病。人类遗传学已经从臆测走向事实。DNA序列的差异是十分明确的事，没有可供诠释的空间。

在一个以平等主义这一理想为基础的社会中，许多人对于人不是生而平等的观念感到深痛恶绝。这个问题不仅攸关许多事物，也很难解决。一个人同时是基因和环境的产物，我们要如何把这两个因素分开，以决定它们各自的贡献程度？如果对象是实验室里的老鼠，我们可以进行一套简单的实验，包括让它们在特定的、统一的环境下繁殖长大。但是，幸好人类不是实验鼠，因此很难找到能说明真相的数据。由于这是个重要的议题，又几乎没有圆满的解决方法，所以围绕它的争议一直不断。但是一个自由社会应该坦然而对以诚实的态度提出来的诚实的问题。重要的是，我们在发现真相后，必须要以合乎道德的方式来应用它们。

在成长过程中，我对于母亲家族的爱尔兰血统相当担心。我的抱负是成为班上最聪明的孩子，但爱尔兰人却经常被当成笑柄。此外，别人还告诉我，以前在宣布工作机会的告示板上，最后经常加上一句“爱尔兰人不用申请”。当时我并不了解，这种歧视或许跟爱尔兰人资质以外的因素有关。我只知道虽然我拥有很多爱尔兰基因，但是并没有证据显示我的头脑不好。所以当时我猜想爱尔兰人的智力及其著名的缺点，必定是爱尔兰的环境造成的，而不是基因。应归咎于教养，而不是天性。如今，在对爱尔兰历史有所了解后，我知道自己年少时的结论离事实不远。爱尔兰人一点也不笨，但是英国人却极力让他们变笨。

在修正世世代代的偏见时，偏好用“教养”（后天因素）而非“天性”（先天因素）来解释的倾向，很符合社会目的。不幸的是，我们现在已经有点矫枉过正。目前所谓“政治正确性”之盛行，已经到了连基因有可能是造成差异之原因的说法，都会成为烫手山芋。现在有一种基本上不诚实的抗拒心态，不愿承认我们的基因几乎可以确定在个人差异上扮演着一定的角色。

由于无法像鼠类遗传学家一样撤除或促进特定基因的功能，人类遗传学家只能依赖“自然实验”，亦即对脑功能造成影响的自发性基因变化（spontaneous geic ge）。许多特征最明确的遗传疾病都对智力表现有所影响。由于多了一个第21号染色体而引起的唐氏症会造成智商变低，但许多患者拥有开朗无邪的性情。威廉氏症候群（illiams syndrome）是缺少一小段第7号染色体所造成的，这种患者的智商也低，却经常拥有不可思议的音乐天赋。

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李森科罕见地采取经验主义做法，在乌克兰敖德萨（Odessa）附近的集体农庄上实地测量小麦作物。

鼠类甚至让我们得以一窥人类所谓“爱”的基本机制，不过鼠类可没有这么浪漫的字眼，而是被称为“配偶连结”（pair-bonding）。田鼠在北美很常见。田鼠长得都很像，但不同种的田鼠生活方式差异极大。草原田鼠（prairie vole）是一夫一妻制，也就是说，一对草原田鼠会厮守终生。但是它们的近亲山区田鼠（montane vole）却是乱交制（promiscuous），公田鼠在交配后旋即离去，母田鼠一生通常会跟数只不同的公田鼠孕育下一代。是哪些不同造成了差异这么大的性策略？荷尔蒙提供了前一半的答案。在所有哺乳动物中，催产素（oxyto）与育儿的许多层面有关：它刺激分娩时子宫的收缩，也刺激母体制造供新生儿吸食的乳汁；因此它也跟母亲与幼子之间养育关系的建立有关。这种荷尔蒙是否也能产生另一种关系，亦即一对草原田鼠之间的配偶连结关系？事实上，它的确有这个作用，另一种普通的哺乳动物荷尔蒙抗利尿激素（vasopressin）也有这个作用，不过抗利尿激素主要是以控制尿液的制造而为人所知。但是为什么同样有这两种荷尔蒙的山区田鼠，性关系却比草原田鼠紊乱？结果发现，关键在于荷尔蒙受体，亦即连结至在体内循环的荷尔蒙的分子，它会促使细胞对荷尔蒙讯号产生反应。

（绘制疾病基因图谱的）这种困难以精神病遗传学领域最令人沮丧，躁郁症（两极病症）就是一个典型例子。确实，有人可能会说最近这种病的基因连结研究历程，大概只有这种病本身的病程可堪比拟。发现基因连结的欣喜很快就被无法（在其他族群中）复制相同结果的焦虑所取代，这种情形已经变成一个固定模式，让许多精神病遗传学家以及观察者有如经历一场云霄飞车之旅。

在缺乏可靠数据的情况下，天性VS教养的争论完全取决于社会变迁的流行风潮。在20世纪初优生学运动的全盛时期，是以天性居上。但是当优生学的谬误日渐显现，尤其是在遭到纳粹与其他组织的可怕应用后，教养开始占上风。1924年，美国重要心理学派“行为主义”（beson；跟我没有亲戚关系），将他的教养主义观点总结如下：

当时的苏联正需要这样的李森科。集体农庄最后证明是问题重重。即使官方数字也指出，那段期间乡村地区的生产量很差。李森科出于直觉的权宜方法被捧成热门，即使稍后证明那些方法造成的伤害比带来的好处要多。干劲十足的赤脚教授李森科只讲求行动和解决实际的问题，不理睬伟大的理论或艰涩的学术问题。

埃默里大学（Emory Uy）的精神病学家英西尔（tom Insel）把研究重心放在抗利尿激素受体上，结果发现这两个品种田鼠之间有一大差异，但这个差异不在于受体基因本身，而在于可以决定基因启闭时间与地点的邻近DNA区域。这个差异造成抗利尿激素受体在草原田鼠和山区田鼠脑部的分布非常不同。但是光靠这种基因调控上的差异，就足以解释为什么一个物种会（套用人类的用词）充满爱恋，而另一个物种则毫无眷恋之情吗？答案显然是肯定的。英西尔和他的同事赖利·杨（Larry Young）把草原田鼠的抗利尿激素基因，以及整个邻近的调控区域全都植入标准的实验鼠（属于乱交制的鼠种，跟山区田鼠类似）体内。虽然这些基因改造鼠并未立即变成浪漫的一夫一妻制动物，但英西尔和杨观察到它们的行为的确有显著的改变。它们没有像典型的小鼠一样，在交配后立即唐突地跑开，反而对母鼠显得温柔关心——简言之，加入这个基因不能保证永恒的爱情，却似乎可以让被改造过的老鼠不那么像鼠辈。

在引起基因图谱绘制者密切注意的心智疾病当中，最可怕的两种是躁郁症（bipolar disease, BPD，也称manic-depressive disease）和精神分裂症（schizophrenia）。这两种病都跟基因有很大的关系（同卵双胞胎的躁郁症同病率高达80%，精神分裂症的同病率则是50%），而且这两种病在全世界都对心智健康造成很大的伤害：每100人中就有1人得精神分裂症，而躁郁症的比例也差不多。

同卵双胞胎在全球的发生率大约每1000次怀孕中有4次，而且似乎是随机的偶发事件。相对地，异卵双胞胎有可能在一些家族中特别常见，并且每个族群的发生率不同：尼日利亚有一个族群出现异卵双胞胎的比例最高，每1000次怀孕就有40次是异卵双胞胎，但是在日本却每1000次怀孕只有3次。

我之所以对搜寻这些难以琢磨的基因感到乐观，另一个原因在于技术的改良。要侦查某个基因的微弱作用，我们必须使用格外灵敏的统计分析，而这种分祈本身需要非常大的数据库。惟有在高流速基因定序（ sequeng）和遗传定型技术（geic-typing tec和冰岛deCODE这两家生技公司就各找到一个与精神分裂症有关的基因。这些发现是重要的一大步：我们现在已经找到了实际的基因（而不是只能把一个作用与某条染色体的某个区域相连），能够研究它们的功能，进而了解这种病的生化基本原理。惊人的是，这两个基因都与神经传递质“谷氨酸盐”（glutamate）的功能调控有关。

那是一次惊人的失败，但是李森科的权力已经根深蒂固，再加上苏联生物学界有太多他的手下，因此一直到1964年，克里姆林宫才永远不再任用他。这位赤脚教授曾设法说服斯大林的继任者，他仍然是创造苏联农业奇迹的不二人选。事实上，后来苏共中央委员会把赫鲁晓夫赶下台（换上了勃烈日涅夫），据说重要原因之一，就是对赫鲁晓夫继续任用李森科普遍感到失望。李森科在1976年去世，他的家人要求把他葬在最受尊敬的新圣母（Novo-Devichi）修道院中的国家公墓里。但这个要求遭到拒绝。

然而，就那些神经化学基础仍是一团谜的性状而言，由欣喜的期望猛然坠入焦虑谷底的情况可能还会持续下去。在非病理（非由疾病引起）行为的研究上，经常可以见到这种情况。哈莫（Dean hamer）1993年对男同性恋者所作的遗传分析，就是一个很好的例子。当他发现X性染色体上的某个区域似乎与同性恋倾向有相互关联时，引起了不小的骚动。如果证明同性恋跟肤色一样是基因作用的结果，则适用于肤色的反歧视法或许也应该同样适用于同性恋者。然而，哈莫的发现并未通过时间的考验。尽管如此，我仍认为只要发展出统计能力更强的分析方法（并且学会辨识和忽视较弱的相互关系），我们最终一定可以辨识出一些让我们有某种特定性倾向的遗传因子。但这并不是纯粹决定论式的臆测：环境的影响是绝对不能轻视的，而倾向也不是势不可逆的宿命。我的肤色苍白可能让我有容易患皮肤癌的倾向，但是如果环境中没有紫外线，我的基因只不过代表一种可能性而已。

就目前来说，基因影响行为的力量在其他物种身上比较明显，事实上我们可以利用遗传学技巧来操控这些物种的天性。在这些技巧中，最古老也最有效的方法就是人工选择，农夫很早就运用人工选择来增加乳牛的牛乳产量，或改善绵羊的羊毛质量，但是，这个技巧的应用并不限于这类具有农业价值的性状。狗是狼的后代，它们的祖先可能常在人类的居处附近游荡，寻找残羹剩肴，对于清除垃圾挺有帮助。一般认为它们最早是在一万年前赢得了“人类最好的朋友”这个称号，那个时期大致跟农业兴起的时间相当。短短一万年之内，在育种者的培育下，狗的身体构造及行为的多样性变得令人眼花缭乱。“狗狗秀”就是对基因力量的礼赞，每一个品系的狗实际上都是一个遗传隔离（geic isolate）的种群，它们就像一部展现犬类遗传多样性的电影中，一帧帧定格的画面。当然，这当中以形态差异最为惊人，也最为有趣：小毛球似的北京狗，体型庞大、一身粗毛、有时重达300磅以上的英国獒犬，身体拉长的腊肠狗，脸孔扁平的斗牛犬。但我觉得令人印象最深刻的还是行为差异。

在有了候选基因及超强的基因图谱技术这些新方法后，我相信我们很快就能找到造成躁郁症和精神分裂症的重要基因。希望这会带来更好的疗法，也让我们更加了解基因如何控制人脑的运作。

我们现在才刚开始了解行为的遗传学基础，包括我们的共同之处——人性，以及每个个体特有的行为。但这个研究领域的发展相当快速；我相信我所写的内容在本书付梓时一定已经过时。未来我们必定可以看到针对性格的精密遗传分析，而且未来的发现八成会让天性与教养之争逐渐偏向天性的一方——对有些人来说，这是个可怕的想法，但是我们执着于毫无意义的呆板的二分法才真正可怕。发现任何性状——即使是有可怕政治涵义的性状——其基础主要来自于遗传，来自于基因，并不代表它们是无法改变的。寻找它们只是为了了解人的天性，而教养则不断对天性发挥作用，如果我们的社会或个人要提升教养的作用，就必须了解天性。我们不能再让短暂的政治考虑影响到科学应做的事。没错，我们可能会发现一些从现况来看令人不安的真相，但是决策者应解决的是那些现况，而不是自然的真相。如同挤在野外学校里上课的爱尔兰儿童深刻的体验，无论是以多困窘的方式得到的知识，都还是胜过无知。

克伦威尔（Oliver ），而比较适合居住的东部地区则被当成战利品，分封给支持“护国公”克伦威尔的人。后来侵略者开始在被征服的土地上实行英国化政策。新教徒视天主教为会让人下地狱的异端，随着新教徒进入爱尔兰后，克伦威尔在1654年正式宣布爱尔兰人必须作一个选择：下地狱或去康诺特。在当时看来，或许还真不知道哪个选择比较糟。由于当时的英国人视天主教为“爱尔兰问题”的根源，因此以严酷的手段极力打压天主教，希望借此压制爱尔兰的文化与国家认同感。其后的爱尔兰历史可说是以种族隔离为特色的历史，其严酷程度跟南非当年恶名昭彰的做法相当，主要的差别是：歧视爱尔兰的基本原因在于宗教，而非肤色。

给我12个发育良好的健康婴儿，然后在我设定的世界里扶养他们长大，我保证随机选一个，都可以把他训练成我选择的专家类型：医生、律师、艺术家、大商人，当然，甚至也可以训练他成为乞丐和小偷，无论他的天赋、兴趣、性取向、能力、素质和种族为何。

20世纪20年代晚期，苏联仍在努力站稳脚跟。斯大林在列宁死后赢得了继任的斗争，积极巩固权力，而农业的集体化也正在展开。当时在阿塞拜疆一个偏远的农业研究站里，有一位没受过教育但野心勃勃的农人突然声名鹊起。1898年出生于乌克兰的李森科（trofim Lysenko）看起来绝不像是执掌斯大林农业革命的人选。他几乎不识字，1927年他在甘贾（Gandzha）的奥尔忠尼启则（Ordzhonikidze）中央植物育种实验站担任低阶技术员时，被一位去采访的《真理报》记者挖掘出来。这位记者或许刚好缺乏好的新闻题材，在看到李森科后才找到灵感。由于有这位解决农业问题的“赤脚教授”，他写道，所以当地“突厥语族的农民才能度过冬天，而不必一想到明天就战栗”。重要的是，这篇文章把李森科描述成解决实际问题的人，而不是装模作样的学者：“他并不去研究果蝇毛茸茸的脚，而是直接从事物的根源着手。”

布沙尔用标准化心理学测验来测量人格性状，他在明尼苏达大学所作的双胞胎研究显示，有许多人格性状受到基因很大的影响。事实上，在许多特征（例如是否会有宗教信仰）上观察到的变异性，经常有超过50%是基因差异所引起的。布沙尔的结论是，一个人的成长过程对性格的影响小得惊人：“在以多重方式测量性格和性情、职业与休闲兴趣，以及社交态度后，分开养育的同卵双胞胎在这些方面的类似性，跟一起养育的同卵双胞胎差不多。”换句话说，就可测量的性格构成要素而言，天性的影响似乎比教养大。

我并不否认这些困难的存在，但是我仍然极度乐观：我们现在正迈入一个遗传分析的新纪元，应该很快便能摆脱这种“一下成功，一下失败”的恼人情况。有两个创新做法是关键所在。第一个做法是以“候选基因”来寻找基因。在找出完整的人类基因组序列，再加上对许多基因的功能终于有一些基本了解后，我们可以把搜寻范围缩小至前所未见的程度，锁定功能与特定疾病有关的基因。以躁郁症为例，这种病显然是脑部调控血清素（serotonin）和多巴胺（dopamine）等特定化学神经传递质浓度的机制发生障碍所致，我们或许可以把重心放在制造神经传递质或其受体的基因上。选好候选基因后，我们可以比较患病与未患病者的这个基因序列，看是否有跟这种病有相互关系的特殊变异。2002年在麻省理工学院怀特海德研究所，兰德领导的研究小组调查了76个躁郁症的候选基因，其中只有一个证明与这种病有相互关系（这个基因负责编码脑部特有的神经生长因子，专家正在测试这种神经化学物质是否可以用来治疗渐冻人症［见第五章］）。但是有一个真正有关联的基因的确极具价值，这个基因被发现位于第11号染色体上，这显然证明了最初对安曼派教徒所作的研究，该项研究很早就指出染色体的这个区域与躁郁症有关。

人类是高度社会性的物种，因此我们可以合理地推论，自然选择曾眷顾有利于社会互动的遗传适应。不仅姿势（例如微笑）已经进化成一种对他人表示心情的方法，我们也可以推测，强大的自然选择压力，也会让人类发展出能够判断他人意图的心理适应。社会团体免不了会有寄生虫，在一个群体里，总是有一些个体不作任何贡献，仅从群体取利。侦察出这类爱占便宜者的能力，对一个合作性社会的成功相当重要。虽然我们不再结伴搭伙，围在火堆旁一起烧烤兽肉、分享食物，但我们察觉他人心情与动机的天赋，可能还是来自我们发展成社会性动物的早期阶段。

当科学威胁要搅乱或重新定义我们对人类社会的假设以及我们对己身为一个物种和一个人的看法时，总是会激起激动的情绪。有什么问题比这更激进：我之所以成为现在的我，是我从双亲继承而来的A，t，G，C序列所造成的，还是自从我父亲的精子和母亲的卵子在多年前结合后我本身所经历的一切造成的？第一个从“天性VS教养”的角度来看这个问题的人，正是优生学之父高尔顿。这种探讨的影响甚至扩及比较实际的、不那么哲学性的领域。例如，所有的数学学生都生而平等吗？如果答案是否定的，那么硬逼着像我这类没有数学天分的人去理解微分方程式，可能只是浪费时间与金钱。

拥有知识，就算是可能令人不安的知识，也都比无知好，无论无知的短期好处有多大。然而，政治焦虑感经常偏袒无知，而无知显然能带来安全感。由于不言而喻的恐惧，我们最好不要得知有关肤色的遗传学，以免这类资料遭到反对种族混合的仇恨煽动者的利用。但是其实这些遗传知识可能对我这类的人极端有用。我的肤色承袭自爱尔兰与苏格兰血统，在阳光比蒂珀雷里和斯凯岛（Isle of Skye，我母亲的祖先就是来自斯凯岛）多的地方，比较容易得皮肤癌。同样地，研究心智能力差异的遗传学或许会引起一些麻烦的问题，但是这些知识可能对教育家极为有用，让他们得以按照个人的能力来规划他的教育。目前的趋势是以最坏的情况为重点考虑，避开任何可能产生争议的科学问题；依我之见，现在我们应该开始去看这些知识的好处。

若能发现，以致逮捕及定罪任何天主教之总主教、主教、主教代理、耶稣会教士、修道院修士，或是行使外国教会职权之人士，一律赏50英镑；举报一般教士或非隶属于修道会的在俗教士，赏英20镑；而天主教之校长，或校中之接待员、助理，赏英10镑；以上赏金将向该犯被捕之所在郡的天主教居民课征以支付。

这种分析也适用于遗传疾病的遗传性。如果一对双胞胎都有某种疾病，我们说他们是“同病”（cordant）。如果异卵双胞胎的同病率高于同卵双胞胎，就可以支持这种病具有很高的遗传性的说法。例如，晚发型糖尿病在异卵双胞胎中的同病率是25%（如果双胞胎中有一人得这种病，则另一人得病的几率是25%），但在同卵双胞胎中的同病率是95%（如果双胞胎中有一人得这种病，则另一人得病的几率是95%）。结论：遗传基因在晚发型糖尿病中占很大的因素。即使如此，环境仍扮演明显角色，若非如此，同卵双胞胎应该会有100%的同病率。长久以来，对这类双胞胎研究的批评在于教养方法：父母对待同卵双胞胎的方式会比对待异卵双胞胎来得相似。父母有时对一模一样的长相有一种狂热，例如，有些父母甚至会把同卵双胞胎打扮得一模一样，有些双胞胎连成年后都还有这种惯。难怪有些人会提出合理的批判，认为同卵双胞胎较诸异卵双胞胎更显著的相似性，有可能只是极为相似的教养所造成的，而不应被解读为遗传影响的证据。这当中还有一个问题：我们怎么分辨相同性别的双胞胎是异卵还是同卵？你会说：“这还不简单，只要看他们的长相就知道了。”错了。在所占比例虽小但仍相当显著的例子中，父母把相同性別的异卵双胞胎误认为同卵双胞胎（因此倾向于让他们接受极其类似的教养，例如刻意让两人穿同样有绉褶的粉红洋装）；反过来说，也有一小部分父母把同卵双胞胎误认为异卵双胞胎（一个穿有约摺的粉红洋装，另一个穿鲜绿洋装）。幸好DNA指纹技术让双胞胎研究不致陷入这种错误。DNA指纹术可以判定一对双胞胎究竟是同卵或异卵，这时那些被误认的双胞胎反而成为绝佳的实验对照组：例如一对异卵双胞胎的父母把他们当成同卵双胞胎抚养，则其身高差异就不能归因于教养差异。

然而，进化心理学的研究范围并不限于下图文字所描述的这类平凡能力。女性在全球数学领域的人数相对较少，这是一种普遍的文化所造成的，还是无数年代的进化已经让男女性的脑适合于不同的目的？我们能否完全用达尔文学说来解释男方比女方年长的婚配倾向？少女可能生育的子女数目比35岁的女性多，所以男性是否在体内由进化设定的机制驱策下，想把后代数目增到最大，才有娶年轻女性的倾向？同样地，年轻女性寻找年长富有的男性婚配，是否因为远古时自然选择便促使女性选择雄壮有力、资源丰富的男性？目前对这些问题的答案主要来自推测。然而，随着我们找到愈来愈多可决定这些行为的基因，我相信进化心理学会从现在所处的人类学边缘地位，移到这门学问的核心部分。

行为对人类的生存同样重要，因此也受到自然选择的严格控制。我们对油腻食物和甜食的狂热或许就是这样进化出来的。我们的祖先一直都有营养需求的压力，因此拥有能随时充分利用高热量食物的习性大有好处。自然选择会眷顾造成甜食癖好的遗传变异，因为有这个变异的人比较容易生存。如今在食物来源丰富的地区，对于那些努力不要变胖的人来说，同样的基因却是一种天谴：对我们祖先有利的适应，在今日却成为适应不良。

达尔文是李森科要对付的下一个目标。这位变成了神祇的失控的农民否定了达尔文学说的基本教条，即同种的个体之间为了获取有限的资源而竞争。他认为，个体之间不是竞争，而是合作。李森科更进一步结合反孟德尔学说和反达尔文学说的观点，提出了一个极其怪异的物种起源统一理论：既然生物是由环境塑造而成，那么在适当的环境条件下，一种生物体有可能变成另一种生物体！他最喜欢引述的例子是：只要把一只林莺的饮食改成毛毛虫，就可以制造出一只布谷鸟。不久之后，全国各地的李森科忠实信徒纷纷写信来报告他们成功的转变实验：病毒变成细菌，兔子变成鸡。苏联的生物学本身也开始经历一种转变：从科学变成笑话。

当然，不是所有相同品种的狗都有类似的行为（或长相相似），但是一般而言，同种的狗的共同点，会比不同种的狗之间来得多。拉布拉多犬友善顺从；灵堤则很神经质；边界牧羊犬没羊可赶的时候，会去追赶任何东西；新闻报道中的恶犬事件提醒我们，比特犬（一种斗犬）的攻击性极强。有些犬类行为已经根深蒂固，以至于形成刻板印象。想想一只指示犬（pointer）刻意摆出它“指示”猎物方向的姿势：这并非个别的狗被主人教出来的“愚蠢把戏”，这种本领早就写在该种狗的基因里。尽管狗有形形色色的品系，所有的现代狗仍是同种的动物——亦即基本上，即使长相南辕北辙的两只狗仍可以彼此交配，制造后代。1972年，一只勇猛的公腊肠就证明了这一点，它让一只睡着的母大丹（Great Dane）怀了孕，这只母狗后来产下13只“大腊肠”。

20世纪30年代晚期，李森科和苏联遗传学界发生了一连串争论，前者有所谓“好战而无知的核心分子”的支持，而后者则是当时国际科学界中的杰出学者。摩根的学生穆勒（也是我在印第安纳大学念研究生时的指导教授）到苏联参加共产主义伟大的社会实验，结果发现自己卷入了有关拉马克遗传学说的公开讨论，这些讨论不仅十分怪异，而且大多被人暗中操纵。在斯大林的整肃时代，政治现实的影响力远比科学真理大得多。我们可能永远无法得知，直言反对李森科的遗传学家所遭到的“打压”，到底有多少是李森科直接造成的；然而无论是谁下的命令，在20世纪30年代晚期，的确有许多反对李森科那些拉马克学派构想的人无故消失了。有些遗传学家仍勇敢地坚守立场，直言不讳地提出批评。穆勒为了保命，被迫逃离苏联。苏联遗传学的老前辈瓦维洛夫（Nikolai Vavilov，也是充满热忱的苏联爱国志士）在1940年被捕，后来因营养不良而病死狱中。

以日本的部落族（Buraku）为例，他们的祖先一度在日本的封建习俗下，不得不做“污秽”的工作，例如宰杀动物。尽管日本社会已经现代化，部落族仍是生活贫困的社会边缘族群，平均智商比日本全国的平均值低10到15。他们是基因较差，还是智商只不过反映出他们在日本较低的社会地位？答案似乎是后者。移民美国的部落族跟其他的日裔美国人毫无区别，他们的智商提高了，而且随着时间的拉长，见于日本本土的智商差距已不复见于美国。教育的确很重要。

教养对性格发展没有影响，这个发现就连布沙尔都大惑不解。教养几乎没有作用，但数据显示环境仍然具有相当大的作用。分开养育的同卵双胞胎之间的相似性，跟一起养育的同卵双胞胎差不多；但是无论是一起养育还是分开养育，同卵双胞胎之间仍有不同。是否有教养以外的环境因素造成这种差异？有人认为，胎儿期经验的差异，亦即胎儿在子宫里的生活差异，可能很重要；在这个早期发育阶段，即使微小的差异都可能对后来形成的个体有重大的影响——毕竟这是脑成长的时期。在自然植入（胚胎在子宫壁上着床）与胎盘发育的过程中，即使同卵双胞胎也可能遇到非常不同的子宫环境。一般以为所有的同卵双胞胎都共享一个胎盘（因此有相同的子宫环境），其实这是错误的观念，25%的同卵双胞胎是使用分开的胎盘。研究已经证实这类的双胞胎彼此之间的差异，多于共享一个胎盘的同卵双胞胎。

2002年，哈佛大学的迪拉克（Catherine Dulac）发现，把实验鼠的一个基因删掉，会影响信息素（pheromone）里所含化学信息的处理，信息素是一种老鼠用来传递信息的气味。公鼠一般会攻击其他公鼠并尝试和母鼠交配，但迪拉克的基因改造鼠无法区分公鼠和母鼠，它们会企图和遇到的任何一只老鼠交配。在对一个性联基因进行处理后，也发现实验鼠的养育行为发生了改变，母鼠本能会照顾自己初生的小鼠。然而哈佛医学院的布朗（Jennifer Brown）和葛林伯格（Mike Greenberg）发现，破坏fos-B基因的功能就可以使实验鼠丧失这个本能。接受这个基因改造的实验鼠完全不照顾后代，但在其他方面完全正常。

在我们的概念中，整个生物只是由大家熟知的一个普通身体构成的。一个生物，除了这个普通身体外，没有其他特殊物质。但是任何小分子，以比喻的方式来说，一具活躯体的任何微粒、任何小滴，一旦是活的，就必定拥有遗传性的特质，也就是适合生命、成长与发展的必备条件。

遗传是人类行为的重要因素，这个发现应该不会令人太过惊讶；如果事实不是如此，才更令人吃惊呢。我们是进化的产物，在我们的祖先当中，自然选择无疑对所有攸关生存的性状都有很大的影响。大拇指可以和其他手指相对的人手，便是自然选择的产物。早期必定有许多种不同形式的手，但自然选择拣选了我们今日的手，促使造成这种手的遗传变异不断扩散，进化就是以这样的方式，确保每一个人类都拥有这个极宝贵的资产。

1948年，这场争论正式结束：孟德尔学说出局，拉马克学说获胜。这实在是一场荒谬的悲剧，特别是在距离当时四年之前，艾弗里划时代的实验已经证明了DNA就是孟德尔所说的遗传因子。顺便一提，李森科对双螺旋的发现也采取同样典型的蒙昧主义说法：“它涉及单一物体因为加倍，而非分裂，成为相反之物，也就是说，这是经由重复、增加，而不是经由发展所形成的。”我完全不知道他在说什么，但看起来跟李森科有关遗传的其他论述倒是很一致，同样不知所云：

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其实春化作用并不是李森科的发明；无论他是从哪里得知的，这种做法至少可以追溯到上一个世纪，例如春化作用就曾见于19世纪50年代美国俄亥俄州的农业文献。但是由于李森科缺乏教育（因此对其他地方的成果一无所知），所以他能理直气壮地宣称这是他独创的做法。然而，其后运用这方法的结果并不都这么好，反而差异很大，视当地的情况而定——俄亥俄州的农夫明白这一点，但这位赤脚教授显然不明白。

大多数行为的基础无疑是多基因型，亦即受到许多基因影响。但是在对老鼠进行一些简单的基因操控实验后发现，即使只改变一个基因仍会对行为有重大影响。1999年，普林斯顿大学华裔神经学家钱卓（Joe tsien）使用先进的重组DNA技术创造出“聪明鼠”（smart mouse）。他把额外的基因复本植入实验鼠体内，该基因所制造的蛋白质在神经系统里是化学讯号的受体。这只转基因鼠在一连串学习与记忆测验中，表现得比正常鼠好，例如它在走迷宫和记住走出迷宫的信息上表现更佳。钱卓按美国电视剧《天才医生》（Doogie howser, M. D.）里那位年轻早熟的住院医生之名，把这只实验鼠命名为Doogie。

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人类的文化奇观。两个对比强烈的流行时尚观念：20世纪50年代的巴黎以及巴布亚新几内亚的高地。进化心理学试图寻找我们差异极大的行为下所具有的共同点。

就此而言，我年少时的结论并没有错：所谓爱尔兰人的诅咒其实是教养（在教育机会低于标准的环境中成长）的结果，而不是天性（爱尔兰基因）所造成的。当然，如今即使是成见再深的英国人也没有理由说，爱尔兰人不如其他族群聪明。现代爱尔兰的教育制度不仅弥补了野外学校时代的伤害，今日的爱尔兰人更是世界上教育程度最高的族群之一。我年轻时针对爱尔兰人所作的推理，无论是在知识多么匮乏的情况下作出的，仍旧教导了我非常宝贵的一课：一股脑儿认定我们在个体或群体之间所看到的差异完全是由基因造成的，这个想法很是危险。我们可能会犯极严重的错误，除非我们能够确定，环境因素没有扮演更具决定性的角色。

在第十一章，我们曾讨论过绘制多基因性状（例如心脏病）图谱的困难，这些性状由多个基因共同造成，每个基因都发挥一小部分作用，而且都会受到环境因素的影响。一般而言，行为性状也属于这个类別。到目前为止，就我们所知，在第6号染色体上有适当的变异，单凭这一项，并不代表就会形成天才，无疑还必须有其他尚未发现的基因变异才行。但是即使有很好的基因，也不代表就能成为天才，还要在重视学习和思考的环境中成长才行。但是，发现智商的分子基础并且承认这样的发现，都已是一项突破，而这惟有在遗传学革命下才能实现。

自从威尔逊1975年出版《社会生物学》后，了解人类行为的进化生物学方法也发生了进化，促成了进化心理学（evolutionary psychology）这门现代学科的兴起。

布沙尔的研究和稍早其他人的研究都发现，在智力差异中有多达70%可归因于相应的遗传差异：这是天性的影响大于教养的重要论点。但这真的代表我们的智力多半取决于基因，而教育（甚至我们本身的自由意志）跟我们成为什么样的人没有多大关系吗？绝非如此。如同所有的性状，遗传到好基因很幸运，但教养可以在许多方面影响一个人的表现，至少是在钟形曲线广大的中间地带，社会环境的差异主要是在这里形成的。

哈莫另一个受到高度关切的发现，其证据看起来更坚强些。他研究追求新奇的冲动背后的遗传学，这是心理学家确认的五大性格特征（personality dimensions）之一。当你的例行常规被打破时，你会不会畏缩地躲到角落？还是你会刻意避免一成不变，总是不断尝试各种新的冒险？当然，这些都是极端的情况。哈莫的证据指出，有一个基因变异具有细微但重要的作用，这个基因与脑部讯号分子多巴胺的受体有关。有些尝试复制这个结果的研究已经失败，但有些人则延伸了他的研究，发现同一个基因跟一些特殊类型的追求新奇行为有关，包括吸毒。暴力也可以通过遗传学来检视。有些人的确比其他人暴力，这是事实。而暴力行为有可能是单一基因与环境因子互动后的结果。当然，这并不是说我们都有“暴力基因”（虽然有可能大多数凶暴的人都有一个Y性染色体），但我们至少已经确认有一个简单的基因变化可能导致暴力爆发。1978年，荷兰奈梅亨（Nijmegen）大学医院的临床遗传学家布鲁纳（hans Brunner）得知有一个家族的男性有心智迟钝和攻击行为的倾向。在更早的30年前，为了记录这种“诅咒”，一位亲戚详细收集了大量有关这个家族的悲剧档案。布鲁纳以最新方法进行调查，发现这个家族里有八位男性表现出类似的暴力模式，尽管他们来自不同的核心家庭。其中一个强奸过妹妹，后来又拿刀刺狱卒；另一个因为懒惰而被老板稍微骂几句后，开车撞了老板；另外有两个是纵火犯。

短短两三年，饱尝失败之后，李森科不再提倡“冬麦春化”，反而开始推动“春麦春化”，这真是讽刺剧的上好题材——想想看，春麦之所以叫春麦，就是因为它是在春季种植的。后来，李森科的小麦增产政策再度180度大转弯，因为他要求在播种前先把种子加温（而不是让它们冷化）。小麦春化只是李森科贩卖的众多农业秘方之一，但它充分说明了他的整体策略：完全不必管专业知识，也不必做具有一致性的严谨试验。基本上，只要李森科直觉上认为是好的做法，就值得实施。他所信奉的科学方法几乎像是从神学推论中得到的灵感，而这竟然是出自一个为无神论国家工作的样板人物：“要获得某个结果，你必须先想要获得那个结果；如果你想获得某个结果，就一定会得到它。”

科学和政治多少是分不开的。它们之间的关系在美国这类国家显而易见，美国有相当比例的科学研究预算，是靠经由民主方式选出的政府来提供。但政治也会以较不明显的方式影响对知识的追寻。科学研究项目反映出社会热衷的事物，而社会与政治考虑被置于科学考虑之上，也是常见之事。优生学就是一个例子，它是当时一些遗传学家回应社会普遍关切的问题而产生的结果。在科学基础薄弱到几乎不存在的情况下，优生学运动大抵上只是一种伪科学的工具，供那些存有完全不科学的偏见的人运用，例如格兰特和劳克林等人。

1994年，研究政治及社会学的美国学者默里（）在《钟形曲线》（the Bell Curve）一书中指出，尽管教育有一定的效果，但不同种族之间平均智商的差异可能可以归因于基因。这种说法极具争议，但是并不像许多人所想的那么天真。默里和赫恩斯坦知道，综合观察智商的遗传基础，以及不同群体之间平均智商的差异后所获得的结果，并不能直接作出结论说基因就是造成群体差异的原因。假设我们要种植某种植物，而这种植物的高度会有遗传差异。我们把一些种子种在质量好的土壤中，再把一些种子种在质量差的土壤中，结果发现每群植物中都有一些植物是比较高的——这个结果一如预期，因为有遗传差异。但我们也观察到，土壤不好的那群植物平均比土壤好的一群植物矮。环境（土壤质量）对这些植物造成了影响。虽然在同一群植物中，在所有其他因素都相等的情况下，遗传是决定高度差异的主要因子，但两群植物之间的差异却与遗传无关。

在单一基因对复杂的人类行为所造成的影响上，最惊人的发现之一是媒体所谓的“文法基因”。如同我们在人类进化（第九章）中所讨论的，2001年牛津大学的摩纳柯在FOXP2基因中找到的突变，被发现会破坏使用与处理语言的能力。有这类突变的人不仅在表达上有困难，也无法搞清楚一般4岁小孩就会的简单文法。要记得，FOXP2编码一种转录因子（一个基因开关），而这个转录因子显然对脑的发育很重要。FOXP2不是直接影响行为（如同单胺氧化酶），而是借由改变控制行为的器官来影响行为。我相信FOXP2将是未来一些重要发现的基本模型；如果我是对的，最后我们会发现有许多对行为控制最重要的基因，都跟人脑的构造过程有关。人脑是我们最神奇的器官，至今也仍是极度神秘的物体。它是调控我们所有行为最精巧的硬件，而这些基因正是借由建造这个硬件的方式来影响我们。

正文尾声我们尾的基因与未来

这本小说描述的事件，在达尔文医师以及德国一些生理学作家看来，并非不可能发生。

雪莱（Percy Byssein）所写的序文，一开头就是这么写的。这个故事在现代人心中所激发的想像，超过这位诗人写过的任何作品。《科学怪人》深刻描绘出科学揭露生命奥秘时的惊悚面，在它之后的作品或许都无法望其项背。可能也没有人这么深刻地探讨过，人类侵占这种如神般的力量后对社会所造成的后果。

早在玛丽·雪莱于1918年出版这本小说之前，赋予无生命的物体生命，以及改善生命的自然面貌，就已经引起人们无穷的想像。在希腊神话中，雕刻家皮格马利翁（Pygmalion，塞浦路斯之王）请求爱神阿佛洛狄忒（Ape）把生命吹入他用象牙雕成的美女雕像中，获得应允。但是一直到启蒙运动引发科学突飞猛进时，科学家才初次明白生命的奥秘或许是在人类的能力可及范围内。事实上，雪莱在序言中提到的达尔文医师并不是我们熟知的博物学家达尔文，而是其祖父伊拉斯谟·达尔文，他利用电力让死尸的器官闪现生命力的实验，令他的朋友雪莱相当惊异。现在看来，我们知道达尔文医师对当时所谓“伽伐尼电流”（galvanism，即由化学作用产生的电）的探索颇惊世骇俗，但却转移了对主要问题的注意力：生命的奥秘一直到1953年都仍是秘密。直到DNA双螺旋体的发现和其后的遗传学革命后，我们才有理由思考人类或许有一天能掌握传统上被视为专属于神的力量。我们现在知道，生命其实就是一大串协调好的化学反应，而这个协调机制的“奥秘”是一组复杂得令人惊叹的指令，而且它们同样是以化学方式刻写在我们的DNA内的。

然而，距离完全解开DNA的运作奥秘，我们仍有一段漫长的路途要走。例如在人类意识的研究上，我们只有非常粗浅的知识，以至于如今仍有一些论点纳入了生机论的一部分观念，即使其他研究早已揭穿这些观念的谬误。不过，我们对生命的了解，以及我们操控生命的实际能力，现今皆已成为事实，难怪玛丽·雪莱会有许多后继者。艺术家跟科学家一样，都热衷于探讨新发现的遗传知识所衍生的影响。

许多这类的探讨失之肤浅，显示出探讨者根本不了解哪些在生物学上是可行或不可行的。但是其中有一个探讨引起我的注意，因为它提出了重要的问题，而且它提出问题的的方式雷霆万钧、直指人心。安德鲁·尼科尔（Aaca），把想像力发挥到极限，提出社会迷恋完美基因的可能后果。这部电影描绘在未来的世界，人类分为两种，一种是拥有改良基因的统治阶层，另一种是跟今日的人类一样，基因并不完美的下层阶级。超级灵敏的DNA分析会确保最好的工作都交给拥有优秀基因的人，而那些“不完美人”则处处遭到歧视。这部片中的主角是“不完美人”文森（Vi，伊森·霍克［Eton）则是后来在实验室经过适当的基因改造而成，拥有最优秀的基因。在他们俩的成长过程中，文森每次都努力想在游泳比赛中击败弟弟，但总是徒劳无功，反而一再被提醒自己是劣等人的地位。基因歧视最后迫使文森接受卑微的工作，到Gattaca公司当清洁工。

文森在Gattaca公司工作时逐渐孕育出一个不可能的梦想：到太空旅行。但是要符合到泰坦星（titan，即土卫六）的飞行任务，他必须隐藏自己“不完美人”的身份，于是他借用拥有完美基因的杰罗姆（Jerome，裘德·洛［Jude Lataca另一位主管被发现是真凶为止。这部电影的结局有喜有悲：文森飞向太空，但艾琳没有去，因为她的基因被发现有一些瑕疵，不适合执行长途太空任务。

大概没有人会希望自己的子孙生活在《千钧一发》所描绘的基因专制暴政下。不论剧情描述的一切在科技上是否有可能成真，我们仍必须正视这部电影所指出的重要问题：DNA知识是否必然会造成基因种姓制度，基因的阶级制度？一个先天就决定了优胜劣败的世界？最悲观的批评者甚至设想出更可怕的情节：未来我们会不会利用DNA来繁殖注定要当奴仆的克隆人？未来我们会不会把目标从改善弱者，转移到使强者的子孙更强上？最基本的问题是，我们应不应该操控人类的基因？这些问题的答案主要取决于我们对人性的看法。

今日一般民众对操控人类基因的危险性所存有的偏执恐惧，大多是因为合理地认定人性有自私的一面。确实，自私自利是进化为了增加我们自身的生存机会而设定在我们天性里的，为了自己的生存，如果有必要的话，可以牺牲他人。批评者看到了一个可怕的未来世界，在这个世界中，遗传知识只被用来扩大特权阶级（最能运用遗传学来造福自己的人）与受压迫阶级（遗传学只会使其处境更加不利的人）之间的差距。但是，这样的观点只认定了人性中的某一面而已。

若说我对遗传学的知识与技术日益精进所造成的影响，看法与一般人相当不同，这是因为我认可人性的另一面。尽管我们可能有竞争的倾向，但人类也是社会性很高的物种。我们会对身处困顿的人寄予同情，就像我们快乐时会想微笑一样，这些都是内建在我们本性中的遗传成分。即使有些当代的道德理论家认为我们无私的冲动（行为动机），最终还是出于自私的考虑——对他人仁慈只是促使对方回报相同恩惠的一个条件性的行为——但有个事实依然存在：我们人类是一个独特的社会性物种。自从我们的祖先第一次合作猎杀长毛象之后，个体之间的合作就一直是人类得以成功的主要因素。鉴于这样的集体行动具有很大的进化优势，自然选择很可能让我们有希望看到他人（以及我们的社会）做得好而不是失败的欲望。

有些人即使接受改善他人命运的冲动是人类本性的说法，但对于帮助同胞的最佳方法仍有不同的意见，而这也是争论多年的社会及政治议题。目前盛行的主流意见仍是解决教养问题（亦即改善后天环境）。营养不良、缺乏关爱和未受教育的人，很难拥有充实的生活。但是，如同先前所见，教养的影响虽大，仍有其极限，这在先天极度不利的个案中最为明显。即使提供精心设计的营养和教育，罹患X染色体脆弱症的男孩仍然永远无法照顾自己。即使提供再多的额外指导，也无法让天生智力迟钝者成为班上的第一名。因此，如果我们真想改善孩童所得到的教育，公平地说，我们终究不能只局限于寻求教养上的补救方法。然而，我的疑虑在于，教育政策经常是由政客所制定的，对他们来说，“不让任何孩子落在后头”这种口号才有吸引力，因为没有人会反对它。但是，如果我们继续坚持每个孩子都有同样的学习潜力的话，一定会有孩子被落在后头。

至今我们仍不了解为什么有些孩子学得比较快，我也不知道我们何时才会了解。但是只要想到有多少在50年前还无法想像的生物学见解，在遗传学革命后成为平凡无奇的知识，这个问题就显得没有意义。我们应该问的问题是：遗传学无疑具有改善个人与整体人类生命的庞大潜力，但是我们准备好接受它了吗？最直接的说法是，我们是否想运用遗传学的信息，设计出最符合儿童个别需求的学习方式？我们是否迟早会希望发明一种药，让X染色体脆弱症病童能跟其他孩子一起上学，或让天生迟钝的学习者跟得上天生快速的学习者？还有实现希望更遥远的生殖细胞基因疗法，在找到相关基因后，等未来有了能力，我们会不会想要运用它，在学习迟钝者还没出生之前，就把他们改造成快速的学习者？这可不是科幻小说。我们现在已经有能力赋予老鼠更好的记忆力，有什么理由我们不能把目标设定在对人类做相同的事上？

有人可能会猜想，如果人类历史上没有出现过优生学运动的黑暗时期，我们不知会对上述这类可能性有什么样的直觉反应。像“基因增益”（gei）这类字眼仍会让我们不寒而栗吗？现在的情况是，人们只要一听到要改善自然赋予我们的基因，就感到忧惧。在讨论我们的基因时，我们似乎陷入了哲学家所谓的“自然主义的谬误”（naturalistic fallacy），亦即假定大自然原本的意图是最好的。在日常生活中，我们在受到感染时，会借由调高住宅里的温度和服用抗生素，谨慎地避开这种谬误，但是一提到基因增益，我们就立即升起“大自然善知”（nature kno）的大旗。基于这个原因，我认为要让人们接受基因增益的技术，最可能的途径是通过预防疾病的工作。

生殖细胞基因疗法有让人类抵抗hIV病毒残害的潜力。重组DNA的技术能让植物分子遗传学家得以培育出对马铃薯病毒有抵抗力的马铃薯，它也同样可能让人类对艾滋病产生抵抗力。但我们应该朝这个方向迈进吗？有些人争论说，与其改变人的基因，不如把心力花在我们有能力医治的人身上，以及灌输大家杂乱性关系的危险性。但我发现这类卫道主义的反应，其实是很不道德的。教育是一个强大的武器，但是在这场战争中已经证明，单凭教育，绝对不足以获胜。在我撰写本书时，全球的艾滋病危机已经进入第三个十年；这种病毒实在很擅长躲开我们想控制它的意图，连最优秀的科学家都晕头转向。虽然在发达国家，艾滋病的扩散已经减缓，但是在全球的许多地区，艾滋病的定时炸弹仍滴答地响着。我为这些地区的未来感到忧心。这些地区的人民大多不富裕，也没有足够的教育能应付这种疾病。我们只希望强效的抗病毒药物或有效的hIV疫苗能很快问世，并且价格低廉，让世界各地的人都能取用。但是以我们迄今发展疗法的记录来看，这种重大进展的可能性不是很高。遗憾的是，那些提议用生殖细胞基因改造法来对抗艾滋病的人，可能得等到对传统疗法都绝望了，甚至发生全球性的大灾难后，才有可能获得许可去放手进行研究。

目前全世界的政府都明令禁止科学家将DNA加入人类生殖细胞内，支持这些禁令的人形形色色。在一听到这种事就反射性地大加反对的民众当中，以宗教团体占大多数，他们认为变更人类种系就跟扮演上帝一样。而非宗教界的反对人士，如同先前所见，担心的是这会导致可怕的社会大转变，就像《千钧一发》所描绘的情境：人类天生的不平等被极力放大，而平等社会就此消失殆尽。尽管这种假想很适合当电影脚本，但是依我看来，它就跟遗传学能创造乌托邦世界一样是毫无根据的。

但是，即使我们假定基因增益，就像任何强大的科技一样，有可能被用于各种可怕的社会目的，这只会让我们更有理由发展它。自从我们的老祖先第一次把木棍制成矛以后，在人类历史上，武力冲突的成败一直是取决于技术。我们绝不能忘记希特勒曾极力逼迫第三帝国的物理学家发展核武器，说不定有一天对抗现代版希特勒的战争，会取决于我们对遗传学技术的精熟程度。

依我看，刻意推迟人类基因增益技术的进展，只有一个真正较为合理的论点，亦即大多数的科学家都不确定生殖细胞基因疗法是否安全。盖辛格的例子使人们普遍对基因疗法投下深刻的怀疑。不过我们仍应指出，表面看来，体细胞基因疗法比生殖细胞基因疗法容易，其实不然。体细胞基因疗法是要杷基因注入数十亿个细胞，在这些细胞中，只要有一个细胞的某个重要基因或一群重要基因受到损伤，就有可能造成癌症副作用的可怕情形，法国的严重综合型免疫缺乏症个案就是一例（见第十二章）。相对地，生殖细胞基因疗法是把DNA注入单一细胞，因此整个过程可以受到更严密的监督。但是生殖细胞基因疗法的赌注甚至更高：若种系实验失败，会造成无法想像的灾难——一个生下来就有缺陷的人，而且可能是难以想像的缺陷，这都是因为我们改变了他的基因。这会带来悲剧性的结果，受苦的不仅是一个家庭，由于科学进展遭到挫败，全体人类都会成为输家。

当试用基因疗法的小鼠实验触礁时，没有任何人的专业生涯会就此中断，也没有研究经费被撤销。似是，万一基因增益计划损害了儿童的未来希望，而非增强他们的生存能力，想要驾驭DNA的努力势必会受挫，延缓许多年。我们惟有在把功能性基因注入灵长类近亲的方法改良至完美后，才能开始尝试人体实验。然而即使基因增益用在猴子和黑猩猩（后者跟人类更接近）身上很安全，要进行人体实验仍需要十足的勇气；人体实验无可避免仍会让接受实验的人承受一些冒险，然而惟有通过实验，才能实现基因疗法可能带来的庞大利益。其实，施行传统的医疗方法，尤其是新方法，也同样需要勇气，例如脑手术也可能出错，但是如果潜在利益多于危险，病人还是会愿意动手术。

我的看法是，尽管有风险，我们仍应认真考虑生殖细胞基因疗法。我只希望许多跟我有相同看法的生物学家能在即将来临的论战中坚定立场，无畏于不可避免的批评。我们有些人已然经历过被视为跟优生学家是一丘之貉的痛苦，但这只是在矫正遗传学上的不公平时，必须付出的一点小小代价。如果这样的工作要被称为优生学，那么我就算是优生学家吧。

在我的职业生涯中，自从发现双螺旋后，我对于进化安装在我们每个细胞里的杰作满怀赞叹，但是自然机制残酷地、随意地造成的遗传劣势与遗传缺陷，也让我满怀痛苦，尤其当受害者是孩童时。在过去，消除那些有害的基因突变属于自然选择的管辖范围；自然选择是一个效率极高但非常残忍的过程。今日，自然选择依旧经常在支配着我们：天生患有泰赛二氏症的儿童会在数年内死亡，从无情的生物学观点来看，他们是自然选择筛除泰赛二氏症突变下的牺牲品。但是，在找出多年来引起诸多不幸的许多突变后，我们现在已经有能力避开自然选择。在有了预防性诊断后，每个人都会在选择生下泰赛二氏症病童前三思。这个宝宝可能得面对三四年的痛苦折磨后，才在死亡中解脱。如果说人类基因组计划带来大量的遗传学新知识后，也带来了重大的道德问题的话，以我的观点来看，应该是我们运用知识来减少人类痛苦的步伐仍太慢。姑且不论基因疗法的不确定因素，我发现，即使是最确定有好处的诊断和治疗法，我们的接受速度仍慢得极不道德。在我们这个医学发达的社会，即使早在10年前就已发现X染色体脆弱症，但至今几乎没有妇女接受过这个病症的筛检，这就是无知或顽固抗拒的证明。读到这些话的妇女应该了解，已怀孕或准备当妈妈的女性可以做的一件重要事情，就是为她尚未出生的孩子可能面对的遗传风险收集数据，寻找自己或丈夫家族的有害基因，或直接从腹中胎儿身上寻找。没人可以评断说她们不该获得这些信息。获得这些信息是妇女的权利，如同依此采取行动也是妇女的权利。妇女是必须承担其直接后果的人。

两年前，我对这件事的看法在德国招致很不友善的对待。我在德国一份很受尊重的报纸《法兰克福汇报》（Frankfurter Allgemeiung）上发表的评论《人类基因组计划的道德含义》（Etions of t Leave ture of to God）。虽然我不信敎，也没有隐瞒自己不合乎宗教信仰的想法，但我从来不会刻意激怒持有不同看法的人。令人惊讶的是，同为科学界人士的德国联邦医师理事会会长，却对我发出有敌意的回应。他指控我“遵循纳粹的逻辑，把生命区分为值得活和不值得活两种”。一天后，一篇标题为《不道德的提议》（Uer）自以为是地指出，在德国，永远不会由个人私下来决定是否要结束基因受损胎儿的生命。事实上，他这种卖弄只凸显出他对德国法律的无知；在今日的德国，惟有孕妇有权利在咨询过医生后，决定是否要产下胎儿。

那些基于自身信念而不是利用德国过去的可怕阴影来争论的反对者反而比较可敬。备受尊敬的德国已故总统约翰内斯·劳（Jomar Mieth）则在一篇措辞没那么审慎的评论中，说我的文章有“恐怖的道德观”，对我所说更多知识能提供我们解决道德困境的更好方法，大加反对。但是，有两难困境的存在就意味着必须作选择，而依我的想法，有选择总比没选择好。现在一名妇女在得知自己的胎儿有泰赛二氏症后，必须面对该怎么做的两难困境，但至少她还能选择，在以前她连这个选择都没有。虽然我确信有许多德国科学家也都同意我的看法，然而，似乎有太多人因为过去的政治阴影与现今的宗教现状而噤若寒蝉，除了我的多年好友穆勒-希尔以外，没有其他德国科学家认为有理由要出头替我辩护。穆勒-希尔勇敢地出版了一本评述纳粹优生学的著作《杀人的科学》（Murderous Sce），至今这本书仍令德国学术界耿耿于怀。

每个人都有权以宗教为其个人的道德指南，对此我并无异议，但我反对许多宗教人士认为无神论者就缺乏道德观念的说法。依我看来，我们这些觉得没有必要遵循古籍上那些道德准则的人，依靠的是天生的道德直观，那是许久以前自然选择为促进我们祖先的社会凝聚力而塑造形成的。

自维多利亚时代以来，启蒙运动在传统宗教信仰与世俗主义之间所造成的裂痕，至今仍多少左右着生物学的社会地位。有些人依然相信人类是上帝的创造物，我们必须服从上帝的旨意；另外一些人则支持经验主义的证据，而这些证据显示，人类是数百万世代的进化产物。1925年，田纳西州高中老师斯科普斯（John Scopes）因教授进化论而受审判罪，到了21世纪的今天，他所象征的意义仍遭到一再的审判；宗教的基本教义派人士对公立学校的课程设计有一定的影响力，他们持续要求以教授宗教故事替代达尔文学说。由于进化论直接抵触上帝创造万物的创世论信仰，它代表着科学对宗教领域最直接的入侵，因而激起创世论者一贯的激烈防卫态度。然而，随着遗传学知识在往后的世纪中不断增加，愈来愈多人将会了解到自己是遗传骰子随机投掷的产物（也就是亲代基因的偶然混合，加上一些同样偶然的突变的产物），一种新发掘的，但其实比今日的宗教更为古老的“灵知”（gnosis），有可能成为我们的指引。我们的DNA，这本创造人类的说明书最后可能媲美宗教经典，成为真相的守护者。

我或许不信教，但我仍然能从宗教经典中看出许多真理。例如圣保罗在给哥林多人的第一封信中写道（《新约·哥林多前书》）：

我若能说万人的方言，并天使的话语，却没有爱，我就成了鸣的锣、响的钹一般。

我若有先知讲道之能，也明白各样的奥秘、各样的知识，而且有全备的信，叫我能够移山，却没有爱，我就算不得什么。

在我看来，圣保罗正确宣告了人类的本质。“爱”这个促使我们关心他人的冲动，是我们得以在地球上生存与成功的原因。我相信随着我们持续深入未知的遗传学领域，这个冲动会守护我们的未来。“爱”深植于人类的本性中，所以我确信爱人的能力已经刻写在我们的DNA中，俗世的保罗会说，“爱”是基因送给人类最美好的礼物。如果有一天这些基因可以通过科学变得更加美好，足以消除无谓的仇恨与暴力的话，从何判定我们的人性就一定会减弱呢？

《千钧一发》电影中所刻画的情节除了会让人误以为我们的未来很凄惨以外，这部影片的创作人还加了一句宣传词，凸显出对遗传学知识最深的偏见：“没有基因可以决定人类的精神！”许多人希望这是真的，而这正是我们社会的一个有巨大危险的盲点。如果我们能无惧地接受DNA所揭露的真相，就不会再为我们子孙的未来而绝望悲叹了！

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