2010年12月15日 星期三

我的毒藥可能是你的正餐

12 月 2 日星期四,美國太空總署主持記者招待會,根據三天前發出的新聞稿,是次記招關於一則天體生物學發現(astrobiology discovery),對尋找外太空生命將有啟示。天體生物學是一門研究宇宙間生命起源、進化、擴散和展望的科學。

好像很高深,很神秘,是個什麼樣的發現呢?由新聞稿至記招之間的數天,各方爭相猜測,是不是火星發現了生物?是不是收到外太空文明發放的無線電訊號?抑或他們的飛船已經進入太陽系?獨立博客 Jason Kottke 翻查記招的出席名單,發現嘉賓們的學術背景包括火星地質和生物學、用砷(arsenic,即砒霜,中外知名的毒藥)進行的另類光合作用、土星最大衛星泰坦(Titan)的化學環境和生命起源的化學。Kottke 說:「如果要我猜測美國太空總署葫蘆裡賣什麼藥,我相信他們在泰坦表面發現砷,並有證據顯示一些生物利用砷進行光合作用……之類的東西吧。」

是次發現源自一篇科學論文,該論文於記招同日在《科學快訊》(Science Express)公開,《科學快訊》隸屬權威學術期刊《科學》,專門預先發放某些特定文章。一位看過論文的內幕人士,試圖「撲熄」謠言,說:「我已經看過論文,不是大家想的那樣。」

星期四,真相大白,與外太空無關,地點是美國加州的一個內陸湖。莫諾湖(Mono Lake)位於加州優勝美地國家公園(Yosemite National Park),它沒有出口,流進來的化學物積聚經年,湖水含砷量之高乃世上數一數二,任何生物存活於此,必須學會應付砷這種劇毒。

化學周期表上,同一直行的元素有着相似的化學特性;砷在磷(phosphorus)之下,化學上兩者頗為相似。磷是生命必須的元素,DNA 含磷,細胞膜含磷,攜帶能量的 ATP 含磷;沒有磷,我們認識的生命不會存在(其餘五種必備元素是:碳、氫、氮、氧、硫)。

砷有毒,因為與磷相似。當身體遇上砷,誤當為磷吸收,運進體內才發現是「假磷」,需要「真」磷的新陳代謝進行不了,結果嗚呼哀哉。情況好像金鋪誤收假金,假金賣不出,長此下去,金鋪只有關門。砷有毒,因為它能冒充磷。

另一方面,有些生物學家卻問,既然兩者相似,有沒有生物能以砷代替磷?換句話說,我們的毒藥會不會是牠們的正餐?尋找這樣的生物,含砷量奇高的莫諾湖當然是理想的地點。

研究團隊的首領是 Felisa Wolfe-Simon,她從莫諾湖抽取一些泥,以營養液培植裡面的細菌,營養液包含所有營養,唯獨缺磷;少量殘餘的磷來自天然,故研究員不斷稀釋,務求「洗走」大部分磷;稀釋的同時,不斷提升營養液的砷含量,換言之,細菌在一處愈來愈「少磷多砷」的環境下生長。分析存活細菌的基因,得知其屬於非常另類的一門,早前墨西哥灣漏油,在海中吃油的細菌便是同類。

不要太興奮,該細菌看似以砷代磷,但有選擇的時候,它依然喜歡磷。給細菌「多磷少砷」的環境,它的生長快 60%。給它「少磷少砷」呢?營養不良,不再生長了。

以上實驗證明了細菌能在高含砷量的環境下存活,但它有否真正使用砷呢?研究人員利用帶幅射的砷,追蹤砷的去向,發現細菌的蛋白、脂肪、甚至 DNA 都有砷的蹤影;他們更用了另外幾個高科技法門,互相印證,說明砷的的確確被細菌吸收,作為磷的替代品,用來建構細胞組織。其中最驚人之處,也是論文作者和美國太空總署最強調的,是 DNA 竟能以砷建構;DNA 是生命的「原材料」,其組成的任何改變,都是科學界的大新聞。

美國太空總署拿出天體生物學作「招徠」,引起許多不着邊際的聯想,雖不能說全錯(例如,一個充滿砷的星球,不能就此否定生命存在),但其刻意誤導製造宣傳的企圖非常明顯。耐人尋味的新聞稿引起各方揣測,經數天熱烈討論後迷底揭曉,只換來「雷聲大雨點小」的失望。

英文有句話,extraordinary claims require extraordinary evidence;這次的處理手法,正如一篇報導的標題,extraordinary claims attract extraordinary blogging。如果美國太空總署以製造新聞為目的,無疑達到了;純粹從科學角度而言,這次研究提供的證據,是否足夠支持它的 extraordinary claim 呢?

有些科學家持否定的意見。加拿大英屬哥倫比亞大學(University of British Columbia)的 Rosie Redfield 和美國哈佛大學的 Alex Bradley 便對論文作了精闢而專業的評論,反對可歸納為兩點。首先,實驗室給細菌的生長環境雖然不斷稀釋,含磷量降至非常低,但 Redfield 計算過,如此低的含磷量理論上仍然夠用;上面說過,在「少磷少砷」環境中,細菌不再生長,Redfield 認為這是誤導,因為認真看過圖表後,發現細菌其實有增生的,只是相對其他「營養豐富」的環境而言,速度十分慢。Bradley 更指出,一個叫 Sargasso Sea 的地方,含磷量比實驗要低幾百倍,微生物依然大行其道,可見實驗的含磷量雖低,卻未低至無磷可用。

第二個反對重點,是實驗程序。根據論文,作者用幾種高科技來顯示砷「入侵」了細菌的 DNA,Redfield 和 Bradley 卻不約而同認為,實驗程序未將 DNA 適當分離,所顯示的砷可能來自周遭;借用 Redfield 的說話,他們用高科技,但犯了「低級錯誤」。

兩位論者均認為這篇論文毫不紮實,漏洞多多,其驚人結論亦毫不可信。

我是行外人,不敢對論文及專家意見莽作評論,只有待時間查明真相。這次事件給我上了一課,世事永遠利弊相隨。你想嘩眾取寵製造新聞嗎?可以,但要做好給人「評頭品足」的心理準備,愈大新聞吸引愈多眼球,絲毫瑕疵亦變得無所遁形;不幸的話,瑕疵愈挖愈大,大至不可收拾,你便成為一個著名的失敗者,那是多麼尷尬的一回事。「食得鹹魚抵得渴」,嘩眾取寵之前,必須做好承受輿論的準備。

(2010 年 12 月 15 日 信報副刊)

學術參考:
Felisa Wolfe-Simon, et al. (2010), “A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus,” Science. doi:10.1126/science.1197258

沒有留言:

張貼留言