美漫英雄作品常為科幻類型，若說人類的變種英雄是「X戰警」的話，烏龜的變種英雄就是「忍者龜」啦！(我在說啥？) 既然連忍者龜也被定義為變種，那麼就再來討論一下2014年忍者龜真人電影的變種設定吧！
Mutants 突變種
突變(mutation)是個負面辭彙，只要看到這個名詞，我們難免先入為主地認為突變會造成疾病、是不好的東西。發生突變的原因很多(詳情請見「X戰警第一戰-我們都是突變人」)，細胞複製、DNA損傷時都會造成基因突變。造成疾病或生理缺陷的突變容易引起我們的關心與注意，加上媒體的推波助瀾，久而久之，「突變=壞的」就變成先入為主的偏見了。各位有沒有想過，也有「好的」突變呢？忍者龜和綠巨人浩克(美國隊長也是)一樣，都是後天造就的突變英雄，但其中各有巧妙不同，我們先來了解一下突變的相關研究。
On the Origin of Species 物種起源
達爾文的演化論曾被大肆撻伐，不管是學理上或是感情上，物競天擇的學說都被人們厭惡著，孟德爾的遺傳學被重新發現出來之後，情況更是嚴重。後來諾貝爾獎得主，美國的果蠅遺傳學家摩根，統整了達爾文與孟德爾兩派學說，解決了達爾文與孟德爾遺傳學之爭。他的研究助理們(又被稱為果蠅幫fly boys)花了近二十年大規模培育果蠅的突變種，研究容易觀察到的突變表現型。這時候培育出來的突變種大都是用來研究遺傳學定理的。基因位於染色體上，一條染色體群聚有多個基因，親代會將染色體遺傳給子女，在形成精子與卵子、進行減數分裂時，成對染色體排列在母細胞中央，染色體末端的部分會進行互換(以及突變)，稍微改變染色體的組成。子代會從親代分別遺傳到一條染色體，互換的過程有助於每個生物變得獨一無二。如果某個突變能讓某種生物具備一項極小的生存優勢，若混合的時間夠長，有可能將該物種推往新的方向，大部分的改變都是一小步一小步地出現，符合達爾文的學說。
摩根的學生，也是果蠅幫之一的穆勒，發現X光可以大幅加快果蠅的突變速率。摩根利用細胞分裂複製DNA時的錯誤造成突變，或嘗試各種化學藥劑或方法企圖增加突變，但得到果蠅突變種的速度就是很慢。穆勒用X光照射果蠅，能在幾個月內產生數百隻突變果蠅，比摩根花了快二十年所培育的數量還要多。穆勒的發現也得到了諾貝爾獎，但他得獎的原因，也是因為一九四五年長崎和廣島原子彈攻擊，讓他的研究變得很重要。
說個題外話，傳統的遺傳學研究花了科學家許多時間去做實驗觀察，資訊理論學之父夏農也用數學來研究遺傳學理論，發表博士論文。這樣的驚鴻一瞥沒有放到教科書裡非常可惜，現在的遺傳學已經進入生物資訊學的時代，遺傳學家要學會分析數據，甚至要會分析big data才行，我們要感謝夏農打下的資訊學基礎啊。
Mutants in the Lab 實驗室裡的突變生物
自從穆勒的X光突變法發表之後，科學家利用突變種做生物研究更加方便了，後來也發展出特定基因的突變方法。突變庫(Mutant library)是科學家研究生物構造-功能與定向演化(directed evolution)常使用的研究方法之一 (還有許多其他方法可用，不見得非突變庫不可，歡迎生命相關領域的老師和同學補充說明)。突變庫也常使用在蛋白質工程上。我們從分子生物學的中央信條(central dogma)來思考，DNA轉錄成RNA，RNA轉譯成蛋白質，蛋白質執行了大半的細胞功能，它們可構成酵素，是加速生化反應的觸媒；也可以是其他蛋白質或分子的受體，負責從一個細胞傳遞訊號到另一個細胞；它們能創造細胞的構造單元，形成細胞骨架；它們也可以調節其他蛋白質，負責協調細胞的生命週期(cell cycle)，形成微型的線路。若想直接對蛋白質進行修改，可針對特定蛋白質基因製作突變庫，希望篩選到活性更高、特異性更好、或更穩定的蛋白質酵素。
上面這一段應該很多人看不懂，翻成白話文：例如科學家想研究果蠅的眼睛為什麼是紅色的，假設可能是某種基因表現讓眼睛呈現紅色，所以用人為方式製造了一個果蠅突變庫，經過幾次篩選，終於在眾多突變種中找到一隻白眼果蠅，控制眼睛顏色的基因可能因人工突變無法作用而沒有表現紅色，科學家推測這隻白眼果蠅突變的基因功能是讓眼睛變成紅色的。糖尿病患需要用胰島素維持血糖濃度，早期生產的胰島素活性較差，糖尿病患可能需要注射得更多量或更頻繁的次數才行，頻繁打針的疼痛讓病人難以忍受，科學家利用蛋白質工程的方法，想製造出活性更高、更穩定的胰島素，所以針對胰島素基因製作突變庫，篩選出更好的胰島素，讓糖尿病患打一針就可維持很久，不需常常打針。
我也做過細菌菌株的突變庫，是使用跳躍子(transposon)製作的突變庫。製作細菌突變株常是為了研究細菌致病或抗藥機制等等的表現型(phenotype)，想去篩選致病性或抗藥性下降的基因是什麼，反過來推理細菌致病性或抗藥性的必要因子，希望將來能應用到臨床治療上，是科學家常用的研究方法。殘酷的事實是，花了許多經費、人力和時間去篩選突變株，努力很久卻篩不到一個你想要的突變株。有學者形容這個工作好像在玩樂透彩，科學家(基因學家)必須贏得細菌樂透彩才行。如果運氣也實力之一，為了贏得樂透彩，科學家需要設計更有效率的方法，篩選更巨量的突變庫，才有「機會」找到關鍵性的基因突變。三分天注定，七分靠打拼，除了運氣之外，還要拼才會贏啊。我終究沒有那個運氣(應該也是努力不夠啦)，所以現在只能做一個領死薪水的普通上班族了。
Teenage Mutant Ninja Turtles 忍者龜：變種世代
在真人電影中，艾波的父親想要找到抵抗致命毒素的藥劑，想從「加強細胞自我修復能力」著手，若有一個「突變原」能導致基因突變(好的突變)，加強細胞自我修復能力，就可成為抵抗致命毒素的藥劑。從科學的角度來看，有幾點做法需要思考。
忍者龜的突變是一種人為「躍進式」的突變，若不知道「加強細胞自我修復能力」的基因是什麼，就只能亂槍打鳥，建立一個老鼠或烏龜(原作使用烏龜和老鼠為實驗動物)的龐大突變庫，大量去篩選能「加強細胞自我修復能力」的突變動物。若知道「加強細胞自我修復能力」的基因是哪些基因，只要針對這些基因做突變庫即可。怎麼想都需要很多實驗動物來做這個研究，一隻老鼠和四隻烏龜是不夠的。
再者，抵抗致命毒素不見得一定要「加強細胞自我修復能力」，只要能阻斷致命毒物的毒殺路徑即可，也許是阻斷細胞膜上的受體、蛋白質、通道或幫浦之類的，為什麼要以「加強細胞自我修復能力」為研究方向呢？上面提過，科學家(基因學家)必須贏得樂透彩才行，可能篩選不到能阻斷致命毒物路徑的突變種，擋不住死亡路徑的話，細胞再生是另一條候選道路。
最後是「突變原」的問題，突變原從字義上來看，只有導致基因突變的功能，我所了解的突變化學藥劑，所造成的突變是隨機不固定的，好的特定突變不是每次製作突變株就一定會在固定基因或核酸位置產生突變。如果要得到特定的突變(加強細胞自我修復能力的功能)，就必需靠「載體」進行，將特定基因突變帶入細胞核的染色體中交換，質體或是病毒都可以用。電影最後忍者龜們不是被抓起來抽血，分離出血清中的突變原嗎？若是注射這個突變原就可加強細胞自我修復能力，有可能是經過改造、帶有特定突變基因、可持續存在(並繁殖?)生物體中的病毒載體，注射這個突變原的人就能得到特定的基因突變，加強細胞自我修復能力了。推測艾波的父親已經從先行實驗中找到了這些基因是什麼，突變在哪個位置，細胞培養實驗已經完成，要進入動物實驗階段了。以現在的生物技術要做特定突變種是可行的，這個故事真的很厲害哦。
以前的忍者龜卡通是很多人的童年回憶，我也不例外。現在偶爾會有電影出來，之前的動畫電影也讓我很感動啊，真人電影會不會有第二集呢？期待中XD
參考資料
- 維基百科
- 山姆肯恩。2013。《小提琴家的大拇指》。大塊文化。
- 辛達塔穆克吉。2012。《萬病之王》。時報出版。
- Green & Sambrook. 2012. Chapter 14： Methods for In Vitro Mutagenesis . Molecular Cloning A Laboratory Manual. 4th edition. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
- Pleiss J. Protein design in metabolic engineering and synthetic biology. Curr Opin Biotechnol. 2011. 22(5):611-7.
- Graham F. Hatfull & William R. Jacobs, Jr.. 2000. Molecular Genetics of Mycobacteria.ASM Press.
- 高瞻自然科學教學資源平台：定向演化(directed evolution) http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=42211