作者／程樹德（臺大理學士，哈佛大學哲學博士，任教於陽明大學，長久致力於科學及醫療衛生的知識普及）
今年六月首映的美國電影《侏羅紀世界》，由於其在世界各地陸續推出，總票房收入，當月底就已經超過了十億美元，打破很多首映的記錄，該算是既轟動又暢銷了，但就是吸引不了我這位資深青年，其原因何在？首先，我長久以來就厭惡好萊塢影片常見的絢麗、吵雜、誇張、血腥、暴力及政治宣傳，其次，總感覺，與其耽溺於虛幻的世界，真實世界卻更為悲慘、更為奇妙，了解它改造它，都還來不及呢！哪有閒情逸致走入電影院！或許這是我理工男的偏見吧！
但回想過去二十多年所見過寥寥幾部電影，對這系列的首部《侏羅紀公園》卻依然歷歷在目，當時我的研究生們也很瘋迷這片子，把它的廣告海報貼在實驗室各處，而它所以能吸引理工男，就是那絕妙的點子吧！
科幻小說的絕妙安排
想要讓恐龍重現，先要取得它的遺傳物質（即DNA），但DNA在水中，會漸漸水解掉，變成越來越短的聚核苷酸，而恐龍骨頭就是沉積在水底泥沙很久，經過礦化後，所變成的化石，其中的DNA恐怕早就水解完畢了，如何得到長條的DNA呢？這小說《侏羅紀公園》的原作者克萊頓（John Michael Crichton）學識很豐富，知道松樹分泌的樹脂常包裹小動物，如蜜蜂蚊子等，這些松香若掉入水中，日久變成沉積岩，就是珍貴的琥珀化石，在波羅的海沿岸、印度及中美洲的多明尼加等地，常有這種化石被挖出來，並以高價出售給收藏者。
所以哈佛才子克萊頓醞釀了一個點子，侏羅紀的蚊子吸了恐龍血後，立刻就陷入松香池裡，最後變成化石，而恐龍血內的DNA也較完整地被儲存在琥珀內，然後一位研究生取出琥珀中的蚊子腹內完整的恐龍DNA，用它來取代當今爬蟲類（例如大鱷魚）卵內的DNA，由這恐龍遺傳物質，指導鱷魚卵的發育過程，讓恐龍重現於滅絕了六千六百萬年後的今天。
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| 封埋住蚊子的琥珀化石。 |
即使用現有的技術，來評估這一九九零年的主意，也覺得這仍然是天方夜譚，例如蚊子體表及腹內，當有許多種細菌，會有水解酵素來降解DNA，已經斷成千千萬萬片段的聚核苷酸，怎樣準確縫合成原貌？而且卵的發育早期，是由母體DNA所編碼製造的蛋白質來指導的，這群鱷魚的蛋白質與恐龍DNA，已分歧演化了至少兩億五千萬年，它們能精確配合，演奏出發育這齣大戲嗎？讓我們想像一下，一位漁獵時代的樂師，懵懵懂懂初次步上當代樂團的指揮台，就能一舉成功地指揮《黃河交響曲》嗎？
但我們理工男的質疑，無礙文學家的想像，克萊頓原先想用這點子，寫個劇本，但後來大量吸收恐龍之知識以後，就擴大寫成小說，這引起好萊塢名導演史匹柏 （Steven Spielberg）改編成電影的興趣，為此，克萊頓靠這本小說以及改寫成劇本，直接就從環球片廠賺了兩百萬美元，當然票房收入以及小說銷售又有抽成，更使他成大名發大財。他一生結婚五次，只比寫《劊子手之歌》的名作家梅樂 （Norman Mailer）少了一次，誰說法律規定一夫一妻制，就能改變男人多重交配對象的嗜好？他倆有了錢，都快速換妻，達成實質的一夫多妻呢！
現實中的科學進展
《侏羅紀公園》電影問世後，激發了很多生物學家，都想看看能否從古代生物遺物中，抽取出DNA 來，但在一九九零年以前，已經有些人嘗試過，而且也出現於著名的科學期刊中，克萊頓是否曾被這些研究所啟發，我沒考證，但克萊頓是哈佛大學人類學系畢業，又是哈佛醫學院訓練的醫生（medical doctor），他寫作極度炫才，常有長篇的科學講述，故若我假設他熟悉生物學重要新進展，該不太離譜，且為了公平及正義，這段早期歷史不能忽略。
在一九八零年代，加州柏克萊大學的阿蘭威爾森（Allan C. Wilson）開拓了研究演化的新路徑，就是用蛋白質內的胺基酸種類及序列變化，以及DNA 內核苷酸序列變化，來推論物種的分枝演化，就像大樹的根部，代表原始祖先，而樹幹的一再分枝，代表新種的形成，而枝梢就是現存物種，這可以稱為「親緣關係樹」或「種系發生樹」（phylogenetic tree）。威爾森及他的學生的重要貢獻，包括「現代人由非洲起源」及「人與黑猩猩大約在五百萬年前分枝」這兩大驚人的理論，雖然威爾森英年早逝，他的這兩大理論，仍然是分子演化學的爭論重點。
在威爾森實驗室工作的日裔學生樋口羅素（Russell Higuchi）等人，曾設法從博物館內拿到斑驢（Equus quagga）標本的乾肌肉，嘗試從中抽取DNA，斑驢是活在非洲南部的生物，在一八八三年滅絕。樋口他們發現，可以抽出來的DNA，大約等同從新鮮肌肉可得量的百分之一，而且其分子量低，表示斷裂嚴重，已成碎片；但他們還能選殖一些片段到細菌的質體（plasmid）上，質體是可以生存在細胞質內的環狀小DNA 分子，藉此能讓細菌複製大量的DNA 片段，以供分析。從斑驢乾肌肉選殖的DNA 片段中，有兩條來自粒線體（mitochondria），定出其核苷酸序列後，發現其二二九對核苷酸中，只與山斑馬相差十二對，算是最少，也即斑驢和山斑馬牠們兩種是最親的。
這研究不但顯示博物館的生物標本含有DNA，而且也蘊含演化訊息，這大大鼓舞遠在瑞典的研究生帕博（Svante Pääbo），他是曾獲1982 年諾貝爾生理及醫學獎的瑞典生化學家伯格斯特龍（Sune Bergström）的外室（也即俗話的細姨或小三）子，故由媽媽帶大，也從母姓。十三歲時，母親帶他到埃及玩了一趟，啟動了他對考古學及古埃及學的興趣；一九八三年夏天，他在長輩的援引下，到東德首都東柏林的國立博物館，取木乃伊的組織，嘗試抽取其中的DNA。
他能從一具兩千四百年之久的孩童木乃伊身體組織，抽出長達三千四百個核苷酸之片段，並選殖到質體上，這是比威爾森等人更為驚人的成果，當他把這篇研究論文的Nature 期刊校樣寄給柏克萊的威爾森後，學術聲名如日中天的威爾森教授，居然回信，不但尊稱他為「帕博教授」，還希望到他的實驗室休假兼工作。
以上兩研究指出，古老生物樣品的DNA，不但比新鮮樣品少很多，也破碎成短片，很難取得，但一九八零年代末開始盛行的「聚合酶連鎖反應」（PCR），為這難題提出破解之道。
也是加州柏克萊大學畢業的博士穆利斯（Gary Mullis）有個點子， 若用高溫水來分散DNA 的雙股， 再為每一條單股配上一小段互補的寡核苷酸鏈（也叫引子，primer），再加入聚合酶（polymerase）以及單元核苷酸（single nucleotides； dNTP），在適當的溫度下，酵素會催化合成另外一股，故一輪這種操作後，一份雙股DNA，就變成兩份雙股DNA，類似核能發電廠內，鈾-235 分裂後，激發更多其他核的分裂，這技術神妙處，能將一份DNA，經過很多輪反應後，擴增成千萬份。
有了這種技術，加上《侏羅紀公園》的鼓舞，一九九二年後，發掘古代DNA 的論文，如石油從井中噴出，不但攻佔期刊封面，還常發布在新聞雜誌的頭條，連Nature 及Science 倆期刊，為了爭聲望、地位甚至銷路及廣告，也搶著發表這類論文。
其中挺引人注目的，是美國猶他州楊百翰大學（Brigham Young University）的伍德沃德團隊，一九九四年發表在Science 期刊的文章，從八千萬年前的恐龍骨頭內，抽取出粒線體的細胞色素的基因片段，次年北京大學幾位教授，也從河南省出土的恐龍蛋內，抽出了DNA，似乎這些技術將為演化史，帶來驚天動地的革命。
真的找到了恐龍DNA ？
批判的聲音來自已經在這領域打滾多年的老手，例如，賓州州立大學的赫基斯（S. Blair Hedges）等人寫信給Science 期刊建議，伍氏等人應該把他們得到的恐龍基因序列，與脊椎動物其他種的同源基因比對一下，做個親緣關係樹分析。赫基斯說：「我們已經分析過了，你的恐龍基因，怎麼跟人的基因最親密呢？」另外帕博這時在慕尼黑大學也開設了實驗室，他的博士後學生齊史勒更絕了，他分析親緣關係後，也覺得這段恐龍基因，很像嵌入人類細胞核內染色體的粒線體基因，於是他收集了同事男生們自發貢獻的精液，分離精子的DNA，因為精子的頭部只含細胞核染色體，沒有粒線體DNA，也就是單純的人類細胞核DNA，可以用來和「恐龍」序列比對。齊史勒用了猶他州團隊使用過的相同引子進行PCR，再定序後，果然確定，伍氏的樣品，被人類DNA 所汙染。八千萬年的恐龍DNA，以及侏羅紀的恐龍蛋DNA，都成了一陣幻影，雖然其論文還永存人間。
原來，PCR 太強大了，些微的現生生物基因的汙染，尤其是實驗者的口水、皮膚、毛髮，都有大量DNA 能汙染古代生物樣品，沒有精細防範，就難以萃取出真正的古代DNA。
經過這一陣衝刺與撤退，這一「古代DNA」研究領域，終於慢慢建立了，成果也慢慢累積，二零一零年，帕博的實驗室提出尼安德塔人的基因組草稿，認為有少量尼安德塔人基因，因交媾而進入現代人基因組內；二零一二年，艾倫多夫等人（Allentoft et al.）用紐西蘭已經絕種的莫亞鳥（moa，巨大但不能飛的鳥） 的遺骨來研究，發現骨內DNA 是以指數方式降解，即每一段固定時間，會降解一半數量，他們建立了一個模型，並推測，縱使是份數很多的粒線體DNA，在攝氏零下五度，經過六百八十萬年，即降解成單一核苷酸，喪失所有遺傳資訊了。
但我們依然很樂觀，百萬年內的古代DNA，還是多到讓我們難以想像呢！它們能提供的演化史細節，也正待我們去發掘呢！
延伸閱讀：Ancient DNA-Wikipedia.
