台大生命科學系 何國傑教授

Q：如何界定生命科學、生物科技與生物技術？

我們先從生命科學、生物技術兩者先來討論。生命科學主要是偏重於基礎的訓練，生物技術偏重於產業。而生物科技則介於兩者之間，既要注重基礎的課程，也要和產業結合。但現在的分界沒有那麼明確了。生物技術沒有基礎也不行，只是說稍微偏重在產業方面。

Q：台灣大學為何特別在今年度成立生命科學系？

主要是因應現今生物科學教學與研究的國際趨勢。過去生物科學是以研究的對象來區分系所，例如動物系、植物系和微生物系。現在已經打破原本以生物群為區分的方式，改以研究對象之組織層級做整合研究，例如以分子的層次，細胞的層次，因而有分子生物學、細胞生物學、生理學、生態學…等不同的領域。這些領域和動物、植物都有關係，如果按照舊制分系去學習，動物系的學生就少有機會學習植物系的課，反之亦然。所以我們認為要整合各種生物對象，從組織層級切入，才能有完整的理解和學習。台大在整合上所做的改變，就是成立生命科學院。生命科學院是調整舊制的理、農學院部分系所成立新學院；生命科學系則是整合本校理學院之動物系、植物系及漁業科學所成立，上設五所：動物學研究所、植物科學研究所、漁業科學研究所、分子與細胞生物學研究所、生態學與演化生物研究所。

國內生命科學系首創於清華大學，之後其他大學也相繼設立，聯考排名均往前竄升，造成現在的學生及家長的認知，似乎只有「生命科學系」才是生命科學，其他生物科系都落伍了，只因系的名稱而被學生忽視。既然台大要最好的學生，可以更名的方式，讓學生對本系給予應有的重視與正確的認識，不可違言也是原因之一。

Q：請問台大生命科學系的特色是什麼？

在師資方面，我們雖然有一系、五所，但是五個研究所的老師同時也是生命科學系上的老師，生命科學系的老師則依各別的專長又分別屬於各個研究所，換言之、我們是一個大家庭，現在有講師以上的專任老師五十六位，助教二十位。大學的目的就是教學、研究與服務，所以我們的老師必須要做專門研究，可說是研究與教學結合並行的。

除了擁有充分且學有專才的師資，本系也很有企圖心。教育部最近有一項「五年釋出五百億」的計畫，要將台灣一所大學推向世界100名以內的。最近的一項世界大學排名評比指出：台灣大學佔全球排名第199名，國內其他大學都是兩百名以外，相較之下，從199名往前提升到99名比較容易，所以台大應當要負起這項責任。同時全國要推選10個系或研究中心進入世界排名，生命科學系被台大初步選定為目標之一。因此本系同仁皆以將台大生命科學系發展成為世界一流的科系為目標。除了定期開會研議，教授們也到國外詢問他們求學時的老師：如何建立世界一流的生命科學系？首先要提高生科系學生基礎學識教育，指導大學生在大學部就要進行研究專題計畫…等。當然，一流的大學也不能跟社會脫節，才能往前進步，透過本系的各項計劃與社會、社區相互結合，鼓勵工商業界捐助研究獎助學金。總之，我們立志以最好的教學與研究招收最優秀的學生。

Q：為什麼要成立不同的學群呢？

本系秉持的精神是：研究所是訓練生命科學各專門領域高級研發人才，大學部是培養廣泛生命科學知識的基礎科學人才。兩者是相互銜接密不可分。我們希望可以讓大一、大二的學生在廣泛的學習中，找出自己的興趣，大三、大四再進一步修習分子與細胞生物學、動物學、植物科學、演化與生態學及水生生物學五大學群的課程。學群的劃分可做為學生在選擇研究所時的參考，目的也是為了讓學生有基礎知識之外，亦有專業能力。

Q：交大有生物技術系，清大有生命科學系，師大是生物系，還有中央的生命科學系，有些系所特別強調與高科技結合，有別於非傳統生物學。與這些學校相比，台大生命科學系的定位在哪裡？有什麼樣的優勢呢？

台大生命科學系和其他校系最大的不同在於：我們的師資專才涵蓋傳統與現代生物學領域，這是他校沒有。例如動物、植物分類，動物、植物解剖，生物多樣性，動物、植物生態，脊椎及無脊椎動物…等課程，本系都具備，所有課程都是很踏實地從基礎走到應用。本系尚有規模相當完善的動物、植物標本館，歷史優久，培養全國乃至世界許多優秀的生態及分類人才，去年第二版「台灣植物誌」巨著之完成及出版為植物分類之指標地位的象徵。如果基礎學好，要走入應用就容易多了。傳統要能與現代結合，比如當觀察到一棵植物的外型，我們先了解其外部形態、解剖研究其內部構造，而後再以基因層次探討與其他植物的異同。如果單是研究基因，就無法結合器官、構造方面的知識。又如，在分子生物相關的論文裡，如果能附幾張解剖、形態態的圖，標示基因和表現位置有何不同，一定更為完美。

除此之外，台大生技中心（與生科系同一大樓）也開授不少生物課程，例如今年利用暑假開授了蛋白質體學、基因體學及生物資訊學都相當受到學生歡迎。又如本系協同生技中心開設生物技術核心課程（此課程已列為本系必修），更以一整天的實驗課加強同學實際操作能力。可見台大的多樣性，能夠由數個教學單位，同時提供多樣的教學內容供同學選擇。再加上整個台大豐富的課程資源，學生可以從各方面獲得基礎知識，相互印證研究上的新發現，我想全面性、多方位的生命科學教學與研究是台大生科系的定位、特色和優勢。

其他學校的相關科系也各有特點：中央生命科學系是以生物環境為主，清大主要為分子生物及構造生物學，交大強調生物技術，師大則是強調生物多樣性與生態。但多沒有台大生科系的全面及多方位性。今年的指定科目考試成績，台大生科系的分數是各生科系之冠，為了讓一流的學生受一流的教育，我們在課程的設計上會持續努力、改進。

Q：台大生命科學系的畢業生可以有哪些就業機會和進修管道？

因為我們今年剛成立，我就過去動物學系所、植物學系所與漁業科學研究所的畢業生來講。我們的畢業生可以從事生物科學、醫藥研發、農業、生物技術、生態保育及環境科學等的研究及工作。如果選擇繼續深造，則可報考國內的各類研究所，或經由申請、參加教育部公費留考選擇出國進修。就業方面，可參加各項專業考試，如生物技術、農業技術、環保技術、國家公園、自然保育等高考學門，進入政府機關服務。也可經由選修教育學程，而取得中學教師的資格。過去畢業生不論在國內外，都有不少人在學校、公司任職，除繼續從事生命科學方面的研究及工作，也有跨行從事法律事務、商業管理、電腦資訊等方面的工作，成就也相當不凡。

Q：政府目前採取哪些政策用以加強國內生技產業發展的機會？

其實目前台灣很多生技公司都是代理商，稱不上是真正的生技公司。政府最早在民國72年，就開始有生物科技促進發展計畫。國科會有產學計畫；經濟部有科專計畫，由學界、企業共同研發。科專計畫的申請分別由產業出30%、學界出70%的經費（或許比例已更改）。至於尖端先導性計畫，完全是偏重產業，由有意願的公司提出申請。教育部主要是偏重於生技教學的計劃研擬。政府近年來也致力設立生技園區，主要有七個：分別在台北內湖、竹北（未來國家衛生院新址）、雲林（台大雲林校區附近）、台南（計劃成為蝴蝶蘭集散中心）、高雄、屏東（屏東為農業生物科技），其中竹北和屏東為國家型園區。

現在大家似乎覺得想到生技產業與高科技計畫就是要複製一隻羊、一隻豬，我則認為台灣應該朝有市場性的方面去發展。例如現在獲利高的都是民生產業，例如台鹽、台糖及台灣動物研究所膠原蛋白產品；發展冬蟲夏草也是很賺錢。這些都僅利用簡單的科技原理，很基本的生物科技技術。台灣應該朝這方面去做，不要太好高鶩遠。站在老師的立場，我們樂見台灣生技產業的蓬勃發展，如果學生覺得畢業後前途茫茫，我們無論再怎麼努力都會打折扣。開發市場對畢業生而言就是創造就業的好機會。現在生技公司成立的障礙是，有研究成果的人和懂得開拓市場的人無法結合得很好。如何能將實驗室許多很優秀的研究成果與市場需求緊密結合，加強這個部份的聯結工作，是未來有志從事生技產業的同學可以思考的。

Q：學校方面應該建立同學什麼樣的觀念，讓同學在求學時期，可以知道未來有什麼機會可以一展長才？

以我自己為例，目前我突然對中草藥十分感興趣，大家都知道有很多藥物都是那些無名小卒的中草藥萃取物，它們的商機無限。如果過去我對植物分類的專業知識能學得很好，可以輕易的明了各種中草藥植物的類別、特性，應有助於這方面的研究與開發。我常以這個實例鼓勵同學基礎課程的重要性，不管你將來做什麼，只要把握現在，把書唸好，充實自己，怎麼知道將來用不著。在國外我專攻分子生物學，從事基礎醫學研究。回國後則研究植物及微生物，因為分子生物可視為一種技術，技術要配合紮實的基礎知識，才能在從事各領域研究時迎刃有餘。總之，先有充足的知識，在適當的時候就能有發揮的機會。西諺言「機會是給有準備的人」。

Q：遺傳工程就是基因工程嗎?

是的。遺傳工程有很多名字，例如基因工程、重組DNA技術、現代遺傳學等。基因選殖跟基因轉殖則是遺傳工程主要的技術。生物技術跟遺傳工程也有關係，生物技術是利用生物或是生物的產物來改善人類的生活品質，照這樣來講，以前遊牧民族圈養牛羊，或用酵母菌來製葡萄酒都算是生物技術。生物技術應該分成傳統生物技術及現代生物技術，現代生物技術得助於遺傳工程。遺傳工程就是把不同的DNA（或基因）萃取出來，經過人工的操作，產生一個自然界不存在的新DNA分子（或基因）。基因選殖是把特定的基因取（或製造）出來。基因轉殖就是把這個有用的基因（不管是什麼來源）轉殖到植物或動物身上並插入其基因體中，這些操作也都是遺傳工程的範圍。另外例如添加在洗衣粉中的蛋白質分解酵素，這些酵素分子在高溫下易變性，我們用遺傳工程的方法改造基因，創造新的蛋白質分子，使它可以耐高溫，更容易去污。

Q：過去我們改變植物基因組成是以育種的方式，產生基因重組，現在所用的遺傳工程是一種完全不同的方式嗎？

從前的育種是一定要用同類的生物才行，要同科同屬，才能夠雜交、育種，所以一般認為這樣比較不會有後遺症，因為都是源於自然界。植物的育種就是交配，把優良的品種一直保存下來。譬如說抗蟲性好的品種留下來，不好的就去掉。但育種花費的時間比較長，遺傳工程採用基因轉殖就不一樣了。基因轉殖的基因來源和接受對象未必同類，有可能從動物基因轉殖入植物體內；這樣互相交換，並不是自然界原本存在的狀況，所以大家比較害怕擔心。人們的憂慮除了「新物種」對環境帶來不良的影響外，更擔心對人體的影響。譬如把抗蟲的基因轉殖到植物，抗蟲基因的來源很多，部份是從細菌來，本來我們不會去吃那種細菌，但隨著食用含有改良基因的食品，人類同時就食用了細菌基因片斷或其產物，所以很多人對基因改良食品有疑慮。現在市場流通的很多食品是基因改造食品，尤其是大豆比例高達百分之五、六十。不過目前為止並沒有發現什麼問題。

Q不同物種間可以經由微生物傳遞遺傳物質嗎？

微生物間是可以經由噬菌體傳遞基因。微生物（尤其是病毒）跟動物，或跟植物之間也會傳遞遺傳物質。發生在動物之間或植物之間的例子極少，但不是沒有。例如遺傳物質傳遞曾發現於兩種果蠅間，我們稱為甲種跟乙種，這兩種果蠅並不會交配。甲種身上具有果蠅特殊的跳躍基因，而乙種不具有此基因。近六十年來人類在實驗室中培養做研究的果蠅為乙種。然而研究顯示，野外非人為培育的乙種果蠅，部份身上竟然發現甲種獨有的跳躍基因，但實驗室中乙種果蠅沒有。怎麼野外乙種果蠅會出現甲種獨有的跳躍基因呢？現在懷疑是不是塵蟎咬甲種果蠅後再去咬乙種果蠅，造成基因的傳遞。

我再舉一份2003年最新的報告為例。在觀察一種被子植物（也就是開花植物）粒線體某個基因的段落時，發現其基因第二個隱子序列在其他裸子植物也有。可是裸子植物和被子植物是不交配的，應該無法交換基因片斷。對此提出兩個假設；第一個假設是：其實在很早以前裸子植物粒線體裡“本來就有”被子植物特定基因的第二個隱子，因為演化，裸子植物的隱子慢慢消失。另外一個假設是：基因之間的傳遞，稱之平行傳遞。也就是一些植物被細菌感染，或被蟲咬食後經由細菌或蟲將基因在不同的植物間傳遞，由於牽涉到幾百萬年演化的問題，證據不完整，所以驗證假設不太容易。粒線體是高等生物細胞裡面的發電廠。

Q：怎麼從基因的構造去了解整個演化的過程？這樣的了解對生命科學有什麼幫助？

演化一定要有環境的壓力，環境的壓力可以讓DNA的層次發生改變，現在演化的研究都從DNA層次來追溯為什麼會有某種改變的發生。從基因的構造去了解整個演化的過程，有不少物種的親緣關係重新被定位。由分子層次的探索構築基因演化樹，將不同物種放到正確的位置上，使人們對幾億年來生物的演化有全新的認識。分子演化已形成生命科學的一項重要研究。

Q：研究基因怎麼可以知道各物種在演化上的關係？

過去的演化樹是以生物的型態來繪製。現在的親緣都是用DNA或蛋白質的序列畫出來。我們針對某一個基因，比較兩個物種間的差異。由於地理分布，或是物種之間的重新分布，會造成基因的不一樣，序列有所變化，所以把很多基因拿來做比對，就可以畫出親緣樹。DNA指紋鑑定親緣關係，算是基因演化的應用，人體DNA序列有3 X 109個鹼基，有些序列稱為微衛星DNA，鹼基序列很短，但是在生物之基因體中一再重複，又雖然在不同個體之鹼基序列相同，但重複次數因個體不同而不同。比如說，我和我太太的某種微衛星DNA序列相同重複的次數不一樣，由於我女兒的基因序列得自我的一個及我太太的一個，我女兒的重複次數就應該一個跟媽媽一樣，一個跟我一樣。這就是親緣鑑定的原理。

曾有研究指出：某樹種以組織培養方法產生種苗，發現由外表來看只有5%的新植株發生變異，與原生植株不同。但若針對某一種DNA進行分析，發現有71%的新植株改變了，也就是從DNA的層次去觀察變異，100棵有71棵跟原本不一樣，但從外表觀察的話就只有5棵不一樣，所以從基因的層次來看演化，可以更仔細的去預測、了解物種的變異，也可以用於精密篩選要培養的物種。

對於物種基因層次的掌握，同時有助於生技產業的成本控制。我們一般認為組織培養出來的新植株，應該跟原生植株一樣，這是不正確的觀念，其實植物發生了我們不知道的變化，如果沒有分子生物學的技術，就不會知道變異在哪裡，所以一定要推回到基因層次、DNA層次，在做實驗時不能忽視任何一個變異的現象，才能夠找出一個規則，說不定可以發覺更好的變異來加以利用。以蝴蝶蘭為例，它是台灣特有高經濟產值的花卉，組織培養過程中不可預知的變異，可用DNA的分析、預測子代和親代的差異，如果子代的開花性狀不具市場競爭力，在幼苗就將之去除，可節省等待開花的十八個月之物力及人力。

Q：動物有免疫反應，植物有沒有呢？

如果以動物免疫反應的概念，就是抗體的產生來看，植物並沒有免疫反應。但是植物有防禦機制。譬如說外來的DNA進入植物體內，就會被分解。過敏也是植物的一種具體的反應，動物也有過敏反應，但機制不一樣，譬如你吸入花粉，產生抗體，下次花粉再來，過敏原就會和抗體產生反應，促使體內某些細胞分泌一些物質，造成身體的不適當反應，就是一種過敏的現象。植物如果被蟲咬，被咬以後會引發植物裡面產生水楊酸之類的化合物，告知全身防禦系統，發動防禦機制，產生一些化學成分來抵抗，造成被咬的部分四週之組織壞死，以困入侵者，稱為植物的過敏現象。

植物不能靠移動來抵禦外來的侵入，但會改變內部的生理現象加以抵制，例如植物有保護體內其他蛋白質的“熱休克蛋白”，會和那些易受高溫侵害破壞的蛋白質結合，讓它不受高溫影響，免得有些蛋白質因為溫度上升而被破壞。此外，現在有很多基因以遺傳工程的方法放到植物裡，我們發現植物具有特定機制使得外來轉殖的基因無法表現。這些防禦機制動、植物都有，只是機制不盡相同。

Q：請您介紹目前從事的研究內容。

我目前特別研究一種細菌，這種細菌在動物叫做“黴漿菌”，小孩子的肺炎很多都是它引起的，在植物也有這樣的黴漿菌，叫做“植物菌質體”，這類微生物沒有細胞壁。如果健康的日日春被絲瓜的植物菌質體感染後，植株會變得很小，不漂亮且不開花，當然就沒有果實；還有做為木材的泡桐，經植物菌質體感染後同樣也會降低其經濟價值。尿道及生殖道黴漿菌的基因體，已被美國北卡羅大學教授分析出來，他將黴漿菌的基因逐一破壞掉，看它能否在培養基生長，結果發現黴漿菌460幾個基因裡，只要265個基因存在，這個生物就可以活下來。由於植物菌質體無法在培養基中培養，一定要在植物體內培養，又其基因體的大小跟葉綠體、粒線體一樣，分離萃取不容易，所以研究起來比較困難。我只能以分子生物學、遺傳工程的方法，一個基因一個基因去研究，但由於無法得到純的基因體，明年我將前往美國農業部研究新的技術，將基因體拿出來作整個基因體序列分析，分析完成即可知道該在培養基中添加什麼成份來培養此菌並設計防禦感染的方法。

另一主題為研究、開發家畜基因工程疫苗和免疫促進劑（這一主題是與屏東科技大學張甘楠教授合作），算是傳統產業和現代分子生物學的結合。以我們的研究為例：在雞隻飼料中加入免疫促進劑，可提高其體內的抗體含量，和未食用免疫促進劑的對照組相較之下，抗體含量可以增加到兩倍以上，雞隻的外表也有顯著的不同，體型較壯碩，羽毛更潔白。飼料和雞肉的換算率高達對照組的1.5倍。我們也製造一種用於豬的基因工程疫苗，這種疫苗對豬的保護力高達92%，而其他類似的疫苗只有62%的保護力，此成效可以大幅節省養殖場的成本，達到更大的經濟效益。家畜基因工程疫苗還有應用到豬隻的沙氏桿菌和萎縮性鼻炎疫苗，效果也很好。萎縮性鼻炎在台灣的發生率達62.2%，對於家畜養殖業的產值也影響很大。我深信將傳統產業與高科技結合，尤其是農業及畜產業高科技化，也將有助於本土生技產業的發展。

    第三個主題為文心蘭及青剛櫟微衛星DNA的研究及其應用。在文心蘭方面，由於組織培養苗遺傳組成不穩定，常有差異大的兄弟株存在，在栽培過程中必需淘汰生長不良或特質不符要求的植株，但往往需要等到開花才能進行篩選，著實浪費成本。我期望由微衛星DNA的圖譜來鑑定及保存良好的品系外，並在組培幼苗時即能淘汰不良的植株。青剛櫟方面則希望利用微衛星DNA來研究它的分類，種、屬間的親緣及其生物地理分布，提高台灣在國際生態多樣性及基因庫保存之地位。

【補充】

Q1：基因工程疫苗與免疫促進劑的簡單原理。

基因工程疫苗是指將特定的可做為疫苗之基因轉殖到大腸桿菌(或酵母菌,甚至昆蟲細胞株)讓大腸桿菌(或酵母菌,甚至昆蟲細胞株)生產轉殖基因的蛋白(可做為疫苗的主要成份)。因可大量生產，不但有效而且降低成本,此為生物科技產品之一。

免疫促進劑口服後能促進動物體對抗原的敏感度，使免疫系統活化起來，增進免疫統之功能，增加抵抗力，減少疾病的感染，因無感染病而增加體重(相對地代謝力增強)。

Q2：人類口服疫苗和雞隻的免疫促進劑原理相同嗎？為何不會被消化系統破壞？

人類口服疫苗和雞隻的免疫促進劑原理不完全相同。口服疫苗本身為一種抗原，可誘導特異性抗體的產生並可中和原來的抗原；免疫促進劑，作用與乳化劑類似，在促進各種抗體的產生。但不論口服疫苗或是免疫促進劑最後都會被動物消化系統代謝掉。

Q3：動物施打基因工程疫苗或餵食免疫促進劑，與使用抗生素相較，前者對人體是不是比較不會有藥物殘留的影響？（大家都很害怕食用的牲禽或水產有藥物殘留）。

施打基因工程疫苗或免疫促進劑，因刺激動物之後全被動物所代謝消耗掉，沒有任何殘留問題。但是抗生素用於動物或人體均有殘留問題，尤其前者(豬、雞肉內會含有抗生素殘留)被人吃了後轉移到人體容易造成在人體內細菌產生抗藥性，導致人類無抗生素可用之危機，解決方法是豬、雞改用免疫加強劑促進健康及生長，而且沒有藥物殘留問題。