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生命的一百種定義:原來還可以這樣活著,探索生物與非生物的邊界【城邦讀書花園】
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生命的一百種定義:原來還可以這樣活著,探索生物與非生物的邊界【城邦讀書花園】

生命的一百種定義:原來還可以這樣活著,探索生物與非生物的邊界
作者:卡爾.齊默

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生命的一百種定義:原來還可以這樣活著,探索生物與非生物的邊界【城邦讀書花園】

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內容簡介

何謂活著?
越是尋找生命的祕密,
越會發現生命的定義根本不存在……


「受精卵」是一個活著的人,還是一個活細胞?
讓全球秩序大亂的新冠病毒只是「半活著」?
地表最強生物水熊,滴水之後可以瞬間「復活」?
追尋生命之旅最終帶我們進入原子和電子的世界,
然而原子、電子根本沒有生命!?

我們都認為自己完全知道「生命」是什麼,但是當生物學家對生命的世界瞭解得越多(例如從原始細胞到形成大腦、從受精卵到流行性病毒等相關知識),就會發現越難找到跨越生命邊界的那條線。

卡爾.齊默研究了這個世界上最重大的問題:生命是什麼?如果你拿這問題去問一個生物學家,很快就會讓對話變得尷尬!因為在認真進行探索之前,問題的答案似乎非常簡單,然而當進一步思考時,就會疑惑到底廚房櫃檯上的「蘋果」算活著,還是只有長出它的那株「蘋果樹」才算「活著」?若你認為人類的「類器官」不算是生物,那把這些類器官組合成一個人,算不算是一個人?

如果連我們在地球上無法回答這個問題,那要如何定義人類是否真的發現了其他世界的「外星生命」?這種「生命邊界」的定義問題,曾經導致社會上某些最激烈的辯論衝突,例如「受精卵」是否算是一個活著的人,以及何時才能宣布一個人是真正「合法的死亡」?

想要探究生命的邊界這件事,卡爾.齊默做了極其迷人的深入調查。他在書中探索了各種試圖重新創造生命的奇特實驗,遍歷目前已有的一百多種生命定義,發現沒有任何一種定義能脫穎而出。Covid-19改變了人類歷史進程,但許多科學家堅持這些病毒「不算」生命。還有些化學家正在創造可以群集、感知環境與繁殖的藍色液滴,期望有天在實驗室裡培養出生命。

他也觀察了極端的生命案例,無論是蟒蛇的新陳代謝,或是冬眠蝙蝠的體內平衡、楓樹的繁殖複製機制,以及滴水之後可以瞬間復活的地表最強生物水熊。他還依照科學家的指導,在實驗室裡嘗試讓試管中的細菌幾天內就繁衍幾千代,以此觀察到演化的持續進行。書中還提到法蘭克斯坦博士沉迷於自己製造出的怪物(科學怪人),以及浪漫主義時期詩人柯立芝等人,如何相信「整個宇宙是活著的」生命原理。

齊默卡爾是目前世界上最好的科學作家,讓複雜的科學讀起來像一本小說。這本書必能讓你發現,原來有這麼多生命型態是在生命邊界活著,也帶領我們探索了生物與非生物的邊界。

推薦人
.王道還 (生物人類學家)
.張東君 (科普作家)
.焦傳金 (台中科博館館長、前清大教務長)
———熱烈推薦 (按姓氏筆畫順序排列)

國際書評
.令人目眩神迷又極具啟發性的故事……書中在講述DNA的來源故事方面尤其出色……齊默是一位敏銳、迷人的科學作家。他會在適當的地方插入合乎氛圍的精彩軼事,也會在描繪科學故事時,帶你進入實驗室裡真正的科學實驗。這本書不只在談生命,也包括尋找生命的源頭;不光是談及科學界在這場溯源裡所犯的錯誤與傲慢,也詳細說明科學所能帶來的神奇與影響力。
——辛達塔.穆克吉,紐約時報書評

.閱讀本書的樂趣,來自於作者願意接受各種生命理論下的模糊地帶,而非假裝把不合理的事物轉變為合理的結論。
——華盛頓郵報

.引人入勝且想當出色地描寫了關於各種生物的生命邊界,對於非科學家的你我來說,具有非常強大的吸引力。
——圖書館雜誌(星級評論)

.努力尋找生命的真正定義……齊默邀請我們觀察、思考和慶祝生命的精緻多樣性、細微差異性以及最終的一致性。
——書單雜誌(星級評論)

.一位專精科學的作家探索生命的定義……帶來一個個精妙的實際案例,生命的奧秘即將揭曉。
—— 科克斯書評

.從生命何時算是開始、何時算是生命結束的定義糾紛,一直到尋找生命到底如何誕生的追本溯源,本書對生物學裡最棘手的一些重大問題,提供了極為生動有趣的深入研究。
——《科學新聞》

.卡爾.齊默等於向讀者展示了一本高度懸疑的科幻小說,因為本書就像對於現代法蘭克斯坦博士的研究工作所做的一場即時探索。然而卡爾巧妙、生動、讓人無法抗拒的寫作手法,可以帶你超越那些揭露知識章節難懂的曲折時刻。因此,請準備好為本書著迷吧。
——珍妮弗.道德納,諾貝爾獎得主,《基因編輯大革命》合著作者

.本書內容不僅深刻、抒情且豐富精彩,一定會讓你對生命本身有全新的認識。這是一位專精科學的作家精心推出的作品。在這個生命似乎比以往都更加珍貴的時代裡,將會是一份最受歡迎的禮物。
——艾德.楊,《我擁群像》作者

卡爾.齊默曾經獲得的讚譽:
.目前世界上最好的科學作家。
—— 芮貝卡.史克魯特,《海拉細胞的不死傳奇》作者。

.沒有人能如此精彩且引人注目的解開科學的奧秘。
——大衛.格雷恩,《花月殺手》作者。

.寫科學沒人能勝過他。
——尼爾.舒賓,《我們的身體裡有一條魚》作者

.卡爾.齊默能讓複雜的遺傳科學讀起來像一本小說。
——伊麗莎白.寇伯特,《第六次大滅絕》作者


目錄

目次
緒論:生死邊界

第一部分:胎動初覺
生命如何孕育
抗拒死亡

第二部分:生命的表徵
晚餐
會做決策的個體
維持生命條件的恆定
複製╱貼上
藍色巨塔

第三部分:一系列黑暗問題
神奇的繁殖
躁怒
學派
這團泥還活著
一場水的遊戲
腳本

第四部分:回到邊界
半活著
生命藍圖所需的數據
沒有可見的灌木叢
四個藍色液滴

參考書目
致謝

名家推薦

半活著

「伯克先生並不打算宣稱這些生物體還活著,但這些生物相當活躍,它們算是半活著。」

2020年春,郊狼白天在舊金山的街道上漫步,一群山羊接管了威爾斯的某個小鎮,胡狼在特拉維夫的都會公園裡徘徊。而在威尼斯,大批鸕鶿突然湧入運河裡追逐魚群,加拿大雁護送小雁們沿著拉斯維加斯大道正中央、路過關門中的萬寶龍(Mont Blanc)鋼筆專賣店和芬迪(Fendi)手提包專賣店,一路搖搖擺擺地走著。
由於某一種生物(也就是人類)閉門不出,生物界發生了一種奇特的擴張現象。這種幾十億人進入禁閉狀態長達幾個月之久的情況,被科學家稱為「人類停滯期」(anthropause)。對幸運的人來說,最大的挑戰是無聊;但對不幸的人來說,失業、飢餓和其他災難橫亙在眼前。對於最不幸的人來說,罹患這種病會讓他們發高燒、乾咳到發抖。某些病人在晚上抖得厲害,以致牙齒發顫。有五分之四的患者在家中熬過了這場病,但有五分之一的人住進醫院。某些人的肺部變成膿液和發炎肆虐下的荒蕪之地,有超過幾十萬人死亡。紐約市的死亡情況,甚至必須靠挖土機在哈特島挖出長深溝,才有足夠的地方掩埋大量棺材。
這種新的肺炎於2019年底在中國武漢市首次發現。幾週之內,中國的研究人員便分離出能將所有病例連結在一起的微觀線索,亦即一種病毒。2月,病毒學家正式將它命名為SARS-CoV-2冠狀病毒。他們也分析了病毒的基因並重建了突變紀錄史,追蹤到這種冠狀病毒可能起源於蝙蝠。許多感染人類的其他危險病毒也來自於蝙蝠,這種冠狀病毒以某種方式發展出適應性,讓自己可以在人體體內蓬勃發展。
咳嗽或甚至大呼一口氣,就能把包含病毒的飛沫散布到空氣中,隨時攻擊那些搭乘同一班公車、共享同一張餐桌,或是在同一座教堂裡祈禱的人,讓他們吸入病毒。
這種病毒可以在門把、長椅或其他表面上存活幾小時或幾天之久。一旦人們的手沾染到這些病毒,又不經意地擦拭眼睛或擦拭鼻子時,就會讓病毒展開進入「新宿主」的旅程。
該病毒表面的蛋白質,可以抓附人類呼吸道裡某些特定細胞表面的蛋白質上。病毒的膜可以打開這些細胞,把自己的基因倒入細胞內部。它們用的是跟人類細胞建構蛋白質相同的遺傳密碼,結果細胞便將病毒的基因當成自己的基因,為它們編碼蛋白質,讓細胞裡充滿可以進行新感染作業的病毒蛋白。它們還會阻止細胞進行自我維持所需的各種作業,因此細胞會乖乖聽話,不斷製造出新病毒。細胞製作出這種病毒基因的新拷貝後,便將它們包裹在佈滿新蛋白的膜中。然後新病毒會聚集成氣泡狀,遷移到受感染細胞的邊緣,再溢出細胞,繼續把幾百萬個新病毒帶進呼吸道裡。
對大多數病患來說,當病毒在鼻腔和咽喉中進行大量複製時,免疫系統就已得到人體「被入侵」的訊息。於是,人體免疫系統開始進行防禦,學習如何使用抗體進行精準攻擊,阻止病毒繼續感染新細胞。不過這些病毒的基因本身很懂得狡猾迴避的方法,知道如何直接關閉被入侵細胞的警報系統。在某些人體內,因為遇到病毒大量繁殖,向下入侵肺部的緊急狀況,以至於免疫系統發現要以外科手術般的精準來攻擊病毒為時已晚,只好改用「全面攻擊」。方法便是往各個方向噴出有毒化合物來對抗病毒。最後,病患慢慢淹死在自己的免疫系統所製造出來的毒海裡。
如果SARS-CoV-2都讓病患快速變成重症,這場戰鬥可能會容易一點。因為人們生重病時,可以立刻將他們送入隔離病房。但SARS-CoV-2卻是悄悄潛伏在宿主身上幾天,然後才出現最初的症狀。受感染的人依舊過著日常生活,完全沒意識到自己正在繁殖病毒,並持續呼出成團的感染雲。這些人可能在飯店吃午餐或在客服中心工作,也可能在太平洋航行的遊輪上扶著欄杆。一旦感染周圍的人之後,某些宿主會出現感染症狀,但其他染病者此時尚未出現症狀。
感染到Covid-19的無症狀病人可能會離開武漢。某些人穿越整個中國,回到老家與家人一起慶祝農曆新年,飛機也把受感染的乘客載送到歐洲和其他地區。病毒因為散布繁殖,產生了許多變異,出現了不同基因特徵標記的新譜系。科學家藉由這些變種病毒,重建了病毒在國家和城市之間移動的途徑。有些國家的病情控制得很好,有些國家則受限於貧窮或是有錢人的傲慢,而飽受病毒摧殘。
很難想到在這麼短的時間內,會出現對人類世界造成嚴重打擊的事物。也很難想像有什麼東西比病毒更會複製,在短短幾個月內,利用別的物種複製出成千上萬的自己。
儘管如此,仍有許多科學家會說SARS-CoV-2「不算活著」,不該進入名為「生命」的私人俱樂部中。
幾千年來,人們只能透過病毒所造成的死亡和破壞來瞭解病毒。醫生為它們取了疾病的名稱,例如天花、狂犬病和流行性感冒。17世紀時,雷文霍克用顯微鏡觀察水滴,發現了細菌和其他微小的奇特物種,但他看不到身形更小的病毒。兩個世紀後,當科學家終於發現病毒時,也並未真正認清它們。
19世紀後期,歐洲少數幾位科學家研究了一種被稱為「菸草嵌紋病」的菸草作物疾病。它會使植株發育不良,葉面則覆蓋斑點。科學家在水中搗爛了一片染病的葉子,然後把混合液體注入健康植株中,觀察到它們也會生病。但在混合液中尋找病原體時,他們卻找不到細菌或真菌。那麼,它一定是完全不同的東西。
一位名叫馬丁努斯•拜耶林克(Martinus Beijerinck)的荷蘭科學家利用陶瓷過濾器,把染病菸草植株葉子搗碎的液體加以過濾。因為陶瓷的毛細孔很小,任何細菌都無法穿透,因此過濾後只剩下清澈液體。他把這些清澈液體注射到新植株中,發現疾病仍會繼續傳播。所以拜耶林克得出結論:菸草植株裡有一些「看不到」的東西在繁殖。1898年,他用一種古老的毒素名稱,將這種東西命名為「病毒」(virus)。
病毒學家繼續找到會導致狂犬病、流行性感冒、小兒麻痺症和許多其他可怕疾病的病毒。有些病毒會感染特定種類的動物,有些病毒只會感染植物。生物學家也發現了「噬菌體」(phages),也就是只會感染細菌的病毒。最後,噬菌體成為人類有史以來看到的第一種病毒。
在1930年代,工程師製造出威力強大的電子顯微鏡,引起世人對病毒世界的關注。透過電子顯微鏡,可以看到噬菌體位於細菌宿主的上方,它們的身體看起來像是一種晶體,下半身鑲嵌了像腿一般的細線。其他病毒有的看起來像蛇,有的看起來像足球。SARS-CoV-2屬於冠狀病毒,以其表面蛋白質的冠狀突起而得名。它們會讓病毒學家想起日蝕時才能見到的太陽外圍「日冕」暈光。
在此同時,生化學家也將病毒分解為分子組成。他們從拜耶林克的菸草嵌紋病毒開始觀察,發現病毒具有與人類相同的氨基酸,可以組建蛋白質。但在這些蛋白質裡,生化學家找不到人類細胞用在代謝上的任何酶,亦即病毒根本不必進食或生長,舊病毒也不會生下新病毒(不是用繁殖的方式)。被病毒寄附的宿主細胞是接受病毒的指令,以自己的氨基酸、鹼和糖,來組裝新的病毒。換言之,新產生的病毒是宿主細胞本身分子的重新組合。
對於尋找生命定義的生物學家來說,病毒確實令人頭疼。他們無法完全剔除病毒的存在,因為病毒顯然具有生命的某些特徵,但缺乏其他特徵。如果事實證明病毒是像「巴希比爾斯」或「放射性生物」這樣的海市蜃樓,就不必太過擔心。不過科學家對病毒研究越多,就越能證明它們是真實存在的,而且病毒的本質令人困惑。
英國病毒學家諾曼•皮里埃(Norman Pirie)在1937年寫道:「當有人問我,這種可以通過過濾器的病毒,到底是活的還是死的?我想唯一明智的答案就是『我不知道』。我們知道病毒能做很多事,也有很多事做不到,如果有某些委員會能將『生命』一詞做出定義的話,我會嘗試看看病毒到底能不能符合定義。」
皮里埃和其他病毒學家繼續研究病毒的分子本質。許多病毒的外殼是由蛋白質所組成,還有一些病毒具有脂質包膜。在病毒內部包含了基因束以及將它們結合在一起的蛋白質,不過它們沒有自己的ATP來協助反應。病毒外部帶有一層毛茸茸的糖霜狀蛋白,這些蛋白質通常「精確符合」宿主細胞表面上的蛋白質。因此,這種類似開鎖的方式是病毒感染的第一步,它必須像鎖的鑰匙一樣配合準確。這也就是為什麼病毒會對感染的物種具有選擇性,以及為何它們入侵某些類型的細胞,而跳過其他細胞。
一旦進入細胞後,病毒的外殼(或外膜)就會破裂,傳入病毒本身所帶的基因。如果基因的複製是生命的關鍵,那麼病毒當然算是活的。有些病毒的基因編碼為DNA,使用的是跟我們遺傳基因相同的四個字母。被感染的細胞將會讀取該病毒的DNA,並生成RNA分子,然後將其轉變為病毒的蛋白質。
但是皮里埃和其他病毒學家發現有許多病毒簡化了這種轉化過程。1930年代,皮里埃發現菸草嵌紋病毒的基因不是DNA,而是RNA。後來的研究證明他是對的,而且還發現有許多其他病毒都使用RNA作為基因,包括SARS-CoV-2也是。當這些RNA病毒入侵細胞時,它們的基因就直接轉譯成蛋白質。這是一種非常有效的方法,可以讓人類生病。目前只有在病毒身上才能找到這種特別的生化現象。(摘自 第四部分:回到邊界 半活著)

作者介紹

卡爾.齊默(Carl Zimmer)
傑出的美國科學工作者、科普作家,現居於紐約;曾擔任Discovery雜誌資深編輯,經常為紐約時報、新聞週刊及National Geographic,Audubon,Science等知名科學雜誌撰稿,並在Natural History雜誌上闢有專門介紹演化的專欄,曾獲得2004年科學新聞報導獎等多項獎項;著有 At the Water’s Edge (水之濱)、Parasite Rex(霸王寄生物) 及 Soul Made Flesh (血肉靈魂)等科普書籍。


基本資料

作者:卡爾.齊默
譯者:吳國慶
出版社:鷹出版
出版日期:20210901
ISBN:9789860682106
規格:平裝/單色/368頁/16.5cm×22.5cm
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