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中正化學諮詢月刊 九十年二月二十日 歡迎投稿,來稿請以電子郵件寄至chewph@ccunix.ccu.edu.tw
內容:
最近幾個月來,政治上的紛擾仍然不斷的發生;同時,教育政策上的爭議也是越演越烈. 從漢語拼音,九年一貫教學,基本學力測驗,到建構式教學法,都引起了非常大的爭議. 原本許多政策訂定前廣泛的討論是很正常且必要的,但這一連串的爭議卻大都是來自政治力的介入與決策的草率.記得小時候總是需要背著一個重重的書包上學,在學校似乎總是有考不完的試. 還記得當時老師們說,歐美先進國家的小孩幾乎不用背書包上學,我們不久以後沒有了聯考,所有的學生也都可以快快樂樂的學習. 現在長大了以後才了解到,這個社會可以是漸漸退步的,當一個社會只有政治,只有利益,沒有了理想也失去了方向時,什麼都會退步的. 其實,這個社會價值的淪喪已經很久了,現在大部分的年輕人似乎已經沒有崇高的理想. 徹底失敗的社會教育培養出只追求個人眼前利益,忽視個人的責任,傳統價值,與群體和諧的國民. 當股票崩盤,半導體出走,企業裁員,加上天災人禍,現今各行業士氣低落,社會上自殺頻傳,有多少人在上位的人能夠好好的檢討一下,台灣這個社會怎麼會變成今天這個樣子? 當然,學術界也有該檢討的地方. 當碰到政治議題時,有多少學者能本著專業的良知作深入的研究,提出公正,客觀的看法? 在大學裡,有多少老師肯花多一點時間去改進教學的品質? 論文出的多一點的教授就可以風風光光的升等,得到獎勵,兼重要的行政職務;而太投入教學的年輕教授只有死路一條.試問對這個社會而言,難道教學不比研究重要嗎? 使用大筆的國家經費,製造環境污染,所作出的一些可有可無的研究真的比好好的去傳道、授業、解惑,盡力做一些教學改進的工作來的可貴嗎? 身為基礎科學的研究人員,我們當然了解到基礎研究之重要性,但目前的狀況實在是過於偏廢,而且也絲毫不見有改進的趨勢. 原來,學術界也像是我們的社會,是可以漸漸退步的. 國際上知名的『科學』雜誌 (Science Magazine) 每年十二月底都選出這一年來科學上最重要的一些發現 (Breakthrough of the Year). 我們在這個月及下一個月的科學新知中將這些重大的科學發現為您做一個介紹. 本期要特別感謝本系的黃瓊慧及『基因時代的來臨』.
基因時代的來臨 中正大學化學研究所 黃瓊慧,游茹閔,胡維平譯自22
December 2000, Vol 290, p.2220 Science 兩千年是科學家解開 `生命之書`的奧秘成績輝煌的一年，在這一年裡，複雜生物體從果蠅到人類的基因圖譜排列陸續被解讀完成。基因圖譜對地球上的生物體而言包含了世代交替的所有訊息。每一個基因圖譜實際上就是 DNA分子所代表的訊息，而DNA是由四種不同的鹼基所組合而成。不久之前，要解讀DNA裡的鹼基是一個非常緩慢而冗長的過程，因此只有對遺傳學有強烈熱誠的學者才會嘗試去解讀DNA裡一小段基因圖譜的排列。但是今天，基因圖譜的解析已經是一項很龐大的跨國企業。大量基因圖譜資料的產生是經由生物、化學、物理、數學、電腦科學和工程學各種科學領域結合而成的，並且正在改變生物學者的思考和工作方向。 science這本期刊將基因圖譜的解讀當作是西元兩千年的重大突破，對於解讀基因圖譜的發展可能將是十年甚至是百年來的重大突破因為它擁有改變生存世界的潛力。基因圖譜排列的研究其速度進步神速，一年前研究員只能完全解讀 Caenorhabditis elegans這種蟲基因圖譜的排列，現在科學家已經將果蠅，人類，和遺傳學家所喜歡的植物�{Arabidopisis thaliana的基因圖譜解讀完成。對於老鼠，有斑紋的魚及兩種河魨而言其基因圖譜的解讀也有初步的大綱產生，除此之外，研究員已經解讀出簡單生物體的基因圖譜:目前大約有六十種微生物基因圖譜已被存檔，其中包括引起霍亂及腦膜炎這些疾病的微生物。現在科學家可以很容易取得基因圖譜的資料，而且是免費的，由此促進許多新研究的發展。目前基因圖譜的研究正蓬勃發展中。最近產生了一種新的研究，即是用電腦去研究 DNA遺傳密碼的問題，藉著老鼠和人，蟲和果蠅，甚至是老鼠和老鼠的基因比較結果發現DNA 裡不只是包含遺傳因子，還有著其它非常重要的資訊，那就是我們能從中了解基因的演化原理。比如說我們正慢慢認識到，我們和地球上其他的動植物有許多的共同點。基因圖譜的解讀並不是有關基因研究的最高點，接下來幾年實驗室的研究才是最重要的。許多二十一世紀的科學家應該會來研究遺傳因子一系列的系統和蛋白質交互作用的方式及過程而不光研究單一的遺傳因子，的確，科學家已經在模擬不同情況及組織下基因如何來產生蛋白質。從二十世紀起，基因就開始被研究，這是一條很漫長的路途，當遺傳學者 Gregor Mendel(一位神父)以碗豆做實驗便替遺傳學起了開端。一直到了1950年，科學家才發現遺傳密碼為DNA所攜帶，之後的20年間，科學家才發展利用無性生殖及基因排列方法來將特定的基因找出來。在1990年，為了滿足對人類內DNA所有遺傳因子了解的渴望促使國際人類基因計劃(International Human Genome Project)的成立，這是第一個由生物學拓展至廣大科學領域的計劃，無論如何去衡量它，都已經是非常成功。過去幾年基因圖譜的完成為二十世紀基因研究的典型表現。 近年來最值得注意的是，研究員對基因排列的結果突然產生高度的注意，在1999年5月，在公開的資料中大約只包含了七億個人類基因裡鹼基的資料，在兩千年5月之前有關鹼基資料的數目已超過三十億個，過了三個月之後這些數字超過四十億個。在這個部分必須感謝政府，公司及財團法人的支持。同時政府和私人研究機構的相互競爭也導致基因圖譜的解讀發展加速。 基因圖譜發展速度是很快的，一方面也是因為遺傳因子的研究者已經將他們的焦點從完整的基因圖譜解讀轉移到只要將基因圖譜產生一個大略的排序(也就是說有許多鹼基或整段的DNA仍未解出或者擺在錯誤的地方)，現在除了人類染色體第二十二對和第二十一對及Arabidopisis的基因圖譜完全解讀完成外，大部分人類基因圖譜其它的草圖雖然已經公開但仍處於需要建構的階段。 對於尚未全部完成的基因序列，第一個測試其價值是在2000年三月時，由學術界的專家及在Rockville,美國馬里蘭州的 Celera 基因公司所合作發表Drosophila melano-gaster(一種常被遺傳學家研究的果蠅)的基因圖譜。雖然仍有1200個空隙無法辨識，但由這基因序列使得科學家對於基因是如何運作產生了進一步了解。 這Drosophila 計劃也證明了全基因shotgun序列的方式(whole-genome shotgun sequencing)，應用於較大基因序列的潛在能力。在這方法中，全基因序列被切割為數百萬個互相重疊的碎片，然後全部定序，再一起組合起來。在此之前，shotgun的方法已應用較小的基因圖譜上(少於一千萬鹼基對的基因圖譜)，在Drosophila 計劃以前，傳統上大部分的科學家處理較大的基因圖譜都是以一部份接著一部份定序(piece by piece)，而每一部分切割為許多小碎片，然後再排序組合。而Drosophila 計劃的完成，使得我們可以相信，藉由全基因shotgun序列的方式及一部份接著一部份定序(piece by piece)的方法互相結合，也許是最有效解讀較大基因序列的方法。Drosophila 計劃代表了政府和私人組織合作的最佳典範。這跟之前Celera公司和政府所支助的人類基因圖譜計劃( Human Genome Project)間的不合，形成強烈的對比。在春季剛開始時，他們之間的競爭關係達到最低潮，在報紙上也多多少少有提到。可是在六月時，兩者的關係已經有些改善，所以能夠一起在白宮慶祝人類基因圖譜初步的完成。雖然實際上他們是各自獨立完成，但也同意可能在2001年初一起公佈結果。而在同時，人類基因圖譜計劃組織( Human Genome Project)提供了每人均可取得的人類基因資料庫，並持續進行完成人類基因圖譜的草圖，而這工作最晚在2003年末期完成。在Celera公司的論文發表之前，它只將人類基因圖譜提供給來自學術界及商業界的付費者。 科學家已經使用新的技術來同時研究許多的基因或蛋白質，比如說把許多基因物質點在基因片(gene chips)上，來同時研究這些基因是如何運作，以了解癌症間的差異，老化的原因以及複雜的免疫系統等。科學家也建立了SNP(single-nucleotide polymorphisms)資料庫，即所謂的基因標示(genetic markers) ，而SNP因人而異，故可用來追蹤一些致病的基因，及為何某些人對於某種特定疾病特別容易感染。 然而，在生物體裡，真正進行生理功能的是蛋白質，而不是DNA。已有許多很有潛力的方法，來同時研究這麼多的蛋白質，包括類似DNA的方法，將蛋白質點在晶片上。在2000年時，為了研究蛋白質間是如何作用，科學家藉由已知功用的27種蛋白質，來推測其他100種未知功能的蛋白質角色。這些研究結果代表蛋白質學時代(proteomics)的來臨，也就是說未來可以鑑定和了解每個蛋白質及其結構，以及蛋白質間是如何作用的。 這麼多有關基因的知識，也同時帶來了倫理道德的問題。社會要如何控制這些基因資料，而且一旦技術上可以解讀每個人的基因，政府要如何保護個人基本權力。雖然如此，人類為了了解基因所包含的密秘，仍受不了知識的誘惑，絕不可能抵擋這股潮流。整個世界正殷切期盼著解開人類基因的秘密，科學家同時也分析其他生物體的基因，更可以了解人類基因在自然界中生命基因庫的地位。
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從低倍率的目鏡中看見了這顆帶著光環明亮美麗的行星。這是十幾年來第一次由望遠鏡中看到土星，感動的程度竟與大學時沒有兩樣！土星附近有幾顆小星星，一時無法確定那一顆是Titan。在中高倍率下，土星的光環更為清楚，但可能由於大氣的狀況不佳，卡西尼環縫並不清楚。為了發揮NextStar
5的自動追尋功能，我需要做一次Two-Star
Alignment。本來計劃用金牛座的畢宿五及獵戶座的參宿七(Rigel)當作alignment
star, 
但畢宿五接近天頂，由於角架的關係不易以Finderscope對準，於是改用與
Rigel 較靠近的天狼星(Sirius)。Alignment完成後，我將望遠鏡指向獵戶座大星雲(M42)，雖然無法清楚的看見飛鳥的形狀，但青綠色的雲氣及中央的四顆亮星清晰可見，這是有名的恆星生成地帶,用眼睛餘光觀察,雲氣格外明顯。再將望遠鏡轉向即將西沉的月亮，在高原區的火山口特別的顯眼；中倍率下，海中的幾個較小的隕石坑特別的可愛。接著我將
NextStar
轉向木星，四顆伽利略衛星及木星表面的條紋都非常的清楚，四大衛星的相對位置和昨天相比已有明顯的改變，相信這也是當年伽利略所看到的景象，並由此逐漸確立了哥白尼的學說。冬天的星空尚有許多值得觀測的對象，但由於低空逐漸起霧，今晚的觀測也就此告一段落。
