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2014-02-01細菌生病與關鍵技術
530 期
Author 作者
程樹德／任教陽明大學微免所。
被西方諸帝國殖民後，工業落後地區如何迎頭趕上？這是個重大議題，而曾在新竹清華大學講授電機類課程的李家同教授頗有精闢見解，在他的《我們應該有第二次工業革命》一書的序中，指出「關鍵性技術」這觀念，當作他立論的樞紐。他認為經濟強國都屬工業發達國家，但怎樣評估一個國家的工業水準呢？他認為不該從是否會製造某種產品來看，也不能從產值來看，而最簡單的方法，即要問，它是否能生產有高附加價值的產品，而能生產這類產品的工廠，其先決條件，就要能掌握關鍵技術。
李教授用以下四方面來定義關鍵技術。第一，能否自行設計該產品？第二，能否自行製造關鍵性零組件及原料？第三，能否自己製造生產時所需要的機器？第四，能否自己設計製程？我們用這四個判斷標準，來檢視裕隆公司生產的某款日產車，它的外表雖亮麗豪華，但其設計及重要零組件，以及汽車廠內所用的重要機器都來自外國，那麼這種工廠，只能算是組裝工廠，並沒有重要的關鍵技術。而以本地人最驕傲的晶圓製造業言之，我參觀過二座晶圓廠，其內重要機器皆購自外國，所以也並無多少關鍵技術。
為何關鍵技術重要？李教授認為，缺乏它，就很難修改產品，也難創新。因為受限於別人產品的軟硬體皆已固定，另外要付出大筆權利金，以致產品附加價值不多。據說富士康代工的蘋果智慧型手機，每隻市售價雖達650~850美元，但代工廠只得八元毛利，蘋果公司則賺400~600美元。
李教授是電機專家，他提出的實例多集中於電機技術，若我們用他的分析方式，來看看生物技術的發展，是否可以支持、否定或補充他已有的觀察呢？我首先介紹細菌抵抗疾病的最新發現，順便提及由研究而產生的技術。
細菌及古菌都是很小的單細胞生物，而且細胞內沒有細胞核，它們的遺傳物質——去氧核醣核酸——直接就擺在細胞質內，可以與胞內的各種小構造——酵素——互動，因而產生生長及分裂等基本生命現象。古菌是另一類原核（沒有細胞核）的微生物，外表近似於細菌，但基本轉錄及複製核酸的酵素，又較近於真核（有了細胞核）的生物，所以與真核生物及細菌分類開來，成鼎足而三的態勢。
芸芸數百萬種細菌中，有些演化了寄生的能力，能侵入動植物等多細胞生物，變成高超的寄生者，動植物與之鬥爭幾億年了，因而有各種各樣的免疫系統。而與醫學最有關的，當屬哺乳動物的免疫學，這極端複雜的免疫體系，維繫著動物生存，在到處是細菌的世界中，依然不易生病。
但細菌或古菌能獨享寄生的利益，而不怕更小的寄生蟲來侵犯它嗎？否也。比微小細菌更小百千倍的是病毒，它們能攻入細菌及古菌體內，複製自己的遺傳物質（即核酸RNA，或去氧核醣核酸DNA），也製造蛋白質外鞘，進而破菌而出。病毒演化的起源，究竟是細菌減縮且簡化而成，還是一群細菌基因獨立背叛而去，現已渺然難追，但地球各生態系中充塞著病毒顆粒，則是有明證的。愛滋病人血中病毒顆粒，高時可達每毫升血內含75萬份病毒核酸分子，含糞便的汙水中，腸內菌的病毒數，也可達每毫升百萬顆。
是故連小細菌本身都需要有免疫系統，但這麼微小的空間內，如何安排多重免疫大軍呢？從事後諸葛的角度來看，當然這免疫系統需是由大或小的生物分子構成，但在發現之初，研究者難有這麼高超的理論及預測能力，通常先發現一個奇怪現象，隨之再由現象，思考其功能，以及其演化過程之含意。
首個被發現的細菌免疫系統，即先觀察現象、研究分子細節，再了解演化意義。1950年代初，一些研究人員發現了一現象：病毒初感染某些特定寄主細菌時，其成功率（即能否進入一個細菌內，繁殖成數百病毒而出的可能性）看似極低（如千分之一）；但若僥倖感染成功，其子代病毒再感染同一株細菌時，成功率卻可接近100％。
當時知道的學者多以稀奇現象看待之，沒刻意研究它， 路瑞亞及休曼（Luria and Human）在1952年特意釐清之，原因乃某些特殊菌株有著限制能力，能防止病毒侵犯；但偶而得手的病毒，其子代病毒反被改造，使這特殊菌株不再能抵抗被改造過的病毒，因而命名為限制及改造現象。 ..........【更多內容請閱讀科學月刊第530期】