人之異於禽獸幾希？－從基因組看人的演化|

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人之異於禽獸幾希？－從基因組看人的演化

102/05/16 4521

周成功｜陽明大學微生物及免疫學研究所（演講人）

我們每個人都擁有一組獨一無二的遺傳資訊，這組遺傳資訊包含了由30多億個遺傳密碼組成約2萬多個遺傳程式。遺傳程式嚴格管控著受精卵如何發育成胚胎，進而長大成人；同時它也決定了我們日常生命運作的許多細節，例如為什麼對海鮮過敏等等。但是這套遺傳資訊與我們的近親—黑猩猩之間為什麼會有差異，進而使我們與黑猩猩不同？包括人在內的許多不同物種的基因組目前都已經定序完成，比較這些遺傳資訊的差異，我們開始有機會一窺人類在演化過程中的因緣際會，它偷偷告訴了我們一些人之所以為人的道理，同時也指出許多現代文明疾病的一些歷史根源。

每個人體質獨一無二

人類約有兩萬五千個基因、31億個遺傳密碼；而每個人之所以是「獨一無二」的關鍵，就是在這31億個密碼中，約有千分之一的差異，如同每個人的身分證號碼一樣；而這些差異也就是中國人常說的：每個人「體質」的不同。

未來100年間生命科學需要解決的問題，就是找出「什麼樣的身分證號碼決定什麼樣的人類體質」，屆時，每個人在出生時就會有張表，告訴你這一生中所有的疾病風險，並為你規畫好適合的生活型態，並列出可以終身依循的生活準則。

達爾文告訴我們生命的歷史面向，周成功認為，在瞭解生命的歷史面向前，必須先認識生命的物理面向。量子力學之父薛丁格在1943年曾經提出兩個生命科學裡的重要問題：首先是為何最簡單的生命形式都有極端複雜的結構，而複雜的結構如何不至於崩壞？其次是「遺傳資訊如何準確拷貝？」

生命秩序遵循熱定律

周成功解釋，熱學第二定律告訴我們：有秩序的結構是不穩定的，最終必然會瓦解而趨向最大亂度。而「熵」就是指「亂度」。他以書房的混亂與否為例。一般而言，我們的書房大多時間處於混亂狀態，直到父母下令周末要整理書房時才會整理，但是這種整齊的狀態不會維持太久。

周成功說，這個例子說明了從秩序回復到混亂是「自發性的過程」，但從混亂回到秩序需要努力「作功」，生命也是一樣。細胞膜把細胞內外隔絕，細胞內會有複雜化學反應發生，將熱釋放到外在到環境中，環境受熱增加溫度，混亂程度增加。生命加上環境的亂度仍然是增加的！生命秩序的存在並沒有違反熱學第二定律

DNA 儲存遺傳藍圖

周成功指出，細胞就像一個「能量轉換的化學工廠」，最重要工作是分解來自環境中的食物，以取得維持生命的能量。而這樣複雜的工廠在生命遺傳過程中可以準確組裝，關鍵在於「預先存在一份精確的藍圖」，而這份藍圖就是細胞中儲存遺傳資訊的媒體─DNA。

兩條DNA是透過特定分子A、T、G、C的配對結合，形成雙螺旋結構。ATGC序列就是指揮細胞工廠的藍圖。兩條DNA在複製時會各自作為模版，依照原來模版上的ATGC序列，嚴格遵循「A對T」、「G對C」的規則，去合成另一條新的互補DNA。生命系統使用三位元的遺傳密碼系統運作，也就是ATGC中三個遺傳密碼組成一個單位，依序決定蛋白質上特定的胺基酸排列順序。

但周成功表示，密碼本身只是資訊，不能做事，必須經由適當的翻譯才能被解讀；儲存在DNA分子中的三位元密碼，要執行功能時需要被轉錄到單股的RNA分子上。

「遺傳資訊儲存與運作的基本原理，與電腦一模一樣」，周成功說，電腦硬體本身不會做事，需軟體才行。軟體儲存在硬碟，像ATGC存在於DNA上。使用者若要命令電腦畫圖，會先把繪圖軟體從硬碟中抓出來，放進RAM中，而指揮電腦做事的，是儲存在RAM中的程式，就像要使胺基酸依序結合成蛋白質，需要將 DNA中的ATGC轉錄成RNA上的指令。

生命的本質食色性也

周成功表示，如果細胞是一個能量轉換的化學工廠，則生命的本質就是「食色性也。」「食」，就是生命運作需要仰賴細胞工廠分解食物，取得能量。而「色」，就是透過個體的分裂與個體間遺傳資訊的交換，來完成生命延續。

地球上所有生命都是使用三位元的遺傳密碼形式，「從細菌到人都是使用同一套」，這表示地球上各種生命形式可能都是來自同一個祖先。而35億年的生命劇場就是一場「從簡而繁的生物演化史」。

周成功表示，要掌握生命演化史，只要弄懂簡單三個關鍵概念即可：首先是「變異」：「每個生命都是獨一無二的；其次是「遺傳」：生命的特徵可以遺傳給下一代；再來是「天擇」：環境可以決定生命繁殖的強弱。這三個觀念形成現代生物演化理論的主要架構。

【2008/10/27／聯合報╱記者李承宇／台北報導】

遺傳(49) 胚胎(21) 達爾文(35) 演化(120)

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