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你知道嗎 線蟲有四成和你相似 P.127

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去年十二月號科學雜誌刊載的封面故事,敘述了分子生物學又一新的里程碑。這是人類首次解讀出完整的動物核甘酸序列( DNA sequence )──線蟲( C.elegans )的九千七百萬個 DNA。 在此之前,人類解出最長之 DNA 序列為真核酵母菌( Saccharomyces cerevisiae ),它是一個單細胞生物,DNA 長度約為線蟲的八分之一,而人類的 DNA 長度則是線蟲的十三倍。

大多數的人可能都不清楚,甚至沒有聽過這個身長不到一微米( mm )的小生物,它生長於土壤或是腐敗的植物中,屬於體型極小的非脊椎動物。線蟲看起來跟人類完全不同,但是構成生命體的原理卻有許多相同點:例如線蟲和我們一樣是由一個胚胎,經細胞分化,發展至成體,擁有腔腸、神經、肌肉、皮膚及生殖等器官組織。更令人驚奇的是,它的基因中,已知有四○%和人類非常相似。

科學家對於這個不起眼也沒什麼用途的小生物感興趣,是因為線蟲彷彿是人體的一個縮小體,經由對線蟲的了解,我們可進一步知道人體運作的機制。從比對線蟲與人體的 DNA 序列,辨識出共通的基因組, 再利用線蟲研究,了解這些基因的功能,可以逐漸解開人類自身的謎團。譬如若找出控制線蟲肌肉生成的基因組,則可很快推得人類控制肌肉生成的基因組,因為他們的基本機制是一樣的。

英國科學家布瑞勒於一九六五年最先投入線蟲之研究,到目前為止,全世界約有兩百個實驗室,數百位科學家,從事線蟲的研究,已發表的文獻報告超過兩千篇。線蟲個體是由九五九個細胞組成,因為它全身透明、體積極小,生命週期又只有二至三星期,並可如微生物一樣在培養皿上生長,非常有利於生物學研究。科學家可以在顯微鏡下觀測其由單一細胞分化至九五九個細胞的完整歷程,並且對每單一細胞的分化歷史,都可做完整的追蹤記錄。因此在研究生物發生學上有其獨特的價值,相信藉此可解開生命現象之謎。

線蟲的神經系統是由三○二個細胞組成,且有腦的構造,比起人類數千萬個神經細胞這可說是微不足道,但它不僅有嗅覺、味覺、觸感及對溫度的感應,尚有粗淺的學習能力,也就是記憶功能,因此成為研究動物神經系統最理想的模型。過去在線蟲找到的基因,隨後也在人類找到相同的基因,包含導致愛滋海默症之基因。科學家想借助對線蟲神經系統的了解,找出愛滋海默症之病因。

線蟲研究同時也開啟了癌症治療的新契機。動物細胞大都有一自毀機制,計畫在特定的時程結束細胞的生命,當此作用失效時,就可能發展成癌症。初生的線蟲原有一○三○個體細胞,其中一三一個細胞,會在生長過程中死去,而這些細胞的死亡計畫就記載在基因上。學習線蟲細胞死亡計畫的操作方法,可了解癌症發生原因,因而找到治療癌症的途徑。

線蟲的基因譜定序計畫是由英、美共同合作,歷時十年完成,但這不是一個結束而是新的開始。這項研究成果將成為科學家研究生命現象之利器,開啟人類對疾病與健康認知的新頁。

註:由 DNA 序列組成之基因譜, 是生物生長的藍圖,記載了所有生命指令,主宰從發生到組織器官形成,及所有化學分子反應變化,以維持個體生命。

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