養綠藻

從事細胞生物學或是任何學科的研究，總會有個主題；要針對這個主題來探討，不會是憑空想像，當然要有個東西當材料來著手。所以不管是想探究細胞怎麼分裂的，想知道基因如何活動表現的，或是想看看蛋白質是怎麼合成或分解的，都要找一種生物當作研究的對象。根據演化的理論，基本而重要的生物現象，會在演化的過程中被保留下來而廣泛存在各種生物之中，所以利用某種生物所研究出來的細胞運作原理或是調控機制，時常可以適用與類推到其他生物體系，這樣我們就稱當初拿來當作研究對象的生物，是一種當作範例的模式生物(model organism)。

讀博士班的時候，我們實驗室是以四膜蟲(Tetrahymena thermophila)當作研究的模式生物。四膜蟲是一種纖毛蟲，平時生長在液態的營養液中，短期儲存則養在滅過菌的黃豆湯裡，要長期儲存品系，則可以用液態氮超低溫冷凍起來。現在換了一個實驗室，在開始學著養單細胞、有兩根鞭毛的綠藻──衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)。

現在一般實驗用的四膜蟲最先是在水塘裡採集到，帶回實驗室培養成實驗用的標準品系。據說當今我們使用的雙鞭毛單細胞綠藻，最初則是從土壤中分離出來的（註）。綠藻就用兩根長長的鞭毛的擺動，滑過潮濕的土壤而移動。以前養纖毛蟲，關鍵是要配好含有多種營養成分的液態培養液：要有酵素降解過的蛋白質混合物，要有酵母萃取物，要有葡萄糖，要有鐵離子…，然後把細胞放在攝氏30度恆溫的環境中，搖晃培養。養綠藻，一樣也要調配液態培養液，不過配方卻簡單多了。最常見的TAP緩衝液只有三種成分：維持酸鹼值在某個一定範圍內的Tris緩衝液，提供離子的醋酸鈉以及磷酸鹽。不必添加什麼這個混合物那個萃取物的。原來纖毛蟲是必須靠攝食吃東西維生的異營生物，以前還被人家以為是動物，所以要在實驗室裡養四膜蟲，就必須準備營養豐富的培養基來餵食。但是鞭毛藻就不一樣了。衣藻雖有鞭毛會運動，但是它有細胞壁有葉綠體，是能行光合作用自己合成養分的自營生物，就跟植物一樣。所以只要補充一點離子就可以養了，不過重點是要有光照！我們就有個小房間，裡面裝滿了燈管，把一瓶一瓶一缸一缸的衣藻培養液放在裡面，在接管通上空氣，綠鞭毛藻們就高高興興地光合作用，生長分裂。我們剛開始養的時候，每次不會接種太多數目的細胞到培養液裡，所以溶液看來是透明稍帶一點點淡淡的綠色。每隔一天，整瓶培養液就更綠一點，更綠一點，更綠一點…，到後來細胞濃度高數目多，會是濃濃翠綠色。或許是這樣深淺濃淡不一的綠色調很上鏡頭，每次有校內報紙要跟我的老闆談談研究發現，要照相了，他一定跑到培養室，站在這些綠色小生物間留影。

運送與保存衣藻也比四膜蟲方便容易多了。像四膜蟲這樣的纖毛蟲必須生活在水中，所以一定要用試管錐形瓶或小瓶子來存著養著。綠鞭毛藻既然最初在野外是長在土壤中，表示只要有足夠的水分就可以了，不必一定養在液體中。所以有人就試著把綠鞭毛藻種在固態的洋菜培養基上，雖然長得慢一點而且不易長鞭毛，但是其他的複製生長沒什麼大問題。如此一來，養綠藻就跟養大腸菌養酵母菌一樣簡單方便，可以用牙籤或白金絲挑一個「菌落」(colony，或許應該叫做「藻落」才對)，在固態培養基上塗抹劃開，選殖單一個體就比以前操作四膜蟲時用嘴叼著毛細管去吸來吸去容易多了。而短期儲存鞭毛綠藻的品系，也不必太麻煩。實驗室有個角落，小架子裡面一根根試管與小盆子上一個個培養皿，就是各式各樣衣藻的突變品系的收藏區，一個小小的寶庫。要如何從這個小寶庫中挖出寶來，就得靠自己的智慧，努力以及好運氣了！

(註:土壤中真的有綠藻，請看阿簡老師這篇「土地上的綠東西」。