知識好好玩

遍地開花的科學創新【張嘉泓|物理好好玩S2EP03】


Listen Later

['

【物理好好玩S2EP03】遍地開花的科學創新

\n

 

\n

莊子對知識有一個非常弔詭、卻又淒涼的評語:吾生也有涯,而知也無涯,以有涯隨無涯,殆矣。相較之下,我們現代人完全相信科學,實在是天真多了。在浩瀚無涯的自然中,有限的人類科學活動,竟然能得出普遍適用的知識。到  今天,這都還是非常詭異的事。連愛因斯坦都說,宇宙最不可理解的,就是它竟然可以理解。今天、我們堂而皇之,計算137億年前,宇宙創生後的第三分鐘,質子與中子如何結合成氘,再結合成氦的原子核。莊子會竊笑,科學家竟然相信,這些傢伙會完全按照地球上一個小小的實驗室內,所找到的規則來動作,毫不逾越。但、科學家可以如此回答莊子:宇宙中氦元素數量的測量值,與計算的結果,可是完全吻合。所以,這樣作、行得通!

\n

 

\n

為什麼自然科學是可能的?科學能得到普遍適用的知識,究竟憑藉是什麼樣的方法與原則?這件事很重要,因為它關係到科學家如何選擇研究的走向、與所問的問題。很令人遺憾的,科學家早就不管這個問題了。他們忙著遍地開花,如果你非得追問科學的態度,誠實的答案就是:無所不用其極,只要有用、行得通就行。這種務實的態度,鼓勵了研究的多樣性,什麼都可以拿來試一試,而多樣性大概就是科學可以不斷創新的原因。但對原則的輕忽,也養成了科學家唯用是圖的拓荒、打游擊的心態,只要有用,有什麼不可以呢? 

\n

 

\n

我們地球的這位小夥伴,臉皮其實很薄 

\n

 

\n

繼上個月介紹2021年科學雜誌年度突破,今天我們繼續介紹他們所選的十大入圍名單。審視一下這份名單,不難感覺到這種四處橫流爆發、粗獷的想像力。其中,緲子已經是這個節目的老朋友了,緲子不是日本女子的芳名,而是如電子一樣的基本粒子。它乍看平淡,卻神秘得讓人猜不透,去年實驗的測量,再次確定了,緲子的磁性,竟然比我們預期要來得強。這是讓粒子物理學家睡不著覺的大問題,我們會在五月的節目進一步地介紹。 

\n

 

\n

在天文方面,最近有很多好消息,2016、17年的年度突破都是源頭上億光年遠的重力波,2019年是看見黑洞。有點意外,今年是地球旁邊的火星,出現另人驚豔的進展,果然是那人卻在燈火闌珊處,而且這次我們還真的揭露了這個人的內心。2018年登陸火星的InSight「洞察號火星探測器」,它的任務之一就是火星上的地震測量。但沒想到火星上地震非常稀罕,去年才好不容易測到了幾個搖晃。但透過地震波的資訊,科學家已經將火星的內心一覽無遺。我們地球的這位小夥伴,臉皮其實很薄,堅硬的地殼,少於40公里,比地球上的大陸地殼還要來得薄。火星的皮下組織,就是半固體狀的地函,與地球地函占半徑46%相當。另人興奮的是,資料證實了火星地函下的核心應該全是液態,整整佔了半徑的54%。不像地球比較複雜,是一層液態,包覆著固態的核心,有點真冷酷、假熱情。那個人果然才是真的很有心。 

\n

 

\n

在地球上造一個太陽 

\n

 

\n

還有一個科學突破也是驚喜,多年來科學家有一個夢想,就是在地球上造一個太陽,意思是可控制的核融合反應。氫原子核只含一個質子,融合為兩個質子加兩個中子的氦原子核後,因為質子間、及中子間,比電磁力更強百倍的核子力,可以釋放出極大的能量。我們在一月的節目就介紹過,太陽就是以核融合反應來產生熱能。相對於核電廠反應爐中,比較重的原子核分裂時放出的能量,核融合能量更大,而且產物幾乎沒有放射性,是非常乾淨的能源。 

\n

 

\n

但癥結是,如同人的感情,要靠近才會產生火花:質子與質子也必須靠得夠近,核子力的效果才會顯現。但質子要靠近,就得先克服彼此間的靜電排斥力。太陽依靠極高的溫度來拉近質子間的距離,所以地面上的核融合實驗,一面要將氫加溫到百萬度,一面得用極強大的磁場,來讓它懸浮著,與器材隔離。 

\n

 

\n

這個實驗,裝置形狀長得像甜甜圈,從二次大戰之後,從沒有間斷過,核融合的確會發生,但能量總是虧本的出不敷入。有人就嘲諷,把這一行的名聲形容為:對愛人承諾了一個星星,但卻從來沒有兌現過。 

\n

 

\n

核融合反應維持了驚人的5秒鐘 

\n

 

\n

但去年這類的實驗似乎、可能、終於、即將岀現一點曙光。位於柏克萊的美國「國家點火設施」NIF,在八月的一次實驗中,反應幾乎達到能量損益兩平。他們利用192道全世界最強的雷射光交會,將氫的同位素氘與氚,擠壓在一個如胡椒粒般的小球內並加熱。這小球瞬間產生融合反應,得到了使用能量71%的產出。可惜這樣奇蹟般的結果只出現了一次,而且時間非常短暫,產生的能量值也較小。但核融合的實驗有非常多的點子在進行之中,許多私人投資也加入了努力的行列,有的用高溫超導磁鐵、有的使用粒子束,真的是遍地開花、無所不用其極。令人振奮的是,剛過完年的三天後,歐洲也傳來喜訊。位於英國牛津的「歐洲聯合環狀反應爐」JET,採用傳統的甜甜圈式裝置,在去年十二月的反應,將氫同位素加熱到一億度,核融合反應維持了驚人的5秒鐘,於是產生了59百萬焦耳能量。雖然這大概只夠煮沸60瓶熱水,而且使用的能量還是多了1/3,但能量總值已是世界紀錄。 

\n

 

\n

這個新聞倍受矚目,也為即將於法國啟用、花費250億美金建造的「國際熱核反應爐」暖身。這個寬達20公尺的巨型環狀體,將在2025年開始運作,希望很快就有好消息出現。 

\n

 

\n

還有兩個突破性進展是在生物學的邊緣,科學家對早期胚胎發展的觀察越來越細膩。另一個有點跨界,去年科學家開始由土壤中收集到古老的基因DNA,而且加以解讀,這使得科學家可以追溯土地上棲息的生物與人類的遷移。 

\n

 

\n

生物工程大放異彩 

\n

 

\n

我曾經覺得這幾年會是大腦的研究出現重大突破,但等了許久,似乎都沒在年度突破上看到。今年的名單有一個更明顯的特徵,2021年是Bioengineering 生物工程大放異彩的一年,上個月所介紹的蛋白質折疊模擬就是這樣的突破。微生物學的發展,使得人類可以如設計一個器材,對生物體,尤其是DNA做工程上的操作,這種技術終於漸漸成熟。不難想像,這與疫情也有關係。與新冠病毒相關的科學突破就佔了兩個,對抗Sars-Cov-2的抗病毒藥物在2021年成功被開發出來,而人造的抗體也開始被用在傳染性疾病的治療上。 

\n

 

\n

人造抗體稱為單株抗體,科學家在實驗室內從人體分離出最有力的抗體,然後透過分子生物學的方法,像工業產品一樣大量製造。這個技術已經用在癌症與自體免疫方面疾病的治療,但去年開始被用來對付愛滋病、瘧疾等傳染性疾病。當然科學家不會放過這個機會,將它發展成為一個新冠肺炎的治療。美國已經核准了兩款新冠肺炎的單株抗體,只可惜抗體是針對原來的病毒設計,實驗結果果然顯示對抗Omicron變種,效用就降低非常多。 

\n

 

\n

分子生物學相關的突破還有公認的閃耀明星,編輯DNA的基因剪刀Crispr。這是2015年的年度突破,前年、以Crispr基因編輯為基礎的治療,開始進入實驗室階段,又入圍十大突破。去年這個技術開始被部署於真實人體,成功修補了部分先天有缺陷的基因,這次又入圍。 

\n

 

\n

地球上的細菌已經對抗病毒將近上億年之久 

\n

 

\n

Crispr是縮寫,好念又有勁,源自一個非常冗長、但經過精心設計的英文學術全名。這是很奇妙的生物現象,話說,人類剛被新冠病毒整得七葷八素,但地球上的細菌已經對抗病毒將近上億年之久。有些細菌發展出了非常細膩的免疫系統,它配備一種蛋白質酵素,會把曾攻擊過的病毒的DNA序列,像剪刀一樣切下一段,連在細菌的DNA上。於是每一種遭遇過的病毒都有一段,一段接著一段。而段與段之間,像留白一樣,會插入同樣的一小截重複序列,成了Crispr的特徵。透過遺傳,DNA會留在細菌的所有後代體內,他們記得這個病毒,遇到時就會立即反應加以摧毀。你可以說細菌是隨身帶著一本歷史,這比人類的疫苗,需要加強針喚醒抗體反應,實在高明太多了。 

\n

 

\n

Crispr在2003年開始被注意,很快科學家就分離出負責剪病毒DNA片段的酵素,稱為Cas9。而且還找到一種必須的導引Guide RNA,它負責複製留在細菌DNA上的病毒基因片段。當病毒再次來襲時,Cas9酵素會攜帶著導引 RNA,在病毒DNA上尋找,鑲嵌於對應的段落上。比對無誤,這時Cas9酵素就執行剪斷的工作。前年的諾貝爾化學獎得主道德納(Jennifer Anne Doudna)與夏邦提耶,在2012年更找到了,這個機制還需要第二條RNA,稱為tracrRNA。它除了負責生產出導引 RNA之外,還將導引 RNA連接於Cas9酵素上,使導引 RNA與Cas9酵素可以一起行動。於是Cas9酵素、導引RNA、tracrRNA三個簡單的要素就形成了驚人的Crispr機制。原則上,什麼DNA都能剪。 

\n

 

\n

人類的基因編輯 

\n

 

\n

這個2012年六月發表的關鍵工作,石破天驚,在試管化學反應與無核生物的層次上,幾乎完全確定了Crispr機制這三個要素的成分與運作。下一步自然是將這個機制運用在有核生物上,特別是人類的基因編輯。基因編輯當時已經有一些方法,但要定位所想切的DNA段落,十分麻煩而費時。而在Crispr機制中,負責定位的是導引 RNA,非常容易設計並製造,因此原則上就可以想切下那一段、就切下那一段。切完之後,提供一個更改後的版本,被切斷的DNA會依據它來自我修復。因此、更改後的段落,取代了切下的段落,基因編輯工作就完成了。所以Crispr將是一個大眾化、平民化的基因編輯。 

\n

 

\n

接下來的半年,只能說所有研究組的工作,都卯足全力、日以繼夜並高度保密,希望拔得頭籌。道德納的團隊自然也加入戰局,但她的實驗室是以生物化學為主,甚至從沒有做過人類細胞的實驗。這時如果有人類基因編輯的專家跳進來,很可能會異軍突起。 

\n

 

\n

才過了四個月,當時還是助理教授、在這一行還默默無名的基因編輯專家、中國移民第二代張鋒,果然在十月先一步完成Crispr機制在人體細胞的基因編輯工作。道德納的研究組,晚了好幾個星期。但更重要的是,有五個組幾乎同時完成了這個工作,包括在南韓的一個團隊。這代表:科學的進展是科學社群整體的成就,這與藝術文學作品不同。個人的貢獻自然重要,但科學的目的是對自然的探究,究竟是誰先揭露大自然的秘密,其實對所得到的知識完全無關宏旨。畢竟,若不是你作出來,其他人也很快會跟上。 

\n

 

\n

科學的進展是科學社群整體的成就 

\n

 

\n

但接下來的發展,與團隊精神顯然背道而馳。首先有許多的研究獎要發,得釐清哪一位完成、貢獻了什麼。而Crispr雖然一開始是純粹的科學探究,但成為基因編輯工具之後,顯然有驚人的應用價值。究竟誰值得擁有這個技術的專利,接下來就發展成科學圈最受人矚目的法律官司。這個故事讀起來,情節緊湊、情緒高張如同小說。簡單的說,道德納的柏克萊大學,在2012年六月,根據上述她那篇著名的論文申請了專利。張鋒所屬位於MIT校園的博德研究所,在十二月論文發表後也提出了專利申請,特別指定是用在人體細胞上。這兩個專利顯然彼此衝突,妙的是,博德研究所特別以急件送申請,一年後,美國的專利局竟然就先批准了,柏克萊的申請還在一般件的檔案夾中等著。可是在歐洲,張鋒的專利卻因一個技術細節被駁回,於是一連串法律攻防就此展開。 

\n

 

\n

基本上,道德納認爲她們2012年六月發表的工作,已經包含了所有關鍵的科學觀念,tracrRNA的角色更是關鍵。接下來,將Crispr機制運用到人體細胞的基因編輯是非常直接了當的事,並不值得以實驗成功的先後來決定專利的給予。但張鋒主張他的突破並不依賴道德納的工作,而且畢竟在時間上他的確是領先。 

\n

 

\n

遍地開花的創意發揮,是大眾給予的特權 

\n

 

\n

現在的狀態是,在美國以外國家,歐洲、日本、中國,基本上是道德納取得主要專利。在美國兩個專利都被接受,於是需要延長加賽,調解兩者衝突。二月初,美國的專利法庭舉行了第二次聽證會,雙方的專利律師繼續過去的爭議,還彼此加上一些新的、有點惡毒的指控,結果還未揭曉。除了律師之外,大家都狐疑:這個官司的雙方,都是以公眾利益為宗旨的知名大學,如果老早就在法庭外和解,不是對大家都有好處嗎? 

\n

 

\n

也許科學家也是人,有時候會忘了面對自然與社會、我們必須謙遜、必須節制。而且、遍地開花的創意發揮,是大眾給予的特權,不能無所不用其極。 

\n

 

\n

下一次節目,我將聊聊雷電與氣候變遷,歡迎繼續收聽。 

\n

 

\n

延伸聆聽

\n

【物理好好玩S2EP02】生命的算計——2021年度科學突破 

\n

【物理好好玩S2EP01】為微中子寫的一首詩 

\n

【物理好好玩第一季】EP11|這盤缈子是誰點的?——基本粒子與佛學及文學的牽扯:夸克的故事 

\n

【物理好好玩第一季】EP02|怎麼對付新冠病毒這個折磨人的小東西 \u3000

\n

 

\n

【本集節目是由鏡好聽製作播出的《物理好好玩》第二季】 

\n

每月第二個週二上線全新一集 

\n

歡迎追蹤關注,開啟小鈴鐺,給予五星評價 

\n

圖:東方IC   \u3000片頭製作:曾海芬 

\n

錄音師:劉寶苓     製作人:林文珮 

\n

 

\n

鏡好聽全新改版上線!想聽愛聽就在鏡好聽,訂閱《鏡好聽》並下載 APP 收聽,只給你最好的聲音。 

\n

| 立即訂閱《鏡好聽》:https://www.mirrorvoice.com.tw/mirrorvoice-plus  

\n

| 免費下載《鏡好聽》APP:https://mirrormediafb.pros.is/LY67K 

\n

| 追蹤《鏡好聽》Facebook:https://facebook.com/mirrorvoice2019 

\n

| 追蹤《鏡好聽》Instagram:https://instagram.com/mirror_voice 

\n

合作、節目建議歡迎來信:[email protected] 

', OrderedDict([('content:encoded', '

【物理好好玩S2EP03】遍地開花的科學創新

\n

 

\n

莊子對知識有一個非常弔詭、卻又淒涼的評語:吾生也有涯,而知也無涯,以有涯隨無涯,殆矣。相較之下,我們現代人完全相信科學,實在是天真多了。在浩瀚無涯的自然中,有限的人類科學活動,竟然能得出普遍適用的知識。到  今天,這都還是非常詭異的事。連愛因斯坦都說,宇宙最不可理解的,就是它竟然可以理解。今天、我們堂而皇之,計算137億年前,宇宙創生後的第三分鐘,質子與中子如何結合成氘,再結合成氦的原子核。莊子會竊笑,科學家竟然相信,這些傢伙會完全按照地球上一個小小的實驗室內,所找到的規則來動作,毫不逾越。但、科學家可以如此回答莊子:宇宙中氦元素數量的測量值,與計算的結果,可是完全吻合。所以,這樣作、行得通!

\n

 

\n

為什麼自然科學是可能的?科學能得到普遍適用的知識,究竟憑藉是什麼樣的方法與原則?這件事很重要,因為它關係到科學家如何選擇研究的走向、與所問的問題。很令人遺憾的,科學家早就不管這個問題了。他們忙著遍地開花,如果你非得追問科學的態度,誠實的答案就是:無所不用其極,只要有用、行得通就行。這種務實的態度,鼓勵了研究的多樣性,什麼都可以拿來試一試,而多樣性大概就是科學可以不斷創新的原因。但對原則的輕忽,也養成了科學家唯用是圖的拓荒、打游擊的心態,只要有用,有什麼不可以呢? 

\n

 

\n

我們地球的這位小夥伴,臉皮其實很薄 

\n

 

\n

繼上個月介紹2021年科學雜誌年度突破,今天我們繼續介紹他們所選的十大入圍名單。審視一下這份名單,不難感覺到這種四處橫流爆發、粗獷的想像力。其中,緲子已經是這個節目的老朋友了,緲子不是日本女子的芳名,而是如電子一樣的基本粒子。它乍看平淡,卻神秘得讓人猜不透,去年實驗的測量,再次確定了,緲子的磁性,竟然比我們預期要來得強。這是讓粒子物理學家睡不著覺的大問題,我們會在五月的節目進一步地介紹。 

\n

 

\n

在天文方面,最近有很多好消息,2016、17年的年度突破都是源頭上億光年遠的重力波,2019年是看見黑洞。有點意外,今年是地球旁邊的火星,出現另人驚豔的進展,果然是那人卻在燈火闌珊處,而且這次我們還真的揭露了這個人的內心。2018年登陸火星的InSight「洞察號火星探測器」,它的任務之一就是火星上的地震測量。但沒想到火星上地震非常稀罕,去年才好不容易測到了幾個搖晃。但透過地震波的資訊,科學家已經將火星的內心一覽無遺。我們地球的這位小夥伴,臉皮其實很薄,堅硬的地殼,少於40公里,比地球上的大陸地殼還要來得薄。火星的皮下組織,就是半固體狀的地函,與地球地函占半徑46%相當。另人興奮的是,資料證實了火星地函下的核心應該全是液態,整整佔了半徑的54%。不像地球比較複雜,是一層液態,包覆著固態的核心,有點真冷酷、假熱情。那個人果然才是真的很有心。 

\n

 

\n

在地球上造一個太陽 

\n

 

\n

還有一個科學突破也是驚喜,多年來科學家有一個夢想,就是在地球上造一個太陽,意思是可控制的核融合反應。氫原子核只含一個質子,融合為兩個質子加兩個中子的氦原子核後,因為質子間、及中子間,比電磁力更強百倍的核子力,可以釋放出極大的能量。我們在一月的節目就介紹過,太陽就是以核融合反應來產生熱能。相對於核電廠反應爐中,比較重的原子核分裂時放出的能量,核融合能量更大,而且產物幾乎沒有放射性,是非常乾淨的能源。 

\n

 

\n

但癥結是,如同人的感情,要靠近才會產生火花:質子與質子也必須靠得夠近,核子力的效果才會顯現。但質子要靠近,就得先克服彼此間的靜電排斥力。太陽依靠極高的溫度來拉近質子間的距離,所以地面上的核融合實驗,一面要將氫加溫到百萬度,一面得用極強大的磁場,來讓它懸浮著,與器材隔離。 

\n

 

\n

這個實驗,裝置形狀長得像甜甜圈,從二次大戰之後,從沒有間斷過,核融合的確會發生,但能量總是虧本的出不敷入。有人就嘲諷,把這一行的名聲形容為:對愛人承諾了一個星星,但卻從來沒有兌現過。 

\n

 

\n

核融合反應維持了驚人的5秒鐘 

\n

 

\n

但去年這類的實驗似乎、可能、終於、即將岀現一點曙光。位於柏克萊的美國「國家點火設施」NIF,在八月的一次實驗中,反應幾乎達到能量損益兩平。他們利用192道全世界最強的雷射光交會,將氫的同位素氘與氚,擠壓在一個如胡椒粒般的小球內並加熱。這小球瞬間產生融合反應,得到了使用能量71%的產出。可惜這樣奇蹟般的結果只出現了一次,而且時間非常短暫,產生的能量值也較小。但核融合的實驗有非常多的點子在進行之中,許多私人投資也加入了努力的行列,有的用高溫超導磁鐵、有的使用粒子束,真的是遍地開花、無所不用其極。令人振奮的是,剛過完年的三天後,歐洲也傳來喜訊。位於英國牛津的「歐洲聯合環狀反應爐」JET,採用傳統的甜甜圈式裝置,在去年十二月的反應,將氫同位素加熱到一億度,核融合反應維持了驚人的5秒鐘,於是產生了59百萬焦耳能量。雖然這大概只夠煮沸60瓶熱水,而且使用的能量還是多了1/3,但能量總值已是世界紀錄。 

\n

 

\n

這個新聞倍受矚目,也為即將於法國啟用、花費250億美金建造的「國際熱核反應爐」暖身。這個寬達20公尺的巨型環狀體,將在2025年開始運作,希望很快就有好消息出現。 

\n

 

\n

還有兩個突破性進展是在生物學的邊緣,科學家對早期胚胎發展的觀察越來越細膩。另一個有點跨界,去年科學家開始由土壤中收集到古老的基因DNA,而且加以解讀,這使得科學家可以追溯土地上棲息的生物與人類的遷移。 

\n

 

\n

生物工程大放異彩 

\n

 

\n

我曾經覺得這幾年會是大腦的研究出現重大突破,但等了許久,似乎都沒在年度突破上看到。今年的名單有一個更明顯的特徵,2021年是Bioengineering 生物工程大放異彩的一年,上個月所介紹的蛋白質折疊模擬就是這樣的突破。微生物學的發展,使得人類可以如設計一個器材,對生物體,尤其是DNA做工程上的操作,這種技術終於漸漸成熟。不難想像,這與疫情也有關係。與新冠病毒相關的科學突破就佔了兩個,對抗Sars-Cov-2的抗病毒藥物在2021年成功被開發出來,而人造的抗體也開始被用在傳染性疾病的治療上。 

\n

 

\n

人造抗體稱為單株抗體,科學家在實驗室內從人體分離出最有力的抗體,然後透過分子生物學的方法,像工業產品一樣大量製造。這個技術已經用在癌症與自體免疫方面疾病的治療,但去年開始被用來對付愛滋病、瘧疾等傳染性疾病。當然科學家不會放過這個機會,將它發展成為一個新冠肺炎的治療。美國已經核准了兩款新冠肺炎的單株抗體,只可惜抗體是針對原來的病毒設計,實驗結果果然顯示對抗Omicron變種,效用就降低非常多。 

\n

 

\n

分子生物學相關的突破還有公認的閃耀明星,編輯DNA的基因剪刀Crispr。這是2015年的年度突破,前年、以Crispr基因編輯為基礎的治療,開始進入實驗室階段,又入圍十大突破。去年這個技術開始被部署於真實人體,成功修補了部分先天有缺陷的基因,這次又入圍。 

\n

 

\n

地球上的細菌已經對抗病毒將近上億年之久 

\n

 

\n

Crispr是縮寫,好念又有勁,源自一個非常冗長、但經過精心設計的英文學術全名。這是很奇妙的生物現象,話說,人類剛被新冠病毒整得七葷八素,但地球上的細菌已經對抗病毒將近上億年之久。有些細菌發展出了非常細膩的免疫系統,它配備一種蛋白質酵素,會把曾攻擊過的病毒的DNA序列,像剪刀一樣切下一段,連在細菌的DNA上。於是每一種遭遇過的病毒都有一段,一段接著一段。而段與段之間,像留白一樣,會插入同樣的一小截重複序列,成了Crispr的特徵。透過遺傳,DNA會留在細菌的所有後代體內,他們記得這個病毒,遇到時就會立即反應加以摧毀。你可以說細菌是隨身帶著一本歷史,這比人類的疫苗,需要加強針喚醒抗體反應,實在高明太多了。 

\n

 

\n

Crispr在2003年開始被注意,很快科學家就分離出負責剪病毒DNA片段的酵素,稱為Cas9。而且還找到一種必須的導引Guide RNA,它負責複製留在細菌DNA上的病毒基因片段。當病毒再次來襲時,Cas9酵素會攜帶著導引 RNA,在病毒DNA上尋找,鑲嵌於對應的段落上。比對無誤,這時Cas9酵素就執行剪斷的工作。前年的諾貝爾化學獎得主道德納(Jennifer Anne Doudna)與夏邦提耶,在2012年更找到了,這個機制還需要第二條RNA,稱為tracrRNA。它除了負責生產出導引 RNA之外,還將導引 RNA連接於Cas9酵素上,使導引 RNA與Cas9酵素可以一起行動。於是Cas9酵素、導引RNA、tracrRNA三個簡單的要素就形成了驚人的Crispr機制。原則上,什麼DNA都能剪。 

\n

 

\n

人類的基因編輯 

\n

 

\n

這個2012年六月發表的關鍵工作,石破天驚,在試管化學反應與無核生物的層次上,幾乎完全確定了Crispr機制這三個要素的成分與運作。下一步自然是將這個機制運用在有核生物上,特別是人類的基因編輯。基因編輯當時已經有一些方法,但要定位所想切的DNA段落,十分麻煩而費時。而在Crispr機制中,負責定位的是導引 RNA,非常容易設計並製造,因此原則上就可以想切下那一段、就切下那一段。切完之後,提供一個更改後的版本,被切斷的DNA會依據它來自我修復。因此、更改後的段落,取代了切下的段落,基因編輯工作就完成了。所以Crispr將是一個大眾化、平民化的基因編輯。 

\n

 

\n

接下來的半年,只能說所有研究組的工作,都卯足全力、日以繼夜並高度保密,希望拔得頭籌。道德納的團隊自然也加入戰局,但她的實驗室是以生物化學為主,甚至從沒有做過人類細胞的實驗。這時如果有人類基因編輯的專家跳進來,很可能會異軍突起。 

\n

 

\n

才過了四個月,當時還是助理教授、在這一行還默默無名的基因編輯專家、中國移民第二代張鋒,果然在十月先一步完成Crispr機制在人體細胞的基因編輯工作。道德納的研究組,晚了好幾個星期。但更重要的是,有五個組幾乎同時完成了這個工作,包括在南韓的一個團隊。這代表:科學的進展是科學社群整體的成就,這與藝術文學作品不同。個人的貢獻自然重要,但科學的目的是對自然的探究,究竟是誰先揭露大自然的秘密,其實對所得到的知識完全無關宏旨。畢竟,若不是你作出來,其他人也很快會跟上。 

\n

 

\n

科學的進展是科學社群整體的成就 

\n

 

\n

但接下來的發展,與團隊精神顯然背道而馳。首先有許多的研究獎要發,得釐清哪一位完成、貢獻了什麼。而Crispr雖然一開始是純粹的科學探究,但成為基因編輯工具之後,顯然有驚人的應用價值。究竟誰值得擁有這個技術的專利,接下來就發展成科學圈最受人矚目的法律官司。這個故事讀起來,情節緊湊、情緒高張如同小說。簡單的說,道德納的柏克萊大學,在2012年六月,根據上述她那篇著名的論文申請了專利。張鋒所屬位於MIT校園的博德研究所,在十二月論文發表後也提出了專利申請,特別指定是用在人體細胞上。這兩個專利顯然彼此衝突,妙的是,博德研究所特別以急件送申請,一年後,美國的專利局竟然就先批准了,柏克萊的申請還在一般件的檔案夾中等著。可是在歐洲,張鋒的專利卻因一個技術細節被駁回,於是一連串法律攻防就此展開。 

\n

 

\n

基本上,道德納認爲她們2012年六月發表的工作,已經包含了所有關鍵的科學觀念,tracrRNA的角色更是關鍵。接下來,將Crispr機制運用到人體細胞的基因編輯是非常直接了當的事,並不值得以實驗成功的先後來決定專利的給予。但張鋒主張他的突破並不依賴道德納的工作,而且畢竟在時間上他的確是領先。 

\n

 

\n

遍地開花的創意發揮,是大眾給予的特權 

\n

 

\n

現在的狀態是,在美國以外國家,歐洲、日本、中國,基本上是道德納取得主要專利。在美國兩個專利都被接受,於是需要延長加賽,調解兩者衝突。二月初,美國的專利法庭舉行了第二次聽證會,雙方的專利律師繼續過去的爭議,還彼此加上一些新的、有點惡毒的指控,結果還未揭曉。除了律師之外,大家都狐疑:這個官司的雙方,都是以公眾利益為宗旨的知名大學,如果老早就在法庭外和解,不是對大家都有好處嗎? 

\n

 

\n

也許科學家也是人,有時候會忘了面對自然與社會、我們必須謙遜、必須節制。而且、遍地開花的創意發揮,是大眾給予的特權,不能無所不用其極。 

\n

 

\n

下一次節目,我將聊聊雷電與氣候變遷,歡迎繼續收聽。 

\n

 

\n

延伸聆聽

\n

【物理好好玩S2EP02】生命的算計——2021年度科學突破 

\n

【物理好好玩S2EP01】為微中子寫的一首詩 

\n

【物理好好玩第一季】EP11|這盤缈子是誰點的?——基本粒子與佛學及文學的牽扯:夸克的故事 

\n

【物理好好玩第一季】EP02|怎麼對付新冠病毒這個折磨人的小東西 \u3000

\n

 

\n

【本集節目是由鏡好聽製作播出的《物理好好玩》第二季】 

\n

每月第二個週二上線全新一集 

\n

歡迎追蹤關注,開啟小鈴鐺,給予五星評價 

\n

圖:東方IC   \u3000片頭製作:曾海芬 

\n

錄音師:劉寶苓     製作人:林文珮 

\n

 

\n

鏡好聽全新改版上線!想聽愛聽就在鏡好聽,訂閱《鏡好聽》並下載 APP 收聽,只給你最好的聲音。 

\n

| 立即訂閱《鏡好聽》:https://www.mirrorvoice.com.tw/mirrorvoice-plus  

\n

| 免費下載《鏡好聽》APP:https://mirrormediafb.pros.is/LY67K 

\n

| 追蹤《鏡好聽》Facebook:https://facebook.com/mirrorvoice2019 

\n

| 追蹤《鏡好聽》Instagram:https://instagram.com/mirror_voice 

\n

合作、節目建議歡迎來信:[email protected] 

')])]
...more
View all episodesView all episodes
Download on the App Store

知識好好玩By 鏡好聽

  • 4.4
  • 4.4
  • 4.4
  • 4.4
  • 4.4

4.4

34 ratings


More shows like 知識好好玩

View all
轉角國際・重磅廣播 by 轉角國際.重磅廣播

轉角國際・重磅廣播

123 Listeners

大人的Small Talk by 大人學

大人的Small Talk

252 Listeners

一起文學吧 by 鏡好聽

一起文學吧

11 Listeners

啟點文化一天聽一點 by 每天陪你進步一點點

啟點文化一天聽一點

123 Listeners

哇賽心理學 by 哇賽心理學

哇賽心理學

130 Listeners

心理敲敲門 by 啟點文化

心理敲敲門

155 Listeners

文森說書 by 文森

文森說書

82 Listeners

《The Real Story》By 報導者 by 報導者 The Reporter

《The Real Story》By 報導者

306 Listeners

下一本讀什麼? by 閱讀前哨站 瓦基

下一本讀什麼?

182 Listeners

只能喝酒的圖書館 by Otherwise Library

只能喝酒的圖書館

65 Listeners

迷誠品 by 誠品 eslite

迷誠品

41 Listeners

鄧惠文時間 by News98

鄧惠文時間

73 Listeners

一個人的收藏 by 姚謙x鏡好聽

一個人的收藏

1 Listeners

香港來的風 by 張潔平×鏡好聽

香港來的風

4 Listeners

診間裡的女人 by 林靜儀×鏡好聽

診間裡的女人

9 Listeners

鄭麗君的思想操場:自由六講 by 鄭麗君x鏡好聽

鄭麗君的思想操場:自由六講

12 Listeners

我城與我們 by 鏡好聽

我城與我們

0 Listeners

親愛的少年 by 王意中X鏡好聽

親愛的少年

1 Listeners

瑪法達:星座萬物論 by 瑪法達x鏡好聽

瑪法達:星座萬物論

1 Listeners

思維槓桿 by 米克 x 麥可

思維槓桿

20 Listeners

當我們與世界交響 by Taiwan Connection x 鏡好聽

當我們與世界交響

3 Listeners

藝文大師好好聊 by 國家文化藝術基金會 x 鏡好聽

藝文大師好好聊

2 Listeners

朝聖──永恆的安娜普納 by 陳德政x鏡好聽

朝聖──永恆的安娜普納

8 Listeners

好好評新聞──公評人來了! by 鏡電視外部公評人辦公室X鏡好聽

好好評新聞──公評人來了!

0 Listeners

山之事──給漫遊者的探索手札 by 農業部林業及自然保育署

山之事──給漫遊者的探索手札

0 Listeners

給我一個故事的時間 by 婷婷&彬如

給我一個故事的時間

21 Listeners

周慕姿放心說 by 周慕姿

周慕姿放心說

34 Listeners

許書華的診間連線 by 鏡好聽

許書華的診間連線

0 Listeners

你的心理師上線中 by 鏡好聽

你的心理師上線中

0 Listeners

人性指南下載區 by 鏡好聽

人性指南下載區

0 Listeners

投資不踩雷 by 鏡好聽

投資不踩雷

0 Listeners

裴社長吃喝玩樂 by 鏡好聽

裴社長吃喝玩樂

0 Listeners