衝擊科學家的表觀遺傳學：基因只是腳本，後天影響更甚？

2000年6月26日，人類基因體定序宣布完成。我們似乎掌握了生命的藍圖，以為可以著手解決各種遺傳的疑難雜症。但時至今日我們仍不確定一些癌症是如何發生的，也無法解釋同卵雙胞胎的遺傳疾病發病率並不相等的問題。事實上，比起單純死板的藍圖，基因更像一部腳本，有著基礎的規則也保留各種開關的選擇。

《表觀遺傳大革命：現代生物學如何改寫我們認知的基因、遺傳與疾病》本書可說是認識表觀遺傳的第一本書。遺傳學家奈莎‧卡雷在本書中透過開花植物、三花貓、小鼠實驗、蜜蜂雌雄遺傳、果蠅突變等等研究探討基因與外界之間的互動關係，探索了這一門學科對人類的深遠影響。（編按）

文/奈莎．卡雷(Nessa Carey)

基因只是一個腳本，後天影響更大！！

我們把DNA說得像模板，猶如汽車工廠的零件模具。工人把熔化的金屬或塑膠注入模具，如此重複成千上萬遍，除非過程出錯，否則每一次都能產出相同的零件。

但DNA完全不是這樣。DNA比較像腳本。想想《羅密歐與茱麗葉》吧：一九三六年，喬治．庫克（George Cukor）執導演筒將其搬上銀幕，主角是萊斯利．霍華德（Leslie Howard）與諾瑪．希拉（Norma Shearer）；六十年後，巴茲．魯曼（Baz Luhrmann）指導李奧納多．狄卡皮歐（Leonardo DiCaprio）和克萊兒．丹妮絲（Claire Danes）拍攝同一齣劇的另一電影版本。兩位導演都使用莎士比亞的腳本，但兩部片風格截然不同―起點相同，結果不同。

細胞讀取DNA遺傳密碼時也是這樣，以同一部腳本拍出截然不同的電影。一如我們即將看到的個案研究，前述這個說法亦可廣泛套用於人類諸多健康問題。在本書的所有案例中，有一點非常重要、請牢記在心：這些人的DNA腳本皆未受影響。他們的DNA並未改變（突變），可是為了順應環境，他們的人生從此徹底扭轉、無法回復。

讓我們來看看另一則不同的故事。「思覺失調」（Schizophrenia）是一種可怕的精神疾病，若不治療，患者可能遭此疾患徹底擊垮，因此失能。思覺失調症的病徵範圍廣，從妄想（delusions）、幻覺（hallucinatory）、精神完全無法集中等皆包含在內。患者可能變得完全無法區別真實世界與幻覺妄想，喪失正常的認知、情緒與社交反應。一般人對思覺失調患者常有嚴重誤解，認為他們具暴力傾向、很危險；然而大部分的思覺失調患者不僅沒有這種傾向，反倒是這個疾病最可能的受害者：思覺失調患者的自殺傾向是心理健康者的五十倍。

思覺失調症不算罕見，這個悲劇性的疾病在大多數國家或地區約影響零點五至一成的人口；也就是說，現今大概有超過五千五百萬人受此疾患所苦。生這種病由誰決定？目前科學家已知，「遺傳」的角色至為重要，理由是如果同卵雙胞胎中的一人患有思覺失調，那麼另一人也出現思覺失調的機率是百分之五十。這個數字比一般人罹患思覺失調的機率（百分之一）要高出許多。

同卵雙胞胎的遺傳密碼完全相同。他們分享同一個子宮，通常也在極為相近的環境中成長。在思考這個問題的時候，我們對於「雙胞胎中的一人若患有思覺失調症、另一人有同樣病症的機率相當高」的結果似乎不怎麼驚訝；其實我們必須開始懷疑：機率為何只有百分之五十，而不是更高？為什麼不是百分之百？兩個顯然一模一樣的個體何以變得如此不同？雙胞胎中的一人慘遭精神疾患蹂躪，她或他的同胞姊妹或兄弟也會承受相同的痛苦嗎？不如扔銅板決定吧，正面代表「會」，反面代表「不會」。這種狀況不太可能是環境變異造成的，就算是，這些環境因素又怎麼會在兩個基因完全相同的人身上造成如此深刻且相異的影響？

「表觀遺傳學」（epigenetics）中的「表觀」（epi）源自希臘文，意指「在某物之上」、「跨越」或「旁邊」。咱們細胞裡的DNA可不是什麼純潔無瑕的分子，不僅有小型化學官能基（chemical groups）能與DNA特定區域結合，DNA外也包覆著特殊蛋白質（這些蛋白質外還能再覆蓋其他小型化學分子），這些分子修飾物沒有一樣改變底下的遺傳密碼。不過，在DNA或相關蛋白質銜接或移除官能基，都會改變鄰近基因的表現。基因表現改變，細胞功能、細胞本質亦隨之改變。有時候，若在發育關鍵期接上或移除這些化學調節模式，最後的設定會跟著我們一輩子，即使咱們活上一百年也一樣。

DNA藍本是生命的起點，非常重要、也絕對必要，這點無庸置疑；可是只有DNA尚不足以解釋「生命」有時驚奇美好、有時糟糕嚇人的複雜性。如果一切單憑DNA序列說了算，那麼同卵雙胞胎應該從頭到腳、從裡到外完全一致；營養不良的母親所生下的寶寶應該和其他出生時較健康的寶寶一樣，輕輕鬆鬆就能增加重量；還有稍後會在第一章讀到的：我們每個人應該都長得像一大坨不定形團塊，因為咱們全身上下每個細胞都一模一樣。

表觀遺傳機制對生物學的影響範圍極廣，而我們的思維革命也不斷擴散蔓延，探索地球生命意想不到的疆界。接下來，我們會在這本書裡讀到更多例證，包括為什麼不能用兩隻精子、兩顆卵製造嬰兒，只能一精一卵？「複製」（cloning）成功的要件以及複製本身何以如此困難？為什麼有些植物必須先度過一段寒冷期才能開花？既然蜂后和工蜂的基因完全相同，為何兩者的外形與功能如此迥異？為何三花貓（tortoiseshell cat）清一色全是母的？人類擁有數兆細胞、數百種複雜器官，為什麼卻跟某種僅能以顯微鏡觀察、大概只有上千個細胞與低等器官的蠕蟲，擁有相當數目的基因？

表觀遺傳學對人類健康保健的巨大衝擊也敲醒了學界與業界的科學家。從思覺失調到類風濕性關節炎（rheumatoid arthritis）、從癌症到慢性疼痛，表觀遺傳學無不牽連在內。目前已有兩類藥物透過干擾表觀遺傳作用程序，成功治療某些癌症。製藥公司投入上億資金、加入競賽，期望開發新一代「表觀遺傳調控藥物」治療令工業社會束手無策的嚴重病症。表觀遺傳治療可謂藥物研發的新疆界。

達爾文（Darwin）與孟德爾（Mendel）以演化和遺傳定義十九世紀的生物學，華生（Watson）與克立克（Click）將二十世紀界定為DNA時代，從功能的角度了解遺傳和演化如何交互作用；但二十一世紀的表觀遺傳學乃是一門全新的科學領域，打破許多長期視為教條的學說法則，以更多變無限、更複雜、更美麗的形式重塑這門科學。

表觀遺傳的世界令人驚嘆，細微與複雜程度超乎尋常；在第三章與第四章，我們將深入分子生物學，了解基因發生表觀調控的第一現場。不過，就像許多真正具革命性的生物學概念一樣，表觀遺傳學在本質上有某些議題實在太過簡單，簡單到一點出來即知問題就是答案。第一章正是這類討論中最重要的一項，從而開啟表觀遺傳革命的篇章。

●本文摘自 貓頭鷹出版社 所出版之《表觀遺傳大革命：現代生物學如何改寫我們認知的基因、遺傳與疾病》。