2014年3月
文／黃小石

我的肺腑是你所造的，我在母腹中，你已覆庇我。《聖經‧詩篇》一百三十九篇13節

媳婦怡安發佈了一個家庭部落格，提及她在講述一件發 生在2007年的事件時，她那個在2008年出世、現在已 有五歲大的老三，對媽媽說：「那時我在哪裡？」，他 那個一天到晚迷著寫程式、十一歲大的哥哥依恩回答：「上帝正 在忙著設計你的程式！」他不知道這句話說得有多好！

重要啓蒙

在我完成學位後，離開康乃爾前，一位相當知名的麻省理工 大學物理系教授喬治．培尼狄克（George Benedek）來到學 校，給了一篇對我很重要的演講。當時，我已沒有學業上的壓 力，甚麼演講都隨意聽。我對他的講題興趣不大，這是關於紅 血蛋白是怎麽以「相變」（Phase transition ）的效應，藉著 血紅素中的鐵與氧形成不穩定的結合體，並有效地把氧氣從 肺泡中取出來供應身體的需要。那時我心想：為何這位物理大 師要講論這些複雜的生物分子？直到他說：要不是有一種表 面活性分子（S ur f a ct ant s）存在，孩子根本便吸不進他的第 一口氣，這才教我大吃一驚。

自此，我開始對這類的有機分子感到興趣。這位物理教授的 言論，成了我對生物化學的啓蒙。這不但對我日後的研究帶來 相當大的影響，甚至我們的三個孩子中，居然有兩個都學習分 子生物學，他們還不知道原來他們都是培尼狄克的徒孫呢！

偉大設計

一個人平均每分鐘約呼吸16次，所以每天呼吸約二萬三千 次。若是活到八十歲，一生呼吸共六億七千多萬次，吸進呼出 三億三千萬公升的空氣，看來肺是蠻牢靠，亦蠻辛苦的。最辛苦 的大概是在吸進他的第一口氣時，那也是一個生死攸關的時刻。 每個人的DNA都與他母親的不同，對其母體而言，他是一個 十足的「異物」，所以得把胎兒用胎衣包起來藏在子宮裡，等到 時候滿足，才把他生下來。胎兒降生前泡在羊水中，他雖然有自 己獨立運作的系統，六個月大的胎兒，五臟六腑大致都已齊 全。雖然有肺，但是鬮在子宮中沒有空氣，無法呼吸，那怎麼活 下去？便只好借媽媽的肺來暫時一用，他的母體是他呼吸系統 的延伸。但是，一旦生了下來，與母體一刀兩斷，轉瞬之間便需 全靠自己存活了。到底這轉換是怎麼發生的？

我們知道胎兒的血與母親的血是分開的，母親的血流進胎盤 （卻不流進胎兒），供應胎兒成長所需的養份及氧氣；胎兒的血 也分別從兩條靜脈和一條動脈，自臍帶流進胎盤，通過自己的 毛細管吸取母親所供應的養份。這含氧的血液再經臍靜脈（血 流向心臟為靜脈）與胎兒的「下腔靜脈」會合，流進胎兒心臟 的右心房。在一般的情況下，血從右心房流進右心室，然後從肺 動脈流入肺部以吸取氧氣。但是，胎兒肺中充滿著羊水、沒有氧 氣，同時肺氣泡萎縮不張，肺動脈阻力增高，使得右心房的壓 力增加。於是，這含氧的血液經過一個有單向活門機制的「卵 圓孔」，直接從右心房流入左心房，含氧血液從左心房流進左心 室，再從左心室流進主動脈。

胎兒從右心房出來的肺動脈，本來要把缺氧的血送進肺裡， 但是現在這是從胎盤流回的血來含氧，同時肺裡沒有氧氣。那 知這血流到心臟上方靠近主動脈的地方，有一個零時通道，稱 作「動脈導管」（Ductus arteriosus），又將有一部分的含氧血 液從肺動脈流進主動脈，再流入胎兒身體的各處，而從右心房 流入肺臟的血，只有十分之一。

你我從右心房流出來的血是缺氧的血，胎兒的肺不能供氧， 而是需要一些氧氣，與我們的循環正好相反，胎兒循環系統中 出現一些臨時的通道，暫時借用母親的肺作為自己的肺，從胎 盤流向心臟的血是含氧的血。所以，胎兒需要把一部分靜脈的 功用，暫時轉換成動脈的功用，直等到被生下來為止。這是何等 奇妙的設計！媽媽若是叫她的孩子是「我的心肝」以示寶貝，孩 子應該叫媽媽「我的肺腑」，完全沒有誇大，以感生命之恩。

啓動呼吸

當孩子離開了母體，孩子血液中的氧氣成份降低，此時當務之 急，便是孩子得趕快啓動自己的呼吸系統，否則便會有性命之憂， 然而肺卻是孩子在這時刻之前從來沒有用過的器官。也許是孩子 的外界環境忽然改變（這是為甚麼有些新生兒需要打幾下屁股， 好刺激他開始呼吸），也許是血液中的二氧化碳增高，產生孩子 呼吸的慾望，但是要吸進第一口氣，卻不是一件簡單的事。 原來，孩子在子宮裡的時候肺臟不曾展開，肺葉中的肺泡 （小氣囊）萎縮不張，需要藉外面的空氣壓力來將它們撐 開。人的肺裡有許多肺泡，平均每人約有四億八千萬個這種 的小氣囊。未曾擴展的肺泡不到5奈米大小，要把它們「吹 大」是很難的。吹過氣球的人都知道：開始把一個小氣球吹 起來是比較難的，吹大了後便愈來愈容易了。這是所謂的「拉 普拉斯定理」（說明壓力反比於氣球的半徑）。肺泡的表面 張力若是與水面相當，這孩子便死定了。可是，這時候肺裡 分泌出一種脂蛋白，那是一種稱為「二棕櫚酰磷脂酰膽鹼」 （Dipalmitoylphosphatidylcholine，簡稱DPPC）的生物 分子，具有相當的「表面活性」（Sur face activity），能將肺 泡的表面張力降低幾十倍，使得拉普拉斯壓力大大地減低， 讓孩子的第一口氣成為可能。

若問這D PP C是怎麼來的？原來在胎兒六個月大的時候，肺 泡邊上發展出一種「第二類肺細胞」（又稱室間隔細胞），開始 分泌這種脂蛋白。當胎兒成長到35週時，才有足量的分泌，以 類似「疊層」的結構（Lamella structure）貯藏在「第二類肺細 胞」中。當孩子呼吸第一口氣的時候，便將這DPPC釋放出來， 分佈在肺泡裡，好教孩子這口氣能夠吸得進來，開始了他一生的 旅程，直到他吐出他最後的一口氣。

《聖經‧約伯記》七章7節記載約伯的一句話，他說得好： 「求你想念，我的生命不過是一口氣。」

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