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為什麼諾貝爾生醫獎頒給生理時鐘研究值得我們注意?──《科學月刊》

文/林翰佐|銘傳大學生物科技學系副教授,《科學月刊》總編輯。

2017 年諾貝爾生理暨醫學獎項頒給了霍爾、羅斯巴希與楊三位教授,表彰他們在發現生物時鐘控制之分子機轉研究上所作的貢獻。圖/Pixabay

科學界的年度盛事,諾貝爾獎(Nobel prize)的得獎名單陸續的在10 月上旬公布。在生理暨醫學獎項中,今年頒給了霍爾(Jeff­rey C. Hall)、羅斯巴希(Michael Rosbash)與楊(Michael W. Young)三位教授,表彰他們在發現生物時鐘(circadian rhythm)控制之分子機轉研究上所作的貢獻。

雖說三位教授實至名歸,但今年這個獎項的頒發還是令人玩味的。現今生物科技研究發展大多以臨床應用等議題為顯學,連本次的受獎人之一的霍爾都公開的抱怨,自己因得不到研究經費上的補助,在 10 年前已經不得已退出了科學研究的工作。顯然的,諾貝爾獎遴選委員會繼去年之後,再度提出有別於世俗的看法,以實際的行動將榮耀歸諸於這個小眾的基礎領域研究。

《科學月刊》在每年 12 月號都會籌辦諾貝爾獎專輯,邀請合適的專家撰文介紹當年得獎者研究上的具體內容,敬請各位讀者期待。在本篇文章中,我更想談談的是,除卻對科學實質內容的關注,非科學領域的社會大眾更想知道的,或許是更形而上的問題;像諾貝爾獎這樣受到關注的著名獎項,為何會對這樣的小眾研究青睞?

技術促進研究思維的轉變

人類對於生命科學的理解,在近百年中呈現出相當大的變化。傳統的生物學以觀察為主,或許輔以一些實驗來驗證或否證自己的假設。在那個年代當中,生物學家必須運用想像力,透視著實驗結果所代表的生物學意義(biological meaning),推出帶有哲理想像的假說;像是遺傳學之父孟德爾藉由豌豆雜交試驗,歸納出遺傳學中著名的分離率與自由組合率,在全然不知 DNA 為何物的時空背景之下,抽象著去想像「基因」這樣的概念。

遺傳學之父孟德爾。圖/WikimediaCommons

1950 年代以後的生命科學是截然不同的型態。DNA 雙股螺旋構型的發現,分子生物技術的發展,到目前高通量(high through-put)實驗技術,次世代基因定序技術(next generation sequencing)與電腦科技的相結合,使得研究趨勢變得唯物至上;研究成就往往由一張張明確的實驗數據所累積。現今的生命科學家比較少有機會,體會那個學術最高位階榮銜當中冠名為 PhD(拉丁文:Philosophiae Doctor, 意即「哲學博士」,Doctor of Philosophy)所蘊含的哲學意義。不過在這樣的轉變之下,是否讓科學活動進行的同時,在末端研究數據累積的競逐之間,失去了更為有高度的、研究上的方向指引。更近一步的,這些研究的目的是什麼?花著預算執行的科學實驗背後所楬櫫的生命現象與人類自省的反思又有些什麼?隨著生物科技重大的進展,這類深入性的討論並未同步的發展與受到重視。

生命科學研究與經費

生命科學研究的另一項重大的轉變發生於跟金錢方面密不可分的糾葛。環顧一世紀以前,生命科學的研究者大都以隨手可取的材料進行實驗。諾貝爾生理暨醫學獎得主(1935 年)德國科學家斯培曼(Hans Spemann)在驗證兩生類胚胎灰月區(gray crescent)作用時將胚胎勒束所使用的,其實只是自己老婆大人的一根秀髮。

隨著科技技術的進步,對於實驗結果的證據力也逐步的提高,這意味者需要投入更多的人力與財力,使得學術競爭從原本的知識競賽,變成知識外加經濟實力的競賽。想要投入分子生物學領域的科學研究,都得先行掂量手頭上能有多少的研究資源,科學不再是那麼的理想至上,而會因所處環境的現實而有所妥協。

現代的分子生物學研究,光是建立實驗室就已經是一筆相當高的支出。圖/WikimediaCommons

在目前,一個基本的分子生物學實驗室的建構大都需要 700~1000 萬新臺幣的建置費用,這還不包括更高端的,像是流式細胞儀(flow cytometry)、共軛焦顯微鏡(confocal microscopy)等更為貴重的研究利器。除了儀器價格不斐之外,研究中所使用的材料也是相當的昂貴。像是培養細胞所使用的胎牛血清(fetal calf serum)僅 500 毫升一瓶要價達新臺幣 13000~15000 元,而想利用生物晶片(biochip)完整的說明一項議題,光在材料上的花費動則便在數百萬元新臺幣。現代的生命科學研究者,往往需要汲汲營營的利用各種機會籌措研究資金,以維持實驗室的運作,並確保自身的研究在技術水平上能得到世界頂尖雜誌的青睞,研究上經費的門檻越來越高,大者恆大,唯有成為學術山頭才能掌握有利的資源。

只為了瞭解生命現象的生物時鐘研究

北京大學講座教授饒毅博士在諾貝爾獎公布之後以「勇氣與運氣」為題為文,回顧了近 40 年來利用果蠅作為生物時鐘的整個歷史。說實話,即便到了現在,我們對於生物時鐘存在的生物意義仍然所知有限,對於生物時鐘的相關研究在未來的可能應用性瞭解也甚少。如果時空背景轉移到現在,這樣的研究恐怕更顯乏人問津、曲高和寡。基於單純的想要了解生命,生物時鐘的研究先驅們投入相當的心力從事具有史詩規模的海選活動,嘗試著進行著僅具有百萬分之一機會(其實當時應該不瞭解機率有那樣的低)來找尋生物時鐘異常的果蠅株,這種不流世俗、勇於求真,也許才是科學之所以得以跨越時代,留於青史的真正精神。

諾貝爾獎的意義

諾貝爾獎是依據瑞典化學家諾貝爾的遺囑,在1901 年起開始頒發的獎項。獎金的來源是來自其遺產中的 3100 萬瑞典克郎成立基金會,運用其做為基金會運作及獎項獎金之用。諾貝爾獎的獎金或許並沒有想像中的高,近幾年平均各類獎項的金額約在新臺幣 3300 萬元左右,若多人共同獲得則需均分其獎金。以今年生理暨醫學獎的得主為例,平均一人大約獲得約 1100 萬新臺幣。

歷經百餘年的諾貝爾獎其實在過程也風風雨雨,有些獎項的提名過程就充滿了爭議,有些得獎人事後充滿爭議性的發言也使這個獎項蒙塵。例如華生博士(James D. Watson);DNA 雙股螺旋構型的發現者之一的一段插曲。在 2007 年,年逾 79 歲高齡的他發表一連串公開針對人種及女性的不當發言,使得這位當代大師離開了工作一輩子的冷泉港實驗室,人氣急劇下墜。在 2014 年華生拿出他的諾貝爾獎金牌交由專業拍賣公司進行拍賣,並將部分所得捐贈學術單位以挽回名聲。部分學者也批評得獎者不得為三人以上的規定,現今的科學研究多半為群體合作產生的結果,現行的規定難免有所遺珠。

年逾 79 歲高齡的華生發表一連串公開針對人種及女性的不當發言,使得這位當代大師離開了工作一輩子的冷泉港實驗室,人氣急劇下墜。圖/WikimediaCommons

即便諾貝爾獎本身的不完美。但在學術上,我認為諾貝爾獎的評審單位仍能善盡職守的,以長遠的眼光來看待科學發展與人類之間的關聯性,並以此啟發後輩對學術活動的認知。有人批評諾貝爾獎的頒發是一種變相的「英雄主義」,它的確是,但唯有英雄,才能鼓舞人心,鼓勵我們在這從善如流的世界上做些不一樣,突破性的選擇。

本文選自《科學月刊》2017年11月號

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