教科書之外

實驗室外的陽光、排球與咖啡

好的交流和黑咖啡一樣刺激,事後都令人難以入眠。──林白(Anne Lindbergh,美國作家)

撰文/、插畫/陳文盛

教科書之外

實驗室外的陽光、排球與咖啡

好的交流和黑咖啡一樣刺激,事後都令人難以入眠。──林白(Anne Lindbergh,美國作家)

撰文/、插畫/陳文盛


1970年我在美國留學,剛從冰天雪地的新墨西哥州轉到豔陽高照的達拉斯,進入德州大學,每月領350美元的獎學金,非常快樂。學校剛從研究中心轉型成大學,只有物理學、地質學和分子生物學三個系,只收研究生。我就讀的分子生物學系只有六名學生,老師比學生還多,師生打成一片,士氣很旺盛,走廊不時可見三三兩兩的人交流討論,常常還是不同實驗室的成員。此外,系裡每星期四下午舉辦研究討論,由各實驗室輪流報告自己的研究成果;星期三中午則是書報討論,分享最近發表的有趣文獻。後者比較輕鬆,很多人拎著三明治之類的午餐和咖啡進來邊吃邊聽;少數人會端一盤自助餐來,最常這樣做的是魯柏特(Claud Stanley Rupert)教授。魯柏特是一位可愛的紳士,半禿的頭、滿腮的鬍子。研究教學之外,他還擔任院長,很忙。他常常吃完自助餐、喝下咖啡,就開始打盹(漫畫中的魯柏特是我當年所畫)。


魯柏特在當時熱門的「光生物學」領域享有盛名。這個領域研究非游離輻射的生物效應。非游離輻射包括紫外線、可見光和紅外線,參與很多重要的生物現象,例如光合作用、視覺、日變節律、生物發光、紫外線效應等。1880年達爾文就曾經和兒子法蘭西斯(Francis)發表一本關於植物趨光性的重要著作。在我入學前,這個領域已經有八位科學家得到諾貝爾獎。


魯柏特的一項重要成就是1958年和1960年分別在大腸桿菌和酵母菌中發現催化「光再活化」作用的光裂合酶(photolyase)。光再活化現象是1949年克爾納(Albert Kelner)在美國冷泉港實驗室無意中發現,當時他在研究紫外線對鏈黴菌的殺傷力,發現該鏈黴菌具有一種由可見光(藍光)激發的修復系統,可把DNA上受紫外線照射而形成的嘧啶二聚體解開。兩個相鄰的嘧啶(T或C)之間形成的二聚體會造成DNA結構扭曲,使DNA聚合酶無法複製DNA,導致細胞突變或死亡。


我入學後一年,我的好友王子堅也來了,加入魯柏特的實驗室。1974年,也就是我畢業前一年,魯柏特收了一位土耳其學生桑卡(Aziz Sancar)。桑卡使用重組DNA技術從大腸桿菌分離並複製出光裂合酶的基因,大量純化酶分子,進行生化和物理研究。他畢業後繼續研究光再活化和另一種稱為「核苷酸切除」(nucleotide excision)的修復系統。2015年,他和兩位同行共同獲得了諾貝爾化學獎。


我進入系裡不久,另一位來自德國的哈姆(Walter Harm)教授發表了一篇論文,說咖啡因會抑制細菌的光再活化系統,使其無法修補紫外線造成的傷害。當時我們一群師生常常在傍晚一起到操場打排球,我們就笑稱或許打球前不能喝咖啡。幾年後,我們才知道人類並沒有光再活化修復系統,以前都多慮了。


人類沒有光再活化系統,但是有核苷酸切除修復系統。後者用一系列的酶把DNA上受傷的核苷酸切除,再補回正常的核苷酸。後來有人發現這系統也會受咖啡因抑制,不過要達到抑制效果,必須喝將近100杯的咖啡(約10公克咖啡因)。這樣高劑量的咖啡因已經達「半致死劑量」,也就是一半的人都先翹辮子了。


還好是這樣,讓我們打排球不怕喝咖啡,討論起科學也比較有精神吧!