國小高年級科普文，素養閱讀就從今天就開始!!
- 作者 / 華特．艾薩克森（Walter Isaacson）
- 譯者 / 麥慧芬
《破解基因碼的人》一書是《賈伯斯傳》、《達文西傳》作者——華特．艾薩克森的最新力作，以 CRISPR 技術發明者珍妮佛．道納為主角貫穿全書，書中章節巧妙的將遺傳、基因體計畫的發展嵌入主角珍妮佛．道納的求學經歷與職涯歷程，不只是一本科學家的傳記，更像是 CRISPR 技術發展的科學史。
當石野良純還是日本大阪大學的學生時，他的博士論文就納入了大腸桿菌的基因定序。那時是 1986 年，基因定序還是一項勞心勞力又傷神的過程，但他終究還是確認了組成目標基因的 1038 組 DNA 鹼基對。他在第二年發表的一篇基因研究的長篇論文最後一段，提到了一個他認為並沒有重要到需在論文摘要中提及的反常現象。
「我們發現了一個不尋常的結構，」他寫道，「29 個核苷酸中有 5 個高度同源的序列，直接以重複型態排列。」換言之，他發現 DNA 中有 5 個完全相同的片段。這些相同的片段，每段都有 29 對鹼基的長度，夾在看起來正常的 DNA 序列之間。他稱這些片段為「間隔」。這些叢聚的重複序列到底是什麼，石野完全摸不著頭腦。他在這篇論文的最後一行寫著，「這些序列在生物學上的重要性，目前還不可知。」他沒有針對這個問題繼續研究下去。
第一個釐清這個重複序列作用的研究者，是法蘭西斯可．莫伊卡（Francisco Mojica），他是西班牙地中海岸邊阿利坎特大學（University of Alicante）的學生。1990 年，他著手進行自己的博士論文，主題是古菌。古菌就和細菌一樣，是沒有細胞核的單細胞有機體。他所研究的古菌，在比海水鹹 10 倍的鹽池裡如魚得水。當他在為一些他認為或許能解釋這種細菌之所以熱愛鹽分的細胞內部分進行定序工作時，發現了 14 個以規律的間隔重複排列、完全相同 DNA 序列。這些重複的序列似乎呈現出迴文結構，也就是說它們不論是從正面看過去，還是反面看過來，都完全一樣。
法蘭西斯可．莫伊卡（Francisco Mojica）。圖／WIKIPEDIA by Manuel Castells
莫伊卡一開始以為自己搞砸了定序工作。「我以為發生了失誤，因為在那個年代，定序是很困難的工作，」他爽朗地笑著說。不過到了 1992 年，當他的資料一再顯示出這種規律性間隔的重複時，他就開始質疑以前是否有人發現過類似的現象。那個時代，谷歌大神還未出世，網路索引也不存在，因此他只能利用一套學術論文索引的印刷品《現期期刊目次》（Current Contents），透過引文中出現的「重複」這兩個字，一筆筆地親自翻查資料。這已是前一個世紀的事情了，那時候幾乎沒有什麼網路出版品。莫伊卡如果發現任何他覺得有希望的清單，就必須去圖書館把相關期刊找出來。最後，他找到了石野的論文。
石野研究的大腸桿菌與莫伊卡的古菌非常不一樣，也因此當他知道兩人都碰到了這種重複的序列以及間隔片段時，他真的非常驚訝。這個發現讓莫伊卡相信，這個現象在生物學上必然有著相當重要的目的。他和他的論文指導教授在他 1995 年所發表的報告中，稱這種現象為「銜接重複序列」，而且他們猜測這種現象可能與細胞複製有關，當然，他們這樣的假設並不正確。
當莫伊卡結束了分別在鹽湖城以及牛津兩地的短期博士後研究工作後，他於 1997 年回到了離自己出生地僅隔著幾哩的阿利坎特大學，並組織了一個研究小組，開始研究這些神祕的重複序列。資金取得非常困難。「他們告訴我別再對那些重複序列執迷不悟了，因為有機體的這類現象實在太多種了，我發現的這種狀況，可能根本沒什麼特別的，」他說。
可是他很清楚，細菌與古菌的遺傳物質數量都很少，所以這些有機體不可能浪費那麼大量的遺傳物質在毫無重要功效的序列上。他繼續努力釐清這些叢聚重複的目的。或許它們可以幫助塑造 DNA 結構，又或者在形成蛋白質可以鎖定的環圈時，能夠提供什麼樣的助力。這兩種假設後來都證明是錯的。
CRISPR 這個名字怎麼來的？
那個時候，研究人員已經在 20 種不同的細菌與古菌中發現了這些重複的序列，而大家對這個現象所取的名字五花八門。莫伊卡對論文指導教授強迫他接受的「銜接重複」愈來愈不滿意。這些序列都有間隔，並不是銜接。於是他重新用了自己最初取的名字「短間隔重複序列」，或簡稱 SRSR。雖然這個名稱更貼切，但是縮寫後的字母無法以一個單詞的形式發音，大家記不住。
莫伊卡一直都與荷蘭烏特勒支大學（Utrecht University）同樣在研究結核桿菌中這些序列的儒德．傑森（Ruud Jansen）通信往來。傑森稱這些序列為「直接重複序列」，不過他也同意這種現象應該有一個更好的名字。
有天晚上，從自己實驗室開車回家的路上，莫伊卡突然想出了 CRISPR 這個縮寫後的名字，意思是「常間迴文重複序列叢集」。儘管不可能會有人記得這串突兀的措辭，但是縮寫 CRISPR 的讀音確實乾脆又清楚。再說，雖然 PR 讀音所漏掉的母音「e」，為這個詞彙增加了一層未來主義的光澤，但這個讀音聽起來還是給人一種友善而非恐懼的感覺。他回家後，詢問妻子對這個名字的感覺。「聽起來像是一個非常棒的狗狗名字，」她說，「CRISPR、CRISPR，來這裡，乖狗狗！」莫伊卡大笑，並決定就是這個名字了。
2001 年 11 月 21 號，傑森在回覆莫伊卡有關名稱建議的一封電子郵件中，就這麼把這個名稱給定了下來。「親愛的法蘭西斯，」他在電子郵件中寫著，「CRISPR 這個縮寫實在太棒了。我覺得拿掉任何一個字母都讓這個名稱變得沒那麼乾脆，所以我很喜歡這個活潑的 CRISPR，遠勝於 SRSR 或 SPIDR。」
傑森在 2002 年 4 月所發表的論文中，更正式地認可了這個名字。他在那篇論文中，報告自己所發現的基因似乎與 CRISPR 有關。大部分擁有 CRISPR 現象的有機體，重複序列旁都會出現某一種編入了製造酵素指令的基因。他稱這種酵素為「CRISPR 關聯」酵素，簡稱 Cas 酵素。
——本文摘自《破解基因碼的人：諾貝爾獎得主珍妮佛．道納、基因編輯，以及人類的未來》/ 蓋伊・萊施茨納，2021 年 10 月，商周出版。
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