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觸類旁通．潛心創新–錢煦院士

99/07/08 19015

范賢娟｜臺灣師範大學科學教育研究所

面臨抉擇

錢煦院士從小就對數學感興趣，在動亂的成長年代，希望把握住高二跳級考大學的契機，卻發現一般數學系有門重課—解析幾何—得在高三才會學到，因此他不得不另外尋覓不需要解析幾何的科系，後來考進了北京大學醫學系預科。在北大念了一年半後遇到共產黨圍城，眼見北京就要失守，他們一家倉皇搭著軍機離開，輾轉來到台灣後，就進入臺灣大學醫學系就讀。

大學畢業後，錢院士面臨該當臨床醫生，還是從事基礎醫學研究的抉擇。錢院士很喜歡跟人接觸，尤其當分享病人康復的心情時，自己也很高興；但是後來覺得基礎醫學的研究可以有較多創新的想法，這又讓他深感興趣，於是最後選擇到美國哥倫比亞大學念生理學。

多方涉獵融會貫通

錢院士雖然在醫學院博士班念生理學，但還會去工學院修課，例如電力網路分析、固體液體的黏彈性等課程，用這些理論思索在生理學領域運用的可能性。在他念書的年代，生理學是以生物描述為主，很少用到數學與物理，量化的研究不多，因此這樣的想法很具前瞻性。

錢院士剛畢業的時候和大部分的學者一樣，只是從生物的角度進行研究，很少用量化的方式來分析。後來他開始跟一位土木系的教授合作，那位教授對白血球、紅血球在流動時的性能變化很感興趣，兩個人就開始合作，用互補的方式彼此學習，因而進入了「血液的黏彈性」這個領域，這屬於生物物理的範圍，稱為「生物流變學」（bio-rheology）。

當受到外力的時候，液體會流動，固體會展現彈性產生變形，血液的性質則介於這兩者之間，身體的每一個器官、組織也介於這兩者之間，因此「生物流變學」的應用很廣，在 60 年代末期至 70 年代之間頗受重視。錢院士因為自己廣泛的學習興趣，並有默契良好的研究伙伴，因此在這領域有相當傑出的成果。

到了 80 年代，分子生物學慢慢引起學界的關注，不過把分子生物的知識應用在生理學領域的研究，在初期並不多見。錢院士那時擔任美國生理學會（American Physiological Society）的理事，他以舉辦研討會的方式，邀請學者探討這方面的應用。這個決定相當不容易，因為當時他對分子生物學完全不懂，他當學生的時候還沒有分子生物學這個領域，雙螺旋的發現也不過是錢院士醫學院畢業那年（1953 年）的事，但是錢院士逐漸體驗出這個新興領域的重要性，因此就借用生理學會組織的力量儘量推廣。

內皮細胞學問大

他目前研究的重點是「動力導致信息轉遞及基因表達的控制機理」，主要探討血流和血壓對內皮細胞（血管最內的薄層）的力學刺激，如何導致正常時的生理調控及造成疾病時的病理變化。

血管的內皮細胞可以中介血液和血管其他部位的互動，但又不讓血液跟其他血管組織起直接作用而凝固產生各種問題。內皮細胞並非只是一道隔絕防禦的牆，而是有很多功能，可以製造各類化學物質，或者使其變化以產生新陳代謝。因此它不只是物理的屏障，也有巧妙的化學功能，其中基因表達的結果可以產生很多物質，可以調控正常功能，但也會引起病理變化。例如有些物質會吸引白血球來黏附，然後進入血管裡面，而引起粥狀的動脈硬化症，這會造成血管的阻塞，引起心肌梗塞、腦中風等症狀。

針對這樣的病症，錢院士從基本原理去思考，究竟怎樣的傳導途徑會從分子的階層，讓血管的內皮細胞有這樣的基因變化。最後發現其中一個頗為重要的條件是骨骼蛋白，它的架構會由外來的刺激引起變化，其纖維在靜止時本來沒有排列，但如果有血流或血壓引起的動力，骨骼蛋白會聚結成較粗的纖維，產生方向性，這種結構會影響化學反應，包括信息的傳遞、基因的表達等。

最近他還觀察細胞內粒線體的布朗運動，並用理論模擬來判斷周圍細胞漿的黏度，藉此了解纖維排列對細胞漿黏度的影響。由於他能把許多領域的知識整合在一起，因而有許多創新的實驗設計。

再如，現在研究知道細胞中有個調控分子 Src，可用來傳遞訊息，它會影響細胞的增生功能，正常而言有助於受損細胞的修復，但是失控的時候會導致癌症，因此可經由監控體內 Src 的活化情況來評估罹癌的可能性。由於活化和非活化的 Src 的螢光蛋白能量傳遞機制不一樣，因此錢院士便設計實驗，從樣本的螢光能量傳遞來判斷它們的比率。

見樹也見林

生物學二十多年前的發展循著還原論的化約趨勢（reductionist approach），把組織細分拆解成基本物質來分析。以前進行基因研究時，把一個特定基因的序列排出來探討各項功能，就算是一個很大的發現。但隨著生物學的發展，這樣的工作已經可以在新的技術下輕易完成。可是分解到一個程度之後，還是要使其結合，因為最後對健康、對生命、對身體的功能，還是要從整體上來看才能了解其意義，這就是「系統生物學」。

譬如汽車，只把個別的零件都弄清楚是沒有用的，還是不能組裝成一輛汽車，仍需要了解零件間的關係，基因和蛋白質也是如此。現在新的技術是探討如何結合個別的資訊，了解不同基因間的相互關係。不同的蛋白質間的關係像一個網路一樣，目前已經找出人類的基因序列，下一步是怎麼運用，也就是探討基因體和蛋白體的功能，這是未來最重要的課題。

由於資訊量很龐大，因此需運用很多生物資訊的學問，以系統的方法把複雜的資料整理出來，其中要用到很多數學、物理、化學等綜合知識，再用電腦來模擬。錢院士特別提到，現在能做的實驗還是有限，這包括所施的刺激，能測到的反應都很有限，可是身體裡面的變化卻是無窮的。對此，錢院士讚嘆：「身體很妙，不管物理或化學刺激，它裡面用的一套信號傳遞的途徑大都相似，但是會針對不同的刺激有不同的調配，就會有很大的差異。生命真的很微妙！」

面對這樣的無窮細分，以及不斷整合，錢院士很能樂在其中。他覺得最重要的是保持不斷學習的精神，讓知識的涉獵既廣又專。當然，一個人不能樣樣精通，因此需要團隊，讓不同領域的人能在一起貢獻各自的心力。

自我檢測精益求精

錢院士領悟力很強，許多人認為不相關的東西，他都能找到其中的關聯。例如他研究身體中的回饋機制，就是從電機領域的控制理論類比過來，發現人體內每個系統（包括循環、呼吸、內分泌等）都要有回饋機制，才能讓系統維持穩定，以應付外來的變化。

他當上教授以後還跑去大學部聽一些新領域的課，然後還參加考試以了解自己的理解程度。他認為考試就是一種學習上的回饋機制，可惜很多人會用比較負面的角度來看，這就失去了自我調整、自我改善的機會。

錢院士喜歡研究，也喜歡教學。他認為一門學問只是看過並不見得真的懂，唯有自己在講課前好好準備很多遍，然後又很清楚地說給別人聽，才代表真正地理解。他聽過很多不同領域的演講與課程，在吸收新知的同時，也見習別人的教學方式；如果有的學者講的太艱深了，這時他會暗暗立定志願：等我學會之後，我一定要用別人能懂的方式說給大家聽！

就這樣見賢思齊，見不賢內自省，精益求精。因此每次與人接觸的機會，都是他不斷成長與創新的關鍵。

【2009年總統科學獎得主‬專訪】

資料來源

《科學發展》2010年7月，451期，62 ~ 65頁

科發月刊(5221)

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