生物微中子偵測器

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

目前全世界大約有七十億(7×109)人,每個人身上大約有一百兆(1×1014)個細胞。把這兩個數字乘起來就是全世界的人類細胞總數,七千億兆(7×1023);用化學家的計量單位來說,大約是一莫耳左右的人類細胞。

這些細胞中,除了某些比較特別的之外,每個都有大約三十億(3×109)個鹼基對。以每天分裂一次的速度來估算的話,每天有二十億兆兆(21×1032)個鹼基對進行複製。如果這當中有某一個鹼基對在複製時出錯,有沒有可能在下一次複製之前把出錯的鹼基對找出來呢?

看到二十億兆兆這個天文數字,想當然耳的答案顯然是「不可能」。不過,要是知道在過去半個世紀內,人類大海撈針的技術有多大的進步,恐怕就不敢回答地這麼理所當然了。

2002年的諾貝爾物理獎頒給了最擅長大海撈針的化學家戴維斯Raymond Davis, Jr. 1914-2006)與物理學家小柴昌俊1926-),因為他們設計的微中子偵測法靈敏到幾乎可以辦到這件事。諾貝爾基金會因而在稱讚他們的成就時說,這比在撒哈拉沙漠中找特定的一粒沙還要困難許多

然而,看看他們設計的方法,除了要用幾百噸的乾洗劑或幾千、幾萬噸的純水,還得搭配許多昂貴的偵測儀器,以及動輒十幾、二十年的持續監測,是典型的大科學big science)手法,根本沒多少人玩得起。要對付虛無飄渺的微中子,這或許是必要的;但生命過程如果精確到二十億兆兆次複製才會出現一次錯誤的話,那麼演化的速度就會遲緩許多,恐怕到今天都還停留在單細胞的階段。事實上,以人類的基因突變率來估算,每天會有多達一百個莫耳左右的錯誤產生。由此觀之,生命科學中的檢測問題,多半不會比在撒哈拉沙漠中找特定的一粒沙還要困難太多,應該可以不必玩得那麼大,應該有比較多的人玩得起。

但生命科學的檢測問題並沒有因此就比較簡單,因為沒有多少人會願意花大把銀子,上醫院被抽個幾百西西的血、忐忑不安地等上五、六個月、接受全身麻醉讓醫生開膛剖腹採取檢體,只為了換來正確率略高於百分之五十的「您可能已經罹患會在半年內致命的XX病,請盡速就醫」的檢驗結果。所以在這個與大科學相對的另一端,人們追求的是另一種極限:輕薄短小、迅速確實、便宜方便。

明天,三月十八日(週四),中午十二點十分,在農資學院(農資大樓)二樓會議室,中正大學化學暨生物化學系的王少君教授將要告訴我們,生物科學裡的微中子偵測器-生物晶片-如何將生物檢測往這個極限推進,以及為什麼生物晶片的研發和微中子的偵測一樣,需要化學家、物理學家、工程學家、企業家的通力合作才能成事。

(感謝林怡君小姐協助撰寫本文)