《再生》

醒報編輯 2023/04/27 18:42 點閱 2433 次

這是一本探討生物再生的入門書籍,簡短易讀,環顧從細菌、神經、幹細胞,到生物個體與複雜系統的各種尺度,提出一系列啟發思考的深刻問題,不論是政策制訂者、生物學家、歷史學家、哲學家、學生、教師及一般讀者,若能了解再生並想像這種過程怎樣在生命各尺度運作,都能從中獲益。

珍‧梅恩沙茵是亞利桑那州立大學的大學教授、董事會教授與校長教授,並且是該大學生物與社會中心的主任。她也是麻州伍茲霍爾的海洋生物實驗室科學史與科學哲學計畫的研究員和主任。亞利桑那州立大學生命科學院的講師凱特‧麥蔻德擔任海洋生物實驗室麥克唐納計畫的管理師,也是麥克唐納研究員。

再生不是新的概念,雖然一開始的焦點在於生物個體與它們的構造。希臘神話中的普羅米修斯親眼見識到器官能夠再生的詛咒與祝福。普羅米修斯偷了火給凡人,諸神的處罰方式總是充滿創意,他們將普羅米修斯用鏈條拴在岩石上,讓他每天遭受老鷹的攻擊。老鷹白天啄普羅米修斯的肝臟,到了晚上肝臟又會再生,因此他能活下來,繼續接受折磨。

蛇和蜥蜴尾巴的再生

事實上,人類肝臟的細胞可以重新長出細胞,進而修復肝臟的功能。古希臘人當然不知道這件事,但故事裡的真相很耐人尋味。再生醫學使我們身上的傷口能夠再生並獲得修補,相當於現代的普羅米修斯概念,許多人對此感到矛盾,畢竟,玩火可能帶來益處,也可能帶來危險。

西元前四世紀的哲學家亞里斯多德對於博物學有廣泛的研究,特別探討了蛇和蜥蜴尾巴的再生。他注意到蛇與蜥蜴失去尾巴之後如何再長出新的尾巴,於是從四因說(four causes)對世界的理解,發展出最早的已知理論。古代的其他觀察家也說到水螅與蚯蚓能夠再生,提出類似的問題,。

有條件再生

隨著時間過去,愈來愈多人接受博物學家觀察自然的心得,顯然有些器官、組織,甚至生物,在某些條件下,可以重新長出一部分或整個生命系統,然而有些器官、組織或生物,在任何條件下都無法再生。

用正確的方式把蚯蚓切成兩半,你可能會得到兩條扭動的蚯蚓。切除水螅的頭部,牠可能會長出新的頭。切掉人類的一隻手臂,這個人會永遠少一隻手。到了其他尺度,微生物群落遭受破壞後,有時候還能回復功能。

據說森林在火災後有時候會復原或再生,雖然並非總是這樣。面臨人類世的氣候變遷,我們可能來到更大的尺度,並且想要知道地球是否能夠進行再生,再度回到健康狀態,還是全球生態系是否將會崩潰。

生命系統的連結性

這些系統的例子,都被視為可能出現再生的獨立事件,然而,我們再一次看到這些系統之間有所關連。例如,微生物群系位於蚯蚓、水螅、人類與森林之內。人類在人類世時期是驅動許多改變的主要因素,並且影響全球生態系的健康。

生命系統的連結性是指,雖然我們把自然劃分成獨立的單元,試圖從不同尺度了解各系統,但是這些系統一定會給彼此帶來衝擊。看見不同尺度的生命系統發生了某些形式的再生,因而引發了原因、限制、關連與可能性的問題。

然而,當我們思考不同研究人員看待再生的方式,發現他們並非用「再生」來表達同一件事。有時候,再生代表損害或受傷後的系統回到以前,像是再生(re-generation)、回春(re-juvenation)、振興(re-vitalization)、更新(re-newal)、整治(re-mediation)、回復(re-silience)。有時候,再生的定義強調的是結果或最終狀態,例如修復(re-pair)、復育(re-storation)、複製(re-plication)、復原(re-covery)、取代(re-placement)、回復(re-silience)。

什麼是生命系統?

生命系統可以再生,但我們必須弄清楚什麼才算是生命系統。如果再生的是系統的組成部分,那麼對於什麼才是系統的組成部分,就會有不同的看法。而何種情形才算是正常狀態,以及相對而言,何種情形才可評定為受傷或損害狀態,還有如何認定再生導致修復或修補,都有不同想法。

對於再生在不同生命系統如何展現,出現各種不同的見解,為了有所領略,我們在這裡看看再生的意義如何隨著時間演變。我們會介紹到著名的十八世紀生物學家,例如瑞奧穆與錢伯利,他們進行實驗研究可以再生的生物,像是水螅屬這一群生活於淡水的微小生物。

他們大量探索、觀察、描述,開始想知道不同生物是怎麼再生出某些部位,但卻無法再長出其他部位。我們從歷史思考重要的例子,也提出哲學問題,探問這些研究應該如何進行、哪些能當作證據,甚至他們能否透過切下頭部或其他部位來決定何謂常態。

會再生才是生命系統

這些早期的摸索工作如何隨著二十世紀生物學家摩根、洛布、柴爾德的研究而演變,檢視他們研究再生的實驗所採用的方法、如何找出機制,以及如何開始把生物想像為生命系統。

他們強調會進行再生的生物是生命系統,這種觀念從二十世紀初開始出現。我們對這些歷史想法在實驗方面的討論,建立了再生思維的傳統脈絡,而這大多限於個別生物與生物的部位之內。

細胞本身是生命系統

以生物個體再生的歷史研究為基礎,我們進入二十世紀下半葉,然後來到二十一世紀,各類型生命系統的現代研究愈來愈多元,從細胞開始,特別是神經元、幹細胞,以及生殖細胞。每一個細胞本身就是個別的生命系統。

細胞是單獨的生物單元,能在組織裡與相鄰細胞分開,分離到培養皿中,在顯微鏡下監測。細胞也是一大堆蛋白質與構造的集合,這些蛋白質和構造可以溝通與互動,以維持細胞本身的必要功能,還能與周遭細胞一起執行維持個體生命的必要功能。因此,神經元、幹細胞、生殖細胞既是單獨的生命系統,同時是器官、部位、個體等更大系統的單元或局部。

細胞個體存在於更廣大的環境中,也是族群、群集、生態系等其他互連系統的組成分。生態系包含了微生物群落,到動物、植物、無機物(例如岩石)等一切事物。這些組成都在維持生態系的永續生命扮演某種角色。因而系統與組成可以從微觀、個體到生態系等不同尺度來定義,我們如何定義系統與組成,會影響到我們對系統內再生的理解。

體內微生物群系

你的身體內有一個微生物群系,也就是一群幫助你消化食物的微生物——這是初始狀態。你服用抗生素,殺死腸道裡的微生物群系——這是傷害。然後你吃優格,幫腸道補充細菌,讓你又能消化食物——這是最終狀態。

這樣就是再生嗎?使用抗生素之前,你腸子裡的細菌呈現特定的群落結構,有特定的物種集合彼此交互作用,維護腸道健康。後來的結果可能是系統的消化功能得到修復,讓你恢復健康,但是微生物群落很可能大不相同。在這種情形下,系統功能得到再生,雖然整個結構的細節並未真正復原。

在這種情形下,我們思考系統受傷前後狀態的方式,以及我們是否認為再生就是結構及(或)功能的復原,都會影響我們對再生是什麼,還有再生是否真的發生,以及發生在何處等問題的思考。(昀恬/輯)

《再生》
作者:珍‧梅恩沙茵, 凱特‧麥蔻德 (大學生物系教授)
出版社:時報出版

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作者:安迪‧格林伯格
出版社:商周出版

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安迪‧格林伯格是《連線》雜誌的資深撰稿人,著作的書籍《沙蟲駭客》獲得財經記者最高榮譽「傑洛德.羅布獎」頒發的國際報導獎、美國專業新聞記者協會的卓越新聞報導獎、紐約專業新聞記者協會的兩項截稿期限俱樂部獎、海外記者俱樂部的考李留斯雷恩新聞卓越獎。

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甜點文化研究家原 亞樹子高中時前往美國留學,畢業後進入東京外語大學學習以飲食為主題的文化人類學。以國家公務員的身分任職於日本特許廳後,轉換跑道成為甜點文化研究家。著有《美國鄉土糕點》、《美式餅乾》等書。