生物學研究：研究什麼？如何研究？理解了什麼？

＜內容簡介＞ 生物學是一門分枝龐蔓的學問，小至胞器與大到整個生態系都可以是生物學的研究標的，而其研究工具的多樣性與使用時所牽涉到的數理工程原理，也是龐大又複雜；在研究對象與研究工具皆龐雜到難以全盤掌握的狀況下，生物學於大眾的印象中，甚或是生物學研究工作者的眼中，就是零碎片段知識的集合。但在體系龐大的生物學中，是否仍有像通則性的想法貫穿於不同生物學的研究中？這是本書所要探討的問題。作者先從生物學如何界定研究標的談起，並從這些標的之特性與研究時所使用的工具之效能出發，說明生物學在因果關係與機制推理上所遇到的限制，再以此為基礎，思考我們對於生命歷程的解析能力，在客觀上所遇到的發展極限，以及面對此極限的應對之道。 ★目錄： 序言集 第零章 從視網膜談起 第一章 生物學研究的標的—以功能所對應的結構，模組化生命現象 第二章 生物學研究的工具—看得到「真相」嗎？ 第三章 生物學的推理—以箭頭代表機制的流程化思考 第四章 生物學的預測能力—箭頭兩端沒有絕對的因果 第五章 綜覽生命—完整的生命歷程是可解析的嗎？ 後　記 ＜作者簡介＞ 蔡孟利 國立臺灣大學動物學博士，現為國立宜蘭大學生物機電工程學系專任教授，曾任國內歷史最悠久的科普刊物《科學月刊》總編輯，現亦兼任台北市科學出版事業基金會理事長。學術專長為神經生理學，曾獲宜蘭大學研究績優獎、特優導師、特聘教授等榮銜。除學術著作外，亦已出版《死了一個研究生以後》、《我腦袋裡有實驗室的病毒，嗎？》、《倫‧不倫，愛之外的其他》、《就在那時：情，與江湖》等四本文學小說，以及詩集《宅男之思》、《學院式的無聊日常》兩冊；並在多家大眾傳播媒體發表評論文章，就學術倫理、期刊品質、科普傳播等相關學術議題，用通俗的筆觸將專業的內容作普及化的表達以周知社會大眾，善盡知識份子的社會責任。 ★內文試閱： 第一章 生物學研究的標的—以功能所對應的結構，模組化生命現象生物學研究的對象是生物， 但， 什麼叫做「生物（organism）」？簡單來說，就是能表現出生命（life）現象的東西。但什麼是生命現象呢？這是一個乍聽之下簡單但認真說起來非常困難的事情。因為「生命」在日常生活中是個主觀而且直覺的概念—一個木頭櫃子沒有生命，但是戶外的樹有生命；一個毛茸茸的貓形抱枕沒有生命，但正在吃著飼料的貓有生命—這樣的辨識對絕大部分的人來說，都是不需要思索就能夠自然判斷的事情，而且幾乎每個人的判斷都一致；但是如果對象是只能透過顯微鏡才看得到的細菌跟黴菌，那麼每個人的直覺可能就會有不少差異了。所以，若是要讓生物學成為一種客觀的學問，讓每個人都可以在具有共識的基礎上去討論，那我們還是得嘗試從這些很直覺、很主觀的判斷中去找出某些共通的原則。 我們對於生命的認知，源起於日常對實體外表變化以及活動形式的觀察， 是以生物學的重心一開始就落在「構形（conformation）」與「組成（composition）」這些結構（structure）的概念上19，諸如外表有什麼特徵、體內有什麼長相的器官、器官由什麼樣的細胞組合、細胞內又含有哪些物質；藉由觀察這些構形與組成隨著時間而變化的樣貌，通常可以推測出各級結構和功能之間的關係。但是「功能（function）」也是一種很發散的概念，如果要聚焦一些來說，「生長（growth）」、「代謝（metabolism）」、「繁殖（reproduction）」以及「感應（responsiveness）」這幾個現象，可以用來當作跟生命最相關的四種「功能」。亦即當我們嘗試從一些很直覺、很主觀的判斷中去尋找「只要是生物，就都會有」的共通性原則時，那麼以能不能表現出「生長」、「代謝」、「繁殖」以及「感應」這些功能來當依據，對大多數人來說，應該算是可以接受的說法。不過，這些「功能」能不能直接就拿來當作是「生命」的定義呢？ 如果是以這些「功能」有否皆出現來當作定義，那麼這四個要件若是有一個不符合，依定義來說就不是有生命的東西了。不過若是四個裡面已經有了三個，卻說它不是生物，好像又怪怪的，畢竟這些現象是從主觀的直覺中歸納出來的；既然主觀，就可能有不完備的地方。例如，這四項之間有沒有誰比誰較重要的排行順序？「繁殖」有沒有比「感應」重要？好像有，畢竟不能產生後代的話，生命就無法衍生下去；但「感應」對當下能不能活下去卻又至關重要，如果看不到、摸不到也聞不到，就那無法找到食物了。由於誰比誰重要很難說清楚，所以我們會看到一種曖昧的、模糊的說法：「介於生命跟無生命之間」，表面上看起來有，但實際上又不是那麼一回事。例如病毒，就是一種被認為是介於有生命跟無生命之間的東西20；又例如狂牛病的病原體是一種叫「普恩蛋白（prion）」的東西，這種普恩蛋白表象上好像是活的，會繁殖散佈出去，但實際上四項標準都不符合，所以好像也可以套用「介於生命跟無生命之間」的說法21。不過因為病毒與普恩蛋白在貌似「繁殖」的過程中，新生成的個體與舊個體之間一直都是分開獨立的，亦即新個體的結構並非從舊個體之內的結構衍生而來，所以在實務上還是歸類到「無生命」的那端比較適合。