2014年2月7日 星期五

從甲蟲到癌症基因:「你怎麼知道那就是全部?」


原文/ Carl Zimmer    翻譯/ Gilver
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生物多樣性代表著地球上形形色色生物的變異性。對生物學家來說,用「編目」(catalog,編制目錄)的方法研究生物多樣性是很重要的。生物多樣性以許多形式存在著,例如地球上有幾十萬種甲蟲;而在人的基因體(Genome),也就是所有基因的總合之中,有數不清的基因和各種癌症有關。

對於編目的偏見

赫赫有名的DNA解構者之一、諾貝爾獎得主-詹姆士‧華生(James Watson),曾經嘲諷分類、解剖學者為「集郵者」。華生認為,像編目這種只是列列清單的研究方法,並不能像他解構DNA那樣的觸及事物的核心。可是,如果想要完整的了解大自然的奧妙,只透過把它拆解成最小單位、加以研究是不可能達成的。無論是一個生命體、生態系甚至是生物圈,都是許多部份的總合。一直到華生成為以解序人類所有基因為目標的「人類基因體計畫(Human Genome Project)」計畫主持人,他才默認這個事實。雖然,無論是為某個森林裡的植物種類、某個共生菌群的組成、或是基因體裡的基因編目,「編目」本身都不會自動產生真知灼見,但透過探索編目的成果,科學家得以從大尺度生物學的觀點去測試他們的想法。

今天,「編目」更被應用到癌症研究。透過比較癌症細胞和正常細胞基因體的差異,癌症生物學家已經找到將近150個癌症基因。有些科學家認為,假設癌症基因的數目有限,那麼如果將它們全部搞清楚,將會使癌症研究邁進一大步,我們將能知道癌症從何而來,耍的是些什麼把戲。

編目的工作,是一條漫漫長路

不過,如同我在紐約時報專欄「事物(Matter)」刊載的這篇文章所言, 科學家距離完成癌症基因編目還有好長一段路要走。2005年,美國國立衛生研究院開啟了名為「癌症基因體輿圖(Cancer Genome Atlas)」的計劃,研究20種以上的癌症、將近10,000份癌症檢體,並獲得了豐碩的成果。然而就在「輿圖」計畫即將宣告完成之際,美國哈佛-麻省理工博德研究所(Broad Institute of MIT and Harvard)的學者在知名期刊《Nature》上表示:如果要了解現今所知的50種癌症種類,需要檢驗將近100,000份不同的癌症檢體才足以完成編目-那將是耗資37.5億美元的「輿圖」計畫檢體數量的10倍!

有趣的是,我(Zimmer)注意到科學家估計他們還有多少工作要完成的方法。你可能會認為這是個無解的問題,就好像這些學者走在一條黑夜籠罩的迷霧之路上,僅有一支手電筒能照亮數呎之間的距離。他們怎麼知道還要走多遠,才能抵達路的盡頭?

科學家怎麼知道那就是全部?

這些科學家所想到的方法是:去檢視這些他們目前已經找到的基因。他們隨機將癌症檢體挑出幾組,而且每組的數量都不一樣。如果所有的癌症基因都幾乎被找出來了,那麼即使看再多的檢體,所能發現的新癌症基因應該也會很少。
其他生物學家已經使用類似的方法,來估量還有多少未知的事物仍待發掘,例如研究腸胃道微生物相的科學家透過將研究成果圖表化,看看發現新種數目是否在上升後趨於緩和;現今生物學家也正利用類似的方法,以從古到今的探索史資料作為基礎,去估計整個地球的物種數(可見作者這篇文章)。

發現不同編目之間的連結著實令我驚訝,但以「後見之明」來看卻很合理。癌症生物學家和甲蟲專家並不像你想像的如此不同,他們都是身處在迷霧之途的旅人,且距離盡頭還很遙遠......。

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