佛學科學化之人體生命科學(I)探索基因之鑰講授/李善單 ( 佛 乘 宗 世 界 弘 法 總 會 導 師 會 長 ) 整理/陳昌明(台北榮民總醫院神經醫學中心主治醫師) 翻譯/蘭 熹 (佛乘宗美國洛杉磯分會常住講師) 插圖/陳昭慧、丁淑華
自古以來,人類對生命就有著無限的憧憬與好奇。面對歷史的長河,我們總是驚嘆於其豐富的內容,而歷代的大哲學家與宗教家更不禁駐足思考生命的本質與意義,並闡述種種有關生命的學說與理論。這些說法豐富了人類的心靈與文明,並且使許多生命在極大壓力下仍然綻放出璀璨的花朵,在綿延的時間之流中譜下不朽的樂章。 文藝復興以來,隨著科學的日益昌明,科學家用種種方法去探索生命運作的法則,試圖了解生命由起始至終結的奧祕。然而多少大科學家窮畢生之心力,仍無法經由生命現象的觀察,了解生命的本質與意義。宗教家則不然,許多人或許對生命現象的科學一無所知或一知半解,卻對生命的本質有著不可動搖的信念,就像基督徒相信有永生,而佛教徒相信有淨土與輪迴。
生命科學之未來展望
回顧西洋歷史,宗教與科學經常是處於對立的狀態,隨著科學的進展,許多宗教上的金科玉律終難逃被揚棄的命運,如天文學的發展使得以地球為中心的宗教理論通不過事實的檢驗。然而宗教與科學的這種對立並不是無法避免的,以佛教而言,佛代表最圓滿與最究竟的智慧,亦為實相與真理的實證者,與科學追求真理的精神是一致的;例如 釋迦牟尼佛當年對宇宙與生命現象的觀察,已有許多被近代科學所證實。所以由佛乘宗提倡的佛學科學化將是一自然而必要的趨勢,佛學與科學理應有一圓滿的結合。 面對下一個千禧年即將展開之際,佛乘宗 李善單導師審慎思考佛學與生命科學應該如何結合,以為人類的文明與進化作出最好的貢獻。因此「第九封印」自本期起將陸續刊登「佛學科學化之人體生命科學」一系列文章,包括 李導師歷年來講授佛乘大法、個人實證經驗及深入的禪定觀察、與學生問答時針對人體生命科學所作的闡示。大家將會發現,不論是創新的生命科學理論、修行過程身心變化的生理機轉,或是佛學科學化的研究方向, 李導師都為佛學與生命科學的前景注入清涼的活水。 生命科學的範疇十分龐大,包括醫學、分子基因學、神經科學、免疫學、細胞學、生理學等等。而面對生命科學的快速進展,及其對人類文明與進化的巨大影響,我們唯有以科學的方法來呈現佛學上品華嚴的理論、應用佛乘大法於生命科學的實證上,方能促使生命科學走向正確的方向。因此以上品華嚴實相的科學觀來引導目前偏重於表相追尋的生命科學,並且促成佛學與生命科學攜手共同開創人類文明的新紀元,是我們未來努力的目標。 為了使讀者更容易了解 李導師對於人體生命科學所提出的論點,編者在此先提供一些分子基因學的背景資料,並簡介相關科學之專有名詞。部分內容對某些讀者或許較為艱深,但相信大家慢慢讀完後能有所瞭解。
基因之基本原理簡介
目前在基因學的研究上,已知去氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid;DNA)是絕大部分生物的遺傳物質。DNA為一長線形巨大分子,是由許多去氧核糖核甘酸(deoxyribonucleotide)所聚合而成,這些去氧核糖核甘酸包含了一個含氮鹼基(nitrogenous base)、一個五碳糖(ribose)及一個磷酸根(phosphate group)。含氮鹼基的任務是負責攜帶遺傳訊息,而五碳糖和磷酸根則是形成DNA分子的骨架。在DNA中,五碳糖是去氧核糖(deoxyribose),比核糖核酸(ribonucleic acid;RNA)的五碳糖(ribose)在第二個碳上(C2)少了一個氧原子,所以名為去氧核糖核酸(圖1)。 構成DNA的鹼基包含了:腺嘌呤(adenine;A)、鳥糞嘌呤(guanine;G)、胸腺嘧啶(thymine;T)和胞嘧啶(cytosine;C)(圖1)。
雙股的DNA每股都具有方向性(polarit y),一個去氧核糖核甘酸上之C3的 -OH group會經由磷酸根連上另一個去氧核糖核甘酸上之C5的 -OH group。一個去氧核糖核甘酸經由此方式相連接形成一個DNA鏈(one strand,稱為一股)。在這個鏈上3'-OH group的稱為3' 端;露出5'-phosphate group的稱為5' 端(圖2)。 1953年,華森(James Watson)和克里克(Francis Crick)經由分析Rosalind Franklin及Maurice Wilkins對DNA纖維進行X射線繞射所得之照片,推導出DNA的結構模型。並隨即推論出DNA進行複製之機制。這項令人矚目的成就,使人們得以了解基因在分子層面上作用的基礎,華森和克里克並於1962年榮獲諾貝爾獎。 華森和克里克所創的DNA模型已被證實基本上是正確的,其重要特色為:兩條多核甘酸鏈(polynucleotide chains)纏繞一共同長軸而形成(double helix,稱為雙螺旋),且此二條多核甘酸鏈進行之方向相反,也就是其中一條DNA方向為3' → 5',另一條則為5' → 3'。含氮鹼基位於螺旋的內部,而磷酸根及去氧核糖位於螺旋的外側。含氮鹼基所在的平面垂直於螺旋之長軸;而去氧核糖所在平面又幾乎和鹼基之平面成九十度角。雙股DNA藉由相對應之兩鹼基間所形成的氫鍵(穩定DNA結構的一種化學力)互相結合。通常A會和T配對,G會和C配對(每一配對叫做一個base pair)(圖2)。此螺旋之直徑為20A(1 A = 10-10公尺)。若沿長軸的方向測量,相鄰鹼基之間的距離(helix rise per base pair)是3.4 A,且兩鹼基間對螺旋中心點所形成之夾角(helical twist per base pair)為36度角。所以螺旋結構每經10個鹼基會繞一輪,亦即每一輪彼此會相距34 A。鹼基的排列次序隱含著遺傳訊息。DNA雙螺旋中最重要的一點乃是鹼基彼此配對的專一性。華森和克里克藉立體空間關係及氫鍵之形成等因素推斷出AT配對和CG配對。 簡單介紹完DNA的部份,現在我們來看基因如何表現出蛋白質。細胞合成哪些蛋白質是由基因所指定;然而,DNA並非直接下達命令,而是透過RNA才能合成蛋白質。在一般正常的細胞中,遺傳訊息的流向是由DNA,而後RNA,最後到達蛋白質。由DNA當作模板(template)合成RNA,稱為轉錄 (transcription)(圖3); 圖3╱DNA進行轉錄作用,合成mRNA。
而由RNA當作模板合成蛋白質,則稱為轉譯(translation)。細胞內含有數種不同的RNA分子,如信使RNA(messengerRNA;mRNA),轉移RNA(transferRNA;tRNA),核糖體RNA(ribosomal RNA;rRNA)。 RNA由許多核糖核甘酸(ribonucleotide)所聚合而成,在RNA中的四種鹼基包含了腺嘌呤(adenine ; A)、鳥糞嘌呤(guanine;G)、尿嘧啶(uracil;U)和胞嘧啶(cytosine;C)。其中A和U配對,G和C配對。大部分的RNA分子為單股,tRNA為最小的RNA分子,僅含75到90個核糖核甘酸,而RNA中最大的mRNA分子,則含有超過5000個核糖核甘酸。不同的RNA有不同的功能,mRNA的功用是用來當作合成蛋白質時的模板,tRNA則是將胺基酸(amino acid;組成蛋白質的單位)依照mRNA這個模板上面的訊息,依序帶到核糖體(細胞質中合成蛋白質的一種胞器)以形成蛋白質。每一種胺基酸都會有至少一種與之相對的tRNA。rRNA則是核糖體的主要成份,具有催化(加速反應進行,但是不會增加產物的生成量)合成蛋白質的功能。 也就是如果DNA上的鹼基序列為GAATGGCTC,則與其相對應的mRNA的鹼基序列為CUUACCGAG。或許有人會產生疑問:如此一來,不就和原本DNA所要傳遞的訊息相反了嗎?答案就在於雙股DNA中,一股稱之為模板股(template strand),另一股名為密碼股(coding strand)。再看看上面的例子,與RNA互補的DNA就稱之為模板股DNA,而與模板股DNA互補的密碼股DNA其鹼基序列為:CTTACCGAG,不就和mRNA的序列相同,只是將T取代U的位置而已。 模板DNA中第一個轉錄的核甘酸位置標為 +1,前一個核甘酸位置標為 -1。而作為模板的DNA上有一個區域叫做啟動子部位(promoter site),這個區域和酵素結合後就開始進行轉錄。細菌的DNA中,在第一個轉錄的核甘酸前端(也就是往後提到的上游端 ~5'端),有兩段鹼基序列非常重要。其中之一稱為Pribnow box,其位置在 -10左右,另一段為 -35區(-35 region)。兩者的鹼基序列都有著所謂共通序列(consensus sequence)的特性。共通序列指的是生物的基因在經過好幾百或千萬代的演化後,現在仍然可以找到相同的序列。但轉錄並不是從 +1開始一直到整段DNA結束,事實上,在模板DNA上也有著所謂轉錄終止的訊息。由此可發現在DNA上仍然存在著許多未被轉錄的序列,而這些序列的存在有著什麼功能,目前尚不清楚。 現在,遺傳訊息傳給了mRNA,但這段核甘酸序列尚未準備就緒,因為在細胞核內完成轉錄而生的mRNA,只是原始型(primary form),必須運送到細胞核外經過修飾及剪接,才可以轉譯成蛋白質。修飾後的mRNA比較穩定,以避免被酵素切斷。而剪接作用則是真核生物(有核膜的構造,細菌無此構造稱為原核生物)所特有。大部分較高等的生物,其基因都是不連續的,原因在於插入序列(intron)的關係。mRNA經過切割後,intron被切掉,表現序列(exon)連起來,如此便是成熟的mRNA(mature mRNA),才得以進行轉譯。 前面提到tRNA將胺基酸依照mRNA這個模板上面的訊息,依序帶到核糖體以形成蛋白質。這個次序又是如何決定的呢?由於tRNA上亦有可和mRNA互補的鹼基,便可以將胺基酸一個個帶過來聚合成蛋白質。在mRNA上的鹼基次序並不像轉錄時,整串的被tRNA所辨識。tRNA是將mRNA的序列分成三個三個一組來進行轉譯,這三個一組的鹼基序列稱為密碼子(codon)(圖5)。 圖5╱aminoacyl-tRNA 之表示圖。
由於每個位置有A、U、C、G四種可能,所以三個位置便有43 = 64種排列組合。但是在蛋白質中只有20種胺基酸,所以有些胺基酸並不只由一個密碼子決定。而且,在64組密碼子中有三組密碼子代表的訊息是終止訊號(stop codon),分別是UAA、UGA及UAG,是唯一三組不代表任何胺基酸的密碼子。至於蛋白質合成之起始訊號則更為複雜,簡單說來,是由AUG這個密碼子(稱為start codon) 所決定。在細菌中,此密碼子之前數個核甘酸的位置具有一段可與rRNA配對的序列,也是轉譯起始訊號的一部分。遺傳密碼幾乎是萬物共通的。 最後,以各種mRNA為模板轉譯而成的蛋白質,將在生物體內扮演各式各樣的功能。例如:擔任催化各種反應的酵素、運輸許多離子和小分子,如紅血球中的血紅素會運送氧氣。蛋白質也是肌肉的主要成份,在免疫系統中擔任要角的抗體,也是一種蛋白質,能夠專一的辨識出外來物質(如病毒、細菌等)。另外,在神經訊息的產生和傳導,以及生長的分化和控制,蛋白質都扮演著非常重要的功能。
註:讀著若欲瞭解相關基本資料,可參考《生物學》 15∼18章,289-389頁(鐘楊聰)。本書由李家維等人編輯,偉明圖書、艾迪生維斯理朗文所合作出版。基因學研究的未來重點: 開啟未知的95%DNA 自1953年華生與克里克說明DNA之雙螺旋結構與其複製機制以來,科學家逐步破解基因的遺傳奧秘與作用機制,並發展出許多創新的研究工具,使得人類基因組計畫得以加速進行。預計在未來幾年內將可完成對人體二十三對染色體中所含的三十億對鹼基與五至十萬個基因的定序工作。基因為DNA中的一段鹼基,其遺傳訊息決定某一特殊蛋白質分子或多生鏈上之氨基酸順序。這五至十萬個基因所含的鹼基約占人體三十億對鹼基的5%。介於各個基因之間的DNA被稱為基因間區,由於未知其功能,故又被稱作垃圾(junk)。 這些年來基因學對醫學有相當多的貢獻,很多疾病的特殊基因異常都已被發現。人類基因組計畫的完成將使基因學在醫學領域的應用更加廣泛。基因療法的展望是相當樂觀的,許多疾病將有機會獲得更好的治療。除此之外,自1996年七月複製羊桃麗(Dolly)誕生以來,許多動物已複製成功,人類胚胎也已被成功複製。面對這些生命科學研究上的重大突破,許多頂尖科學家,如史蒂芬.霍金博士,甚至預測下一世紀人類將藉著基因工程與基因重新設計,於短時間內達成人類進化的理想,雖然有道德上的顧慮,他們認為這種趨勢很可能是無法阻擋的。 面對基因學的快速進展,以及展望下一個千禧年,我們不得不思索此種發展對人類文明與進化的可能影響。例如:人類是否會藉由此種人工方式來達成進化的目標?未來的社會是否因此會演變成赫胥黎小說「美麗新世界」般,人類將被生命科技所役使。以致每個人的命運(社會階層,智慧,思想模式,與容貌)從受精卵開始就一直被生命科技所操控?或是會像某些科幻小說所預期,父母親必須以申請與購買方式來決定每位新生嬰兒的基因狀態,以決定其子女長大後的容貌,身高,智力,與個性?目前的人類是否因此會被這些改良過的人種所淘汰?是否有其他更好的方法促成人類的演進?若無極高的智慧將無法解答諸如此類的疑問。因此,我們願在此與您分享李導師針對人類生命進化所作的的開示,文中直指人類未來發展應走的方向,並提供一條真善美的生命之路。 過去幾十年來人類針對DNA所含的基因作過許多重要的研究,成果相當可觀。但是依照我們目前對基因的認知與定義,全部的基因只占DNA所含三十億對鹼基的5%,其餘95%的鹼基至目前仍不知其生理作用,故被戲稱為垃圾(junk)。事實上這95%的鹼基是DNA尚未顯現的功能,並非無用的結構。這部分DNA可以經由佛乘禪功修行而加以開發,開發的過程也是有相關生理產物與功能的呈現。傳統基因是依中心教條(the central dogma)來表現,亦即DNA作為本身複製與RNA合成的鑄模,RNA再作為蛋白質合成的鑄模。非基因區的DNA經開發後的表現方式並不依循這個定律,所表現的生理作用與相關功能是目前科學界所無法想像的。這將是下一世紀人類在生命科學研究上的重頭戲。 事實上並非只有佛法可以開啟DNA尚未顯現的功能,也有其他方法可刺激它使某些非基因區的DNA表現,但是完全不曉得觸發後會有什麼狀況,也無法控制結果是好還是壞。佛乘宗的修行法門有一個很大的好處,就是它有辦法控制DNA顯現出來的功能是好的,因為其整套修行的理論架構中,有一個很重要的關鍵在於配合的心量──善心產生善果,壞心產生惡果。以佛乘宗的「自性佛光加持法」為例,它是以某一頻率的光子作用在未被開發的95% DNA上,使其開啟;九字禪聲陀羅尼也有開發這些DNA的作用(由聲音與旋律開啟之)。DNA活性的陸續開啟過程將伴隨修行者各種身心變化,諸如生物能轉為氣能,進而轉為靈能、心能與光能。以佛陀而言,他身體的DNA已完全被開發與啟用,因此具有最高的智慧與極大的能用。 如果佛陀代表生命進化的極限,生命進化與DNA活性正確的開發必然是息息相關的。人體動力學就是研究修行者如何由這種開發過程產生種種的能用,以及因應內法界與外法界的影響。不論是改善內法界使自己身心健康,或是開發佛性能用(神通)作用於外法界,都可因為啟發這95% DNA的功能而達成,而這些都是可以藉由科學方法加以實證的。所以基因學與人體動力學將是人體生命科學於下一個千禧年的研究重點,並且二者將因此而有一圓滿的結合。
( 1999年6月26日與7月16日,李善單導師於台北心法班上課開示)
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