這年頭，基因有啥搞頭？

中文名稱：, 這年頭，基因有啥搞頭？ | 第一版 |. 關鍵字：, 後基因體時代(post genomic era), 人類基因體計劃(human genome project), 合成生物學(synthetic biology) ... 首頁國立自然科學博物館官網國立自然科學博物館文教基金會相關聯結 徵稿介紹 最新消息 熱門文章 寫作技巧 線上徵稿 桂冠獎精選 2013年文章 2014年文章-1 2015專題入選文章 2014年文章-2 2015年文章 2016年文章 2017年文章 2018年文章 2019年文章 2020年文章 2021年文章 首頁 >熱門文章> 這年頭，基因有啥搞頭？ 熱門指數: 2476 作者： 軼恩 中文名稱： 這年頭，基因有啥搞頭？　  |第一版| 關鍵字： 後基因體時代(postgenomicera),人類基因體計劃(humangenomeproject),合成生物學(syntheticbiology)   「前不見無古人，後不見來者，念天地之悠悠，獨愴然而涕下」－登幽州台歌。

  一千三百多年前，面對時代的巨變卻無力改變的陳子昂，在神州大陸上留下這一段霸氣磅礡卻又悲壯蒼涼的話。

而一千三百年後的此時此刻，新興學門風起雲湧，各種技術突飛猛進地發展，這波前所未有的學術巨浪拍打著傳統的研究圈，浪潮甚至蔓延到日常生活中，這是我們身處的世代，後基因體時代(postgenomicera)。

在這個變化的時代，什麼事情正在發生？ 「基因(gene)」這個詞，對大家來說是既熟悉又陌生。

在日常生活中，從吃到用；從保健到醫療，似乎都與基因脫不了關係，但是「基因」這傢伙究竟是什麼來頭？憑什麼這項肉眼看不見的東西主宰了一切？這一切都要從基因體時代說起。

1995年的夏天，第一個生物的基因體被發表，這個瞬間便是基因體時代的開始。

基因，是一段能夠表現特殊功能的DNA序列；基因體(genome)，顧名思義是基因的大集合，也就是生物體內所有基因的大全。

掌握某個生物體內所有的的DNA序列後，我們得以更有系統地做研究，就像大航海時代的探險家，先把世界的輪廓勾勒出來之後，才得以開始探索新世界。

  但所有的成就都不是一蹴可幾，同樣的，基因體時代的來臨也醞釀了很久，從技術的突破到思想的轉變才得到這樣的結果。

在基因體時代裡，基因定序的技術被改良，不僅速度變快而且準確度提高，這些新的數據滋養著當時的科學界，讓許多的新興學門得以綻放。

在2001年的冬天，人類基因體計劃(HumanGenomeProject)的完成，是進入後基因體時代的分水嶺，這項成果發表後，新的研究領域不斷擴展，像是基因體學、蛋白質體學、系統生物學、生物資訊學、合成生物學等等。

  其實，早自1986年，人類基因體定序的構想便被提出來，但是以當時的技術而言，需要花上1500年才有辦法完成人類基因體的定序，因為比起過去完成基因體定序的生物，人類的基因體實在過於龐大。

此時美國能源部與美國國家衛生研究院加入了人類基因體定序的計劃，並與各國科學家在1996年定下2005年要完成人類全基因定序的目標。

你或許會對於看到美國能源部參與了這項計劃感到疑惑，不過不要懷疑，你並沒有看錯！為什麼美國能源部會參與這個計劃呢？   回到當時的時空背景之下，1987年時，一個10MB的硬碟就要價高達889美金（以現在的匯率換算相當于兩萬六千多塊台幣），而基因序列上一個鹼基就需要存在1Byte的空間中，你能想像人類三十億個鹼基對（將近3GB），這樣龐大的數據，要花上多少錢才有辦法儲存嗎？美國能源部是人類基因體計劃的最大資金來源，但是為什麼美國能源部要砸下大筆資金跟人類基因體計劃扯上關係？事實上，早在20年前，他們就開始為能源危機做準備，人類基因體計劃只是他們龐大計劃的基礎。

在他們的計劃中，預計2020年能發展出有效且經濟的方式處理有毒廢物，省下每年美國數億元的這項支出；2040年要能透過對碳循環的瞭解，設計出有效的固碳方針，減緩溫室效應；2060年能夠利用生物轉換的方式產生燃料及電能。

2060年的這個目標，必須要對生物更加瞭解，而掌握生物的基因體，是最直接而且最重要的基礎。

  掌握了大量生物基因體的資訊後，合成生物學(syntheticbiology)的觀念才得以實現。

合成生物學，這個詞是不是聽起來非常科幻？難道現在科學的進步已經實現科幻電影的場景，可以按照我們的意志，在透明玻璃試管中合成想像中的生物了嗎？事實上，合成生物學是將生物科學應用在生活中的一種觀念，這門科學結合生物學與工程學的觀念，把系統生物學、基因工程、資訊處理、電腦模擬...等不同領域的知識與技術，透過對生物體中的基因體、蛋白質體等構造的瞭解，把生物元件類比成電子元件來建構生物體，由於生物是相當複雜，產生的資料很大量，所以我們必須透過電腦來幫我們處理這些龐大的數據。

  合成生物學這個詞最早在1910年便被提出來，在1974年時，WacławSzybalsk提到當時科學界處在分子生物學盛行的時期，但是他認為對生物學來說，最大的挑戰會在下一個時期，也就是合成生物學的時代。

他樂觀地認為人類在未來將能夠控制基因體內基因的增減，甚至建立全新的基因體！這不是他獨自的見解，而是那個時代的普遍存在的一個風氣。

不知道你有沒有想過，現在我們可以輕易地使用網路上的資料庫，裡面有啓動子、操縱子、已知功能的基因序列、蛋白質的序列與結構，利用這些數據再加上電腦軟體模擬分析的幫助，我們能輕易的在電腦上組合出功能符合我們需求的生物，甚至實際做出來！這對於前一個時代的科學家來說，這是個當時遙不可及的目標。

  合成生物學能做到什麼？舉例來說，美國農業部想解決釀造葡萄酒後剩下的殘渣，如果能透過細菌發酵把這些殘渣轉換成生質能源，不僅可以省下處理的費用，還可以作為替代能源，一舉兩得。

那該如何做到呢？或許可以先從資料庫中篩選出能代謝殘渣的基因，因為這些殘渣大多是釀酒菌無法分解的長鏈聚合物，例如纖維素、木質素等等，接著再找出可以把代謝後的產物一步一步轉換成有用能源的酵素，以適當的方式轉殖到細菌中後，便能做出「有機會」達到目的的細菌。

為什麼說是有機會呢？因為事實上，這樣的做法成功率是非常低的，所以通常還會借助電腦模擬的方式，把基因的表現量、蛋白質的表現量、環境因素、作用效率等參數都輸入到電腦裡面，去模擬出最適合的參數，這樣子可以提升一點成功率，不過仍舊相當低。

畢竟，人不是造物主。

但是透過不斷的實驗，累積對於這些生物元件的瞭解，相信我們終究有一天能達到合成生物學的目標。



除了合成生物學之外，由於人類基因體的解碼，讓藥物的研究也蓬勃發展。

如何透過基因體的改變來更及時的分析疾病的產生，不用等到症狀已經很嚴重了才被發現？如何透過化學或者生物的藥物，對於這些異常的現象作修正？這連帶著使得個人化醫療的觀念興起。

舉例來說，現在我們使用的藥物大多數是由西方國家的藥廠所研發，因此許多藥物從劑量到療效都是根據西方人的標準，但是這個標準並不一定適用在我們東方人身上，有時是劑量太高，有時是因為基因體上的些微差異所導致個體差異，使得藥物的療效減低。

如果能透過對基因體的了解，來製備專屬於個人的最適當的藥物劑量組合，效果絕對會比現行的方式還要好！   千年以前，陳子昂面對無力挽回的局勢而黯然神傷，留下這首氣勢磅礡卻沈痛無奈的樂府詩。

現在的我們，面對時代巨變，科學與科技飛快進展，不僅如此，再加上發展中國家勢力崛起，我們確實是身在一個動盪的世代，那我們究竟能做什麼，才不會留下如陳子昂般的悔恨？在此，我只能說，開始了解這個學們，付出你的熱情，與咬緊牙根般的堅強韌性，在後基因體時代的新大陸裡，基因，很有搞頭！ 老師文章總評： 雖然字數多了，但是可以接受。

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