奈米細菌到底是不是一種新的生命體?一直是科學家們爭議多年的問題。長庚大學董事長楊定一成功在試管中複製了所謂的「奈米級細菌」(Nanobacteria),證明過去近20年來眾多重要科學文獻中所提到所謂「奈米級細菌」的生物,實際上是「不存在」的!這項突破性的成果被《科學 》、《自然》等知名國際期刊顯著報導。
科學界對奈米細菌的討論約始於20年前,有些科學家認為奈米細菌是新的生命形式,而另一些科學家卻對此持懷疑態度。科學家之所以對這個議題感興趣,是因為,這些偽裝成奈米細菌的微粒,是由無機的離子或礦物質,與細胞中有機的蛋白質或脂質結合後,形成新的複合物,它像是一個活的生物體一樣能分裂生長,這種複合物可能與許多疾病有極大關係。
楊定一研究突破 知名期刊報導
但也因為學界對其是否為生命體有極大爭議,因此一直沒有定論。楊定一這研究結果因為解決近20年的科學「懸案」,堪稱具相當的突破性,而被知名科學期刊《美國國家科學院院刊》PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences USA)選為4月封面故事,這也是該雜誌有史以來首次用台灣研究成果為封面故事。此外,《科學 》(Science)、《自然》(Nature)、Chemical & Engineering News、等知名科學期刊及「發現頻道」(Discovery Channel) 也陸續以顯著篇幅報導。
任紐約洛克菲勒大學Cornell醫學院兼任教授的楊定一博士指出,奈米級細菌是指直徑介於80到500奈米,存在自然界微小生物,有很強的生命力,過去被認為是「有機的生命體」。
但這麼小的細菌真的是「活」的嗎?他利用碳酸鈣及人體中的白蛋白(albumin),製造出與「奈米級細菌」外形上一模一樣的顆粒NLP(Nanobacteria-like particles),在顯微鏡底下,這些碳酸鈣的顆粒會聚集更多的碳酸鈣分子,沈積並逐漸變大,看起來就像是典型的細菌,也會分裂複製、生長一樣。
碳酸鈣顆粒沉積變大 像在生長
只不過,這些奈米微粒並非活的有機生物體,它沒有DNA或RNA,為了證明它們不是「活」的生物體,實驗室以30kGy珈瑪雷射做破壞性的照射,一般來說,這麼高的輻射劑量足以殺死任何細菌,它們卻毫無變化。
楊定一說,這項研究證明了,只要在適當的條件下,一些常見的像碳酸鈣無機礦物質,就可以形成與「奈米級細菌」同樣外形的顆粒。
一般碳酸鈣的結晶外形參差不齊,但這種結晶一旦與蛋白質結合,碳酸鈣就會變成像「奈米級細菌」的形狀。楊定一表示,無機礦物質、離子與細胞中的蛋白質結合後,會出現「核化」(nucleate)作用,接著就發生像細胞自行複製的現象,讓人誤以為它們在分裂。這些礦物質與蛋白質的複合物,很可能與軟組織鈣化、血管硬化等疾病有關。
無機礦物複合物 與疾病有關
楊定一說,這種礦物質與細胞內蛋白質複合的現象,在正常生物界無時無刻不在進行。例如1997年諾貝爾醫學生理獎Stanley Prusiner ,在20多年前發現普利昂蛋白(prion)裡的蛋白質可以有自行組合的能力,而prion也因此感染細胞,造成像狂牛症一樣嚴重的疾病。
進行相關研究 攸關製藥發展
楊定一目前已著手進行其他相關研究,包括將其他矽、鎂、鐵、鋁等無機金屬和礦物,和有機的蛋白質、油脂、酸、鹼等,做各種組合變化,進一步了解這些新的複合物與生理的關係。對於往後疾病的治療,例如血管硬化、結石、大腦老化的機轉,都可以從中找到解答,甚至影響未來製藥的發展。
楊定一是最早發現白血球細胞如何具有殺死癌細胞能力的學者之一。他說,地球充斥各種細菌,人類經由不斷的演進適應了地球環境。
但地球上的生物到底是從何而來?科學界始終無定論。楊定一說,礦物質與細胞內的蛋白質或脂質結合,可形成新的複合物,形成過程就像會生長的活生物體一樣。這種無機與有機結合,不久或可解開地球最早生命來源之謎。