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篇名: 刷條碼,認生物
作者: tomhuang 日期: 2005.07.17  天氣:  心情:

刷條碼,認生物

用一個基因來定義物種,可行嗎?

撰文╱比亞茲萊(Sara Bearosley)
翻譯/彭仁隆

分類學在20世紀末,面臨了一個新的轉折。即使生物學家與保育學家仍舊搶著命名與計算物種,分類學的研究經費與學術上的影響力,卻逐步下降。加拿大分子生物多樣性研究所所長、演化生物學家赫伯特(Paul D. N. Hebert)說:「在熱帶地區長期工作,我已經面臨了多數生物學家感受到的挫折:對生活周遭的生命系統一無所知。」為了避開繁瑣不便的分類工作,赫伯特在2003年提出了一個新的鑑識系統:利用粒線體基因的片段來標示物種。這些所謂的「DNA條碼」(DNA bar code),馬上贏得了大眾的喜愛。也許有一天,研究人員只要帶著像影集「星艦奇航」中的掌上型解碼器,在野外就能進行簡單的DNA檢測。這想法出現後,分類學家大多非難於這種抄捷徑的方式,聲稱這將會破壞為了維持命名的精密與正確,而特意發展出的複雜分類系統。

赫伯特的想法,主要是利用細胞色素c氧化I(cytochrome c oxidase I, COI)基因序列的片段,他聲稱這段DNA序列在每個物種中都不同。赫伯特和同事在去年證明了這個準則:DNA條碼已經能正確預測出許多不同的鳥類和蝴蝶。這些不同的物種,過去都區分不出來。今年2月在倫敦舉行的「生命條碼聯合會議」宣示,他們在未來五年內,將會把所有的鳥類、魚類及哥斯大黎加的開花植物,都貼上「條碼」。而這個踏腳石顯示他們未來有更偉大的目標:發展一種適用於所有生物的基因標籤,並將地球所有的生物編目。(地球上的生物,目前只有1/10的物種是正式認識清楚的)。

英國國立自然史博物館的昆蟲學家惠勒(Quentin D. Wheeler)警告,DNA條碼就像所有的事物一樣,「可以用來揚善,也可以用來做惡」。倘若能有正式的描述以及分類,一個標準化的物種標示方式,的確令人興奮。對惠勒及其他批評者而言,真正阻礙分類學進步的危險,來自於條碼專家更具野心的理想:反過來利用COI條碼,創造出臨時的新種定義。

反對者爭論問題的癥結,在於這個條碼方式太簡化了。美國夏威夷大學瑪諾亞校區的昆蟲學家魯賓諾夫(Daniel Rubinoff)指出:「自然卻是混亂的。」目前定義物種的方式如此多樣,就是因為沒有人知道物種起源的必要條件,而分類學中真正的科學,包含了分析上百個特徵以辨別物種。這也就是為什麼只用DNA條碼來鑑別物種,會如魯賓諾夫所說的:「有如回到黑暗時代。」加州大學柏克萊分校的生物學家密史勒(Brent D. Mishler)也贊同。他認為,把DNA條碼拿來鑑識物種,不但剛愎自用,還破壞了分類學的精密結構。分類學是在演化的背景下,靠著大量的形態學、生態學及遺傳的資料,以建構物種之間的關係。

評論者同時質疑DNA條碼的正確性。赫伯特指出,2%的錯誤率已經小到可以讓動物的物種判定生效。雖然檢驗都不困難,但是目前只有幾個原則性的驗證出現。加拿大亞伯達大學的生物學家斯珀林(Felix Sperling)說:「最重要的是正確判別血緣接近的物種。」而這些就是科學家以COI來分類時最大的問題。近來,在分裂種(split taxa,由過去認為同一種的生物分出的不同種)或雜交種中,各個獨立物種產下的後代,是DNA條碼面臨的特殊挑戰,因為這些物種的DNA序列,可能還沒有演化到可以鑑別出來。

雖然赫伯特主張,這套系統能夠「聚沙成塔」,強化目前的分類系統,並且可後續修訂,但花費卻要10~20億美元。批評者擔心這種提議會讓經費分散,最後讓「真正的」分類學來收拾殘局。惠勒和幾位作者在《系統生物學》中的一篇報告寫到:「在網路設備、數位工具與資訊技術的時代,大部份讓分類學倒退的阻力都消失了……但是現在分類學卻因為剛出現小把戲,而陷入像垃圾般給丟掉的危機中。」

專家也指出,DNA條碼無法跟其他幾個主要的分類方式融合,例如由專家依目前所知系統發生的關係所建立的分枝圖。(DNA條碼沒有足夠的證據,將正式的物種命名合理化。)赫伯特的資料庫,充其量也只能在生命樹上,堆疊一些未驗證過的「樹葉」。赫伯特聲稱,儘管有些阻礙,「我們最終將會接通一個自動化、數位化的資料涇流。」但其他人注意到了,這種預先安排好的條碼似乎忽略了物種的基本意義:演化之手中持續變動的終點。
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