2013年8月1日

毫秒之間的六十年

講到帶電的生物,你可能會想到能夠短暫強力放電的「電鰻」,讓人退避三舍的電力是牠的武器。人和其他生物其實也有帶電,只不過沒有電鰻這麼兇猛,我們的電藏在神經細胞中,並且隨時隨地都在「放電」,發出訊號指揮生物體內大大小小的事。

60年前,英國科學家霍奇金和赫胥黎展開神經探謎之旅,烏賊的巨大軸突洩漏了神經電訊號的秘密,讓他們找到了帶電的離子流。鈉離子和鉀離子盡責的在適當的時機湧入或撤出神經細胞,這一進一出的離子流造成電位變化,動作電位的理論基礎從此生根(第580頁)。

細胞外層有相當嚴密守備的雙層膜結構,不會穿牆之術的離子們,得走秘密通道才不會被擋在門外。這些通道是為鈉離子和鉀離子量身訂做的,可不是隨隨便便都可以進出(第595頁)。

人體內的神經網絡,讓訊號由一個神經細胞傳遞至下個神經細胞。動作電位走到神經末端時,面對兩條神經沒有相連的縫隙,像是遇見溪流,無法直接涉水而過。這時候神經傳遞物質會扮演駕船接應的船夫,帶著訊號過河。只不過能不能遇到這樣的船夫,可能就要看機緣了(第587頁)!

看似大費周章的神經訊號傳遞過程,實際上卻花不到一眨眼的時間,想像我們體內複雜的神經網絡,竄動在其中的電帶著各式的訊號奔馳,因為差個一毫秒可能就是你順利接住迎面而來的球,或是硬生生被球打中的差異。

回首每個重要的科學突破歷程,科學家從看到現象,提出假說,進而去求證,最後突破重重難關的故事總是令人驚嘆。在我們向動作電位發現者致敬同時,全球仍有許多致力於研究的科學家,他們的故事與貢獻值得我們去關注。華裔數學家張益唐對於數學的執著,使他突破百年的數學猜想,讓攣生質數猜想的證明露出一道曙光(第570頁)。

科學讓我們對舊有觀念產生質疑的例子不勝枚舉:自由基真的是老化的推手嗎(第612頁)?太陽與行星的形成能單純以星雲自身萬有引力的塌縮來解釋嗎(第572頁)?科學不停地向前轉動,正是因為這些疑問不斷地在推動科學家繼續探究。動作電位研究突破60年後的現在,我們所知道的這一毫秒間發生的事情,肯定又更精彩、豐富許多了。(趙軒翎)

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