9/19/2005


【Update】4D embryo

4D embryo是我在實驗室裡的pet project。所謂的pet project用多餘的時間、用現有的材料、做不出來不會死的研究計畫。

很多在做EvoDevo的人常常都是從某種奇怪動物clone了某基因,做了in situ跟immunostaining之後就做不下去了。即使在今天有那麼多分子操弄技術的時代,這仍然是大部分的人會碰到的瓶頸。如果回去根究問題的原因,很大的一部分是因為我們根本不夠了解胚胎本身,所以即使我們的基因操作產生了某種性狀,我們也看不到。

我只要有機會都會跟同儕努力宣揚這個信條:胚胎發育是細胞行為的問題,不是基因的問題(“Development is the problem of cell behavior, not that of the genes.”)。但不可否認基因操作還是分析生物系統最有力的一種工具,所以只能用兩段式解釋系統:基因影響細胞行為、細胞行為影響胚胎發育,如此我們才有希望用基因工具了解這些不是果蠅、不是C. elegans、不是斑馬魚、不是Xenopus、也不是老鼠的動物發育。在我的兩段式解釋系統中,細胞是連繫的環節,可是當在反省我們對這些「非模式」動物胚胎的了解時,似乎發現細胞階層的描述完全被遺忘了。

在經過一段蘊釀之後,我開始著手做水蛭胚胎高解析度4D解剖結構的記錄工作。所謂4D指的是三度空間加上時間。為了做到高解析度,必須做到只用單一胚胎做活體real time光學切片 recording,因為如果使用傳統方法分批固定大量胚胎後再染色、切片,個體變異將會使得時間軸上的解析度變得差很多。這時GFP(水母綠螢光蛋白)就可以派上用場了。如果把GFP跟在某個胞器表現的基因接在一起,就可以對某個特定的構造做4D追蹤。問題是要怎麼把GFP跟這些特定的基因接在一起?這在奇怪的動物上更是一個很大的問題。解決的方法是把人工合成的mRNA顯微注射打入胚胎細胞中。這樣說好像很簡單,其實還是有點難,不過至少在技術上我們已經一一克服。

下一個問題是怎樣讓胚胎乖乖地讓你拍好幾天,不會死給你看。最主要的問題是脫水!胚胎要活在液體中,但放在顯微鏡下液體就一定會蒸發,脫水之後鹽度太高,胚胎成了鹽漬胚胎,當然也就掛了。我在試驗了好幾次之後,成功地做了一個不透水chamber,可以讓胚胎在裡面讓你好好拍上至少三天。所以也解決了這個問題。

現在我則是正在進行這個project的第一號影片的準備工作,我剛把水蛭的histone基因clone出來,準備接上螢光蛋白。Histone是染色體的成份,我等於是要在活體胚胎中標記染色體,記錄染色體的4D分布。為什麼要看染色體?這就得回到胚胎學的問題上了。水蛭是環節動物,環節動物和軟體動物(螺貝之流)、扁蟲、還有其他多種很怪的動物(就是大部分沒有讀過動物系的人不會知道的)早期細胞分裂的空間分布是種很特別的螺旋狀分布,所以又叫做螺旋卵裂。螺旋卵裂每次細胞分裂的軸線和上次分裂的軸線約成45度角,這種固定的分裂模式早在十九世紀末就被人注意到了,可是到今天為止,我們對螺旋卵裂的了解還是很零星。我當初跑來做這些奇怪的動物99%,都是因為螺旋卵裂的關係。要動手就先從自己最有興趣的問題動手,所以,我打算用4D recording來看看染色體在螺旋卵裂胚胎中細胞分裂前後的行為,來做為計畫的第一步。

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9/18/2005


【音樂/訊息分享】No Direction Home

下下禮拜(9/26-9/27)美國公共電視網PBS將播出由Martin Scorsese執導的紀錄片No Direction Home。熟悉Bob Dylan的人應該馬上能想到這是取自“Like a Rolling Stone”有名的副歌中一句歌詞:

How does it feel
To be on your own
With no direction home
Like a complete unknown
Like a rolling stone?

開始聽Dylan是在高二高三那段時間,十幾年過去了,現在還在聽。那時會找上Dylan的原因也有點奇怪。我在國中時候開始聽Beatles,這應該是我有系統的聽音樂的起頭,其實到現在Beatles還是我的最愛之一,他們每首歌我都會背。等到高中時,英文能力慢慢成熟到可以讀點文章的時候,我開始讀一些英文文獻,開始以Beatles為中心,做譜系式的爬梳,開始伸展聽音樂的領域。我最喜歡的Beatle是前一陣子才過世的George Harrison,Bob Dylan是George Harrison的好朋友,那時Dylan、Harrison、Tom Petty、Roy Orbison跟Jeff Lynne組的虛擬樂團Traveling Wilburys才剛出來沒多久,出於這層層關係我就開始專心聽Dylan了。

這部紀錄片在交待Dylan1961到1966年這五年的生命歷程:從1960年紐約格林威治村到那場讓Dylan變成另個人的車禍。對Dylan迷來說,這段歷史應該是再熟悉不過了,這部片子對熟稔Dylan的人來說,最重要的地方應該是歷史影像的呈現吧!但對初次接觸Dylan的人來說,這也許是個好的簡介。

節目網站:http://www.pbs.org/wnet/americanmasters/dylan/index.html

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7/24/2005


【書目】胚胎發育與演化

Sean B. Carroll. 2005. Endless Forms Most Beautiful: the New Science of Evo Devo.

這本書只花了我一個下午就讀完。一個下午,三百五十頁,這樣的效率還不錯。能那麼快就解決掉一本書的原因並不是我突然學會速讀,而是這本書不需要消化。

「不需要消化?」

「對,因為這本書寫的就是我每天在做的事。」

Sean Carroll是我們這個領域蠻重要的人物,也寫了一本教科書。我先前就預期他會出來寫關於胚胎發育與演化的科普書。好一陣子之前,他在柏克萊給了兩場演講,其中的第一場是針對「一般」觀眾(想當然爾,坐在台下的其實都不是真正的「一般觀眾」,而是「一般」的生物學家)。在演講末了,他放了一段用The Who的Baba O’Riley做為配樂的Slideshow。在激動的音樂籠罩之下,宗教鬥爭演化科學的歷史性影像一一浮過螢幕,很難讓人不受到感染。他是個非常願意把科學訊息帶到大眾面前的人,在面對創造論者的攻勢的態度上應該是鷹派。所以,跳出來寫書一點也不奇怪。

這是我每天接觸的材料,所以我無法決定究竟這本書是否能讓大眾讀懂。我之所以有這疑慮,就是因為我懷疑對胚胎發育的分子生物學沒有基本認識的人來說,這本書的解說也許跳太快了。我猜這本書能讓我在短短幾個小時就讀完的原因之一是因為這本書用了很多跟我在日常工作中使用的口語幾乎一樣的語言。就我的感覺來說,這本書的筆調像是給大學高年級學生上課時用的口語(教授寫出這樣的文字不會太奇怪),連帶地,在內容上,也表現出這樣的趨勢。不過作者在一開始倒是點出他預設的讀者是「一般」科學家,特別是用電腦程式模擬生物現象的人。

作者抱怨目前胚胎發育現象的電腦模擬大多沒有考慮基因調控的因素,這樣的模擬是沒什麼意義的。關於這點我完全跟作者站在同一陣線。目前的模擬大多是基於一些簡單得不切實際的假設,寫出很炫的非線性方程式,然後告訴你模擬出來的形狀跟某某現象「看起來」很像,所以這些炫炫的非線性方程式描述這個某現象發生的機制。這樣的推論很顯然是有問題的,因為有很多不同的方程式可以產生某一個特定的型態,只要有心、有時間、也懂工程數學,要削足適履把某種理論給硬模擬出來不是不可能的。好的電腦模擬必須要基於該系統完整的實驗data全盤模擬,這樣才有了解這個系統的一絲希望。我不曉得這個忽視基因的態度是怎麼來的,也許是技術上的問題,但我更擔心的是意識型態的問題。這些用電腦模擬研究胚胎發育的人,有許多剛好也是高喊反對基因化約論喊得最大聲的人,但對我來說單純使用混沌理論、自我組織等等之類來解釋生物現象是物理化約論,這跟基因化約論比起來不會比較好。

Sean Carroll本人是果蠅遺傳學家,所以在書中他還是抱持了基因中心的觀點。但對我而言,胚胎發育是細胞的現象,所以要研究胚胎發育要以細胞為主體切入才是適當的。而基因的角色是參與細胞的調節。演化作用在基因序列上,使基因序列產生改變,影響細胞行為,才使得胚胎發育產生變化,造成型態的演化。這裡,我們面對的是三層的問題:基因序列-基因調控、基因調控-細胞行為、細胞行為-胚胎發育。然而,在作者的處理下,問題被扁平化,失去應有的深度。不過,以目前我們有的data來看,我對作者這樣的處理是可以接受的,再加上作者是果蠅遺傳學家,會有這樣的先入為主也不算太奇怪。

大致來說,我對有一本寫自己研究領域的科普書相當歡迎。做為演化發育生物學誕生以來二十年第一本總結報告書這本書當然有很多不足之處,但演化發育生物學是個正在發生的科學,下一個二十年也許會有令人更滿意的結果。

寫了半天,我好像沒有說這本書在寫什麼。
簡單地說:基因調控的演化才是造成形態、行為、生理等方面「看得見」的演化的原因。至於詳細的內容還是自己去讀一遍比較好。

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7/04/2005


【ICON】Evelyn Fox Keller

Evelyn Fox Keller是麻省理工學院著名的科學史學者,因撰寫遺傳學家Barbara McClintock的傳記A Feeling for the Organism(中譯:玉米田裡的先知,天下文化)成名,其早期著作多以科學中的性別議題為主,此期代表作除A Feeling for the Organism (1983)之外,還有Reflections on Gender and Science (1985)及Secrets of Life/Secrets of Death: Essays on Language, Gender and Science (1992)。近年來其觀點已不再固著於性別,採取較為多元的態度來分析語言對現代生物科學發展的影響,此一時期的主要作品有:Refiguring Life: Metaphors of Twentieth-century Biology (1995)、The Century of Gene (2001)(中譯:基因世紀,知識風)、Making Sense of Life (2002)。在我的認知中,EFK是從事所謂科學研究(science studies)的學者中,少數能真的和科學家對話的人。以下內容取自刊載於2005七月份BioEssays的一篇訪談稿。為了不侵犯著作權,在此僅就刊出的訪問內容進行側寫,而非逕行翻譯。


成長

訪問者首先問到Keller的個人成長背景,提到Keller的父母都沒受過大學教育,但兄弟姐妹中,卻有三個成為學術圈的要角,這樣的情況是不是家庭的養成教育有什麼特別之處? EFK回答說,她的父母是移民,生活擔子很重,她認為她們的成功一部分歸因於紐約市的公立學校系統。另外,還有很大的一部分必須要感謝她的大哥的拉拔。

訪問者又提到Keller一開始是學物理的,這是她小時候的志願嗎? EFK說不是的。事實上,她的大哥從小就會給她一些科普書讀,希望她會對科學有興趣。可是她從來沒去翻過那些書。直到她十二歲時,她聽到在芝加哥大學就讀的姊姊談到「潛意識」,她下定決定要學心理分析。這個想法一直持續到她大一的時候。她當時修習微積分的課程,教授那門課的老師曾和愛因斯坦一起共事過。修這門課的時候,她有紐約孩子愛現的習慣,不停舉手問問題。終於有一天這個老師叫她下課留下來,老師的第一個問題是:「妳是Maurice Fox(EFK的大哥)的什麼人?」EFK嚇了一跳,想說這老師為什麼會記得她大哥。接下來老師又問:「你的主修是什麼?」她說:「心理學」老師又問:「妳覺得改修數學如何?」她說她不想當會計,老師又說:「那物理學呢?」她回答說:「那是什麼碗糕?」事情本來這樣就會結束了,可是EFK後來作文成績實在太差了,需要補交一篇報告才不會被當,這時突然想到她哥給她的書,才開始讀這些書,準備寫篇讀書報告。結果她才發現,原來讀物理對她來說,才是拿到A最容易的方法。她那時就想:好吧,那就改修物理,畢業後再來當心理分析師。到大四為止,她居然一直都這樣想,這個想法直到她做畢業論文時才改變。她的畢業論文是關於量子力學的一個方程式,她到那時才發現透過思考物理問題想像世界的存在的樂趣。於是,她決定申請物理學的研究所。她接下來又遭遇到另一個問題:她不知道怎麼做物理,跟隨別人想問題很簡單,但自己想出一個有意。義的問題很難。為了找這個問題,她四處流浪,最後才回到哈佛大學,決定當一個理論物理學家。

訪問者接下來問說,EFK在1957年到哈佛讀物理學研究所,為什麼她的博士論文最後會變成分子生物學呢? EFK說,當時系上沒有人理她,因為沒什麼人相信女生能成為理論物理學家。可是她的表現很好。那時很多學生都說這個研究所很難讀,可是她卻能不花什麼力氣就能輕鬆應付,不到兩年就考過資格考。但即使她解決了困難的問題,別人認為她不是自己想出來的,而是不曉得從那抄來的。這樣過了兩年,她的信心沒了,不曉得自己在幹什麼,又開始想說也許是改行回去當心理分析師的時候了。接下來的那個夏天,她去冷泉港跟大哥一家共渡暑假。那時正是1960年,分子生物正在誕生,主要的催生者都在冷泉港。結果,大家都勸她來做分子生物。在那裡,她終於受到重視。她那時就想說,趕快畢業離開哈佛好了。這時大家一起幫忙出主意,那時Matt Methelson要搬去哈佛,就建議她去他那裡做她的博士論文。

訪問者問:「那一段經驗好嗎?妳最後也沒有待在分子生物學。」 EFK說,在實驗室裡大家互動很好,但是她發現她不是做實驗的料,太沒耐心了,出了錯之後更急。但她個人認為更主要的原因是她對科學有一種理想化的看法,當時物理學的圈子符合她的這種理想主義,但那時的分子生物學圈子內卻不是,充滿了爾虞我詐,大家說謊都不會臉紅。她又開始想心理分析師這件事。她那時想說不要再做科學了,但是她也曉得她也不能去讀醫學院(準備當心理醫師),所以就回紐約去看看要怎麼辦。她在NYU找到一個兼任的物理講師的工作,在那裡認識她的老公Joe Keller。她們的一個朋友剛好開始成立一個新的數學生物學研究群,所以她就加入了,很快地寫出了幾篇paper。

EFK接著解釋,她使用圖靈模型(Turing model)來分析結構如何自均質材料中生成。那時她主要的興趣有三個:生物時鐘、細菌的chemotaxis行為(即細菌順著化學物質濃度梯度移動的行為)、黏菌的聚集行為。這三個問題在今天都是熱門題目。她在圖書館找到圖靈關於胚胎發育的文章(註:Turin這篇文章在今天是經典之作),但當時沒幾個人知道這篇文章。她們覺得這個數學模型很有力,所以就改良這個模型,用它來模擬黏菌行為。


女性與科學

訪問者開始轉移話題,提到除了科學問題之外,EFK開始對科學中女性的角色開始有興趣。
EFK說:還沒有,那還要等一下。 接下來EFK說,接下來那年,她先生休假,她跟她先生一起去史丹福。她在家裡帶剛出生不久的兩個小孩,一邊寫黏菌paper。跟她合作的人到世界各地去演講,她卻關在家裡,他越來越興奮,EFK卻越來越無聊。她想說,不只是她,還有很多女人都是這樣的。因為科學界對她們冷淡,她們也失去對科學的興趣。那年是1969。當時在西岸是政治活動最活躍的時候,她也活躍了起來,到圖書館裡做統計,發現女性在科學的參與越來越低。她開始想這個問題,這一切也許是性別的關係。

回到紐約之後,她在NYU又待了一年,然後到新成立的SUNY Purchase去。在那裡她還是繼續數學生物學的研究,可是開始開一些跨領域的課,包括一門女性研究的課。因為這門課,馬里蘭大學邀請EFK去做一系列的講座,談論她在數學生物學的研究。在她的最後一堂課中,她用在史丹福時搜集的資料,提出一個模型。她的結論是:女性在科學中最主要的障礙是科學思維被認為是男性化的。為什麼會這樣?又對科學發展有什麼影響?在課堂丟下這些問題之後,EFK開始覺得這是個嚴肅的問題。這是她研究科學中的性別議題的開端。

訪問者又追問,妳當時如何回答這些問題。 EFK說,心理分析。Hans Leowald說男性身份認同需要兩次的反認同,首先是要和母親這個實體分開,然後要和母親的性別分開。第一個反認同建立自主性,第二個建立男性身份。這個雙重反認同可以投射到不同的物體上(包括科學)。訪問者說,妳兩個反認同都有,這困擾妳嗎? EFK笑著說不會。這個想法可以套用到很多地方。但在用這個方法想科學中的性別時,它讓EFK開始批判文化中以及心理分析中「自主性」的意義。例如說發育這件事,根本不是主體客體、小孩母親這樣簡單的二分法,而是一個動態的過程。同樣地,客觀性也不是一翻兩瞪眼,而是像Barbara McClintock的故事中動態的過程。

訪問者和EFK談起Barbara McClintock。 EFK先說明一下這本書的背景。在1976年,她寫了一篇文章談她在哈佛當研究生的經驗。很多人讀了這篇文章。她有一天看了一部關於一位女指揮家的記錄片,走出電影院時腦袋裡想的是怎麼沒看過關於女性科學家的電影。這時,有個讀到她的文章的人建議她來寫Barbara McClintock。EFK覺得這點子不錯,但那時她想的是電影,而不是一篇文章,但她不會拍電影,所以只好退而求其次來寫文章,希望有人讀了這文章之後會把它拍成電影。她接下來就透過朋友跟McClintock連絡,她的朋友給McClintock一份EFK在哈佛做分子生物學時的論文,McClintock看過之後就答應跟EFK見面。但是EFK這時卻太忙,不能去了。那年冬天EFK接到NSF(美國類似國科會的機構)的電話。原來是NSF有意拍McClintock的記錄片,可是當NSF跟McClintock聯絡時,McClintock跟NSF說EFK已經有這想法,要他們先聯絡EFK。在NSF的施壓下,EFK只好硬著頭皮開始跟McClintock的訪談。她為了訪談做很多的準備工作,進度弄得很慢,McClintock的耐心都快沒了。McClintock是個複雜的女人,一方面她似乎很難接近,但有時又很黏人。有的時候EFK要離開,進到車裡了,McClintock還滔滔不絕講個不停。McClintock對於把她的故事寫出來也有遲疑反覆不定的想法。很快地,EFK體認到,這不會是一篇文章,而會是一本書。但是,EFK跟McClintock都沒有要把書寫出來的意願。EFK當時的優先順序想要完成那本還沒寫好關於科學中性別的書(Reflections on Gender and Science)。當然,McClintock的故事是一個女性科學家的故事,但EFK當時認為這是科學中一個邊緣非主流的想法如何成為主流的故事,跟她設定的科學中性別的議題沒有什麼關係。她不想讓她的議題設定影響她寫McClintock的故事。後來她才發現,反而是McClintock的故事改變她對科學中性別問題的看法。所以她就延後那本還沒寫出來的書,先把重心放在McClintock身上。

訪問者說:「這本書1983年出版後,McClintock馬上就得了諾貝爾獎,一方面有很多回響也引起不少爭議。其中最主要的問題是McClintock跟「神秘主義」的關係,妳用「神秘」來描述她的方法,但她本人似乎反對這個部分的描述?」 EFK解釋,這是謠傳,事實上她本人很樂於跟神秘主義聯結在一起。她似乎對她是西藏佛教的喇嘛這樣的傳說樂此不疲。EFK宣稱她自己才擔心自己跟那些奇怪的傳說扯上關係。「神秘主義」是McClintock本人的說法,EFK說,她還特別在書中澄清這不是神秘主義,而是研究者跟研究對象有緊密關係。

訪問者說,讀過這本書之後,會有McClintock因是個能幹女性而受到許多委屈的印象。但單就記錄來說,McClintock似乎很早就受到肯定。 EFK說,雖然隨著歷史文獻的浮現,McClintock的故事越來越複雜,她的看法並沒有太大的改變,McClintock即使在受到肯定之後,還是有因為她的性別而受到不平等待遇的情況。 訪問者又問,書中的McClintock是個獨行俠,這樣對她的科學生涯有什麼影響? EFK說:「當然,如果她跟別人一樣,她能得到教職嗎?」EFK一再強調:McClintock是個特例,但即使是個特例,她還是因為性別的關係受到阻礙。

訪問者接下來又提到跳躍基因,在EFK的書中寫到當時跳躍基因不被接受的原因是太難了沒人能懂,但在Nathaniel Comfort最近的書中,卻認為那是因為McClintock認為跳躍基因是發育過程基因調控的機制(後來證明不是如此),而其他人不認為跳躍基因有這樣的重要性。 EFK說,但是當時沒人證明McClintock是錯的,而且一開始,大家對跳躍基因的興趣並不是因為它在發育上的角色的關係。 訪問者又追問,可是McClintock的確認為跳躍基因是發育控制的最基本機制,而其他人不能接受跳躍基因取代一般基因表現控制機制的想法。 EFK說,的確,McClintock個人很重視這個想法,可是EFK認為這和McClintock受到的委屈是兩回事,可以分開來談。接下來,EFK說Nathaniel Comfort的說法最大的問題是,當時並沒有人知道McClintock是錯的。另一方面,Comfort的訪談是在McClintock得了諾貝爾獎之後進行的,這個諾貝爾獎改變了很多人對McClintock心中的觀感,因此在面對訪談時,他們也會說出不一樣的話。另外,Comfort訪談的人跟EFK也不同,比如說,EFK知道McClintock不喜歡某人,所以沒去訪問他。EFK表示對這個決定她自己其實有點後悔。

訪問者說,Comfort的書中也提到,有一些女性主義者拿著EFK的書鼓吹某種「女性科學」,但EFK自己卻不願意跟這種女性科學扯上關係。 EFK說:「完全正確。」EFK繼續解釋,這又是那個諾貝爾獎的後果,包括女性主義者也被影響到了。在McClintock得獎前,很多女性主義者把McClintock當成icon,這是因為McClintock做的工作跟男人沒兩樣。得獎後,女性主義者要把McClintock當成女性主義的icon。EFK個人覺得這兩個立場都站不住腳,她認為這是二分法造成的刻板印象。她跟McClintock一樣,要的都是無性的科學。McClintock喜歡直覺、跟自己研究對象的親近,但這不是「女性科學」,而是「人性科學」。科學的「男性化」是因為錯誤的二分,致使科學失去人性的部分。 訪問者問EFK,「今天的科學還是如此嗎?」EFK說:「科學是個大型企業,不是很容易可以改變。但是,科學也不斷在改變,只是造成改變的因素很多。」雖然,EFK覺得現在科學的改變的方向跟她心中想要的不一樣,但的確現在有更多的女性科學家,她們也有比較好的地位。 訪問者說,McClintock的直覺很強,可以下意識地處理分析資料,但很多男性的科學家也可以這麼做。有人可以在夢中夢到問題的答案。EFK說,「就是這樣!」訪問者接下來又說,McClintock強調把生物視為一個整體,強調holism。但當一個人徹底成為holist時,便不可能分析。McClintock對個體的強調會不會影響她的科學呢?EFK說不會。McClintock對生物整體的重視只限於在設定她要問的問題,在問題設定後,她的科學方法是非常紮實的。
訪問者又說,在McClintock的晚年似乎不太做科學了,她對holism的重視,似乎跟科學不相容。EFK反駁說,McClintock從來沒有失去big picture,對於只看得到自己眼前一小塊的科學家來說,McClintock問的大問題是令人相當不安的。

訪問者接下來請EFK評估一下今日女性在科學中的地位有什麼不同。EFK說,對現在的女性來說,當個科學家比以前容易多了,但仍然有問題。這些問題似乎在每個領域不太一樣。EFK認為發育生物學大概是對女性最好的領域。整個科學,對白人或亞裔的女性來說是好多了,但對非裔女性來說還是有障礙。不管怎樣,跟以前比起來進步許多。不過,我們也不知道以後會怎麼樣。 EFK又說,對女性來說,理論物理大概還是最難以參與的一個學門。不過還是有成功的例子。這些例子很重要。EFK說她剛到哈佛時,有人請她評論哈佛第一個女教授的回憶錄,她是一個知名的天文學家,而那時候EFK只知道她是系上的笑柄。


語言與科學

接下來的訪問轉移到EFK最近十年比較關心的議題:生物學中的語言,特別是所謂語意的「創造性模糊」。EFK先交待為什麼會開始注意這個問題。在Reflections on Gender and Science問世之後,科學家一般的反應是:「書裡說的都是語言問題,這跟科學家實際上做科學有什麼關係?」所以她才開始把注意力轉移到語言去。她想展現出我們的語言影響我們做科學的方式,像是選擇題目、選擇實驗等等。接下來,EFK開始討論「創造性模糊」。她引用她最近兩本書(The Century of the Gene;Making Sense of Life)裡的論點。首先她指出,在1953年之前,基因這個概念的模糊很有用,但在我們知道基因是什麼之後,模糊成為一種問題。因為基因不是一種東西,而是有很多層次的,此時基因做為一種概念所具有的模糊就不再有創造性,反而是矛盾的。訪問者說,在The Century of the Gene裡,除了意義的問題之外,似乎還有對過度的基因決定論的批評。EFK說,所謂的基因決定論的確在二十世紀末有越來越嚴重的情況,可是這幾年卻戲劇化地大逆轉,至少在生物學的圈子裡是這樣的。事實上,這個大逆轉是造成EFK去寫The Century of the Gene的動力。她想把生物學圈內跟圈外的空隙補起來。EFK繼續解釋,生物學家其實對問題的認識非常清楚,當他們在說「基因」的時候,他們是非常有專一性的,這是因為他們對使用這個字詞的脈絡很清楚。EFK認為自己只是把這個情況介紹給大眾。訪問者又說:如果EFK是這樣想的,那麼有些對The Century of the Gene的負面評論很顯然是誤會了。EFK說,她只對Jerry Coyne的評論有意見(Coyne是個演化遺傳學家),因為他並不了解分子生物,在技術面上的批評犯了明顯錯誤。訪問者說,但即使是如Brian Hall趨向正面的評論(Brian Hall是個演化發生學家)還是把EFK在書中傳達的訊息解讀成為基因在生物學研究中已經不重要。或許EFK自己並沒有把要表達的東西說清楚。EFK同意,她表示在討論這些問題時很難拋棄既有的字詞,而且她在寫書的時候就是故意要用舊有的字詞,所以才會有這樣的問題。她又說,她的目的不是要說基因不重要,而是要說其他不是基因的因素也很重要。或許在討論時用DNA取代基因,會讓這些解讀上的問題減少。

訪問者再提出一個新的問題,EFK在科學史方面的研究的核心問題是我們如何了解以及什麼是了解。Making Sense of Life這本書就是透過二十世紀發育生物學的發展來呈現這兩個問題。在書末,EFK說我們可能永遠無法make sense胚胎發育。訪問者要知道這是怎麼一回事。
EFK首先懷疑地問她真的有這樣寫嗎?訪問者說有的,用了「may never」。EFK覺得她是想說無法找到唯一一個終極的sense,而是會有很多種不同的senses。EFK說,我們無法計算出一個生物個體,所以不會有一個生物學的大統一理論。再說,為什麼我們需要了解所有的東西?

訪問者又問:那麼演化論呢?

EFK說:我們對演化的了解還很不足。她認為演化的理論架構需要大幅整合翻新。達爾文的演化論是個很有力的理論,但還不夠,需要有新的理論來補充。

訪問者再問EFK她讀過Bob Rosen的研究嗎?Rosen是EFK在Making Sense of Life中寫到的一個人的學生。EFK說有,可是她讀不懂,所以不能評論。訪問者說自己也讀不懂,可是他有提到說用演算式沒有辦法完全了解生物系統,問EFK對這個說法的想法。EFK同意這個看法,可是因為讀不懂,所以不能判斷。

訪問者把問題轉到發育生物學中robustness的現象(註:robustness指的是發育系統對干擾的抵抗能力,因為系統本身結構的關係,使發育系統在遭遇環境的波動或者系統內部的突變時,在性狀展現上不會有太大的變動),這似乎是EFK對發生學中最感興趣的一個課題。EFK說,她自己也不曉得是從什麼時候開始注意這個問題。當她開始思考發育的問題時,她覺得發育是無法單用遺傳解釋的。不過遺傳這個詞也是有模糊的成份,一方面可以是DNA序列之類的層面,但另一方面也可以指涉基因表現,這便帶有epigenetic的意義了。EFK說她對robustness的興趣應該是經由跟工程師的討論引起的,而工程跟遺傳是非常不同的。

訪問者又問EFK對系統生物學(systems biology)的看法。EFK說她不喜歡這個名詞,但是她也用這個詞。她認為這是個泛稱,有很多不同的方法來研究這個現象,而這些方法在過去基因獨霸的時代並不存在,比如像是基因表現的噪音與訊號之類的研究就很重要。接下來,訪問者又跟EFK談到理論生物學跟實驗生物學之間的鴻溝。EFK說最近這幾年才開始有少數的學校開始這方面的研究,她想問到底在學術文化上有怎樣的變化,促使結合數學跟實驗生物學的行動成為可能。在這些刺激之下,寫完Making Sense of Life之後,EFK又回頭去看自己最早的興趣:心理學。

訪問者問:那下一個計畫是什麼?EFK說,在寫The Century of Gene的時候,她感興趣的問題是:到底是什麼讓一段DNA變成基因,答案是這段DNA所進行的動態交互作用,可是我們沒有語言可以描述動態的交互作用。幾乎所有的生物學都面對這樣的問題,我們只有名詞,沒有動詞。當我們有什麼新東西,在觀念上要突破時,往往會因為語言,掉回舊有語言的窠臼。
訪問者說,或許我們會先有概念,語言才會跟上。EFK說,也許是這樣,可是她認為語言才是問題的核心。我們的語言系統中,相對性跟時間性都很缺乏。例如遺傳學的語言裡幾乎沒有什麼時間性,直到最近沒什麼人認真考慮基因表現的時間性質。訪問者說,這是因為現在才有這樣的技術。EFK說,是的,但是這問題以前不存在。在神經生物學,這情況或許比較不嚴重,但是還是缺乏一個動態的語言。

訪問者問:下一本書要討論的主題?EFK表示,還不曉得有沒有下一本書,她現在只是在回去看自己以前做過的事,特別是生物學跟社會科學裡的數學模型。EFK提到Freeman Dyson的「玩具模型」論,玩具模型是種天真的簡單模型,它的目的不是要模擬真實,而是要延伸直覺。EFK說,我們不了解這些系統,而且我們的直覺老是出錯,所以她才會對用「玩具模型」來探索複雜系統有興趣。EFK舉了個心理分析的例子。訪問者說,EFK一直談到心理分析,看來EFK的心從來沒有離開心理分析。EFK說在某方面她同意。


結尾

訪問者接下來要做一個總結,說EFK的研究生涯很難以歸類。這對她有產生什麼困擾嗎?EFK說,有的,但她引以為傲。EFK說她很幸運能有這樣的自由,她跟她的學生說,她的例子不能拿來當生涯規劃的範例。訪問者又說EFK在1992年得到麥克阿瑟獎金,這對她在學術上的自由有什麼幫助嗎?EFK說沒有,那筆錢可以買夏日渡假小屋,可是不能在系上買到自由,反而招來妒嫉。訪問者問EFK,在回顧她的學術生涯,她最喜歡的是那一段?她說是科學的性別議題,那是她最具原創性的想法。僅管如此,那已經是過去式,她現在也不再花力氣在那上面了。訪問者再問EFK,她的研究對科學中女性的地位有幫助嗎?EFK說她希望如此。她表示,學院裡和政治圈的女性主義理論只有幫女人找到好一點的工作,對於女性從事科學並沒有什麼幫助。女性主義對科學職業裡的女性是有幫助的,但不是因為EFK的原因,而是大眾文化。訪問者又問,女性主義有影響科學的內容嗎?EFK說,只有很小的一部分。她舉卵受精為例,說明有不同的文化背景會讓人問不同的問題,但那是同一個事物不同的層面,而不是根本的不同。


編後語

跟大部分在台灣知道Evelyn Fox Keller的人一樣,我第一次知道這個人是在讀到【玉米田裡的先知】時。這本書是在我還在讀大學時出來的,我讀過之後是有印象,可是也僅止於有印象,並沒有特別深刻。日後又讀了一些「二手傳播」,加起來之後,這就是我早年對EFK印象的來源。隨著自己陷入科學日常操作越陷越深,越來越覺得這些「二手傳播」中說的「女性科學」簡直是胡扯,所以就不把它當一回事。

來到美國之後,開始做實驗胚胎學。在1999年的夏天,我努力地把從1860年代以降,所有的重要經典實驗找來讀過,我原本的用意只是要站在巨人的肩膀上,不幸的是沒有很多人注意這些奇怪動物的奇怪胚胎學,所以只好自己去找其實也沒有很多的原典,一篇一篇地讀。在這橫貫一百多年的科學之旅中,我開始對胚胎學觀念的演變開始產生興趣。所以,我也開始搜集一些胚胎學跟發生學的科學史史料,這方面的研究也不多,所以我找到什麼就讀什麼。這時,找到一本很薄的書,叫做Refiguring Life: Metaphors of Twentieth-Century Biology,其中的第一章就是在講發生學。你一定猜到了,這本書的作者就是EFK。此後,我才重新正視EFK的研究,讀了她其他的書,才發現以前讀到的二手傳播真是糟塌人家,把一個很細膩多層次的問題給壓扁了(就是EFK在這篇訪談中提到她對所謂「女性主義科學」的看法)。在她的書中,我個人最重視的是2002年的Making Sense of Life: Explaining Biological Development With Models, Metaphors, and Machines,因為這就是我在科學史上最關心的材料。

雖然,我開始重視EFK的研究,並不表示我覺得她一定是對的。在很多方面,我覺得她跟實驗科學畢竟還是有距離的,所以在批評時也會有失焦的問題。有的時候,我覺得她有為了衝撞而衝撞的問題,像是圍繞著A Feeling for the Organism和The Century of the Gene的一些爭議其實都是這樣造成的。她的衝撞式語言讓別人的解讀跟她的意圖有很大的出入。不過,我想她還是當代科學評論者中最具原創性的一個人,這應該是因為她對科學的了解深於她那些沒有什麼科學實務經驗的同儕,所以可以透視過膚淺的表像,提出可以和科學家共振的議題。光就這點,就值得讓人記上一筆。


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6/20/2005


【書目】科普讀物中的胚胎發育

雖然胚胎發育是二十一世紀生物學最重要的幾個課題之一,但在找尋以胚胎發育為主題的大眾讀物時,可以找到的書少之又少。若依專業知識的傳統來說,我應該是個胚胎學家,所以再也沒有比胚胎學相關的科普書更適合讓我來寫書目的書了。

在開始真正的討論之前,我要先表示一下自己對科普讀物的態度。我是喜歡讀科普的,特別是自己專門的學門。也許有人會覺得奇怪,那不是我的專長,書裡說的我不是都知道了,幹什麼還去讀,難不成是我程度差,只能讀科普?事實上,我喜歡讀科普的理由是我喜歡去看別人如何透過文字敘事來轉達一些我熟悉的概念。對於自己的專長,也許是浸淫過深,有的時候會對別人知道些多少、別人能吸收多少這一類的問題失去敏感度。在跟別人溝通自己的專業時,往往會進退失據。這問題對於專門做「奇怪」動物胚胎的我來說更是明顯,就算在跟其他做「標準動物」胚胎發育的同行溝通時都有可能雞同鴨講。因此,發展出一套平民化的敘事方式對我的科學溝通是一件很重要的任務。雖然說,我得承認我現在還不能做得很好,這套敘事只能拿來寫專業的paper,離平民化的目標顯然還很遠。不過,多練習觀摩總是會進步的。這麼說把科普閱讀說得好像非常功利,我還得承認,真正最重要的事實是這樣的:寫得好的科普本身就是 a piece of damned fine literature。

在這裡,我要介紹三本書,它們分別代表過去三十年來我們對胚胎發育了解的不同階段。除了對發育本身的了解,最近幾年在胚胎發育的科學中,還有一項很重要的發展:胚胎發育與演化的關係(這也是我的研究活動的核心問題意識),我在這裡先略過不提,日後再回頭來看這個問題。


過去:“The Triumph of the Embryo” by Lewis Wolpert (1991)
這是第一代的胚胎學科普讀物,也是這裡提到的書唯一能在台灣找到中文譯本的(胚胎大勝利;天下出版,不過本人沒讀過中譯本)。在一九八○年代之前,胚胎學是一個不是非常先進的學科,也就是說,成績最好的學生有很大的可能不會選擇胚胎學來做為一生的志業,不過這個事實的另一面就是,胚胎學是未來的科學。當時的胚胎學家不多,但是有許多是具有開創性人格的mavericks。這本書的作者Wolpert就是其中代表人物,也是目前發生學界的重量級人物,我在這就不多說其豐功偉業,而把焦點放在書上。這本書如果放在2005年的今天很顯然是嚴重地過時,因為一九九○年到千禧年之間的十年,正好是發生學發展成熟的十年,這本書錯過了這十年。不過,這本書還是有其做為提供歷史脈絡的價值。如果你看一下這本書的組織架構,你會發現這跟一九九○年代中期的發生學標準教科書一模一樣。它們都一樣顯示一九九○年的發生學是以案例為基礎的實驗科學,更重要的是,透過這本書我們可以了解胚胎發育的研究典範,也就是說:胚胎學家們所問的,都是什麼問題。


現在:“The Art of Genes: How Organisms Make Themselves” by Enrico Coen (1999)
在上一本書出現之後的八年,第二本關於胚胎發育的科普書才問世。相對於像是社會生物學之類的pop遺傳學,這領域出書的速度真是慢得可憐。一九九○年代對胚胎發生的了解上,最重要的關鍵就是遺傳工具的應用使我們看到不同胚胎發育研究典範背後共同的分子機制。這本書所反映的就是這樣的一個變革,整本書圍繞著基因表現在胚胎發育過程中的時空動態變化來說明胚胎如何生成發育。我對這本書相當推薦,因為這本書使用了非常獨特的metaphor來解釋胚胎發育中基因的作用,光是這點就讓人耳目一新,絕對不虛此讀。當然,五、六年前的書,放在現在的時空背景來說,還是有點不足。這本書勾勒出基因在胚胎發育中所扮演角色的概況,可是也僅止於大原則,胚胎發育中還有很多有趣的問題與現象是無法光靠基因表現就能了解的。


未來:“The Birth of the Mind” by Gary Marcus (2004)
心智的發生就是無法光靠基因表現就能了解的問題。人類的心智是一個非常複雜現象。先撇開神經網路如何產生意識的問題不談,在我們知道人類的基因其實沒有比線蟲、果蠅之類的動物多多少的今天,基因表現要如何使數千億的神經元生成一個同中有異、異中有同的網路結構就是一個難解的謎題。這本書所要探討的就是這個謎題,而作者所採取的觀點更是代表當代發生學家解釋胚胎發育這個複雜現象時切入的角度。在此,我就姑且稱呼這一類的觀點為interactionism,顧名思義,這個觀點強調的是基因的交互作用。也許有人會說,這不就是好幾十年前的社會生物學論戰中反基因決定陣營說法的翻版嗎?其實不然,這本書裡沒有不著邊際的空談,也沒有聽到有點爛的老生常談,只有一個比一個精彩的實驗典範,透過實驗的敘事,把原本空洞的環境與基因的交互作用落實成可以被分析的實體。我想,對胚胎發育有興趣的讀者來說,這應該是本相當不錯的進階讀本。雖然說,本書的主題跟「硬」胚胎學還是有點區隔,不過在抽象意義上,這本書的主題和胚胎發育研究未來的走向倒是很契合。

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6/05/2005


【觀點】都會生活的難題:都會與環境問題

這兩三天在本地的公共廣播電台節目中,討論最多的話題是都會環境問題。這是因為這個禮拜有一場世界城市環境高峰會在舊金山舉行,所以會中的議題也就成了舊金山灣區(某些人)關注的焦點。

我們在想到都市環境問題時,我們會想到的大多是市容的整潔、廢棄物處理、廢水、廢氣、噪音之類表面的問題,也就是在傳統上被歸為環保的問題。固然這些環保問題值得重視,但我們也不能輕忽背後更深層整體環境經營的問題。我們對都會環境的品質往往以環保做得好不好做為指標,但都會對地球生態最重要的影響是都會生活型態所消耗的能源,以及在生產及使用這些能源時對整體環境造成的衝擊。想一想我們一日的生活,我們所用的東西、所吃的東西到底消耗多少資源才到我們手上呢?比如說,蔬菜好了,要種蔬菜要先有一塊田,這塊田也許本來是數十種植物跟許多動物的棲地,在成為田之後,就只剩一種植物;然後要讓蔬菜長得漂亮,農藥和肥料是免不了的,這些農藥和肥料會進入水循環,進入住在離這塊田很遠的生物體內(包括人);就算是有機蔬菜也要澆水,水可能來自地下水井、也有可能來自水庫,抽取地下水跟蓋水庫對環境的影響也不用多說了;蔬菜收成之後,還要送到市場,這時就要開公路,要有卡車運送蔬菜,公路會造成棲地切割,卡車用的汽油不只是產生有害廢氣,更是「傳說中」讓美國攻打伊拉克的重要因素,光想到這,就足夠令人不寒而慄了。

這一切問題的根本是人口過多,但叫大家放棄資本主義文明以及都會生活和叫大家去死一樣,都不是解決問題的方法。都會生活型態是人口增加及資本主義文明發展不得不的後果,要減輕都會發展對整個環境造成的負擔,得靠有效的資源利用。任何環境議題,一定會充滿爭議,這一方面是因為環境科學本身是個具有很多變因的複雜問題,另一方面則因為是環境不只是個科學問題更是個政治問題。雖然我們知道照這樣發展下去,環境一定會被資本主義的經濟文明給拖垮,但我們並不切確知道要怎麼做才能挽救環境。

舉溫室效應來說好了,我們知道地球均溫在上升,我們知道地球大氣溫室氣體的濃度在上升,我們也知道從工業革命以來人類活動所產生成的溫室氣體節節上升,雖然在許多環保團體跟專家學者的口中,人類活動產生的溫室氣體是造成這一百年來地球均溫上升的原因,但如果要很誠實地面對這個問題,我只能承認這是個「非常合理」的假說,而不是確定的事實。所以京都議定書對溫室氣體排放的減量,在我的眼中只是一種面對風險時負責任的應對機制,而不是像某些人口中不做就會死的最後手段。

在京都議定書背後,還是有些潛在的「代價」。京都議定書所針對的事石化工業與產品所造成的溫室氣體,所以它想解決的是個單方面的問題。問題是,在解決這個問題時,我們會不會又造成新的問題。比方說,如果我們想大量使用太陽能,我們就得製造大量太陽能面版,而這些面版製造的過程,勢必產生有機毒物及重金屬,把這些面版暴露在環境當中,也不曉得會怎麼;如果要使用氫燃料電池,那電解水產生氫時,所使用的能源要從那來?以目前機械的能源轉換率之低,電解耗去的能量勢必數倍於氫燃燒電池所能產生的能量。在這樣多重矛盾之下所做的決定,必須全盤考量,權衡利弊得失才真能發揮效果,否則只是挖東牆捕西牆,如果一不小心挖到柱子,只怕讓房子倒得更快。

既然環境是個複雜、全面的問題,它就應該是世界公民共同關心的問題。很不幸地,目前許多的基進環境運動團體及專家學者都只是為了單一目標的crusader。這種以個人挫折感為起點,目的在於擺出姿態以取得道德制高點的運動,非但不會爭取到一般公民的參與,更給了資本家忽視環境問題的空間。以溫室效應來說,有「末世情節」的學者/社運人士複合體斬釘截鐵地說地球的溫室效應是人類活動造成,而且很快就會把冰帽融化,造成海面上升n公尺(n有很多版本,一個比一個嚴重),在另一方面又一概把別人的質疑當成是政治動機,無法理性去面對質疑。這使得大部分的公民要不是不明究理地跟著擺起高道德姿態,要不然就是把它當成危言聳聽,而無法真的讓公民一起去共同認識問題,就問題認真地全面性評估風險。更嚴重的是,這樣的態度更給了布希之流資本家片面撕毀京都議定書的藉口,而讓京都議定書這個面對危機最起碼的應變之道大打折扣。有的時候,我還真的懷疑有也許還真的有「基進環保人士」在面對布希這樣的作為時,私下其實是暗爽在心頭,因為這樣讓他們的道德地位顯得更加地高高在上。身為世界公民的我們必須記得,在冠冕堂皇的意識型態道德制高點背後,由政治、環境、經濟、人權、文化、科學等等錯綜複雜的因子所構成的dirty jobs才是真正攸關地球未來的關鍵。如果每個人都要當高高在上的道德者或者不聞不問,誰要來做那些dirty jobs呢?

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