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 (聖靈月刊第339期2005年12月)
主題特寫:微物中的信仰啟示

zebrafish

前言


彰化伸港鄉民留用鴨隻戴奧辛含量偏高,縣府派員努力勸說不得已將強制撲殺《中廣新聞網2005/10/03》

戴奧辛鴨蛋/漏網之「鴨」抓到200隻,伸港鴨農不肯交出《東森新聞報2005/10/03》

最近聽到鴨蛋,很直覺地就會聯想到上述的新聞,到底「戴奧辛」是何方神聖?為什麼大家一聽到它總是避之惟恐不及呢?

賀爾蒙


請先認識「賀爾蒙」,什麼是賀爾蒙呢?簡單來說就是化學物質,由腺體所分泌,藉著血流循環全身,最後進入特定部位,產生特定的作用反應。在生物體內賀爾蒙有脂溶性和水溶性兩種,分別對生物的細胞分化、胚胎發育、成長、老化以及維持正常的生理機能等各有其重要的功能。

一般脂溶性的固醇類賀爾蒙進入細胞後,可與賀爾蒙受體結合,造成蛋白質的構形改變後進入細胞核內,結合到下游基因專一性的DNA上賀爾蒙反應區域,然後進行其下游基因的轉錄、轉譯,最後產生具特異性的蛋白質參與賀爾蒙代謝(Granner,1993)。

如雌激素與其受體結合後,則參與女性生殖道神經內分泌組織和乳腺的發育及成熟後的功能,且從懷孕到分泌乳汁、維持月經週期的恆定,都扮演相當重要的角色(Sonnenschein et al., 1998)。

環境賀爾蒙


環境中有一些化合物,本身的結構類似生物體內賀爾蒙的結構,或者其作用類似體內賀爾蒙的效應時,這樣的化合物被稱為「環境賀爾蒙」;例如壬基酚乙烯氧化物(NPE)、戴奧辛(TCDD)等。環境賀爾蒙它可能透過模擬內生性賀爾蒙、拮抗內生性賀爾蒙、阻止內生性賀爾蒙的合成及代謝、阻止內生性賀爾蒙受體的合成及代謝等作用機制,進而影響生物體正常的生理功能與器官發育等(Sonnenschein et al.,1998)。

戴奧辛(TCDD)是世界公認的環境污染物中最毒的一種。當石化燃料、木頭和其他有機物質燃燒不全,或者石油溢出,工業加工過程時會產生並釋放到環境中(Arcaro et al., 1999)。

當它進入生物體後,首先會與戴奧辛接受器(AHR)結合,構形改變後進入細胞核內,與戴奧辛接受器轉運蛋白(ARNT)結合形成異偶合體(ARNT:AHR),會辨識特定序列,藉以調控下游基因的表現。目前發現TCDD會導致的症狀包括菉挫瘡、耗弱症狀、出生缺陷、抑制免疫系統、干擾內分泌、抑制卵巢中的固醇合成及阻止卵泡成熟及破裂(Son et al., 1999)。

筆者實驗室發現TCDD會導致斑馬魚心臟跳動微弱化、心胞腔膨大的現象,並利用心臟的標識基因nkx2.5追蹤戴奧辛對斑馬魚胚胎心臟發育的影響,結果發現戴奧辛會造成心臟的looping過程不完全的現象,並造成心臟的位置偏移(Wang,2000);此外,利用斑馬魚緊迫蛋白基因hsp70與hsp90a觀察戴奧辛對胚胎所造成的緊迫性生理反應,結果發現戴奧辛處理胚胎心臟會持續誘發hsp90a mRNA的表現(Liu,2000)。這結果顯示戴奧辛對斑馬魚胚胎的心臟發育造成緊迫性的生理反應。

筆者的研究


筆者的研究主要探討NPE、TCDD、RA對斑馬魚胚胎內的重要調控子的表現影響,尤其是參與腦、顏面等發育的蛋白基因表現。

將浸泡於三種毒物的胚胎,選定不同的胚期觀察其mRNA之表現情況,以期瞭解環境賀爾蒙、視黃酸在胚胎發育過程中影響胚胎細胞基因的機制,並進而瞭解這些基因與環境賀爾蒙、視黃酸間的關係及它們在胚胎器官形成時所扮演的角色,此外也研究斑馬魚sim基因與間腦發育之機制,構築三種不同的sim基因質體,在斑馬魚卵受精後1-2個細胞時期,以不同劑量的表現載體進行顯微注射,並以特異性的markers進行原位雜交法,以期瞭解sim在斑馬魚胚胎時期的功能。

做實驗的信仰心得


曾有人問起:「你自己是學科學的,怎麼還會虔誠地信仰宗教?」也有人認為研究科學是為尋求真理,而信仰宗教則是迷信,可是,當自己身歷其中卻深刻體會造物主(神)的偉大。在自己做實驗的過程中有下列幾項在信仰上的心得:

1.佩服

《創世記》一章24-25節記載「神說,地要生出活物來,各從其類牲畜、昆蟲、野獸,各從其類,事就這樣成了。於是神造出野獸,各從其類,牲畜各從其類,地上一切昆蟲,各從其類,神看著是好的。」佩服神,因為祂只要下個指令就造出宇宙萬物,並且「各從其類」,讓萬物都有最適合的生理構造來適應不同的環境,這對生物能存活下來說是非常重要的。

比如,深海是陽光照不到的地方,深海中的生物視覺就容易退化,但是牠們的其他觸覺、嗅覺……等感應就非常靈敏,或者發展出特殊構造來適應環境。如大家所熟悉的安康魚,又名燈籠魚,牠就有發光器可以引誘小魚成為牠的食物來源。

筆者在浸泡胚胎於環境毒物中,觀察到當胚胎產生上述的病發症狀時,在溶液中卻有微生物悠游於水中,似乎不受毒物的影響。可見每種生物對各樣環境的耐受程度都不盡相同,但神就是讓生物各自找到安居之所。這真是令人敬佩的地方。

2.謙卑

《約伯記》三十八、三十九章是「神以造物之妙及禽獸之性詰約伯。」宇宙萬物都是由神所造,宇宙萬物也都是科學家們研究的對象,對筆者所研究的斑馬魚sim基因來說,一路上從選殖、確認表現部位、功能分析、尋找調控它的上游基因與被它調控的下游基因、有哪些環境因子會影響它的基因表現就能研究許久,況且更發現斑馬魚sim基因不只一個,每一個之間有哪些相互關係……等都有待科學家們去研究。

除了斑馬魚有sim基因外,其他物種包括人類、老鼠、果蠅、牛蛙……等生物也都有sim基因,就人類而言,人類的sim2就位於會產生唐氏症的第21染色體q22.2到q22.3區域,是不是斑馬魚也會產生類似人類唐氏症的症狀?對每個物種來說,每個sim基因都是奧秘,正等待科學家們去研究。你會發現,當研究愈深入、瞭解愈多時,心中會倍感謙卑,因為不知道的還有更多更多。

3.感謝

《詩篇》八篇3節「我觀看祢指頭所造的天,並祢所陳設的月亮星宿,便說,人算甚麼,祢竟眷顧他。」人雖說是萬物之靈,但卻也是非常脆弱的動物,不管是內在的基因出點狀況或是外在的環境毒物過量就能威脅生命,感謝神,神眷顧渺小的我們,讓我們得以靠神堅強。

4.樂觀

《傳道書》一章8節「因為多有智慧,就多有愁煩,加增知識的,就加增憂傷。」從屬世上來說,是的。很多人都很怕住在焚化爐附近,因為在燃燒垃圾的過程中,像戴奧辛等的環境毒物就會隨風從煙囪飄到住家附近,長年日積月累下來不知不覺就得到癌症了。

如果不知道還好,一旦知道就讓「擔心」從內在開始發酵起來,徒增愁煩及憂傷。但其實做研究本身也是滿有趣的,從實驗中找到問題的答案,當你得到答案時,那種興奮真的是無法用筆墨來形容,問題得到解答之後,常常下一個問題就出現,然後又開始做實驗找答案。

就在問題、做實驗、找答案的過程中,有時候並不是那樣地順利,偶爾也會遇到瓶頸,像筆者曾經就有過整個漫長的三個月暑假,所做的實驗都宣告失敗,眼看著開學在即,離上台報告研究成果日子一步步逼近,但就是沒有結果,真的是滿焦慮的,還好想起《傳道書》三章1節:「凡事萬物都有定期,天下萬物都有定時」,於是情緒漸漸地緩和下來,之後實驗也順利完成,往後遇到實驗瓶頸時,就能以平常心看待,並積極地去面對每個挑戰。

結語


曾經一位教授說,科學只是在「發現」並「應用」神所創造的東西而已。這樣說來,科學家的工作就是在研究神所創造的宇宙萬物,如此,對基督徒來說也是一件很幸福的事,不是嗎?最後,願一切的榮耀頌讚都歸於天上的真神,阿們。

參考文獻

1.Granner, D.K.〈Hormone action.〉In《Harpers biochemistry》(24th),(ed. R.K. Murray),p509-512, Lange Medical Press, Stanford, 1993.

2.Sonnenschien, C. and Soto, A.M.,〈An updated review of environmental estrogen and androgen mimics and antagonists.〉《 J. Steroid Biochem.》65:p143-150.1998.

3. Arcaro, K.F., O, Keefe, P.W., Yang, Yi., Clayton, W. and Gierthy, J.F.(1999).〈Antiestrogen of environmental polycyclic aromatic hydrocarbons in human breast cancer cells.〉《Toxical》 133:p115-127.

4.Son, D.S., Ushinohama, K., Gao, X., Taylor, C.C., Roby, K.F., Rozman, K.K. and Terranova, P.F.〈 2,3,7,8-terachlorodibenzo-p-dioxin(TCDD)blocks ovulation by a direct action on the ovary without alteration of ovarian steroidogenesis:lack off a direct effect on ovarian granulose and theal-interstitial cell steroidogenesis in vitro〉《 Repr.Toxi》13:p521-530, 1999.

5.Wang, Y.《nvironmentalpollutants affecting zebrafish heart development.》Masters thesis, University of Taiwan Ocean, Keelung.

6.Liu, F.L.《Environmental contamination and expression of stress protein genes in fish embryos.》, Masters thesis, University of Taiwan Ocean, Keelung, 2000.


作者: zebrafish
出版社: 棕樹文教基金會聖靈月刊雜誌社
出版日期: 12/01/2005
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