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下藥毒鼠殃及猛禽:最新研究證實,台灣過半猛禽體內驗出老鼠藥

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文/洪孝宇│屏科大野保所鳥類生態研究室研究員
本文轉載自屏科大鳥類生態研究室新聞稿,原文為〈最新研究證實 台灣猛禽體內普遍驗出老鼠藥

自從 2014 年,屏科大野保所鳥類生態研究室首度證實,有瀕危的黑鳶因老鼠藥中毒死亡,老鼠藥對台灣猛禽的危害才開始受到重視。

2015 年起,由農藥主管機關防檢局邀集多個單位,展開大規模的台灣猛禽體內老鼠藥殘留調查,總計檢驗 21 種猛禽、全台各地 200 多件肝臟樣本。結果共有 10 種猛禽、超過 6 成的樣本驗出老鼠藥殘留,顯示老鼠藥已經普遍進入台灣生態的食物鏈之中,此研究論文在近日發表於環境科學領域的權威期刊《Science of The Total Environment》。

在平原和低海拔地區常見的 5 種猛禽中,主食鼠類的黑翅鳶老鼠藥檢出率高達 9 成。圖/嵌入自臺灣猛禽研究會

此研究的參與單位包括屏科大野保所鳥類生態研究室特生中心野生動物急救站鳥類研究室台中市野生動物保育學會台灣動物路死觀察網(路殺社)等。歷經 3 年的猛禽樣本收集,樣本主要來自救傷但不治死亡的猛禽,另有部分來自路殺採集或是機場的鳥擊防治措施。猛禽死後經解剖取出肝臟,送往農委會藥物毒物試驗所或是景博科技公司進行 14 種老鼠藥成分的殘留檢驗。

不管常不常吃老鼠,都驗得出老鼠藥

5種常見猛禽:黑翅鳶 (BWK)、黑鳶 (BK)、鳳頭蒼鷹 (CG)、領角鴞 (CSO)、大冠鷲 (CES)肝臟中殘留老鼠藥的平均濃度 (單位 mg/kg = ppm = 1000 ppb)。製圖/洪孝宇

 

在平原和低海拔地區常見的 5 種猛禽中,主食鼠類的黑翅鳶老鼠藥檢出率高達 9 成,且檢出的平均濃度也最高(211 ppb)。此外,有腐食習性的黑鳶和主食蛇類的大冠鷲,分別是檢出率和平均濃度的第二位,顯示腐食性以及主食蛇類也是老鼠藥中毒的高危險群,並間接證明蛇類可能是老鼠藥在食物鏈中傳遞的重要環節之一。至於在鄉村和都會區很常見的鳳頭蒼鷹和領角鴞,牠們食性廣泛,並非以鼠類為主食,但老鼠藥的檢出率也都超過 5 成。

5種常見猛禽黑翅鳶 (BWK)、黑鳶 (BK)、鳳頭蒼鷹 (CG)、領角鴞 (CSO)、大冠鷲 (CES)的老鼠藥檢出率,圖中數字是驗出幾種老鼠藥成分的百分比。製圖/洪孝宇

秋冬濃度最高,可能跟過往秋季滅鼠週有關

在一年之中,猛禽體內的老鼠藥檢出率和濃度都在秋冬季最高,這很可能跟台灣每年在秋季舉辦滅鼠週有關。農地滅鼠週發放的老鼠藥成分以可滅鼠伏滅鼠為主,而這兩種也是最常在猛禽體內被驗出的成分。另一種常見成分撲滅鼠,則大多登記為環境用藥,因此不只是農業用藥,居家使用的環境用藥同樣會進入食物鏈之中。

台灣自 1980 年之後核准的老鼠藥幾乎都是第二代,不僅毒性比第一代更強,即使動物沒有吃到致死劑量,在體內要自然代謝的時間長達 200 天以上,因此相當容易在食物鏈中傳遞和累積。本研究發現有許多猛禽體內驗出不只 1 種老鼠藥成分,最多的一隻鳳頭蒼鷹體內有高達 6 種老鼠藥,代表反覆吃進帶有不同老鼠藥的老鼠。

老鼠藥的慢性機制讓毒害影響更廣

台灣核准的老鼠藥都是抗凝血劑,中毒的動物會逐漸內出血,約 5-7 天才會死亡。因為是慢性毒,因此中毒的動物屍體其實不易發現,不像劇毒農藥(如:加保扶)中毒的鳥類會成群暴斃在毒餌週邊。因為這樣的特性,導致中毒的老鼠仍會四處移動而被天敵捕食,毒害的影響層面比劇毒農藥更廣卻不易察覺。

猛禽老鼠藥中毒的臨床症狀,包括口腔出血、皮下血腫和貧血等,但光從外觀其實不容易診斷,且中毒的個體往往因為虛弱、行動遲緩而發生意外(如:路殺),因而死因被誤判,不會想到背後是老鼠藥惹禍。在老鼠藥檢出率如此高的情況下,當救傷中心收到一隻傷病猛禽,不論傷病原因為何,我們建議都要懷疑是否有中毒的可能性。

老鼠藥達多少劑量足以猛禽於死地?

臺灣5種常見猛禽:黑翅鳶 (BWK)、黑鳶 (BK)、鳳頭蒼鷹 (CG)、領角鴞 (CSO)、大冠鷲 (CES)的食物鏈。繪圖:魏心怡

究竟多少的老鼠藥劑量足以致死,這個問題並不容易回答。以國外研究較多的倉鴞為例,出現中毒症狀的個體,肝臟殘留的老鼠藥多在 100-200 ppb 以上,但不同種類的動物對上不同成分的老鼠藥,感受性可能會差異很大。

台灣的黑鳶自 1980 年代以來族群大量消失,目前被認為跟農藥和老鼠藥的毒害有關,本研究中有兩例黑鳶,屍體被發現時無任何外傷,但出現口腔和內臟出血等中毒症狀,經檢驗肝臟中老鼠藥濃度僅 26 和 33 ppb,顯示微量的老鼠藥就可能讓黑鳶死亡。

2018年在屏東農地發現的死亡黑鳶,無外傷但口腔大量滲血,經檢驗肝臟中老鼠藥濃度為26 ppb (含可滅鼠和撲滅鼠)。(可點擊看原圖,請小心血腥畫面)圖/屏科大野保所鳥類生態研究室

相較之下,黑翅鳶的老鼠藥檢出率和平均濃度都很高,但其族群近數十年來在台灣(以及整個歐亞大陸)都呈現擴張趨勢,是否因為對老鼠藥的耐受性差異,導致不同猛禽的數量出現消長,非常值得後續研究。

圖2016年因骨折被送往桃園鳥會的黑翅鳶,死後解剖發現體內廣泛出血,經檢驗肝臟中老鼠藥濃度高達476 ppb (含可滅鼠和雙滅鼠)。這隻黑翅鳶如果沒送檢驗,死因可能會被判斷為因骨折導致內出血死亡,忽略了老鼠藥的毒害。(可點擊看原圖,請小心血腥畫面)圖/屏科大野保所鳥類生態研究室

淺山動物難以察覺的毒害危機

老鼠藥對生態的毒害,在歐美已有許多研究證實,也已經開始限制老鼠藥的使用,但本研究卻是全亞洲首次,顯示亞洲國家對於老鼠藥毒害的忽視。

台灣的滅鼠週從 1980 年代以來,舉辦了將近 40 年,每年免費發放的老鼠藥多達數百甚至上千公噸。滅鼠周的目的是每年一次將野鼠一網打盡,然而鼠類繁殖力強,幾個月後族群即可恢復,甚至已經逐漸產生抗藥性,但直接或間接毒害的野生動物恐怕已不計其數,尤其是鼠類的掠食者(如草鴞、石虎)更可能深受其害。

過去我們經常認為,台灣平原淺山野生動物最大的危機是棲地消失和破碎化,但是都忽略了這個難以察覺的毒害威脅。

滅鼠週已停辦,鼓勵以其他方式控制鼠害

所幸防檢局已經開始正視這個問題,在 2015 年宣布停辦全國農地滅鼠週,減少免費老鼠藥的發放和濫用,然而由環保署主導的居家滅鼠周每年仍持續在辦理,各式各樣的二代鼠藥也可以在商店輕易買到,幾乎沒有任何管制。

屏科大鳥類生態研究室建議未來政府應鼓勵以環境整理、捕鼠器具和生物防治等方式來控制鼠害,並逐步加強對老鼠藥的管制(例如:加註警語、提高售價、限制販售管道和購買身分等),以降低農民和民眾對化學藥劑的依賴,讓台灣的野生動物可免於毒害威脅,恢復正常的生態功能。

延伸閱讀:

  1. 基於科學而非感性 滅鼠週40年走入歷史 防檢局長細說由來(2018/10)
  2. 黑鳶禍不單行! 首次確認台灣的猛禽體內有老鼠藥殘留(2014/11)

本文轉載自屏科大鳥類生態研究室新聞稿,原文為〈最新研究證實 台灣猛禽體內普遍驗出老鼠藥〉,關心此議題亦可追蹤 FB 屏科大鳥類生態研究室

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香蕉面臨絕種危機?絕症「黃葉病」死亡真菌現蹤哥倫比亞

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作者/小肥波
本文轉載自立場新聞,原文為〈香蕉絕種危機?死亡真菌現主要出口國哥倫比亞

近年,黃葉病正在全球各地蔓延,重創市值近 400 億美元的香蕉產業,拉丁美洲亦被攻陷。上周哥倫比亞農業研究所(ICA)宣布,該國北部四個香蕉園懷疑感染 TR4 型尖孢鐮刀菌,需要緊急隔離。

如果 TR4 嚴重爆發,將會令農民生計大受打擊,亦會刺激香蕉價格上升,全球最大香蕉出口國厄瓜多爾,以及鄰近的幾個同樣香蕉出口量大的國家,如哥斯達黎加、危地馬拉,都非常關注此事件。荷蘭瓦赫寧恩大學植物病理學家 Gert Kema 更形容,我們「應極度認真對待問題」。

香蕉的絕症「黃葉病」

黃葉病是由尖孢鐮刀菌古巴專化型(Fusarium oxysporum f.sp. cubense)這種真菌造成,尖孢鐮刀菌會堵塞香蕉樹的維管束系統(vascular system),使其無法吸水,令蕉葉變黃凋謝死亡。

TR4 型是其中一個真菌株,該株真菌在二十世紀中期曾在中拉丁美洲香蕉園造成巨大破壞,結果讓原本出口最多的大米七香蕉(Gros Michel)無法再大量產出並商業性滅絕。農民最終選擇改種當時被視為次品,但可抵抗黃葉病的香芽蕉(Cavendish),現時市面上見到的香蕉九成也是香芽蕉。

基因多樣性低:一棵出事,全家牽連

圖/pixabay

避得一次避不過第二次。TR4 型尖孢鐮刀菌造成的黃葉病在 1960 年代首先再於印尼爆發,逐步傳到全球各地: 2013 年傳到中東約旦、 2015 年傳到東非莫桑比亞(與物種多樣性非常高的馬達加斯加只有一海之隔),同年全球最大香蕉生產國印度也發現 TR4 型尖孢鐮刀菌的蹤影。

至於為何香蕉業界如斯恐懼此病,除了因為無藥可醫之外,更重要是大部份蕉農都單一耕作,再加上香芽蕉跟水仙一樣是無性繁殖的植物,換言之全球的香芽蕉基因幾近完全一樣, 無法透過 DNA 變異發展出對抗黃葉病的基因。一棵香芽蕉樹出事,就等於全球的香芽蕉玩完。

圖/pixabay

剛過去的六月,北部一個大型香蕉園的員工發現疑似黃葉病症狀通知 ICA 。當局初步以聚合酶鏈反應測試(polymerase chain reaction test)蕉樹樣本——這種測試能不靠大腸桿菌或酵母菌等生物體,快速廉價地複製 DNA 片段,判斷樣本是否有黃葉病(或其他疾病,甚至是人類親子鑑定)。

樣本結果最終呈陽性, ICA 隨即展開應變計劃,關閉 4 個香蕉園並銷毀蕉樹樣本 10 米範圍內的所有植物。因為殺真菌劑無法殺死已受感染香蕉樹上的 TR4,而且泥土內的 TR4 孢子可持續生存數十年,完全銷毀附近植物是現時最有效遏制該真菌傳播的方法。

除此之外, ICA 又在香蕉園附近設檢查站為所有經過的汽車消毒,以及將疾病監控網絡擴大至另外 1,100 公頃範圍。興幸的是,到目前為止這個範圍抽查的香蕉樹樣本測試結果都是陰性。

尖孢鐮刀菌。圖/wikimedia

歐洲農業研究最強的瓦赫寧恩大學以及瓦赫寧恩當地一間植物養殖公司 KeyGene 正共同分析該四個香蕉園的樣本,期望下月會得出 TR4 的基因組排序,除了可以知道香蕉樹是否患黃葉病,亦將可窺探 TR4 的源頭,了解牠們如何傳到哥倫比亞。

由於這種真菌潛藏於泥土,能透過風、雨水以及交通工具傳播到其他地方,因此研究團隊推斷哥倫比亞發現的 TR4 型尖孢鐮刀菌,有機會是由外來農業機器、遊客或外來勞工傳入;在很多國家用來包裹食物的香蕉葉也有機會是其中一個傳播方式,不過大家可以放心的是香蕉本身不傳播該病,仍可放心食用

各地蕉農如何應對損失

圖/pixabay

現時,聯合國或任何組織都未有 TR4 對全球經濟損失的約數估算,但單是印尼估計每年因黃葉病造成的損失達 1.2 億美元,即近 36 億新台幣,而台灣如果中標經濟損失更可能達 75 億新台幣!

所謂各司其職,昆士蘭科技大學農業生物科技學家 James Dale 向《科學》表示,在 2015 年澳洲昆士蘭發現 TR4 蹤影,大部份農民都已裝設全面、昂貴的生物安全措施,避免自己的香蕉受影響,而菲律賓較為貧窮得多,當地農民只能在發現 TR4 出現時,完全放棄現有香蕉園,開拓新農地種極。不過,這只是因噎廢食的作法,最後一片淨土也可能因此消失,尤其在氣候變化夾擊下,屆時農民又可以避到哪裡去呢?

據 Dale 所言, TR4 的疫情在中南美洲比澳洲更難以控制,因為當地大量香蕉園都是由小戶種植,農民未必知道這些傳染病,亦無財力作出任何預防措施。

Kema 團隊在菲律賓的實地試驗顯示,使用多種有機物加入受感染泥土,並將整幅土地以膠布封起,這些有機物在泥土中降解,釋出對細菌與真菌都有毒的氣體,可大大減少 TR4 的孢子數目,或有助控制黃葉病蔓延。

當然這只是治標不治本,長遠來說我們仍需要研發可取代現有香蕉的品種——不要忘記,單在印度就有約 600 種香蕉!洪都拉斯過去數十年來一直研發抗 TR4 香蕉,但成品不論味道以及抗病能力都遠遜現存的香芽蕉,而 Dale 的團隊則曾在 2017 年發表報告,指其基改香芽蕉實地試驗成功,能有效抵抗 TR4 型黃葉病。團隊亦正在進行更大規模實地測試,期望這批香芽蕉可於 2023 年前正式商業售賣。不過,民眾是否接受基因改造又是另一回事了。

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確認過眼神,臉上多兩條肌肉讓狗狗賣萌無辜動人

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雖然今年才過一半,但如果要討論今年最熱門的「狗發現」,莫過於英國樸茨茅斯大學 Juliane Kaminski 所發表的論文了──「小狗眼神」的確存在。

Juliane Kaminski 透過解剖發現,在狗的眼睛周圍比狼多出了兩條肌肉,使得狗狗可以使出超級無辜的小狗眼神,讓人母愛大爆發。不過 Juliane Kaminski 好端端的,沒事去切什麼狗呢?這一搞不好可是會暴動的呀!

牠的表情,只為吸引你注意

狗狗超級會看人臉色,而天生也會使眼色?圖/pixabay

故事還要從 2017 年說起,那一年 Juliane Kaminski在《科學報告(Scientific Reports)上發表的論文中,發現了狗狗超級會看人臉色。

Juliane Kaminski 在這篇論文中,以研究員面向或背向狗狗、手上有無拿食物等條件,觀察狗狗對不同動作的實驗者有什麼反應?在統計了 24 隻狗狗後發現,狗狗對於研究員的注意力程度(attentional state)極度敏感,當研究員面向狗狗的時候,狗狗的臉部表情相當積極表現,遠比其他實驗條件下豐富──尤其是「挑眉」(inner eyebrow raise)與「吐舌頭」的表情更是明顯。

過去人們總認為,動物臉部的表情不僅呆板,還不由自主的反映著心中情緒,並不會用於主動溝通上──但是近年來我們早在大猩猩(Gorilla gorilla gorilla)身上發現,牠們也會如同人類一般會利用臉部表情進行溝通;另一個例子更跨到了馬來熊(Helarctos malayanus)身上,同樣是來自樸茨茅斯大學大學的Derry Taylor團隊,也在今年三月的《科學報告》(Scientific Reports)上,發表了他們在婆羅洲馬來熊保育中心(Bornean Sun Bear Conservation Centre)的研究:馬來熊會精準的互相模仿玩伴表情。

顯然生物學一再告訴我們,事情沒有那麼簡單。

Juliane Kaminski 在 2017 年的這篇研究裡也強調,統計顯示研究員手上有沒有拿食物並沒有影響,這打破了過去人們認為狗狗的積極表現是出自於食慾的誘惑,真正有影響的是眼神的接觸

確認過眼神,催產素上升

而人犬之間的眼神凝視重要性,早在 2015 年由日本麻布大學的菊水建史發表過論文證實。

菊水建史的研究指出,當飼主與寵物犬凝視的時候,彼此體內的催產素濃度都會上升。催產素何許物也?催產素是由下視丘分泌,影響情感的一重要激素,舉凡分娩、性行為、情侶熱戀、母子溫情、同伴信任、同儕關係等,都受到催產素濃度影響。甚至有人給它一個別名──愛的荷爾蒙。

球棍模型所示的催產素。圖/wikipedia

菊水建史請來 30 位犬飼主與 11 位狼飼主,並測量飼主與寵物尿液中催產素的濃度。接著,請飼主與寵物(狼或狗)互動三十分鐘,研究者在旁記錄飼主與寵物間的凝視、說話與碰觸等動作,並在活動結束後再次測量催產素的濃度。

結果發現,唯有凝視的時間長短,足以解釋催產素在互動前後的濃度變化──凝視的時間越長,彼此體內的催產素濃度就越高。當狗狗與飼主互動後,體內的催產素濃度約上升了 130%,而飼主體內的催產素濃度更是一舉上升了 300%;至於狼與飼主的組別呢?狼根本不太愛瞧著飼主,數據也就毫不顯著啦。

就像個小孩,獲得了寵愛

不過為什麼與狗狗眼睛對望,會讓我們分泌催產素,感到一陣幸福呢?或許我們可以從 Bridget M. Waller 在 2013 年發表在《公共科學圖書館:綜合》(PLoS one)的文章尋找答案。此發表中指出,幼態成熟(paedomorphism)或許是諸多狗之所以馴化的假說中,最引人注目的一個。

我們以後可以安慰自己是「幼年靈長類」的頭身比例。圖/pixabay

所謂幼態成熟,指的是某些物種在發育成熟過程中,保留了幼年期的身體特徵。舉例來說,人類的身體四肢相較於其他靈長類動物發育要緩慢,使得人類維持了「幼年靈長類」的頭身比例;而以水族市場上很熟悉的六角恐龍(墨西哥鈍口螈 Ambystoma mexicanum)來說,其他種類蠑螈的成熟過程會將幼年期的外鰓吸收退化、改為以肺部與皮膚呼吸,但六角恐龍達到性成熟時仍保留了幼體特徵的外鰓

狗其實就是幼態成熟的狼?圖/pexels

而關於狗的馴化由來,有一個假說是這麼說的──狗其實就是幼態成熟的狼。相較於狼種,狗在馴化過程中,不論是短縮的鼻吻、較寬的頭蓋骨(cranium)、甚至是搖尾巴的行為,在野生的狼身上都較常出現在幼狼時期,不過狗卻將這些特徵延伸到了成犬階段。

這麼做有什麼好處呢?還真有。由於較短的鼻吻、較寬的頭蓋骨、挑眉所帶來的放大眼睛效果,都與人類嬰兒的型態不謀而合。這類似的臉部組成,激發了史上第一位狗奴才的母愛,也翻開了人犬互動的第一頁。

收容所裡的狗狗,每個都爭向與人類互動。圖/pxhere

Bridget M. Waller在論文中從收容所拍攝了 29 隻狗與人類的互動,在實驗中研究員走入籠中狗狗所在的房間,在站籠子前伸出一隻手,並拍攝下 2 分鐘的影片。針對每段影片,研究人員分析狗狗的臉部表情、搖尾巴持續時間、在籠中靠近眼前人類的時間長短──以及狗狗最終在被領養前,在收容所待了多久。

結果出爐,根據統計所得數學公式,如果狗狗在兩分鐘內做了 5 次挑眉的動作,牠們在收容所平均停留的時間為 49.83 天;而如果狗狗在兩分鐘內做了 10 次挑眉動作,時間則縮短為 34.88 天;當次數來到 15 次時,時間則落在 28.31 天內──雖然隨著次數增加也浮現了邊際效應,不過顯然,豐富的臉部表情有助於狗狗博得人類歡心!

出乎意料的是,原本認為代表友善的「搖尾巴」,卻與停留在收容所的時間長短沒有什麼相關,這也再度佐證了「挑眉」是一項多麼強大的人擇壓力。

大眼睛挑眉頭,狗狗這樣賣萌

在理解「賣萌」是多麼有效的招數之後,科學家可就好奇起來,既然狼、犬之間在表情上差異如此顯著,那麼是否有著紮實的生理證據呢?別急,這不是「切」回主題了嗎?

Juliane Kaminski 在 2019 的論文中解剖了 4 狼 6 犬(個別是米克斯、拉不拉多獵犬、尋血獵犬、西伯利亞哈士奇、吉娃娃與德國牧羊犬),發現所有狗狗在眼睛內緣上方,都有一條發達的「內側提眼角肌」(levator anguli oculi medialis muscle, LAOM),正是這條肌肉讓狗狗得以在眼睛上方擠出一條,彷彿隱藏在皮毛之下的內眉毛(inner eyebrow);而狼在相同的生理位置上,卻只有稀疏薄弱的一些肌纖維,以及大量的結締組織而已,根本無法利用這些組織「進行一個挑眉的動作」。

無獨有偶,狗狗在眼睛外側還有一條眼外拉伸肌(retractor anguli oculi lateralis muscle, RAOL),雖然這條肌肉是狼、犬皆有,不過在狗身上可要發達多了。藉由這條肌肉,狗狗可以進一步將周圍肌膚往外拉,這一睜眼睛可又更大了。

這條RAOL唯獨在哈士奇身上不見,真不愧是月月。圖/pixabay

不過弔詭的是,這條 RAOL 唯獨在哈士奇身上不見,雖然 Juliane Kaminski 認為,這是因為哈士奇是較為古老的犬種之故,不過可別忘了──在遺傳分析上並沒有哪一種狗的親緣關係,比起其他種狗更接近狼。

這是因為狗並不是直接由我們今天在野外看到的狼演化而來,而是在約三萬三千年前,某一種狗與狼的共同祖先,分出幾支有些相異的後代。這些後代一支逐鹿山野,成了今天我們所看到的狼;另一支則跟隨人類的腳步,逐漸被馴化成了狗。

這就好比與兄弟各自成家立業,但各自小孩去討論誰與叔叔比較像並沒有意義,因為「姪子們與叔叔的距離」都是相同的。回到狼、犬身上,我們也只能說「某一種狗保留了與狼最多的共同祖先特徵」,並無法宣稱哪一種狗在親緣關係的演化時序上,更接近狼一些。

不如也來試試其他與狼最接近的基礎種,例如沙皮狗。圖/pxhere

依據中國昆明動物研究所王國棟2015年發表在《細胞研究》(Cell Research)的研究所示,東南亞的鬆獅犬、秋田犬與沙皮狗等品種,是目前與狼最接近的基礎種群。

如果從這個結果反觀 Juliane Kaminski 的研究,就顯得 Juliane Kaminski 所採取的六種品種狗有些不足──是否缺乏RAOL的情況只在哈士奇身上?同為雪橇犬的阿拉斯加雪橇犬(Alaskan Malamute)、薩摩耶犬(Samoyed)是否也需要檢視?更加古老的東南亞犬種需要納入考量嗎?

進一步思考,哈士奇是從未演化出 RAOL?還是在後來的培育過程中丟失了?人們當初在培育哈士奇的時候,主要以「工作犬」導向選拔,那麼對於眼睛的人擇壓力還強烈嗎?大眼睛對於在雪地奔跑是有助益的特徵嗎?或許我們需要的證據還遠遠不夠。

狗狗眼睛的動作,可以放大眼球並且模仿人類悲傷時的表情。右圖即為明顯的挑眉動作。圖片/Waller et al, 2006

回到 Juliane Kaminski 論文的下半場,研究團隊另外觀察了 9 匹狼、27 隻狗與人類的互動。研究員同樣以 2 分鐘的影像拍攝,在籠中的狼與狗對眼前的人類有何反應?結果並不意外,狗做出挑眉動作的強度與頻率,要遠遠高過於狼。

至此故事也大約有個輪廓了,Juliane Kaminski 的團隊認為,狗將眼角拉起的舉動:

  • 一來可以放大眼球在臉部的比例,形成猶如人類嬰兒的臉部組合,誘發人類產生照顧欲望(nurturing response);
  • 二來提高內側眉毛的臉部動作,也恰如人們悲傷時的表情,更進一步激起了人們的憐憫;

而拉開眼球週邊肌肉,露出更多眼白,則又如視覺合作假說(cooperative eye hypothesis)所說──人們在溝通時因看見對方眼神所向、獲知對方意圖,因而博得信任感。是以我們回望演化之路,似乎暫時有了這麼一個答案:

狗狗遠祖在肌肉上的突變,無意間取得了人類好感,不僅興起照顧慾望,也引發了對這個物種的偏愛。

不過,貓呢?或許跟寄生蟲有關吧。

參考資料

  • Kaminski, J., Hynds, J., Morris, P., & Waller, B. M. (2017). Human attention affects facial expressions in domestic dogs. Scientific reports, 7(1), 12914.
  • Nagasawa, M., Mitsui, S., En, S., Ohtani, N., Ohta, M., Sakuma, Y., … & Kikusui, T. (2015). Oxytocin-gaze positive loop and the coevolution of human-dog bonds. Science, 348(6232), 333-336.
  • Waller, B. M., Peirce, K., Caeiro, C. C., Scheider, L., Burrows, A. M., McCune, S., & Kaminski, J. (2013). Paedomorphic facial expressions give dogs a selective advantage. PLoS one, 8(12), e82686.
  • Wang, G. D., Zhai, W., Yang, H. C., Wang, L., Zhong, L., Liu, Y. H., … & Irwin, D. M. (2016). Out of southern East Asia: the natural history of domestic dogs across the world. Cell research, 26(1), 21.

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108新課綱上線啦——這對生物科教學會造成怎樣的衝擊呢?

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文/蔡任圃│北一女中生物科

編按:透過教育,能帶領我們更快的認識世界。但在求學時期,卻是讓好多壓力推拉著我們前進。於是周遭的風景模糊,甚至不知道自己的目的地;直到徬徨地到站,還有些人不知自己身在哪裡、該往哪去。這真的是我們希望的教育嗎?
在108新課綱上線之際,本次《科學教育科科科》專題特別邀請著有《生物學學理解碼》蔡任圃老師撰寫他在生物科教學現場的第一線觀察。核心素養導向的課綱、新增的【探究與實作】課程,到底對於教師以及課室會有怎樣的影響呢?

在今年(108 學年)要登場的新課綱(正式名稱為十二年國教課綱),強調素養導向的教學與自學能力的培養等。在生物科的教學現場,有什麼重要的變動呢?

圖 / pxhere

先不論理想上的教學理念、願景。最直接、現實的變動,就是必修學分大幅縮水,從原來基礎生物 6 學分變成 3 學分,這是最大的衝擊;且 3 個必修學分中,其中一個學分為【探究與實作】課程。

因應基礎生物學分數減少,自然科學領域課程綱要(簡稱自然科領綱)中的基礎生物內容,將原有內容中較為具體、易理解之內容,移至國中課程中;而內容中較難、較抽象之內容移至選修生物或是大學階段。於是基礎生物便只剩下「細胞的構造與功能」、「生殖與遺傳」與「演化與多樣的生物」三章,但以這三章的內容,要在兩學分上完,時數仍是緊迫。

【探究與實作】——跨領域統整的挑戰

以課程內容而言,過去生物科教材與教學較著重在知識內容的傳遞,新課綱以素養導向之目標,希望強調科學家在發現問題、解決問題的過程、思維與方法,因而較強調科學史的應用、議題討論與學生透過操作、討論等探究以及自學的過程,具備科學素養。

另含1學分的【探究與實作】學分,屬於自然領域的共同課程,以科學探究的精神,培養學生蒐集資料、解決問題和動手操作等能力。綜上所述,生物科課程內容最大的變動,在於著重科學概念的「發展脈絡」,「科學探究」能力的培養,並能「實際應用」所學知識,而避免記憶背誦與知識推疊。

108 課綱新增的「探究與實作」學分,對現行教學方式來說是重大挑戰。圖 / pixabay

此外,【探究與實作】學分本身就是一個劇烈的變動,該課程期望能以跨科概念為出發,透過探究歷程,使學生從做中學、利用所學的知識與技能,實際應用、解決問題。對第一線老師最大的挑戰,在於跨科課程模組不易開發,也不易執行。絕大多數的老師沒有開發跨科課程的訓練與經驗。

以上有關新課綱中生物課程的變動,是第一線老師看到自然科領綱後,馬上就能感覺到的變化。以下我想提出生物科教學在新課綱推動後,將會面對的一些較為深層的限制或威脅。

新課綱帶來的衝擊

新課綱強調要以科學發展的脈絡為主軸,要瞭解知識與理論是怎麼產生的,而避免只吸收過於零碎的知識。許多教科書編著者會認為就是要強調科學史,但事實上,列出科學家的姓名與發表重要文獻的年代,雖然交代了歷史事件的時序,但對勾勒科學概念的發展脈絡毫無助益。

教科書的編著者與教師,必須真的熟習生物學中各個重要的科學概念是如何產生、變動、轉化的,不然將科學史事件依時間排序,仍是背誦式的零碎知識。

科學發展的過程經常是多種假說並行,過去的課本卻只重視最終結果。圖 / pixabay

科學發展的脈絡一直是國內外教科書最缺乏的內容,因為礙於篇幅限制,且學習者只想知道最後的結論而不關心理論發展的過程。在科學概念發展過程中,被證實是錯誤的理論一直被認為是沒有用的,所以教材的編寫不重視曾經出現過的其他錯誤理論,加上考試制度追求標準答案,不是正確的答案無法幫助考試得高分。因此,教科書中常會以某科學家的經典研究,作為描述某科學概念建立的方式。但事實上,科學的發展常是網狀脈絡,有多種假說並行。且科學概念發展常常是聚眾人之力,逐漸演變的。這也難怪馬克斯·德爾布呂克(Max Delbrück)曾說: 「大部分教科書交代科學發展史的方式都百分之百的愚蠢」

(德爾布呂克為1969年諾貝爾生醫獎得主之一,文句引用自: 陳文盛,2017。孟德爾之夢:基因的百年歷史。遠流。)

目前執教生物學的生物教師,是經由傳統教育方式,閱讀傳統教科書所培訓出來的,所以一夕間要老師們接受與進行素養導向的教學方式,讓學生能經歷科學探究過程,並能掌握科學發展的脈絡,是有極大困難的。換句話說,要老師教學生有自學的能力,老師自己要先具備自學的能力。

以下舉幾個例子,說明教科書或教師備課內容,在「生物學素養」、「科學發展的脈絡」與「跨科連結」上的不足之處,這些不足之處可以凸顯在推動新課綱的理念上,將有哪些阻礙。

生物學素養不足,學理基礎不紮實

為何學生甚至老師會覺得所學的生物學知識是片段的、無用的,常常是因為知道的知識太少了,所以知其然而不知其所以然,自然無法作概念延伸、推展應用。

新課綱的生物必修學分大幅減少,教師需要準備的教材範圍與深度更加縮減,會使這個現象愈加惡劣。舉幾個高中生物學教材中沒有說明清楚的問題為例:

(一)植物光系統之反應中心為何稱為 P680 與 P700?

植物光系統的反應中心稱為 p680 與 p700,p 代表色素(pigment),680 與 700 代表兩者的吸光峰值各為 680 與 700 奈米(屬紅光範圍)。但查看反應中心的吸收光譜,常可發現光系統的最高吸收峰落在藍光區域,為何仍用紅光範圍的波長命名?

圖 / Caleb Kwok @ pexel

(二)為何固氮菌好氧又怕氧?

參與氮循環的微生物中,包含具有固氮能力的固氮菌,其固氮酶易受氧被壞,但固氮菌常為好氧菌,一群需要氧氣進行代謝的微生物,為何存在著需避免被氧破壞的酵素,這樣的矛盾是如何產生的?

對科學發展脈絡的著墨與認識甚少

國內生物學科學史的相關資料很少也參差不齊,許多國內外教科書對科學史的描述既主觀又偏頗。若教師教學用的教材本身,就已不符合科學概念的發展脈絡,甚至是錯誤的,易給學生錯誤觀念。

舉幾個科學史交代不清或有錯誤的例子:

(一)孟德爾的貢獻為何?為何孟德爾的論文沒有隨即影響科學界?

教科書對孟德爾的豌豆雜交實驗的許多描述,並非孟德爾當年的實驗設計,例如孟德爾並沒有進行試交,也沒有提出9:3:3:1的比例。更有甚者,教科書內所謂的〈孟德爾的遺傳法則〉,可能不是孟德爾所提出。教科書中的描述,那些與孟德爾無關?哪些為錯誤或容易誤導師生的內容?為何有學者認為孟德爾的貢獻在於數學模式的發現,而非遺傳模式的建構?

(編按:如果有看泛科學就可以略懂略懂喔ㄎㄎ)

(二)魏修所謂之「細胞源自於原來的細胞」一句,有何生物學上的意義?

魏修提出「細胞源自於原來的細胞」,補充了細胞學說的內容,是生物教科書上介紹細胞學研究的重要一環,這句話有何意義?魏修是基於什麼觀察與結論,才提出此理論?為何魏修被譽為細胞病理學之父?

跨科知識不足,無法完整解釋生物學現象

許多生物學現象,是由物理或化學法則在主導,所以要完善地說明解釋,必須由物理或化學的性質為基礎來說明。但許多生物老師在大學畢業後,對於數學、物理與化學等科目的知識逐漸生疏,在面對生物學的疑難雜症時,只由生物學的角度去詮釋,限制了理解生命現象的完整性。

在此舉幾個需用物理或化學法則來解釋的生物學現象例子:

(一)為何以氧分壓代表血液中的溶氧濃度?

呼吸生理的課程中,有一著名的氧合血紅素解離曲線,該圖橫座標以氧分壓代表血漿中氧量,而縱座標代表氧與血紅素結合的飽和百分比;在描述肺泡與組織時,亦以氧分壓與二氧化碳分壓代表該血漿或組織液中的氣體含量。為何在呼吸生理學的領域中,常以分壓代表氣體溶於液體的濃度?這個問題必須用到高中化學課所學的亨利定律。

許多生物學現象是由物理或化學法則在主導,例如我們會用分壓代表血液中的氣體含量。圖 / qimono@Pixabay

(二)入球小動脈的內徑大於出球小動脈,為何會使得腎絲球的血壓較高?

教科書描述:入球小動脈的內徑小於出球小動脈,可增加絲球體的血壓。這是為什麼呢?生物老師常用多線道的馬路縮減成少線道,造成塞車為例說明,但這樣的解釋並沒有解釋壓力為什麼會改變。其學理機制為何呢?這個問題必須用到物理學的流體力學。

筆者於幾年前注意到高中生物的教學現場存在著以上的問題,就希望能從自己開始做起,再幫助其他老師,逐漸增加生物教師的專業。我自2014年發起了【生物學學理解碼運動】,以教師研習的方式推廣,今年初出了一本書 《生物學學理解碼:從研究史、生態、生理到分子生物,完整剖析39個高中生物學疑難案例》,自108學年度起也開始在校內開課,帶領學生在生物學領域中好好地作學問。若對上述的問題或對其他生物學疑難雜症有興趣,歡迎參加我舉辦的生物學學理解碼研習(怎麼變成業配文了)。

給學生的建議:如果你在學習生物學的過程中,遇到疑難雜症,可以先查資料並和老師討論,查資料時建議用英文的關鍵字,且最好以專業網頁或專書、甚至期刊作為查閱對象,最好多找不同來源的資料相互比對。若你覺得你所提的問題很有趣也很重要,歡迎提供給筆者,我正在收集生物學的疑難雜症主題,希望能妥善解碼,成為生物學教育的資源之一。

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【特輯】爸比們父親節快樂!那些關於當爸爸的科學

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回憶過往,父親除了和我們一起玩樂,還有許多重要功能,像是:玩我們(?)

有媽的孩子像個寶,有爸的孩子也不賴。圖/giphy

關於父親有哪些科學故事呢?和我們一起看下去吧!

摩洛哥國王真的有可能成為888個孩子的父親!

摩洛哥國王伊斯邁爾(Moulay Ismael)有著一項非常傳奇的紀錄:據說他在 30 年內生了 888 個小孩,平均每年生將近 30 個,每兩個月生將近 2.5……嗯,小孩用小數點聽起來有點恐怖,每兩個月生5個。

伊斯邁爾國王這種媲美蟻后的行為真的有可能嗎?

圖/pixabay

這是一個數學問題,長話短說:可以的。

維也納大學團隊使用 Python 撰寫了 Wilcox-Weinberg、Jöchle、Barrett-Marshall 三種不同的受孕模型,運用此模型跑數值模擬,發現在假設隨機行房的情況下,國王平均每天各需要 1.97、0.83、2.30 次行房(每個模型結論略有差異),持續三十年不間斷,就能達到傳說中的兒女數。

得到初步結果後,研究團隊加入更多因子設法讓模型更貼近現實狀況。比方說,當時的習俗不允許在女性經期內行房,此習俗會提升受孕的機率,減少國王白做工的比例,三種模型下的平均行房次數會各自下降成 1.59、0.75、1.87。如果國王再精明一點,還懂得叫人去算排卵期,那麼他可以再輕鬆點,平均只需要 0.68~1.44 次的行房就能生出破千位子女。當然,這可能得需要一個團隊來幫他算,畢竟國王的後宮高達五百多人。就算用 Google calendar 來管理也是一件工程浩大的事情。

然而,現實生活中也有不盡如人意的事情,不是每次懷胎九月都能順利生產的,再考慮到這些不順利的狀況後,國王平均每天約 0.83~1.63 次行房。數據是給出來了,但能不能真的做到,我想是很講天分的一件事(可能比絕大多數的事情都還要講天分吧)。

為什麼在很多語言中父親都叫 Papa?

根據語言學家 Jakobson 的分析,mama/papa 這兩個詞很有可能是小孩的父母親創造的。

當嬰兒進入了呀語時期,就開始會發出他的父母熟悉且可以辨識的音,哪些聲音呢?這會與發音的困難度有關,分成子音和母音來看,最容易發的母音是 [a],因為你只要張開嘴巴、震動聲帶、送出氣流,音就發出來了,舌頭和嘴唇幾乎都不用動;子音則是 [m]、[b]、 [p]。因此,[ma]、[pa]、[ba] 可說是最容易產生的發音組合。

「呀語時期」的兒童,開始發出成人可以辨識的音。 圖/pixabay

當小孩發出 mama 的音時,母親會很興奮的認為小孩在與他互動,並且認為小孩是在叫她,而不是在叫家裡的狗、桌上的食物等。接著,母親就會開始認為,這是小孩所說的第一個字,「叫 mama、叫 papa」就是常見的父母親和小孩的 baby talk。

接下來, mama/papa 這兩個詞會開始擴展,父母會向親戚好友說:「我的小孩會開始叫 mama/papa 囉」。從小孩的牙牙學語到親朋好友的認知,於是 mama/papa 開始代表著父親和母親的意思,詞彙開始進入這個語言的系統裡,社會上就有越來越多人這樣使用。

基因上有兩個爸爸是有可能的?

事實上,同性生殖在其他物種並非罕見的現象,很多爬蟲類、鳥類、鯊魚以及一些昆蟲和植物都有同性生殖的現象。這些同性生殖的後代通常來自雌體的細胞,因此有另一個大家較為熟悉的名詞:「孤雌生殖」,也就是子代的兩套染色體都來自母親。

然而孤雌生殖並不存在於哺乳類中;與之相對的「孤雄生殖」更是聞所未聞,僅在一種斑馬魚上發現過而已。

在這個研究中,研究團隊在實驗室中培育出了兩邊的基因都由雄性提供的小鼠──也就是實驗室內的孤「雄」生殖。

研究團隊比較了父源與母源單倍體胚胎幹細胞的差異,發現他們在發育過程都會出現相近的甲基化模式,因此推測孤雄小鼠是有潛力被創造出來的。研究人員在父源單倍體胚胎幹細胞篩選出了七個基因印記並將其去除,再將之與另一顆精子結合。最後這些細胞成功發育成活的孤雄小鼠,只是都在出生後兩天內死亡。

原先在動物界極為少見的孤雄生物,居然可以在哺乳類被建立出來!只是不難想像,如果要培育出正常發育且具生育能力的孤雄小鼠,還需要相當多的實驗和努力。

有爸可靠,影響女兒的成熟速度?

眾多研究早已發現,父親對孩子的各方面影響都很巨大。但是萬萬沒想到,在父親消失或失格的家庭中,女兒的性成熟速度竟然會比較快,此外,這些失父之女會提早發生性行為,而且懷孕生子的年齡也會提早!

這究竟是怎麼一回事呢?

從演化心理學的角度來看,其中一個解釋可能是:父親所展現出來的親子照顧行為品質,會成為女兒判斷周遭未來配偶之品質的依據。

當家中爸爸的親子照顧行為失格、或者根本就「出國深造」(跑路)時,女兒會認為自己生存環境中其他男性也具有類似特質。女兒在這種預期心理(潛意識)之下,可能就會不知不覺的改變自己的生殖策略,來讓自己更有繁衍優勢。那是怎樣的生殖策略呢?答案:性早熟、提早發生性行為、以及提早懷孕生產。

最近幾年的研究中都顯示,父親在家庭中的參與狀況,的確都會影響到孩子的表現。在有爸可靠的家庭中,嬰兒的死亡率、孩子的生病風險、學童在學校的課業成績、以及小孩長大後的社經地位等各項指標,都有較佳的表現。

老掉牙的趁著父親節跟爸爸抱一下、適時表達自己情感也是很重要的唷!圖/giphy

伴隨父親節的來臨,老掉牙出去吃個大餐,或是跟爸爸抱一下、適時表達自己情感什麼應應景。還是要提醒大家,表達情感不用等節日,隨時都可以跟家人朋友好好道謝或分享心情喔!

祝天下的好爸爸們父親節快樂!

延伸閱讀:

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匱乏才是塑造人類的動力——《進擊的智人》書評

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有「中國特色」的人類大歷史

圖/pixabay

《齊民要術》成書於 6 世紀,是北魏時代的農業生產技術大全。書中記載:種植石榴樹時,年底要在樹上裹些東西保暖,隔年二月再解開,否則樹會凍死。《齊民要術》描述的地點應該是山東臨淄,然而,在今日的臨淄種石榴樹根本不用特別保暖,樹木就能正常過冬。合理的解釋是,臨淄 6世紀時的氣候遠比現在寒冷,不利農業生產。

除了科技生產力不同以外,古今人類面對的氣候也不一樣,環境條件變化導致的匱乏,是《進擊的智人》不斷強調的一大關鍵──人類歷史上有許多關鍵時刻,發明石器、已知用火、播下種子……但是本質上仍然是一部匱乏史。在河森堡筆下,人類回應各式匱乏的挑戰,是驅使人類適應、演化的主要動力。

《進擊的智人》作者河森堡,是中國國家博物館 8年經驗的講解員。河森堡是位優秀的解說員,他寫的書讀來也很有遊覽博物館的感覺,主題清晰,解說流暢,舉例生動而容易想像,例如用外送小哥對交通的熟悉與否(超級有中國特色!),類比非洲古人類尋找資源的情境,充分展現出他長年與聽眾互動,善於抓住受眾注意的專業。

河森堡是以中文寫作的中國人,本書可謂有中國特色的《人類大歷史》。在台灣能讀到的這類人類演化史作品,絕大部分翻譯自西洋書籍,而歐美作者幾乎不可能如河森堡這般取材與安排。本書前半的舞台以非洲為主,這是人類長期發展的家園,後半則漸漸轉換以中國為主體,闡述一齣從中國視角出發的智人大河劇;台灣讀者讀來是否會感到親切,大概因人而異,不過多半會覺得新鮮。

十分豐富的匱乏歷史

圖/pixabay

本書大約 300 頁,觸及的主題卻十分廣泛。最近幾年人類演化學界可謂突飛猛進,許多新發現、論點不斷推陳出新,《進擊的智人》大部分資料跟得上學術界的最新進展,而且資訊整合得宜,讓讀者容易吸收,相當難能可貴。

可惜包羅萬象的題材下,仍有少數取材沒有跟上較為可靠的新研究。例如講到 7 萬多年前的多峇巨災,河森堡的介紹仍然停留在舊論點:「多峇巨災是智人近期演化的篩子,少數倖存的人類之後走出非洲」,不過較新的研究主張,多峇火山爆發造成的影響短期雖大,卻沒有維持太久,影響其實不如過去認為的那麼深遠。另外像「莫維斯線以東沒有阿舍利石器」,也已經遭到新出土的考古學證據推翻。

介紹距今約 30 萬年,至今最早的北非智人化石時,河森堡提到他與攝影團隊曾一同造訪當地,親身體驗會讓鞋底融化的氣候,以此表達「匱乏塑造了我們」,又藉此引伸到人類體毛的退化與散熱機制。這兒可能有些誤會的是,與智人化石一塊出土的,還有羚羊、牛羚、斑馬、鴕鳥、陸龜等等動物,可見 30 萬年前智人居住在北非時的氣候並不乾燥、炎熱,環境其實與現在的東非類似,和台灣一樣適宜人居。

《進擊的智人》制定了「匱乏」作主軸,整本書圍繞著各種匱乏展開議論,尤其書的後半講到中國,更可謂一部中國匱乏史,天災、饑荒、食人,特別是書末提及罌粟一段,「山西自廣種罌粟以來,五穀所產漸少,民間毫無蓋藏,一遇旱荒立見其拙,此尚謂害而不由罌粟,其誰信之?」,光是文字讀來仍令人怵目驚心。如今豐衣足食的我們,確實不該忘記過去那些匱乏的歷史,記取教訓。

擺盪在匱乏與豐饒之間

圖/wikimedia

不過,就像撒哈拉有時候是熱死人不償命的乾燥沙漠,有時候卻又是水草豐美的滋潤綠地,匱乏的另一面其實是豐饒,而一體兩面的豐饒與匱乏,同在兩者背後的是不穩定。假如一塊環境長期都很匱乏,恐怕也不需要特別關心匱乏的問題;讓匱乏真正成為問題的,是同一個地方有時候匱乏,有時候豐饒的不穩定性。歷史上不斷重複的案例是:豐饒時有利發展,人口增加迅速,匱乏時無力應付,人群流離失所。

回應匱乏的挑戰,是人類演化的動力之一,卻不是全部。農業起源真的是為了回應全新世初期的逆境嗎?某些地區或許如此,但是即使只關注中國境內,在黃河、長江中下游這兩個農業起源中心之外,另一個農業中心,南方的珠江三角洲的演變過程似乎就不太一樣。更別提新幾內亞、北美洲的東部農業叢(Eastern Agricultural Complex)、非洲的西非、薩赫勒(Sahel)等農業起源中心的不同脈絡。

《進擊的智人》取材上強調匱乏的一面,重視人類在逆境下被動的演化,讀者卻也不可忽視人類在豐饒狀態下,主動展現過的無窮創造力。提出這些相異視角並非是為了否定本書,事實上,正是因為本書主軸清晰,論點有力,這才有激盪不同觀點的價值。讀者在閱讀《進擊的智人》之際,感慨匱乏塑造人類之餘,若是也能牽起書中另一條一直潛伏在旁的線索──順境時的創意,將能更全面地認識人類歷史,以及每一個人自己。

河森堡有個運用極佳的比喻:「摺疊時間」。從兩百萬年前的石器,一千年前的耕犁,到現代的電腦,這些科技產品彷彿壓縮了許多時間,讓人能以更高的效率,更短的時間達到目標。人類文化發展程度愈高,能夠摺疊的時間也就愈多,而整部人類的歷史,就摺疊成《進擊的智人》一書。

——本文摘自《進擊的智人》, 2019 年 7 月,平安文化出版。

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惡名昭彰的前額葉切除術捲土重來?現代問題終於有了現代手段──《皮囊之下》

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編按:曾經有段時間,「前額葉切除術」為精神醫學帶來了無限希望,許多醫生用這種方式將重症病患的前額葉切除,好讓他們變得乖順、情緒穩定,因此也被視為「幸福的切割」,但可怕的代價緊接在後──許多接受手術的人智力退化到連生活都無法自理,這種不可彌補的終生遺憾給手術發明者引來了排山倒海的批評。但時至今日,類似的手術仍被廣泛應用於治療重度癲癇病患,咦?事情是怎麼發展的呢?

大腦可以維修嗎?

美國電視影集《絕命毒師》(Breaking Bad )的主人翁是華特.懷特(Walter White),他是個身無分文且罹患肺癌的中年高中化學老師,他與以前的學生傑西.品克曼(Jesse Pinkman)一起投入了生產結晶甲基安非他命的罪犯生涯,希望生前販毒的大筆錢財能夠做為死後安家之用。該電視影集製作人文斯.吉利根(Vince Gilligan)曾經簡單地說過,這個五季的電視影集就是把奇普斯先生(Mr. Chips, 譯註:英國小說家詹姆士.希爾頓〔Jame s Hi l ton〕的作品及其改編電影《萬世師表》〔Goodbye, Mr. Chips 〕的主角)變成疤面煞星(Scarface,譯註:美國同名犯罪電影毒梟主角的暱稱)。

《疤面煞星》劇照 / 圖:Medium

腦葉切斷術(lobotomy)曾經是醫學手術中的疤面煞星;過程會切開人的大腦,切除或刮掉腦葉以便達到治療精神失調的病徵的目的,有些時候會損害人的個性和智能。

至於寫這篇文章的個人目的,我想要向你們描述把這個疤面煞星變成奇普斯先生的手術。我希望可以說服你們,這個曾經惡名昭彰的醫學手術現在已經值得信賴,而足以為許多遭受顳葉癲癇之苦的人帶來希望;此外,我也想恢復「lobotomised」(接受腦葉切斷術)這個英文字本有的姿態,使其不再是用來形容一個人不夠聰明,或是受到神經外科介入治療而變成植物人的貶抑之詞。

不過,如同華特.懷特大概會說:「傑西,我們可不要操之過急。」我們需要從疤面煞星開始談起。

簡單而粗暴,為了治療精神疾病而誕生的腦葉切斷術

第一起的腦葉切斷術發生於一九三五年,同時也稱為腦葉切除術(lobectomy,譯註:兩者的差異主要在於,一個是前額葉的部分, 另一個是整個腦葉),是由葡萄牙神經科學家安東尼奧.埃加斯.莫尼茲(António Egas Moniz)主持進行。對於一個拿著冰鑿從眼睛後方敲入並像切雞屁股般地切掉人的些許大腦的手術,許多人可能會心生納悶,這種東西怎麼可能一度蔚為風潮;不過,這個手術的使用在一九四○年代初期開始急劇增加,到了一九五一年的時候,單就美國而言,腦葉切斷術就執行了接近兩萬宗。埃加斯.莫尼茲甚至在一九四九年得到了諾貝爾醫學獎,原因正是他發現了「腦葉切斷術對於某些精神病的治療價值」。然而,這個手術始終備受爭議,而且有一些受害者。隨著一九五○年代中期開始採用抗精神病的藥物治療方式之後,腦葉切斷術隨即近乎完全棄置不用。在這篇文章的第一部分,我所關注的正是這些粗陋的早期腦葉切斷術。

Eunice Kennedy, left, and her sister Rosemary Kennedy in 1938.

甘迺迪的妹妹蘿絲瑪莉(右) / 圖:CNN

我相信你們都熟知約翰.甘迺迪(J. F. Kennedy),以及李.哈維.奧斯華(Lee Harvey Oswald,譯註:一般認為此人是甘迺迪暗殺案的頭號嫌犯)對他的頭部造成的傷害。然而,你們可能不知道, 甘迺迪的妹妹蘿絲瑪莉(Rosemary)是早期接受腦葉切斷術的病人之一,時間是一九四一年,當時的她只有二十三歲。她或許不是學校裡最聰明的學生,可是她的日記顯示了她是一個思考周密且觀察敏銳的年輕女子,在由當代最有野心和最無情的大家長約瑟夫.甘迺迪(Joseph Kennedy)所掌控的大家族中,她正在力爭上游。由於蘿絲瑪莉有主見且叛逆,醫師們就說服了他的父親可以採用一種尚在實驗階段的新手術,藉此控制固執女兒波動無常的情緒和變化莫測的行為。然而,他並沒有諮詢太太的意見,看來她似乎不太可能同意這件事。 我們至少可以說,整個手術的經過實在駭人。

醫院只讓蘿絲瑪莉服用了一劑溫和的鎮靜劑。詹姆士.瓦茲醫師(Dr James Watts)從頭殼往大腦上劃下了外科手術切口,他們用來切除一小塊大腦的器具看起來像是一把奶油刀。在瓦茲醫師進行切除時,華特.費里曼醫師(Walter Freeman)則問蘿絲瑪莉一些問題,他要她背誦《主禱文》(Lords Prayer ),而另外兩位醫師則幫忙粗略估算要切除多少大腦;令人匪夷所思的是,他們依據的並不是腦部的電氣活動,而是蘿絲瑪莉對問題的回應。情況就有點類似艾薩克.牛頓(Isaac Newton)用一支光禿的粗針就要觀察自己眼球底部一樣:我們只能說這是莽撞的行為。當蘿絲瑪莉開始背得顛三倒四之後,醫師就停止了手術。動完腦葉切斷術之後,大家很快就發現這次的手術無疑是個大災難。蘿絲瑪莉的心智能力退化成如同兩歲大的小孩,她馬上被送入精神病院,終其一生都無法言語或走路,而且伴隨著失禁症狀。約瑟夫.甘迺迪後來不曾再見過這個女兒一面。至於蘿絲瑪莉的兄弟姊妹,則要等到二十年之後才知道了這個姊妹為何從家族消失的真相。

《飛越杜鵑窩》劇照 / 圖:NY Times

我跟許多人一樣,對腦葉切斷術的認識是來自文學和電影。田納西.威廉斯(Tennessee Williams)的姊姊也叫蘿絲,也接受了腦葉切斷手術而終身失能。這位偉大的劇作家在其劇作《夏日癡魂》 (Suddenly Last Summer )批評了這種手術,在劇中,這樣的手術則是讓同性戀者得以「道德健全」的手段。不過,真正讓這個手術的惡名以最大力道傳播出去的,應該是肯.克西(Ken Kesey)一九六二年的小說《飛越杜鵑窩》(One Flew Over the Cuckoo’s Nest ),該小說更於一九七五年被改編成由傑克.尼克遜(Jack Nicholson)主演的同名電影。這個故事的英雄是勇猛、叛逆和充滿魅力的藍道.P.麥墨菲(Randle P. McMurphy),由於他攻擊了奧瑞岡(Oregon)州立精神病院專橫的護士長,後來被迫接受腦葉切斷術。整個故事的敘述者「酋長」波登(Chief Bromden)描述了手術的悲慘結果:「一直張著眼睛,裡頭的腫脹已經消退得差不多了;眼睛就這麼瞪著刺眼的月光,闔不上也進不了夢鄉,由於張開了這麼久且無法眨眼而眼神呆滯,看來就像是保險絲盒裡燒掉的保險絲一樣。」另一個病人是這樣形容麥墨菲:「那張臉面無表情,就像是商店裡的假人……」我依然清楚地記得,電影裡的酋長溫柔地抱起麥墨菲仰臥的身體的那個時刻,他看著朋友的空洞臉龐才驚恐地意識到:雖然燈是亮著,但是沒有人在家。這可以說是現代電影史中最令人震驚的時刻之一。幾乎同樣讓人不安的電影畫面則是出現在一九六八年的經典科幻電影《浩劫餘生》(Planet of the Apes );查爾頓.赫斯頓(Charlton Heston)所飾演的太空人泰勒(Taylor)發現未來的猩球科學家已經為同行的團隊成員施行了腦葉切斷手術。

莫尼茲醫師(António Egas Moniz) / 圖:Worldpress

關於腦葉切斷術的背景說明如下:費里曼醫師和莫尼茲醫師是這個手術的先驅,他們之所以會進行這個費里曼自己描述為「手術誘發的童年」的手術,就是試圖利用這個手術來治癒思覺失調症、慢性頭痛、偏頭痛、產後憂鬱、躁鬱症以及輕度行為障礙等疾病。費里曼醫師曾經在一天之內就進行了令人瞠目結舌的二十五起腦葉切斷手術, 因此許多接受手術的人都下場不佳也就不足為奇了。有個名叫霍華德.杜利(Howard Dully)的小男孩是因為不討母親歡心而被迫接受手術;二次大戰之後,好幾千位返家後出現創傷後壓力症候群的美國士兵都接受了腦葉切斷手術。執行手術的醫師都認為,除了手術使人身亡之外,病人的永久性腦部損傷和退化成只能自行呼吸的植物人的狀態,都不過是有效治療手段的附帶傷害。

現代科技讓腦部手術不再是沒有地圖的冒險

讀到這裡,我可以理解你們可能覺得我給了自己一個全然無望的任務,畢竟想讓黑面煞星變成奇普斯先生幾乎是自不量力,更別說是宣稱腦葉切斷術已經是值得信賴的手術了。不過,現在的情況確實如此。

事情的變化是這樣的。回到一九四○年代和一九五○年代,外科醫師拿著冰鑿和奶油刀在腦袋瞎弄,他們對於自己在做的事要不是一知半解,不然就是根本一無所知,情況有點像是從西班牙啟航的探險家克里斯多福.哥倫布(Christopher Columbus),既沒有地圖,也不清楚自己真的要前往哪裡,或是到了那裡會發現什麼。基本上,改變的就是地圖製作的這個部分。多虧了X光、發射電腦斷層掃描攝影術、核磁共振造影、正子斷層造影掃描、單光子射出電腦斷層造影掃描、腦電波圖和腦深層電刺激的發明,外科醫師現在對於大腦先前神祕的拓樸圖有了更清楚的概念,也就更能夠了解大腦發生了什麼事、發生的部位和發生的原因。我們現在已經可以確切地說出掌管視覺、嗅覺、語言,或行動的各是大腦腦葉的哪個部分,舉例來說,無論好壞,掌管我發表演說的大腦部分是布洛卡區,是位於額葉的一個區域;告訴我時間不夠要快點說完的大腦部分則是位於大腦後部的頂內葉區。

大腦結構圖 / 圖:台灣巴金森之友協會

對於大腦這個最美好的人體器官的偉大奧祕,我們現在終於擁有能夠了解的手段,而這是佛朗茲.約瑟夫.加爾(Franz Joseph Gall) 和凱薩.倫柏羅索(Cesare Lombroso)等早期的大腦和頭部製圖師做夢也想不到的方式。現在的我若是能夠找出,到底是大腦的哪個部分竟然瘋狂到讓我覺得自己能夠完成以神經外科為主題的書寫任務,如此一來,我們或許就知道了一切。我們現在已經配備了人體頭部的世界地圖(mappa mundi),我們不妨將之稱為一份電子版的大腦地圖(mappa cerebrum),這彷彿是外科醫師擁有了進入人體頭顱探索旅程的最新衛星導航系統;不管是簡單的顱骨切開術,或者是在顱骨鑽洞來緩和硬腦膜下血腫,我們現在對於所有的神經外科手術的療程和結果更有信心。

NHNN and ION.jpg

國立神經病學和神經外科醫院 / 圖:Wikipedia

基於一些(大概與先前詳述的既有名聲相關的)敏感原因,現在的神經外科醫師都會說腦葉切斷術是一種「前顳葉切除術」(anterior temporal lobectomy,簡稱ATL)。這項手術需要完全移除大腦顳葉的前面部分,是目前針對醫學上難以治療的內側顳葉癲癇(medi a l temporal lobe epilepsy,簡稱TLE)病人的標準治療方案,也就是說這樣的病人無法以抗癲癇藥物來控制癲癇性痙攣。雖然這個手術依然有風險而且極為昂貴,但是據報有介於百分之八十到百分之九十的病人在術後都不會再出現癲癇。

我們已經不再動用奶油刀或冰鑿來切開大腦。我可以告訴你第一手的資料,這是因為身為你的勇敢報導者的我在幾星期前去觀摩了一次前顳葉切除術的進行,地點是位於倫敦皇后廣場(Queen Square) 的國立神經病學和神經外科醫院(National Hospital for Neurology and Neurosurgery)。一天之內進行二十五次腦葉切割手術的年代已經一去不復返,我看的那一場前顳葉切除手術幾乎進行了八小時,而且參與手術的醫護人員共計九位,其中包括了三位神經外科醫師。手術開始之前,病人頭部X光片上的一個微小到幾乎看不見的損傷或疤痕吸引了我的目光,而那或許是連瑞士鐘錶匠都不會注意到的,但是卻逃不過我們的神經外科醫師麥克沃伊醫師(Dr McEvoy)的法眼。麥克沃伊醫師向我解釋,那個疤痕必然跟病人的癲癇有關,大概是病人小時候發高燒所感染的結果。在倒不如說是一點都不狂熱的氛圍之中,前顳葉切除手術正式開始。

white medical equipment

清潔、衛生的現代手術設備 / 圖:Unsplash

目前,在進行顱骨切開術之前,光是使用電動手術刀(或是俗稱的「保威」[Bovie]手術電燒刀)來移除肌瓣和清理頭顱表面,可能就要花上將近兩個小時的時間。接下來是以高速電鑽來進行顱骨切開術,而過程中發出的聲音和味道都讓我想起了自己讓牙醫補牙的經驗。醫師切下了一個火柴盒大小的顱骨,並且將之安全地保存,以便之後能夠嫁接回去。

就在顱骨下方,有一層叫做硬腦膜的薄膜包裹著整個大腦,看起來就像是雜碎羊肚(haggis,譯註:此為將肉雜、洋蔥和調料等放入羊胃中烹煮的一種蘇格蘭料理)上的外皮。切開薄膜後,顯露出來的就是閃閃發光的灰色大腦,上頭布滿了蛛網狀的血管,簡直像極了電影《異形》中有趣的異形蛋。使用了巨型神經外科顯微鏡,就連像人類頭顱這樣深沉而無法進入的腔體都能夠一目了然,才能夠在今日執行切除大腦的精巧工作。

在為病人動手術的時候,外科醫師告訴我,動完腦葉切割術的大腦很快就會重新自我配線;現在的病人在一輩子深受癲癇性痙攣之苦後,對於大腦在術後要建立新的突觸所帶來的短期不便,都認為那是值得付出的代價。就我外行人的意見來看,相較於早期的粗略估算和冰鑿,更別說是背誦《主禱文》的方式,現今的整個高度科技和極度精細的科學手術可以說是極大的進步。相信你們也很樂意知道,現在那位病人的術後復原良好,而讓他需要動神經外科手術的前顳葉癲癇也完全消失了。

如果換成是華特.懷特的年輕犯罪拍檔傑西.品克曼在場目睹這場令人讚嘆的手術的話,我想他一定會跟神經外科醫師擊掌致意並且說道:「唷,科學,很神喲。」

「皮囊之下:15則與身體對話之旅」的圖片搜尋結果

——本文摘自《皮囊之下》,2019 年 4 月,健行出版社

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放暑假了要做什麼?當然是看書啊:十五本寓教於樂的科普書

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編按:炎炎夏日何處去?在不適合室外活動的天氣下,一起來讀書吧!我們本次邀請博覽眾多科普書的 Gene 推薦一系列精采的近期書單,也歡迎你來跟我們分享你的推薦書單。

書本不是為了應付課程和考試而存在的,上課和考試之外的好書,帶來的樂趣並不會比玩遊戲和看電視電影少喔!就趁暑假,來讀讀老師課堂上可能不會讓你來讀的好書吧!

以下本本都是寓教於樂的好書,也能讓你的知識和認知同時升級,讀完一章就是打掛一隻小怪,讀完整本就是打趴一隻大BOSS!通關後的心智肯定會變得更強大!

菇的呼風喚雨史

讀了這本《菇的呼風喚雨史:從餐桌、工廠、實驗室、戰場到農田,那些人類迷戀、依賴或懼怕的真菌與它們的祕密生活》(Beckoning the Wind, Summoning the Rain: Stories of Mushroom),保證你會對真菌的印象從此改觀,而且還能充份認識到真菌的無所不在,甚至開始關注你平時忽視之處,讓生活增添不少趣味。

菇的呼風喚雨史》除了科普作家顧曉哲生動且深入淺出的文字故事,還配上生態畫家林哲緯手繪全彩精美插畫,值得好好珍藏。

看不見的雨林

自稱從小患有「作文恐慌症」,十分懼怕作文課的胖胖樹王瑞閔,為了分享他心愛的植物,出版《看不見的雨林──福爾摩沙雨林植物誌:漂洋來台的雨林植物,如何扎根台灣,建構你我的歷史文明、生活日常》。

看不見的雨林──福爾摩沙雨林植物誌》這本圖文書,並非單純的圖鑑,也不僅是植物科普書,而是蒐集許許多多精彩絕倫故事──包括植物本身的故事,還有經濟貿易和文化交流的故事。無論是門外漢又或是植物愛好者都能讀得津津有味,是本文理共賞的好書!

獸醫超日常

當我讀到這本令人捧腹大笑的《獸醫超日常》(The Travelling Vet: From Pets to pandas, My Life in Animals),立馬重拾童年曾想要當獸醫的幻想──原來自己的工作和生活精不精彩,是自己的心態決定的!

在《獸醫超日常》中,強納森精挑細選與二十種動物的有趣經驗和讀者分享。雖然他不是在大型動物醫院、大型動物園或者國際動物保育組織中任職的名醫,而是英國小地方小型動物醫院的「普通」獸醫師;雖然有幾次到南非去捕捉、移地安置、臨床治療大型野生動物的經驗,不過他職業生涯的大部分時間也都是看看貓貓狗狗,有時候出勤到鄉間牧場中為牲畜解決疑難雜症,但在《獸醫超日常》書中能見識強納森十一年極為精彩的行醫生活。

他了不起之處,就是能把這些日常生活寫成「超日常」。《獸醫超日常》書中每一章末都附有該動物的相關知識和資訊,也有保育團體的網站或活動網址,讓有心讀者可以更加認識這些動物,甚至親身參與相關活動。

上帝的手術刀

生命科學家究竟是如何修改基因的呢?基因改造會製造出怪物嗎?我們將能隨心所欲地訂製小孩嗎?

如果對這些問題好奇,這本《上帝的手術刀:基因編輯懸疑簡史》會提供很好的思考材料。本書只有個五章,用了很多實例和故事講述基因編輯的歷史,也深入淺出地解釋了箇中的原理。

和許多相關科普書籍不同的,這本《上帝的手術刀》是本入門門檻足夠低的好書,但又不會淺顯到讓生命科學相關科系出身的朋友感到無趣,入門、進階兩相宜,非常適合非生命科學出身的朋友來讀,也很適合當作大學分子生物學、遺傳學等課程的推薦書單。

人類這個不良品

不管怎麼看,我們人類都很像是設計不良、毛病多如牛毛的產品啊!

想要知道我們人類設計不良到什麼荒唐的地步嗎?《人類這個不良品:從沒用的骨頭到脆弱的基因》(Human Errors:A Panorama of Our Glitches, from Pointless Bones to Broken Genes)可以給你更多案例,讓你發現,如果人類是被某種超自然力量設計出來的,那麼鐵定稱不上是智慧設計,而是智障設計!讀了《人類這個不良品》,會發現人類設計不良到一個人神共憤的地步!

口感科學

美食滿足人的食慾,並不僅僅在於五味俱全而已,同樣令人食指大動的還有千變萬化的口感,這也是為何美食節目愛用酥脆爽口、爆漿彈牙、入口即化、香Q軟嫩、油而不膩、鮮美多汁等等來形容美食。

這本《口感科學: 由食物質地解讀大腦到舌尖的風味之源》(Mouthfeel: How Texture Makes Taste)就是要教我們更科學地認識及製作出令人回味無窮的口感,讓口齒留香的珍饈美食更加令人垂涎欲滴!

口感科學》很科學地解說了味道與風味的複雜世界,從神經科學的角度探討口與鼻和食物的互動,解說了口感這個整體風味經驗的中心要素有何功能。

真確

真確:扭轉十大直覺偏誤,發現事情比你想的美好》(FACTFULNESS:Ten Reasons We’re Wrong About the World–and Why Things Are Better Than You Think)做為一本談論世界真實狀況的好書,可讀性高到違反直覺!這是本不僅真確,還很真誠的好書!

如何對抗媒體和網紅帶給我們的資訊偏見和直覺偏誤?除了用數字判讀外,就是了解以上提到的各種直覺偏誤。要理性地討論真實世界的資料並不容易,就像要選擇吃真正健康養生的粗茶淡飯不會比吃大魚大肉容易,可是因為漢斯.羅斯林是個溝通能力很強的高手,他把《真確》這本書寫得不僅不枯燥乏味,而且還趣味橫生,把青菜豆腐做成美味的佳餚。

狼的智慧

狼,在人類的文化中,背負著許多醜惡的象徵,也帶著詭異的神秘感。許多和狼有關的中文成語也大多沒好話,像是豺狼當道、狼心狗肺、狼狽為奸、狼子野心、狼貪鼠窃等等;童話故事如《小紅帽》、《三隻小豬》中,狼也是標準的反派。

即使是愛狗人士,對狼多半不具好感。可是我們絕大多數人,其實並不懂得狼,我也不例外,直到讀了這本好書《狼的智慧:黃石公園的野狼觀察手記》(Die Weisheit der Wölfe)。

狼的智慧》作者愛莉•瑞丁格(Elli H. Radinger)是來自德國的野狼觀察員,她原本是學法律的,儘管媒體有時會用狼來比喻一些律師的貪婪和凶狠,但是瑞丁格寧可和野狼相處也不願意在辦公室裡和同行為伍,於是遠赴美國的田野去當志工觀察野狼。在十幾年在田野長期保持距離觀察狼的生活中,她一點也不覺得辛苦和乏味,甚至還從狼身上體悟到不少待人接物的道理。

什麼時候是好時候

《孫子.軍爭》曰:「故三軍可奪氣,將軍可奪心。是故朝氣銳,晝氣惰,暮氣歸;故善用兵者,避其銳氣,擊其惰歸,此治氣者也。」,所以俗話說「朝氣蓬勃」,而且「一年之計在於春,一日之計在於晨」。

到底是早上工作效率好,還是晚上呢?讀了這本暢銷書作家丹尼爾.品克(Daniel H. Pink)的好書《什麼時候是好時候:掌握完美時機的科學祕密》(When: The Scientific Secrets of Perfect Timing),搞不好就能夠更加見機行事!

什麼時候是好時候》用心理學、生物學、神經科學和經濟學等等領域對見機行事的研究,每一章提供時間駭客指南,讓我們能夠直接駭進我們的時機系統中,給我們極為實用的建議。

自然的奇妙網路

渥雷本是位堅守理念的森林看守人、明察秋毫的觀察家、情感豐沛的文學家、知識淵博的科學家、文筆優美的自然作家,他為我們翻譯出大自然深藏不露的各種有趣互動關係。

德國森林看守人彼得•渥雷本在這本《自然的奇妙網路》(Das geheime Netzwerk der Natur)中,用他長達幾十年的學養和觀察,帶我們見識到狼幫了黃石公園的樹一把、森林甚至幫助了海中的鮭魚、蚯蚓能操作野豬、樹木之間以化學物質溝通、灰鶴傷及西班牙的火腿產業,甚至連落葉樹木都影響了地球的自轉,還有針葉林能夠製造雨水等等。

科學大歷史

科普作家雷納.曼羅迪諾(Leonard Mlodinow)在新書《科學大歷史:人類從走出叢林到探索宇宙, 從學會問「為什麼」到破解自然定律的心智大躍進》(The Upright Thinkers: The Human Journey from Living in Trees to Understanding the Cosmos)就幫我們探索:千年來人類的好奇心和求知慾,把我們帶到哪裡去探索詩和遠方?這值得所有理工科學生和對科學好奇的朋友一讀。

曼羅迪諾在《科學大歷史》帶我們鳥瞰完整的科學演進,深入探索影響科學思維的種種文化條件。

刻意練習

「一萬小時法則」是麥爾坎.葛拉威爾(Malcolm Gladwell)在暢銷書《異數:超凡與平凡的界線在哪裡?》(Outliers: The Story of Success)一書中指出,要成為某個領域的專家,需要至少一萬小時的練習。

然而,《刻意練習:原創者全面解析,比天賦更關鍵的學習法》(Peak: Secrets from the New Science of Expertise)卻告訴我們,光有練習的「量」是不夠的,還必須兼具練習的「質」,亦即必須「刻意練習」,才是決定個人成就高低的關鍵所在。

刻意練習》提出「心智表徵」的概念,刻意練習就是要練出高效率的心智表徵,那是一種對應某物品、某概念、一系列資訊的心智結構,讓高手的心智能如直覺般地快速運算。對一位有心向學的好青年來說,沒讀過《刻意練習》,別說你想成為頂尖高手。

毒特物種

要談這些毒液的優異毒家報導,非這本《毒特物種:從致命武器到救命解藥,看有毒生物如何成為地球上最出色的生化魔術師》(Venomous: How Earth’s Deadliest Creatures Mastered Biochemistry)莫屬!

作者克莉絲蒂.威爾科克斯(Christie Wilcox)特立毒行地談了好多種毒液的毒具匠心,各種毒特物種在她的生花妙筆下毒來毒往,真的是毒開生面。

攀樹人

很多城市人一輩子都沒有爬上樹的經驗,這甚至是多數時候連想都不會想到的活動吧。

讀了這本《攀樹人:從剛果到祕魯,一個BBC生態攝影師在樹梢上的探險筆記》(The Man Who Climbs Trees),得知作者艾爾德里德(James Aldred)小時候對樹產生特別的興趣,原先讓我感覺是個好陌生、好罕見的愛好,可是讀完後卻有種不攀樹才是不正常的錯覺。

艾爾德里德開頭就描寫了在好幾十公尺上空的吊床過夜,一直讀到後頭的章節,一再體驗高潮迭起的劇情,彷彿和作者一樣在樹上經歷各種出生入死的奇遇後,我甚至感覺在地上的生活好空虛、虛幻,而在樹上的生活可能才是踏實、真實的。

不整理的人生魔法

這本《不整理的人生魔法:亂有道理的!》(Messy: The Power of Disorder to Transform Our Lives)讀起來趣味橫生,用許多的故事鋪陳讓人見識一個跟過去認知很不一樣的世界。

家長老師循循善誘地教導我們,要好好用心地打理居所和辦公環境,才能提高生活品質和工作效率。《不整理的人生魔法》卻用一個又一個實際又重大的案例,告訴我們不需太過擔心混亂的狀況,因為雜亂無章自有其內在的力量,能提升我們的創造力和韌性,而且效果還超乎想像。

書籍的推薦就到這裡,你也想建立自己的讀書品味嗎?先想一想自己讀什麼主題的書籍或文章可以廢寢忘食吧!把喜歡的作者的作品都收集來讀,也把相關主題的書籍系統地閱讀,你也能夠成為小達人。如果不知從何開始,各大書店的選書也是很好的參考,或者引起熱門話題的書籍,能夠提供我們更廣寬的視角,跳脫舒適圈開闊視野。書海廣闊趣味無窮,多多接觸你也會在書海中樂在其中無法自拔的!

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真相永遠只有一個,是蒼蠅告訴我的——《犯罪手法系列3:法醫昆蟲學》

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編按:本文轉載自《犯罪手法系列3:法醫昆蟲學》,敘事內容類似影集《CSI:犯罪現場》,寫到犯罪與屍體相當直接,接近用餐時間請謹慎服用。

事件總是發生在平凡的早晨

1984 年檀香山,那天早上正適合去海邊釣魚和撒網捕螃蟹。陽光普照,空氣裡瀰漫著雞蛋花香,3 名釣客出發前往離家僅僅幾哩的珍珠港 (Pearl Harbor)。他們把車停在廢棄的頂級啤酒廠 (Primo Brewery) 廠區,走一小段路來到海邊 。正當他們沿著步道往前走去時,一股難聞的異味飄了過來,味道比他們拎著的一桶魚餌還重。其中一人朝發出惡臭的方向看過去,目光穿過圍籬,瞥見一具屍體躺在那裡。

這次珍珠港不是被轟炸,而是發生命案啦~ 圖/BY Alcyon68 @ Pixabay

命案調查人員抵達現場時,他們看到屍體橫在一條淺淺的排水溝上,排水溝裡滿是樹木的枝葉,屍體的頭部朝向大海,雙腳對著檀香山的內陸,手指甲和腳趾甲都塗成大紅色。左手肘微彎,左手臂舉過頭頂,像是試圖抵禦攻擊。左掌不見了,但右手掌完好無缺,雖然已經乾縮。下顎脫離顱骨,被遺留在離顱骨 16 吋遠的泥地上。左腿跨過右腿。左腳少了 3 根腳趾,但除此之外,整雙腳都好好的。屍體內外都有很多甲蟲及其他昆蟲爬來爬去。

本次案件的死者是……

屍體似乎符合一名女性失蹤人口的特徵。她在 1984 年 9 月 9 日被通報失蹤,也就是屍體被發現前 19 天。該名女子生前最後被人看到時,身旁有一名高大的白人男性,兩人一起離開珍珠城 (Pearl City) 的一家餐廳,她是那間餐廳的合夥人之一。她的車後來在 30 多哩外的懷厄奈 (Waianae) 地區被找到,車內有血跡。

經由牙齒 X 光比對,該名女性的身分確認無誤。被通報失蹤時,她穿著一件側邊有白色條紋的黑色緊身衣,下半身搭配一條印花裙。屍體送達停屍間時,所有衣物都已變成深褐色或黑色。她的頭部幾乎不剩一點皮肉。

甲蟲的幼蟲以脫水的組織為食,在幼蟲口器的啃咬之下,屍體暴露在外的顱骨顯得很光滑。肋骨也暴露出來,上頭仍殘留一些乾掉的皮膚碎屑,另有一塊塊羊皮紙般的皮膚附著於頸部和腿部。內臟沒了。

法醫只找到一個受創的證據,是她頸部的舌骨斷裂,此一特徵符合徒手勒斃的死法。現在,警方知道身分,也知道死亡原因是他殺。

調查開始:與「目擊證人」的對話

但受害者是什麼時候死的?幸好我們有目擊證人,亦即在屍體上的大量昆蟲。唯一的問題是如何讓牠們向調查人員揭露證據。法醫找我過去,於是在他們完成驗屍工作時,我來到檀香山的停屍間。有鑒於屍體的狀況,驗屍的流程沒花太多時間。

當時,我剛積極參與法醫昆蟲學相關事務一年多而已。不時就有個昆蟲學家騎著摩托車、帶著捕蟲網和一袋瓶罐出現在停屍間,檀香山警局還在適應這件事。但之前有兩次,我估算的死亡時間對破案有幫助,而這一次,他們說我可以帶一名研究生過去。我帶了瑪麗安妮.爾利 (Marianne Early) ,她在攻讀昆蟲學的碩士學位,課程已來到最後階段,她的研究主題是歐胡島各處豬屍和貓屍的分解作用。截至當時為止,我在法醫眼裡都是個獨來獨往的怪咖;這下子又多了一個。

瑪麗安妮和我採集了每一種我們在屍體上找到的昆蟲樣本,包括所有不同的種類及各個發育階段的昆蟲在內,然後拿回夏威夷大學馬諾阿分校 (University of Hawaii at Manoa) 的實驗室鑑定分析  。最明顯可見、數量最多的是鰹節蟲 (hide beetle) 和蛆蟲(亦即蒼蠅的幼蟲)。屍體上的蛆蟲有 3 個種類,分布在不同的部位,發育階段各不相同。我把每一種再細分成兩組,測量其中一組每隻蛆蟲的長度,並以平均長度為標準判斷牠們的發育階段。接下來,我用酒精保存這一組蛆蟲,並將另一組蛆蟲放進飼養箱,讓牠們完全發育到成蟲的階段。

鎧氏酪蠅 (Piophila casei) 幼蟲。圖/麥田出版提供

蒼蠅是無聲的證人,也是移動式墓碑

由於多數的蛆蟲看起來都很像,所以往往要到牠們羽化為成蠅才分得清種類,而成蠅彼此間的差異就滿明顯了。瑪麗安妮和我從屍體背部殘存的肉上採集了一些相對大隻的蛆蟲。從牠們的口器和呼吸孔(或稱「氣門」,位於蟲體的末端),我看得出來牠們是麻蠅 (sarcophagid; flesh fly) 的一種,屬於麻蠅科 (Sarcophagidae)1,但除非等到蛆蟲完全發育為成蠅,否則我無法判別種類。

屍體背部還有另一種稍微小一點的蛆蟲。接下來兩週,我們將蛆蟲養大,直到能分辨出牠們是麗蠅 (blow fly) 的一種,亦即麗蠅科 (Calliphoridae) 底下的銅綠蠅 (Phaenicia cuprina)2

第三種則是較小型的蒼蠅,屬於酪蠅科 (Piophilidae),這類蒼蠅普遍被稱之為酪蠅 (cheese skipper) ,乃因牠們愛吃貯存食品,尤其是乳酪。酪蠅在蟲蛹裡羽化為成蠅,而在進入蛹期之前,酪蠅的蛆蟲會用一種獨特的方式移動身體,離開牠們的食物來源。牠們會把身體往後弓起來,用口鉤抓住自己的肛突 (anal papillae)(亦即從肛門一帶突出來的肉球),接著身體肌肉收縮,口鉤放開肛突,把自己彈到半空中,這個動作稱之為騰空 (popping) 。一旦安全離開屍體或其他食物來源,蛆蟲就進入蛹期。

麗蠅(Calliphoridae sp.)。圖/BY stevepb @ Pixabay

除了蛆蟲之外,我們也採集了另一種食屍蒼蠅存在的證據:在暴露出來的肋骨上和裙褶間都有紅顏金蠅 (Chrysomya rufifacies) 的空蛹;紅顏金蠅亦是麗蠅的一種。我們也在屍體上找到兩種甲蟲。一是鰹節蟲科 (Dermestidae) 的鰹節蟲 (hide beetle),屍體上既有成蟲也有幼蟲。這些甲蟲通常以動物屍體上乾掉的皮膚為食,但牠們也吃其他乾燥、高蛋白質的貯存食品。第二種甲蟲是郭公蟲科 (Cleridae) 的赤足郭公蟲 (Necrobia rufipes),屍體上只有少許此一種類的成蟲。

蟲子告訴我們什麼?

本案於 1984 年進行調查,到了此時,我已開始嘗試用電腦計算死後間隔時間(postmortem interval,簡稱 PMI),亦即從死亡到屍體被發現之間過了多久的時間。我用我和一名研究生做的腐化研究得來的數據,研發出一套電腦程式。

這是我首次將這套程式用於實際的犯罪案件。輸入所有數據之後,我悻悻然地看著電腦跑出一個完全不合理的分析結果。結果顯示要嘛沒有這種屍體存在,要嘛就是我輸入了兩具不同屍體的數據。儘管這個結果令人無所適從,但這次測試卻算是一次成功的測試。電腦程式確實檢測出資料有問題,只不過它沒有能力解決。我只是拿現成的應用軟體做了一些修改,並且只允許非此即彼的選項。如此產生出來的電腦程式,無法解決這一具屍體上發現的昆蟲所呈現出來的問題:麻蠅的蛆和紅顏金蠅的空蛹不應該同時存在於同一具屍體上。在腐化過程的早期,兩種昆蟲通常皆以幼蟲的形式出現。在我所用的軟體程式中,既有的數據庫沒有麻蠅蛆蟲和紅顏金蠅空蛹同時存在的資料。

紅顏金蠅幼蟲(Chrysomya rufifacies)的發育程度可幫助判斷死後間隔時間(postmortem interval)。圖/BY Austinh37 @ Wikimedia Commons

由昆蟲而來的資訊有矛盾?再訪案發現場

傍晚我就和一名探員及法醫共乘一輛警車,前往頂級啤酒廠廠區的排水溝。在現場,我們發現受害者的朋友立了一個木頭十字架來紀念她。比對現場的照片,我找到屍體橫在排水溝上的確切位置。移開排水溝表面的枝葉以後,我發現底下的水大約有 5 吋深,水面有一些麻蠅的蛆在動來動去。這就是電腦解不開的謎底了。蛆蟲只以柔軟、濕潤的肉為食。隨著組織喪失水分,蛆蟲要吃這些肉就變得愈來愈困難,直到再也不能把屍體當成食物來源為止。由於受害者的背部有一部分泡在水裡,麻蠅的蛆就能繼續以屍體為食,比起在乾燥的情況下持續得更久。仔細檢查棄屍地點周遭的土壤之後,我發現一些麗蠅的蛹,跟驗屍過程中採集到的蛹是同一種。我也採集了一些螞蟻和掠食性的甲蟲,這些甲蟲屬於隱翅蟲科 (Staphylinidae) 和閻魔蟲科 (Histeridae)。

紅顏金蠅這種麗蠅的成蠅可以在短時間內找到曝屍,速度快得不得了。在夏威夷,用來測試用的屍體暴露在外不到 10 分鐘,我就發現牠們的蹤影了。一般通常是這種麗蠅的成蠅飛到屍體上,暫時以血液和來自屍體自然孔竅或傷口的分泌物為食。接下來,雌蠅在屍體的孔竅或屍體下方陰暗的區域產卵。法醫昆蟲學家就用從產卵開始的生物時鐘3估算死後間隔時間。以紅顏金蠅來說,成年雌蠅抵達屍體後很快就會開始產卵。而且,依夏威夷的情況,從人死亡後,牠們會持續產卵約 6 天之久。夏末至初秋,在歐胡島的低窪地區,從卵、蛆、蛹到最後的成蠅,完成整個發育過程通常需要 11 天。由於這種蒼蠅在屍體上留下的唯一證據是空蛹,亦即在蒼蠅成年後拋棄的蛹,所以我很確定在屍體被發現之前,所有在這具屍體上長大的紅顏金蠅蛆蟲都已發育完全。也因此,受害者死後至少過了 17 天:6 天下蛋,接著是 11 天的生長發育。

閻魔蟲(Margarinotus brunneus)。圖/BY AfroBrazilian @ Wikimedia Commons

酪蠅的蛆還在發育階段的初期,但在夏威夷,我發現這種蒼蠅一般要到人死亡幾天之後才會侵襲屍體。我從這具屍體上採集到的樣本,和我從實驗用的動物屍體在戶外腐化 19 天後採集到的樣本一樣。

鰹節蟲也為死亡時間的估算提供了寶貴的線索。這些經我鑑定為白腹鰹節蟲 (Dermestes maculatus) 的甲蟲不吃濕潤的組織,唯有在遺體開始脫水變乾時,牠們才會被吸引過來。在歐胡島的低窪棲地上,牠們會在屍體開始腐化後 8 到 11 天之間抵達。而我從這具屍體上採集到的白腹鰹節蟲幼蟲尺寸,相當於我在腐化實驗中第 19 天收集到的幼蟲。包括閻魔蟲科和隱翅蟲科的甲蟲在內,其餘我從土壤中採集到的種類符合死後間隔時間 19 至 20 天的現象,但並未提供更精確的資訊。

頭號目擊證人:蒼蠅!

考量所有數據,並對麻蠅蛆蟲存在之謎有了滿意的答案以後,我研判最有可能的死後間隔時間至少是 19 天。這就是我正式提報給法醫查爾斯.歐登 (Charles Odom) 的估算結果。警方及時找到犯罪嫌疑人,亦即受害者生前最後和她在一起的那名男性。1985 年 4 月,我首度在大陪審團程序4中為昆蟲證據出庭作證。1985 年 9 月下旬,我在檀香山第一巡迴上訴法院 (First Circuit Court) 的謀殺案審判中,為可能的死亡時間作證。犯罪嫌疑人獲判二級謀殺罪,而頭號目擊證人為蒼蠅。從那之後,我就成為檀香山腐屍調查案的固定班底了。

註解

  1. 譯注:麻蠅亦稱為肉蠅。
  2. 譯注:銅綠蠅學名舊稱 Phaenicia cuprina、現稱 Lucilia cuprina,本書所附學名仍按作者寫法。
  3. 審訂注:作者這裡所說的,是指昆蟲的發育時間(發育時鐘)。
  4. 譯注:大陪審團程序(grand jury proceeding)為美國現行刑事訴訟程序之一環,用以檢驗檢察官所提出之證據和證人,判斷嫌犯是否有足夠的罪嫌,並決定是否起訴嫌犯。

——本文摘自《犯罪手法系列3:法醫昆蟲學》,2019 年 6 月,麥田出版

 

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伊波拉不再是不治之症?兩種抗體藥物取得一線曙光

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伊波拉病毒經數位上色後,絲狀外表顯得極為美麗而別緻。圖/wikipedia

如果早期(接受此藥物)治療,感染伊波拉病毒的患者,超過九成能活下來。

-Nature News1

與顯微鏡下極美的外表不同,伊波拉病毒(Ebola Virus)非常致命。它幾乎能感染所有細胞,甚至包含身體免疫系統的哨兵——巨噬細胞(macrophages)和樹突狀細胞(dendritic cells)2;感染了伊波拉,致死率最高可至 90%,幾乎是令人絕望的傳染病 3, 4

感染伊波拉病毒後之症狀。圖/wikipedia,中文部分為本文作者加註

需要「被吃掉」,才能繁殖的病毒

駭人的致死率讓它成為科學家一探究竟的對象。科學家發現伊波拉病毒的生活史中,需要「被免疫細胞吃掉」才能複製、繁殖。

一般而言,微生物被免疫細胞吃掉後,就會被裹入胞器內;胞器內的低 pH 環境和蛋白酶,能將微生物切斷、分解,進而殺死微生物。但伊波拉病毒恰好就是利用我們的防禦機制,反將免疫細胞一軍。

伊波拉病毒對人體的影響。(點圖放大)圖/參考文獻5,中文資訊為本文作者加註。

因為伊波拉病毒的表面布滿了特殊的糖蛋白,當病毒被裹入酸性環境、蛋白酶切斷表面醣蛋白,所剩下的醣蛋白碎片,恰好可誘使胞器的膜和病毒融合,進而使病毒逃脫、釋出RNA 1;參考資料 2, 5, 6。換言之,若能阻止病毒的膜融合,就能遏止伊波拉的繁殖,進而捻熄它的生命之火。

伊波拉病毒的生活史。步驟2即是病毒從免疫細胞的胞器中逃脫。5

巨大的成功,臨床試驗大步邁進

2018 年 11 月,西非的剛果民主共和國啟動了四種藥物的人體試驗 7, 8。其中 mAb114 和 REGN-EB3 兩種抗體型藥物取得了巨大的成效,使用 mAb114 的存活率達89%,而使用 REGN-EB3 的早期病患更有了高達 94% 的存活率 9, 註2

其中 mAb114 的原理是結合病毒表面的醣蛋白;即使在酸性環境、蛋白酶切除後, mAb114 仍能緊緊地咬住醣蛋白,阻斷了膜融合的步驟,進而困住病毒。

在中性和酸性的環境下,mAb114和對照的抗體(13C6)對於醣蛋白(GP)的結合力。可以觀察到mAb114在酸性環境下,仍對醣蛋白保持結合力註3。From: 參考文獻3

憑藉著如此令人驚艷的成功,監督該臨床試驗的學者們立刻宣布調整實驗方向(原本是以隨機分配,把 4 種藥物分配給受試者),撤換兩款舊藥,讓患者立即改用 mAb114 和 REGN-EB3 以挽救生命。

終於出現特效藥了嗎?

在本次的疫情裡,當地居民對歐美醫療團出現了產生高度反彈,認為病人活著被醫療團帶走,卻成了屍體,爆發居民拒絕治療、甚至殺死醫生的事件,促使相關單位對於新藥試驗更加謹慎。

因此,儘管本次的臨床試驗獲得如此巨大的成功,世界衛生組織和主要發展 mAb114 的美國國家衛生院仍不敢鬆懈,委婉地使用了「治療方法」,而非「治癒」或「特效藥」,但確實替前線的醫生們打了一劑強心針。

註釋

  1. 絲狀病毒屬於單股、負 RNA 病毒
  2. 此數據是病況較不嚴重、血液中病毒濃度較低的患者
  3. ΔMuc和THL分別代表用不同方法處理過的醣蛋白,並非直接使用原始病毒的醣蛋白

參考文獻

  1. Amy Maxmen (2019) Two Ebola drugs show promise amid ongoing outbreak. Nature News. DOI: 10.1038/d41586-019-02442-6
  2. John Misasi1 and Nancy J. Sullivan (2015) Camouflage and Misdirection: The Full-On Assault of Ebola Virus Disease. Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2014.10.006
  3. Davide Corti, John Misasi, Sabue Mulangu. et al. (2016) Protective monotherapy against lethal Ebola virus infection by a potently neutralizing antibody. Science. DOI: 10.1126/science.aad5224
  4. 中華民國衛生福利部疾病管制署。伊波拉病毒感染疾病介紹
  5. Stephen C Harrison (2008) Viral membrane fusion. Nature Structural & Molecular Biology. DOI: https://doi.org/10.1038/nsmb.1456
  6. Andrea Rivera and Ilhem Messaoudi (2016) Molecular mechanisms of Ebola pathogenesis. Journal of leukocyte biology. DOI: 10.1189/jlb.4RI0316-099RR
  7. National Institutes of Allergy and Infectious Diseases. Independent Monitoring Board Recommends Early Termination of Ebola Therapeutics Trial in DRC Because of Favorable Results with Two of Four Candidates. August 12, 2019
  8. WHO. Update on Ebola drug trial: two strong performers identified. 12 August 2019
  9. BBC News. Ebola drugs show ‘90% survival rate’ in breakthrough trial. 13 August 2019

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一朝被寄生,五代怕蜜蜂?原來果蠅的記憶能隔代遺傳!

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作者/小肥波
本文轉載自立場新聞,原文為〈果蠅記憶能隔代遺傳!

我們的行為與性格究竟是由基因還是環境影響呢?這個由 17 世紀開始的「先天與後天」爭論,到今時今日仍未有最終結論。不過,近代越來越多研究顯示,父母身處的環境可能會對後代行為與喜好造成一定的影響,最新刊於 eLife 的研究亦有類似論調。

該研究由美國達特茅斯學院 (Dartmouth College) 醫學院的 Julianna Bozler 領導,瞭解環境壓力因素如何影響果蠅 (Drosophilia melanogaster) 後代的表現型 (phenotype) 。她指出,過去一些神經元編碼行為,例如:恐懼,被認為無法跨代遺傳,因此團隊想測試環境引起的父母行為改變,是否會透過「記憶」傳至後代。

寄生蜂會在果蠅的幼蟲體內產卵,而幼蟲一旦被寄生往往無法活過蛹期。圖/Unsplash

故事要從果蠅其中一個天敵「寄生蜂」說起。寄生蜂會將卵注入果蠅幼蟲體內,而人類已知雌果蠅為了避開寄生蜂,會比較喜歡將卵產於釋出乙醇的食物上,保護幼蟲免受寄生蜂感染。

在實驗中,團隊會將果蠅與寄生蜂放在一起共處 4 天,然後才會收集果蠅卵,這些幼蟲成年後不會再與其他果蠅或寄生蜂接觸。團隊會將之分成兩組,一組用於繁殖後代,另一組則分析其對乙醇的喜好。

團隊發現,最初與寄生蜂一起生活的果蠅,有 94% 都傾向於釋出乙醇的食物上產卵,這種行為更會持續出現於其他即使無與寄生蜂互動的後代身上。

雖然,這種行為傾向百分比在第一代後代已有所下降,只有 73% 會於釋出乙醇的食物上產卵,但產卵傾向持續了五代,到第六代才回復至初代的喜好水平,換言之改變並非永久性的生殖系變化 (germline change) ,而是一個可逆轉特徵。

藉由遺傳記憶,即使是從來沒和寄生蜂相處過的果蠅,也知道要「慎選」產卵的地點,避免被寄生蜂攻擊。圖/pixbay

更重要的是,團隊發現,其中一個推動這種改變行為傾向的關鍵,是雌性果蠅大腦特定區域的神經肽 F (neuropeptide-F, NPF) 釋放受到抑制。這種改變亦有部份源自視覺訊號(見到寄生蜂),才能夠觸發並遺傳至後代。值得留意的是,初代之後的雄或雌性都有能力將對釋出乙醇食物的偏好傳給其後代。

神經肽 F 是一種與成癮行為有關神經傳導物質 (neurotransmitter) ,而在哺乳類中相對應的稱為神經肽 Y (neuropeptide-Y, NPY) , NPY 除了與成癮行為有關外,亦是哺乳類中樞神經系統中內含量最多的神經肽,幫助細胞溝通、生長與分化,如果我們能更好好了解果蠅的生物學、表觀遺傳學,以及其遺傳特徵的基本機制,或者能幫助有酗酒、濫藥問題的父母,不將問題傳到下一代。

參考資料

  • Bozler, J., Kacsoh, B.Z. & Bosco, G. (2019). Transgenerational inheritance of ethanol preference is caused by maternal NPF repression. eLife 2019;8:e45391. DOI: 10.7554/eLife.45391

延伸閱讀

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燃燒的雨林,炎上的議題:關於亞馬遜的幾個問題與答案

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  • 文/胖胖樹 王瑞閔

最近亞馬遜雨林火災的議題發酵,有人憂心忡忡,擔心地球會完蛋;有的人又抨擊「綠色恐怖主義」把雨林大火過度誇張,使用了很多假照片。

於是陸續有朋友問我很多關於熱帶雨林燃燒的問題:為什麼會燒起來?為什麼之前不救火,現在又要救?怎麼救火?森林大火是自然現象嗎?是否對雨林更新有幫助?全球暖化是真的嗎?亞馬遜雨林燃燒,地球真的會完蛋嗎?我們能做什麼保護熱帶雨林?

 

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本次有關亞馬遜熱帶雨林燃燒的討論中,最受矚目的名人莫過於李奧納多。

熱帶雨林燃燒是假新聞?森林火災是自然現象?

這次雨林燃燒的新聞,確實夾帶了很多「假照片」,也造成了很多人過度恐慌。這次的雨林燃燒不會對人類的社會、經濟或氣候造成立即且顯著的影響,人類不會馬上滅亡,不會明天就吸不到氧氣。

但是,人類破壞雨林是事實,人類放火燒雨林也是事實。

雨林雖然佔陸地面積不到 10%,但是卻有超過一半的陸地生物生存在雨林裡。雨林是數以萬計生物的家,請問你家願意讓其他物種以經濟開發的名義隨便放火燒掉嗎?

熱帶雨林非常潮濕,通常不會像松樹林或桉樹林那樣因為天乾物燥,被雷劈了而自燃。雨林會燃燒基本上都是人為的。人類開發雨林,把土地拿來養牲畜、種植高經濟價值的作物、或是開採礦物等理由,不停的破壞雨林。

NASA釋出今年8月15日至22日間衛星Terra與 Aqua上之 中解析度成像光譜儀 (MODIS)所偵測到之火災資料,今年的起火數已是自 2010 年以來最高。圖/©NASA Earth Observatory / Joshua Stevens

為什麼之前巴西政府不願意救火,受輿論壓力才開始救。這道理就跟古蹟會莫名其妙失火一樣,燒光了土地才能被人類利用,才有辦法換成鈔票。人類為了錢,什麼事情都幹得出來。而且雨林發生火災的地方通常都在交通不便之處,加上救災技術等問題,救災困難,過去通常都是等到 11 月雨季來臨時火才會熄滅。

雖然每年破壞的比例不高,對地球氣候不會造成立即且明顯的影響,但是每年森林面積少一點少一點,累積起來的面積就很可觀,對自然生態無疑是嚴重的破壞。沒有人喜歡自己的家被燒掉吧!憑什麼人類可以為了自己的私心把野生動物的家燒掉?

衛星資訊顯示了亞馬遜雨林的起火狀況。圖/ NASA Earth Observatory/Joshua Stevens

為什麼會燒起來?是否對雨林更新有幫助?

溫帶森林,如松樹林或桉樹林每隔一段時間,很容易發生火災。因為松針是很好的燃料、桉樹本身含精油,也是很好的燃料。這些植物構成的森林,在生態上被稱為「火災適存植群」。因為環境相對惡劣——乾燥或土壤貧瘠,不適合多數的植物生長,生物多樣性低。

拿這種一公頃樹木種類只有一二十種的森林自燃現象,來比一公頃樹木有一兩百種、生物多樣性高到爆表的熱帶雨林的非自燃──人類放火──類比,是生態知識的缺乏。

溫帶森林與熱帶雨林的屬性不同,「自然更新」的情況也差異很大。圖/by Johannes Plenio from Pixabay

對於存在地球上超過千萬年的熱帶雨林而言,所謂的「天然更新」,是發生於大樹自然死亡、大象等大型動物的破壞所造成的「孔隙」。這樣的微破壞,造成森林裡光線環境的改變,有助於林下小樹苗成長,土壤內的種子庫發芽。這種現象才叫作「天然更新」,森林可以在數年或十數年間恢復鬱閉的狀態。偶有火山爆發等大規模的天災發生,導致較大面積的森林毀壞,整個森林生態系統就必須從草地、陽性樹種、陰性樹種重新「演替」,沒有數百年是沒有辦法恢復成雨林的。

「更新」和「演替」是規模跟尺度完全不同的生態概念,不可以混淆。

雨林每年本來就會起火?亞馬遜雨林不供應氧氣?

各地的雨林有短暫的乾季。過去幾千幾萬年,雨林裡的原住民會利用乾季燒掉一小塊,用來耕種,而燒掉的餘燼正好成為作物的養分。等養分耗盡,原住民會移往下個地方。因為每次燒掉的面積往往就是一小塊田的大小,對雨林來說勉強可以算是「孔隙」。

不論是亞馬遜雨林,或是非洲、亞洲的雨林,每年被人類破壞的面積都是幾千幾萬公頃,甚是幾百幾千平方公里。這規模遠大於任何的天災,要恢復難上加難。

 

編按:在本次的討論中,有些人聲稱亞馬遜雨林為世界之肺,提供了全世界 20%的氧氣。這說法以目前的科學來說並不正確。

亞馬遜雨林是不是提供我們新鮮氧氣不是重點,重點是雨林是個多功能的生態系統。

雨林涵養水源,作為動物的棲息環境,並在碳循環中扮演重要的角色。雨林破壞後,不論是變成農田、牧場,還是稀樹草原,確實都還是會吸收二氧化碳。但是這樣的生態條件,吸收及儲存的二氧化碳量都遠比原本的熱帶雨林少。雨林涵養水源,在水循環中扮演重要角色,雨水不會快速流向大海,土地不會過分乾燥。再加上植物的蒸發散作用,讓水分子可以在同一塊土地上循環往復,提供所有生物珍貴的水源。

雨林是陸地上一半以上的生物的家。破壞後,這些生物將何去何從?

全球氣候變遷是真的嗎?

森林每年吸收的二氧化碳約占陸地植物的七成,高達 1.3×1011 公噸。儲存在森林生態系中的碳量逾四千五百億公噸。森林被破壞,除了降低土地吸收二氧化碳的能力,也會讓原本儲存在森林中的二氧化碳被大量釋放到大氣之中。無論是否相信全球暖化,都不能否定森林在減緩溫室氣體排放的重要貢獻。

全球暖化與氣候變遷是真的嗎?有人說這是個假議題!首先,我想說的是全球氣候變遷這樣的說法比全球暖化更精確。因為溫室氣體濃度升高,不是只有造成全球暖化,而是產生極端氣候。熱更熱,冷更冷,乾季更乾,雨季降雨強度更強,雨來的又快又急,造成洪水。

請大家思考及回想一下,很多地方冰川融化是真的吧!去年暖冬以至於今年沒有龍眼可以吃是真的吧!今年泰國只下了一場雨,雨季就沒有了;今年初一大堆地方櫻花不開,或開不好;今年夏天南部很多地方雨下的又大又久;甚至幾年前台北市下雪、美東冷得跟《明天過後》電影一樣;歐洲滑雪場沒有雪,印度卻下雪。這些都是事實吧!

全球氣候變遷是不是真的,請看科學數據。1896 年瑞典學者阿瑞尼斯(Svante Arrhenius)率先提出:人類大量使用石化燃料會提高大氣中的二氧化碳,造成全球暖化。過去人類覺得這有助於植物生長,解決糧食問題。但是後來科學家就發現,沒有這麼簡單。因為氣溫過高,植物也會停止生長。氣溫改變還會影響空氣濕度跟降雨量,這些因素綜合起來,不見得有利於植物。

1988 年 11 月成立的「政府間氣候變化專門委員會」(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)聚集了近百位全球頂尖的科學家進行研究,每隔一段時間就會有新的報告以各種語言公布。二氧化碳濃度比工業革命前升高了約 100 ppm,平均溫度上升從最早的 0.2-0.6 度,到現在新的數據顯示大概是 0.8-1.5 度。

或許有人會覺得 1 度根本就沒什麼,地球以前還有冰河期,溫度變化更大。但是即使如此,我們都不能否認人類開發,過度使用地球資源,不斷的破壞地球的生態環境吧!

森林對於控制溫室氣體排放,有什麼角色?

回顧歷史,為了回應「第二次世界氣象大會」的建議,1992 年在巴西舉行地球高峰會,開放簽署「聯合國氣候變化綱要公約」(The United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC),管制溫室氣體排放。

1997 年氣候變化綱要公約締約國會議通過京都議定書,有興趣的來看一下議定書條文:

  • 京都議定書第 3.3 條,1990 年以後所進行之荒地造林(afforestation)、復舊造林(reforestation),以及毀林(deforestation)──簡稱 ARD──所產生的二氧化碳吸收或排放淨值,應併入溫室氣體排放或減量值計算。
  • 京都議定書第 3.4 條,因加強森林經營管理(forest management)所額外增加的碳吸存量併入排放減量值。

研究發現,毀林與森林退化所造成的二氧化碳排放約占總放量的 11%。為了鼓勵巴西等國保護森林,國際間又決定將「減少毀林及森林退化造成的溫室氣體排放」(Reducing Emission from Deforestation and Degradation)──簡稱為REDD──併入碳排放的計算中。

這些都是國際上肯定森林在減緩溫室氣體排放的重要依據。

雨林被破壞,地球真的會完蛋嗎?

人類破壞雨林不是一天兩天了,從大航海時代,先進國家進入美洲、非洲、亞洲,都不斷的破壞原始雨林,掠奪式的開墾。為了製作奎寧,美洲的金雞納樹被砍光變成稀有植物;為了做家具和造船,美洲的桃花心木也被砍光變成稀有植物;為了種咖啡、種可可,全世界都有雨林被砍掉;為了種可可,非洲的森林被砍掉;為了種橡膠與油棕梠,亞洲的雨林被砍掉;為了養牛或種大豆,美洲雨林被砍掉……為了各式各樣的理由,為了經濟發展,過去幾百年來,蠻荒的雨林成為類短視近利的活祭品,不斷的被破壞,造成了無法挽回的影響。

亞洲的雨林。攝影/胖胖樹 王瑞閔

隨著知識進展,人類開始發現破壞雨林除了造成生態無可挽回的悲歌、降低生物多樣性,人類也開始自食惡果。熱帶雨林和珊瑚礁是地球上非常重要的兩大碳庫。當雨林被破壞,釋放大量二氧化碳到大氣中,加速了全球暖化與氣候變遷,造成極端降雨或乾旱,進而使熱帶雨林的溼度降低,乾季拉長,僅存的雨林也持續衰敗。而砍伐雨林後滾滾泥水淹蓋了熱帶海域的珊瑚礁,造成珊瑚死亡,全球暖化所造成的高溫也會使珊瑚礁白化。當兩大碳庫都毀壞殆盡,下一步滅亡的可能就是人類自己。

過去百千年來,雨林帶給人類豐富的資源,不論飲食、香料、衣服染色、油、橡膠、藥物、化粧品,都是取之於雨林。目前也還有很多新藥的開發,必須仰賴熱帶植物。可是人類不僅不懂得知恩圖報,還加速毀壞雨林。

台灣雖然沒有雨林,但是台灣也有豐富的生態系統,台灣數百年來的歷史中,無論是在經濟、貿易、民生、醫療、飲食,甚至族群、宗教各方面,熱帶雨林植物一直扮演舉足輕重的角色。如果全球氣候變遷是真的,有天雨林全部消失了,極端氣候很可能導致地球上所有的生態系統都大崩壞,到時候台灣土地上絕種的恐怕就不只雲豹,而是非常多的生物都會從台灣島上消失。

  • 註解:台灣沒有科學上嚴格定義的熱帶雨林,除了森林結構缺乏突出層,而且沒有龍腦香科的植物。

政治、經濟、能源、人權、長照、教育、理財、自我實現,等等議題都非常重要,而且有立即的影響,總是被多數人放大檢視。生態破壞、全球氣候變遷,影響又慢又不明顯,總是被忽略,很多人漠不關心。如果全球暖化是假議題,很好,大家都平安;但是如果是真的,那將使地球生態整個完蛋,接著人類大滅亡,連遺產都找不到繼承人,再多的社會議題都將是一場空。二十一世紀,人類該覺醒了!

我們能做什麼保護熱帶雨林?

或許這次亞馬遜危機議題夾帶大量吸睛、騙關注的假照片,甚至造成恐慌。但是我衷心希望,藉由這次亞馬遜大火的相關報導,可以喚醒更多人對雨林生態保護的重視,希望大家開始注意生活中的小細節。

不要任意浪費資源、減少或不要使用一次性塑膠產品、購買 FSC 認證的木材或紙張、購買雨林友善商品、少吃速食店的牛肉、捐款給國際雨林保護組織、多多告訴身邊朋友熱帶雨林保護的重要性。

如果有一天地球生態毀壞,地球不會完蛋,但是人類一定會!如果我們不停止破壞地球環境,這一切將不再只是科幻電影中的場景,而是每天真實上演的人類自我毀滅進行曲。衷心希望不會有這一天。

同場加映:

本文轉載自 FB專頁 胖胖樹的熱帶雨林,原文為〈燃燒中的熱帶雨林

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協助人類健康的大功臣「模式生物」

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  • 圖文/肉桂是一隻貓
  • 責任編輯/郭宜蓁、張語柔

生活中,除了無所不在的一氧化二氫,我們還能接觸到各式各樣的化學物質,像是藥物、疫苗、保養品、化妝品、健康食品等。然而,我們之所以能夠毫無顧慮地讓這些化學物質直接碰觸我們的皮膚,甚至是影響我們的身體,是因為背後有一群大功臣——「模式生物」。牠們的貢獻還不只於此,在人類疾病、心理學、遺傳學、發育生物學、神經科學等研究中,牠們也佔有重要的位置。

什麼是「模式生物」呢?模式生物是實驗動物的一種,是被廣泛研究,並對其構造與生物現象有深入了解的物種。依據針對這些特定物種的科學研究結果,可歸納出涵蓋許多生物的模型。接下來,就讓我們來看看動物中,有哪些較為普遍的「模式生物」吧!

小鼠與大鼠

談及實驗動物,腦中第一個浮現的就是實驗鼠:小鼠(Mus musculus)與大鼠(Rattus norvegicus)。

實驗使用的大小鼠為馴化後的白化品系,白毛紅眼,兩者體型差異甚大,成年雄小鼠約 20~40g,成年雄大鼠約 300~400g。為藥物與毒理試驗的基本實驗動物。

科學研究利用大小鼠進行人類疾病研究,例如高血壓、青光眼等。另外心理學、神經科學研究則利用大小鼠進行水迷宮試驗來觀察空間學習能力或神經生理等。

斑馬魚

斑馬魚(Danio rerio)廣泛運用在發育生物學和分子發育遺傳學的研究,又稱為「水中的小白鼠」。

斑馬魚成魚體長約 4~6 公分,體外受精,受精卵在體外發育,發育過程中胚胎透明容易觀察與操作,為科學家研究脊椎動物早期器官發育和型態分化提供了極佳的觀察研究素材。

許多人類疾病可以成功模擬到斑馬魚上而進行研究,例如癌症或心血管疾病等,並且也已建立斑馬魚的免疫模式,是免疫研究的廣泛運用模式生物。由於斑馬魚幼魚能再生其心臟、體側線的毛細胞、視網膜神經元等重要細胞,故也是用以研究再生的重要模式生物。

非洲爪蟾

非洲爪蟾(Xenopus laevis)是發展生物學的重要模式生物。其卵母細胞是分子生物學重要的表達細胞。

非洲爪蟾(Xenopus laevis)兩棲生物,可以說是模式生物裡的少見的青蛙(?)王子。

非洲爪蟾的胚胎大容易進行實驗操作,是發展生物學的重要生物研究材料,並且非洲爪蟾的卵母細胞是分子生物學重要的表達細胞,用以表現 DNA 與 mRNA 之對應蛋白質以進行研究。

黑腹果蠅

黑腹果蠅(Drosophila melanogaster)染色體 8 條數量少容易定位與操作,是研究遺傳學的重要模式生物,黑腹果蠅目前已「貢獻」了 8 個諾貝爾獎。

黑腹果蠅(Drosophila melanogaster)體型很小,體長小於 3 mm。

黑腹果蠅的生命週期短,繁殖力強,容易飼養,遺傳物質結構簡單,只有四對共八條染色體,其中一對為性染色體,易於進行基因定位與操作,容易誘導明顯的突變表徵,是研究遺傳學、發育生物學的重要模式生物,黑腹果蠅目前已「貢獻」了 8 個諾貝爾獎。

秀麗隱桿線蟲

秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)第一個完成基因體定序的多細胞動物,是目前身體每個一細胞都能被溯源的生物,可以說是「超級模式生物」。

秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)非寄生性線蟲,以細菌為食的線性動物,全身體透明,成蟲長度約 1 mm,雌雄同體。

秀麗隱桿線蟲的基因定序在 1998 年完成,也是第一個完成基因體定序的多細胞動物,同時是目前身體每個一細胞都能被溯源的生物,可以說是「超級模式生物」。在發育生物學、細胞凋亡研究作出卓越無可取代的貢獻。

另外,秀麗隱桿線蟲已被成功建構神經完整連接體(Connectome),意為其體內神經系統內所有神經連接的映射被架構完成,是神經生物學研究的模式生物。

「模式生物」之於人類

模式生物幫助科學研究的進行,加速我們對未知的理解,還能檢驗藥物、保養用品的安全性。模式生物的「生命」是我們應該好好重視的,牠們的犧牲奉獻並非理所當然,我們除了感謝牠們的存在之外,盡可能地給予模式生物最好的生活,在運用模式生物前,更要審慎評估,避免濫用以及不尊重其生命。

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每天起床都不想上班?抗壓性強的人,工作倦怠比例竟然更高嗎?

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今年 (2019) 五月世界衛生大會決議要把工作倦怠 (Burnout) 納入 2022 年生效的國際疾病分類標準第 11 版中 (ICD-11)。每天早上都不想起床上班的你,可能也要想想工作倦怠的可能了。

工作倦怠是什麼?是一種病嗎?

世界衛生大會決議並釋出新聞稿後,許多媒體說工作倦怠被 WHO 認定是「疾病」,但是工作倦怠只是一種可能影響心理健康的風險因子並不是疾病

事實上,國際疾病分類標準 (ICD) 的全名是「國際疾病及相關健康問題統計分類標準 (The International Statistical Classification of Diseases and Related Health Problems) 」,除了疾病之外還包括各種與健康有關的問題。而工作倦怠是就是歸類在健康相關問題,放在「會影響健康狀況或會因此尋求醫療服務之相關因素」這個分類之下1

WHO 在發現各大媒體誤會之後,隔天也發出新聞稿澄清2,指出工作倦怠並不是病況 (medical condition) ,而是職場中的現象 (occupational phenomenon) ,而且是歸類在民眾遇到時會尋求醫療協助的類型,因此不能說工作倦怠是一種疾病。

雖然很可能影響我們的心理健康,但工作倦怠不是疾病。圖/Pixbaby

工作倦怠:覺得累、憤世嫉俗、專業效能變差

工作倦怠是 1974 年由德裔美籍心理學家 Herbert Freudenberger 首次提出,他當時發現在醫療院所的工作者很容易頭痛、失眠、固執、易怒,感覺憂鬱,甚至思考停滯的狀況,他在論文中將這個現象描述為「Burnout」 3

多年研究下來,其實對於工作倦怠的認識越來越清晰。在 2016 年修訂的第十版的國際疾病分類標準中 (ICD-10) ,已將 Burnout 列在其中,不過只簡短描述這是「精力耗盡」的狀態,並歸類在「與生活處理困難有關的問題」當中4

直到最新的 ICD-11 , WHO 才終於採用許多研究中已經採用許久的明確定義。這個明確的判定標準是必須同時有以下 3 種狀況:

  1. 覺得能量耗盡或精疲力竭
  2. 與自己工作的心理距離拉長,或者對自己的工作態度消極或充滿憤世嫉俗之感
  3. 專業效能降低

而且要排除適應障礙、焦慮症、情緒障礙以及與壓力相關障礙等可能有相似問題的疾病1,2,才能確定是工作倦怠。

工作倦怠可以說是「無法順利處理職場壓力」而產生的現象。雖然它並不是一種疾病,但是工作倦怠可能會大大影響身心健康,也會降低團隊整體的效能,甚至有可能進一步發展成其他的心理疾病。

工作倦怠在助人工作者中比例相當高,如醫療從業人員(如醫師、護理師)、社工和老師等。有研究統計5,6,7,老師的工作倦怠比例約 30%,醫師的比例高達 67% 。

醫師工作倦怠的比例極高。圖/Unsplash @Piron Guillaume

也有一些報導指出,學術界,無論是已有教職、博士後、博士生工作倦怠的比例都很高,問題不容小覷8,9。而不限工作類型的統計也有大約 10% 的人有工作倦怠的現象6

有工作倦怠的問題的人可能比我們想像中的更多。你或許曾懷疑自己有相關問題,我們該怎麼辦?或許從認識工作倦怠的風險因子 (Risk Factors) 下手,才能及早發現自己正在邁向上班厭世之路。

上班上到懷疑人生,幕後的原因是什麼?

目前學界提出的理論認為,職場環境和個人特質共同影響員工的職場調適狀況,而且各有幾項因素被認為可能是工作倦怠風險因子10,也就是歸納發現工作倦怠者常有些共同特徵,但無法確定彼此是否有因果關係

在員工個人方面,研究發現某些特質或狀態的人工作倦怠比例較高。例如單身者比例就比已婚者高11。此外,責任感越高、抗壓性 (Hardiness) 越高、越覺得可以掌控個人生活的一切,或是對於工作的期待越高,工作倦怠的比例也越高12

悲傷的事實是,單身者的工作倦怠比例比較高。圖/giphy

而在職場環境的部分,目前研究認為當員工有以下 6 種狀況出現時,較有可能會出現工作倦怠,這幾種風險因子如下13,14

  • 覺得工作量過大
  • 感覺對工作沒有控制感
  • 缺乏獎勵回饋(包括金錢、人際回饋)
  • 面臨職場人際互動問題
  • 被不公平對待
  • 無法滿足個人內在價值追求

當員工長期感覺工作量過大,例如長期加班,如果沒辦法好好休息,可能使人精疲力竭;當員工長期覺得無法掌控工作時或自主權很低時,容易產生無力感。例如:怎麼努力都沒有成果,或者是遇到控制狂上司;而缺乏足夠獎勵,如薪資、獎金和認可、稱讚等,員工也可能認為「不值得」為老闆賣命,或是認為自己和負責的工作不重要,進而降低效能感或工作慾望;同事間的負面互動也可能造成影響,劇烈衝突或職場霸凌等;是否受到公平對待,如基本的尊重、任務與獎勵的分配等,也會影響員工為工作努力的意願,甚至對公司產生憤怒和敵意;公司理念或策略和員工個人的內在價值追求,產生衝突時,員工需要作出抉擇和取捨,可能因此降低效能,甚至因為不認同而有消極或負面態度。

職場霸凌容易讓我們對工作環境感到厭世。圖/Pixbaby

雖然這些風險因子只是工作倦怠問題者的共同特徵,並不代表有這些特徵,就一定會演變成工作倦怠。我們倒是可以把這些徵兆看作警訊,反映我們可能正在面臨巨大壓力,可能需要做些調整,幫助自己度過這一關。

當遇上了職場上的問題,甚至出現工作倦怠的現象了,我們可以做些什麼來改善自己的狀況呢?

面對工作倦怠,我們該怎麼辦?

工作倦怠本質上就是長期工作壓力調適不良產生的,所以說可以用來調適壓力的方法,都多少有些幫助。

當然第一步是試著釐清自己的壓力來源。是工作量過大使得自己太累?是職場中的人際關係帶來壓力?還是自己對於工作的期待與現實落差產生的失望?嘗試找出自己的壓力來源,才能依此思考與評估有哪些可以採取的行動。幾個可以試試看的做法如下5,15

  1. 如果有適合的同事或主管討論,可以聊聊自己面臨的具體問題,以及可能的解決方案,例如:學習時間管理技巧、試著化解衝突、調整工作職責,或是調整工作方法與模式等。
  2. 尋求來自親友或同事的支持,或跟任何其他你覺得適當的人聊聊,說說你正面臨的狀況,來幫助排解工作壓力和倦怠感。
  3. 進行具有紓壓、放鬆效果的活動:像是跑步、游泳、騎腳踏車,或其他中等強度以上的有氧運動,可以促進腦內啡分泌,帶來「跑者的愉悅感 (runner’s high) 」,讓你可以感受運動後的暢快與舒壓;又或是可以試著做近年越來越多研究支持的「正念 (Mindfulness) 」練習,訓練自己覺察當下的情緒和壓力,練習平靜自己的內心,釋放自己的壓力。

累了,就要來點放鬆的小確幸。圖/Pixbaby

當然,也可以重新評估工作與自己的能力、興趣和熱情是否相合,想想加班時間有沒有超過自己可負荷的程度?或是公司、工作的理念和目標與自己的核心價值接近嗎?

誠實地與自己對話,可以幫助自己判斷「換工作」到底該不該成為選項之一。

不過找工作並不像向神燈精靈許願那麼簡單,別輕易地就認為應該要換工作,在發現問題與完全放棄這份工作之間,我們其實有很多可以做的事情。就如同上面提到的三個大方向,如果這些都沒有辦法有效的改善自己的狀況,還可以尋求專業的臨床與諮商心理師的協助,幫助與陪伴自己面對眼前的難關。

我們的生活離不開工作,所以與其不斷逃避工作倦怠的問題,不如藉著這個契機,好好與自己對話吧。認識自己為何感受到壓力,尋找該如何處理它的方法,也許就能往越來越自己嚮往的職涯前進也說不定。

※本文感謝泛科學專欄作者林希陶協助確認文章內容。

參考資料

  1. WHO ICD-11 資料庫 – QD85 Burnout
  2. Burn-out an “occupational phenomenon": International Classification of Diseases WHO 新聞稿
  3. Freudenberger, H. J. (1974). Staff Burn-Out. Journal of Social Issues, 30(1), 159–165. doi:10.1111/j.1540-4560.1974.tb00706.x
  4. 衛福部國際疾病分類標準(ICD-10)第二十一章(Z73.0)
  5. “Occupational Burnout”, The Patient
  6. Heinemann, L. V., & Heinemann, T. (2017). Burnout research: emergence and scientific investigation of a contested diagnosis. Sage Open, 7(1), 2158244017697154.
  7. Rotenstein, L. S., Torre, M., Ramos, M. A., Rosales, R. C., Guille, C., Sen, S., & Mata, D. A. (2018). Prevalence of burnout among physicians: a systematic review. JAMA, 320(11), 1131-1150.
  8. 科學家也要休息!科學研究人員的「職業過勞」危機──《物理雙月刊》 – PanSci 泛科學。
  9. ”Graduate students need more mental health support, study highlights”, Science Blog, doi:10.1126/science.caredit.aat5139
  10. Maslach, C., & Leiter, M. P. (2016). Burnout. In Stress: Concepts, Cognition, Emotion, and Behavior (pp. 351-357). Academic Press.
  11. Ahola, K., Honkonen, T., Isometsä, E., Kalimo, R., Nykyri, E., Koskinen, S., … & Lönnqvist, J. (2006). Burnout in the general population. Social psychiatry and psychiatric epidemiology, 41(1), 11.
  12. Maslach, C., Schaufeli, W. B., & Leiter, M. P. (2001). Job burnout. Annual review of psychology, 52(1), 397-422.
  13. Leiter, M. P., & Maslach, C. (2005). A mediation model of job burnout. In Alexander-Stamatios G. Antoniou & Cary L. Cooper (Ed.), Research companion to organizational health psychology, (chap. 36, pp. 544-564), Edward Elgar Publishing.
  14. Maslach, C., & Leiter, M. P. (2016). Understanding the burnout experience: recent research and its implications for psychiatry. World Psychiatry, 15(2), 103-111. [link]
  15. “Job burnout: How to spot it and take action”, Mayo Clinic

以下是不列入參考文獻的資料:

本文亦刊載於作者 Medium 聽語軒‧聽宇軒 標題 感覺工作倦怠每天都不想上班?工作倦怠的風險因子與紓解方法

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還在討論保育與開發的平衡?雨林保護方案還包括了改善貧窮與經濟永續發展

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  • 文/胖胖樹 王瑞閔

很謝謝大家對〈燃燒中的熱帶雨林〉這篇文章的支持與肯定。文章貼出後,陸續有幾位朋友跟讀者提出了新的問題,主要是關於經濟發展與雨林保育之間是否能達成平衡。

編按:對於近日發燒的熱帶雨林議題很感興趣,可見〈燃燒的雨林,炎上的議題:關於亞馬遜的幾個問題與答案

難道只許先進國家發展經濟,擁有熱帶雨林的國家就只能保護雨林與自然生態,不能開發,不能有經濟發展?這是對雨林保護天大的誤解!科學家設計的雨林保護方案,還包含了改善貧窮以及開發中國家的經濟永續發展

各國對待雨林的態度一致嗎?

以巴西為中心,雨林議題引起全世界關注,然而,巴西總統的發言就等同於所有雨林國家的態度嗎?圖/Pixabay

回顧 2015 年,當時法國巴黎所舉辦的第 21 次氣候變化綱要公約締約國會議 (COP21) 所簽訂的《巴黎協定》 (Paris Agreement) ,除了眾所關心的溫室氣體減量新目標與策略,我特別注意到協定第五條:「締約方應致力於森林保育與碳匯功能,並應提供獎勵誘因 (result-base payment) 。此外,重申森林保育中非碳效益 (non-carbonbenefit) 的重要性。」

條文的意思是,希望藉由提供資金的方式,減少開發而導致的毀林;並強調森林生態系的重要性,除了減緩溫室氣體排放,當然也包含生物多樣性等其他資源與效益。

當年,全世界有195國皆同意並簽屬了《巴黎協定》的所有內容。可見,保護雨林是全球的共識。

巴黎協定認證:保護雨林是全球共識!

保護雨林是國際共識,是關係到經濟、貿易、外交的複雜議題,是減緩氣候變遷重要的策略,跟人類生存息息相關。保護地球環境、保護雨林,從來就不是巴西或其他有雨林國家的責任,而是地球上每個人的責任。先進國家原本就不可以自己一直開發,卻不准開發中國家或低度開發國家發展經濟,畢竟經濟發展是各國的權利,而保護地球則是每個國家都需要共同承擔的責任。巴西或是其他有雨林的開發中國家,對於保護地球環境也都有共識,都有禁止開發原始林的相關法令,當地也有非常多人支持保護雨林。

捍衛地球生態、守護雨林是國際間的共同目標。圖/Pixabay

科學家和世界各國都努力於經濟、環境取得平衡

保護雨林的目的是為了全人類永續發展,不是壓榨開發中國家

經濟發展跟保護雨林如何取得平衡,科學家一直有非常多的研究與策略。科學家對於保護雨林可能造成的影響,考慮得非常深、非常廣。所有個人會想到的影響,全世界頂尖科學家也都想到了,還有非常多我們想不到的點,科學家也都有很深入的規劃。科學家從來沒有打算美化工業革命後帶來的汙染。這世界上最早意識到人類開發破壞地球環境,主張要保護地球環境、保護生態的就是先進國家的科學家們,帶頭開始從事環保的是先進國家。先進國家除了保護自己的國土,也提供技術與大量資金給開發中與低度開發的國家保護雨林、從事雨林研究。臺灣雖然不是聯合國的一員,也一直致力於協助保護邦交國的雨林。

正因為如此重要,每年世界各國的領袖、上千個地方組織都會聚集——臺灣也都有派人參加——召開氣候變化綱要公約締約國會議。這場一年一度的馬拉松式會議,目的就是為了減緩全球氣候變遷、保護雨林。因為保護雨林、保護地球環境是全球的共識,當務之急,所以當出現扯後腿的人與行為,大家才會這麼生氣,包含巴西當地的原住民、生態學者、環境保護團體,甚至一些議員都非常氣憤,不滿巴西現任總統推翻過去的環境保護政策,放任少數人破壞雨林。

去年 12 月,是「聯合國氣候變遷綱要公約」第24屆的締約國大會(COP24)

為熱帶國家抱不平?也許才是一種誤解與傲慢

「自己可以開發土地建立城市,卻不允許這些熱帶國家開發。」這是多麼大的誤解。破壞雨林是要種農作物、放牧或採礦,並不是要興建城市!還有,「憑什麼自己可以在都市裡吹冷氣卻不允人家發展?」──這更是一種傲慢的自我想像

這世界上不是每個人都喜歡住在都市叢林!而且不是熱帶國家就一定很熱。熱帶國家有高山、高原,十分涼爽,熱帶雨林裡晚上通常也都只有二十幾度,根本不需要冷氣。將自己的價值觀與經驗套在別人身上,沒有國際觀又自以為是。擁有大面積熱帶雨林的國家,如巴西、印尼,都有現代化的城市,經濟也持續發展──巴西是金磚四國,印尼是亞洲五虎,當地很多人都十分在乎自己的自然生態,保護雨林的觀念都相當完整。只有部分人短視近利,一直在搞破壞。就如同我國,多數人都支持保護石虎、保護自然生態。

小心!不要落入缺乏國際觀的陷阱,同情心與傲慢也許只有一線之隔。圖/Pixabay

保護雨林,並不只是把雨林圍起來禁止開發,還需要投入非常多的資金進行資源調查、長期監測,也必須各國政府跨部門合作。就我所知,國際公約對於保護雨林、減少溫室氣體排放、協助開發中國家的經濟,都有訂出許多的策略。

各國政府究竟做了哪些實質的努力呢?

以下將列出我所了解的部分。希望有助於大家更了解國際上生態保護的作法與精神。

聯合國環境發展大會:為了永續發展的三項文件

時間還是拉回到 1992 年,世界各國官方與非官方組織,聚集於巴西里約熱內盧舉行的「聯合國環境發展大會」 (United Nations Conference on Environment and Development, UNCED) ——這個會議就是著名的地球高峰會。

當時來自世界各地 172 國、兩千多個非政府組織聚集開會,目的就是希望人類、地球生態、地球環境等各方面,都能夠永續存在

不希望人類因為過度的開發,導致地球生態毀滅。當時各國簽屬的文件,除了有名的「聯合國氣候變化綱要公約」 (The United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC) ,還有生物多樣性公約 (Convention on Biological Diversity, CBD) 與里約環境與發展宣言

里約環境與發展宣言中強調,各國都有權利依照自己的資源發展,努力消除貧窮、國際合作保護生態系統、減少不可持續的消費與生產模式、重視各國的原住民與婦女,等等議題,都是本世紀所關注,都是希望人類可以「永續」生活在地球上。而生物多樣性公約,也不只是一味的保護生物,禁止開發,還希望在生態保育的基礎下,永續利用並分享生態與生物資源。

「聯合國氣候變遷綱要公約」是 1992 年簽署的其中一份文件,因此開啟了連續 24 屆的締約國大會(COP1 ~ COP24) ,下文提及的內容,如京都議定書、巴黎協定等等,都是此會議的重要成果。

京都議定書:規範先進國家的三種機制

而最複雜難懂的氣候變化綱要公約,原則上管制《蒙特婁議定書》 (Montreal Protocol) 未管制的所有溫室氣體。但是因為各國沒有認真執行,所以才又在 1997 年氣候變化綱要公約第 3 次締約國會議 (COP3) 通過具有法律約束力的《京都議定書》 (Kyoto Protocol, KP) ,要求議定書附件一的先進國家要達成溫室氣體減量。請注意,這部分規範的是先進國家,不含開發中國家

「碳權」、「賣碳權」等許多人似懂非懂的名詞,正是來自於京都議定書的規定。京都議定書為了可以有效達成溫室氣體減量的目標,從簽署國家的數量、碳排放量、特殊成員的負擔能力、各國的減量標準、減量所需負擔的成本、管制的溫室氣體種類、國際合作的減量機制,都有詳細的規範。這部分主要都是細節說明,可以寫一大篇,有興趣人網路上都可以找到資料,我就先跳過了。

京都議定書所使用的木槌。圖/Jason Riedy [CC BY 2.0] via Flickr

全世界最在意的是三個跨國減量的彈性機制 (Flexible Mechanism) 包括:
  1. 共同減量 (Joint Implementation, JI)
  2. 清潔發展機制 (Clean Development Mechanism, CDM)
  3. 排放交易 (Emission Trading, ET)

共同減量是指國家可以採集團方式,將許多已開發國家視為一個減量整體,如歐盟。排放交易是讓兩個已開發國家之間可以進行排放額度的買賣。讓超額完成任務的國家,將剩餘的碳排放額度直接賣給難以完成削減溫室氣體任務的國家。

針對開發中或低度開發國家的支助,就是清潔發展機制 (CDM) 。

由已開發國家提供資金或技術給開發中或低度開發的國家,協助開發中國家永續發展,並使已開發國家順利履行溫室氣體減量的承諾。由於京都議定書允許公私部門共同參與清潔發展機制,因此這項機制最受各界注目。我國也有一些私人企業參與,甚至曾經有地方政府想要種樹賣碳權——想當然耳,這些縣市首長沒有深入了解種樹賣碳權的細節與困難度,最後沒有實際成果。除了清潔發展機制外,世界上還有許多自願性的碳標準,以及碳交易市場。這些都是國際間,官方與企業致力於溫室氣體減量的具體證明。

清潔發展機制可視為致力「在經濟和環保之間達成平衡」的策略。圖/Pixabay

強制已開發國家上繳每一年的碳排放報告

為督促締約國確實進行溫室氣體減量,並且獲得溫室氣體減量相關數據,氣候變化綱要公約與京都議定書都要求締約國依規定提出國家報告,包含大家可能較為熟悉的「國家溫室氣體年度清冊」。這部分,已開發國家強迫性繳交,開發中國家則鼓勵繳交。中華民國雖不是附件一的已開發國家,但是在我國許許多多科學家的努力下,我們從 2014 年後開始每年繳交國家清冊。網路上也都查得到歷年報告全文《巴黎協定》第 14 條規定 2023 年必須進行第一次全球盤點,因此,未來我國或許也可以藉由協助邦交國製作國家清冊,加強外交關係。

2018年中華民國國家溫室氣體排放清冊報告封面。圖/環保署之推動台灣參與氣候變化綱要公約網站

但是問題來了,碳排放量超級難算的啊!

國家需要列入碳排放計算的項目非常多,這部分締約國可以參考《IPCC溫室氣體統計指南》 (IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories) 中的說明,收集活動資料與數據,逐項計算並列出。 IPCC 出過幾版溫室氣體統計指南,目前 2006 年版本修改了之前的內容,將碳排放計算重新區分成:能源、工業製程與產品使用、農林業與其他土地利用、廢棄物以及其他等五大項目。而可以列入清潔發展機制的減排項目,則包含了工業類、排放源之溫室氣體逸散類與農林類,每一項產業下又分成不同的專案類型。

《燃燒中的熱帶雨林》一文中我曾提到,依據京都議定書規定,荒地造林 (afforestation) 、復舊造林 (reforestation) 、毀林 (deforestation) ,還有因加強森林經營管理 (forest management) 所額外增加的二氧化碳吸收或排放淨值,應併入溫室氣體排放或減量值計算。

但是透過森林減碳,計算上困難重重,所以這部分在往後幾次的締約國會議中才陸續通過。

  • 如2001年通過的《馬拉喀什協定》,才將造林與再造林活動 (簡稱 AR ) 併入清潔發展機制。
  • 2005 年於蒙特婁舉辦的第11次締約國會議,進行「後《京都議定書》」的減量談判,減少毀林及森林退化造成的溫室氣體排放 (Reducing Emission from Deforestation and Degradation,REDD) 的概念首先被提出
  • 隔年,第12次締約國會議中,聯合國秘書長安南建議也將 REDD 納入清潔發展機制。由已開發國家提供資金,鼓勵開發中或低度開發的國家保護自己的森林。

重視森林對於減少溫室氣體的貢獻,鼓勵各國減少森林砍伐,是REDD的核心理念之一。

  • 2007年第13次締約國會議中,於峇里島行動計畫 (Bali Action Plan) 又進一步提出了 REDD+ 的概念,將原本REDD的概念,再加上森林復育 (forest restoration) 和永續管理 (sustainable management) 增加的碳吸存。相較於 AR 活動,這部分更難計算,爭議更大。
  • 2009 年第 15 次締約國會議中,美、中、印度、南非、巴西磋商出來的的哥本哈根協定 (Copenhagen Accord) ,計畫成立哥本哈根綠色氣候基金 (Copenhagen Green Climate Fund) ,提供發展 REDD+ 的資源與技術。各國對於發展 REDD+ 雖然有共識,但是細節上還有許多的爭議。往後的會議持續修改並增加其內容,
  • 至 2013 年第 19 次締約國會議,針對許多爭議,已提出完善的配套措施。REDD+ 計畫的目標,除了減緩氣候變遷、保護森林生物多樣性並維持生態系統的健康,更必須有助於降低貧窮率,促進社會及經濟發展的效益。

過去僅考慮造林、再造林與毀林的計算架構,近年來越來越重視土壤碳匯功能、森林永續經營管理、以及森林復育1,因此蛻變為 REDD+。圖/Pixabay

有人反對 REDD+,反對的理由是?正方的看法是?

一開始反對 REDD+ 作為減碳機制的一方認為,國際間的經濟補償措施,有可能只是開發中國家少數政治菁英獲利,一般人民不見得有所助益。而且大量碳額度進入市場,可能會造成碳交易市場價格崩盤。

但是考量到 REDD+ 執行的價格比 AR 來的便宜,而且原始林的生物多樣性也不是人工林所能比擬。如果已開發國家可以大量購入開發中國家保護森林所產生的碳權,將大大有助於保護這些國家境內的原始森林——特別是熱帶雨林。而 AR 與 REDD+ 計畫也可以相輔相成,共同促進溫室氣體減量,並持續提供市場所需的木材。

當然,無論是 AR 活動或 REDD+ 計畫,都要考慮到非常多的面相,特別是外加性 (Additionality) 及洩漏 (Leakage) 的設計,是非常細心的考量。以AR活動而言,所位的外加性包含了環境、資金、投資及政策四個層面。以環境而言,AR活動所產生的減碳效果,必須扣除人為介入前土地本身的碳吸存效果。而洩漏,則是造成AR活動區域以外的地方所產生的碳排放。從這兩項設計可以知道科學家的用心與規劃的周延。

此外, REDD+ 計畫必須遵照 3E 標準 (3E criterion) ——效能 (Effectiveness) 、效率 (Efficiency) 、公平性 (Equity) ——進行設計。其中公平性評估非常的重要,除了二氧化碳減量,也需促進當地居民生活情況與人權,因此事前調查還需要考量當地居民的經濟與文化。因為科學家非常清楚,所有的保育活動,都不能不考慮人類的生存與發展。

不同文化與森林之間也會有不同的互動方式,因此執行計劃時,必須費心針對當地的風俗民情做深入的研究。圖/Pixabay

最重要的,依舊是地球每一位公民的所作所為

只要木材、牛肉、大豆等需求還在,利益的驅使下,即使保護了甲地的雨林,仍會造成乙地森林被砍伐或破壞——這就是一種洩漏。因此,保護雨林最終還是要改變消費者的消費習慣。

除了大國之間相互的援助,企業或地方保育組織的推動,每一個人認知到雨林保護的重要性,才是雨林生物可以持續生存的最大關鍵。

開發雨林,盜伐木材、開闢農場,都不是永續利用土地的方法。雨林除了提供各種生物資源,還可以做為生態旅遊、森林療癒的場所,這些都是不開發雨林但是持續發展經濟的方式。世界上已經有很多已開發與開發中國家證明這樣的經濟模式實際可行。

守衛森林不只是國際組織、各國政府的責任,身為地球的一份子,我們都必須伸出雙手來愛護地球!圖/Pixabay

人類最可惡的地方是,為了自己的利益會幹出很多難以想像的壞事;但是具有高貴情操,願意為了公眾利益,犧牲小我的也是人類。這世界上不是每個人想賺錢想瘋了,這世界上有很多人為了保護地球環境,四處奔走。保護雨林、保護地球環境不是假議題,是全球最重要的目標,必須從每個人日常生活中做起。

我知道這篇文章內容有點硬,比〈燃燒中的熱帶雨林〉多了更多的專有名詞,也多了很多歷史。謝謝把文章看到最後的讀者。衷心希望大家可以更了解國際間雨林保育的精神與方法。

同場加映

參考資料

  1. 附圖說明參考自《REDD緣起與運作機制之分析

本文轉載自 FB專頁 胖胖樹的熱帶雨林,原文為〈經濟發展跟雨林保護能否達成平衡?

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【特輯】認真的科學家最搞笑之「搞笑諾貝爾獎」

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今年(2019)的搞笑諾貝爾獎頒獎典禮即將於 9月12日盛大展開,在開始之前,我們一起來回顧搞笑諾貝爾獎的點點滴滴,為今年的頒獎暖身吧!看看搞笑諾貝爾獎究竟是什麼?又有什麼有趣的歷屆得獎研究呢?

認真嚴肅,卻又不失幽默風趣的研究和科學家,就是搞笑諾貝爾獎的最佳人選!圖/Giphy

那些搞笑諾貝爾獎的二三事

搞笑諾貝爾獎 (Ig Nobel Prize) 是將 Ignoble(不名譽的)和 Nobel Prize(諾貝爾獎)這兩詞做結合。它並不是要諷刺諾貝爾獎,而是對諾貝爾獎做了一個有趣的模仿,頒給那些完成一些「乍看令人發笑,後又引人深思」成就的人 ,大多得主都是真真實實的科學家,當然也有些例外。

蛤?什麼是搞笑諾貝爾獎?天生幽默風趣的我,自信中帶有瘋狂的火焰,可以成為它的得主嗎?

根據搞笑諾貝爾獎的官網,你隨時都可以提名任何人或團體成為候選人(甚至是你自己),只要寄封信就好了!

只不過,雖然可以提名你自己,但很難得獎!依據搞笑諾貝爾獎官方統計,每年的提名者中平均 10~20% 為自我推薦,但這群人卻很少很少得獎。這代表這些搞笑諾貝爾獎得主在做研究的時候其實是很認真的,並非以獲得搞笑諾貝爾獎為目標,莫名出現這樣的「笑果」可能也是他們始料未及的。

擁有台灣國籍的諾貝爾獎得主,我們可以想到李遠哲、丁肇中,那台灣也有人得過搞笑諾貝爾了嗎?

別懷疑真的有,而且還獲得了四次!其中,甚至連「立法院內政客們的拳打腳踢」都獲得了搞笑諾貝爾和平獎!

創辦人馬克.亞伯拉罕斯(Marc Abrahams)TED演講

《科學幽默期刊》的共同創辦人馬克.亞伯拉罕斯(Marc Abrahams)曾在 1999 年撰文以及後續許多訪問中,談過他怎麼看待這個他所創辦、看似非常不正經的獎項,他說搞笑諾貝爾獎並非用來嘲諷這些得主,也不是要去評論這些研究的好與壞,或是討論這研究室重要或不重要。

這些科學家做的事情可能常被形容為瘋狂、搞笑或不認真,但事實上搞笑諾貝爾獎希望大家看到這些與眾不同、具有想像力的想法,也希望讓人重新發現科學是一個有趣的事情。

現在,我們知道了搞笑諾貝爾獎大概是怎麼一回事了,接下來一起回顧幾則有趣的得獎作品吧!

除了數錢,口水拿來去汙也很好用唷!

想出這個研究的是一位葡萄牙里斯本的博物館文物保存研究者,在平常的文物保存工作過程中,她注意到有許多館內的文物保存員偏好用自己的口水來擦拭各種文物表面,因此,他開始針對雕刻上不同的顏料區域分別進行測試,沒想到的是,這些常用的清潔品都比不上口水的威力,口水對測試中 8 種顏色的顏料全都有清潔效果,而且不會傷害表面;其他的清潔品大多都只有微弱的效果,甚至是看不出差別。

典禮上特別請來了哈佛藝術博物館館長、策展人 Francesca Bewer,在台上現場示範用口水擦拭一張充滿灰塵的畫。

為了要了解口水為什麼可以這麼強,她們鎖定了口水中含量很高的酵素:𝝰-澱粉酶 (𝝰-amylase)。他們把口水拿去用離子交換樹脂處理,把 𝝰-澱粉酶分離出來,拿純化過的澱粉酶和去除電解質的口水(透析後的口水)、還有加熱過後的口水來比較。

測試結果發現單純只有 𝝰-澱粉酶的清潔效果和去除電解質的口水一樣厲害,而加熱後的口水,因為酵素結構被破壞,所以沒有任何效果。

研究人員還另外準備了兩種不同來源的 𝝰-澱粉酶,一種是由麵包配上酵母菌產生的,而另一種則是來自人體腸道內的微生物 (枯草桿菌 Bacillus subtilis) ,測試結果發現這兩個來源的 𝝰-澱粉酶也跟口水本身的清潔效果一樣強。也就是說,以後想要清潔物品表面,再也不用擔心吐口水吐到口乾舌燥,還會被別人覺得很噁心,才能把東西擦乾淨了,我們也能有很好的替代方案可以用!

你也是馬尾控嗎?找出馬尾的方程式!

來自英國劍橋大學的Raymond E. Goldstein 教授所主導的研究,他們推導出可用來描述馬尾形狀的方程式,並發表於物理學界頗具領導地位的《物理評論通訊期刊》(Physics Review Letters)上。

這個問題看似簡單實而複雜,在現實生活中我們可以看到各式各樣的馬尾,科學家要怎麼從這麼多變因裡求出馬尾方程式呢?

在論文中,他們把每一根髮絲視作有隨機曲度的彈性線段,再利用流體力學中的連續方程式來描述儲存在髮束裡的「能量」。

這邊所說的能量,共有三個項:其一是彈性能、其二是重力能、其餘未描述到的能量全部算入第三項,稱之為髮絲束縛能 (fiber confinement energy)。彈性能的原理就如彈簧,是頭髮本身的彈性所儲存的能量;重力能更直觀,就是髮束重量的位能,前兩項能量用牛頓力學的公式即可表達。但第三項的束縛能,主要是成千上萬的髮絲無序地交錯、接觸、壓擠所儲存的能量,要將之公式化則需用到統計物理的技巧。

馬尾的清新形象深植人心。 來源:電影《那些年,我們一起追的女孩》

馬尾的清新形象深植人心。來源:電影《那些年,我們一起追的女孩》

這種技巧其實和「理想氣體方程式」很類似,我們不可能描述每一顆氣體分子的運動模式,但可以用 PV=nRT 的公式去描述氣體團壓力、密度和溫度的關係。同理,要看各別髮絲的交互作用很複雜,但以整個髮束的角度切入,反而可以得到簡單的狀態方程式。

能量方程式寫出來後,利用最小勢能定理(Minimum total potential energy principle),將能量方程式對髮束長度做一次微分之後,等於零之解即為處於「穩定平衡」狀態下的馬尾方程式。換句話說,就像水會往低處流一樣,髮束也會自動跑到勢位能最低的形狀。

腎結石怎麼辦?來坐雲霄飛車試試看!

病患興奮的告訴醫生,當他搭了一次迪士尼的巨雷山雲霄飛車,過兩分鐘後,一顆腎結石就掉出來了!而且每搭一次就掉出一顆腎結石!

為了證實病患所言不假,醫師依據該病患的腎臟斷層掃描的結果, 3D 列印出一個矽膠腎臟模型之後,再裝進尿液、病患掉出來的三顆腎結石,再把這些實驗材料裝進背包,並讓每一顆腎結石搭 20 次迪士尼的巨雷山雲霄飛車。

實驗結果,發現搭雲霄飛車確實可以幫助排出腎結石。研究顯示,如果患者搭雲霄飛車時坐前面位置,有 16.67% 的機率可以排出腎結石;坐後面的話,排出腎結石的機率提高到 63.89%

不過奇特的是,如果改搭「飛越太空山 (Space Mountain)」和「搖滾雲霄飛車 (Rock ‘n’ Roller Coaster)」這兩個更刺激的雲霄飛車,效果都沒有去搭巨雷山來的好。瓦廷格認為巨雷山大勝的原因,是因為巨雷山有很多快速上衝又下墜跟急速轉彎的設計,患者身體在強烈擺盪之下,便容易將腎結石排出。

驚險刺激的雲霄飛車,說不定可以成為腎結石的療法之一。圖/Pixabay

因此瓦廷格下了一個小結:若想排出腎結石,不用去搭時速 110 公里,或是有高速迴轉的雲霄飛車,像巨雷山這種最高 35mph (時速 56 公里)的中等強度雲霄飛車,搭配眾多快速上衝又下墜跟急速轉彎,搭個兩分半鐘就很夠用了。

確認過長相跟身高,就能知道你的陰莖長度?

民間傳聞中,有各種從身高、鼻子大小、眼睛、脖子、屁股,甚至是中指長度來推測生殖器大小的猜測方法,那麼,這些傳說到底有沒有科學根據呢?

榮獲搞笑諾貝爾獎統計學獎的這兩位醫生,就是透過身高與腳掌長度,來研究它們與陰莖長度之間的關係。

為了做這個研究,傑拉德.貝因醫生與凱利.辛門諾斯基醫生召集了六十三名,願意讓人量測相關部位的男人,他們的身高介於 157 到 194 公分,腳掌長度介於 24.4 到 29.4 公分。陰莖長度則介於 6.0 到 13.5 公分;這是在陰莖勃起時量測的。

若陰莖真的和腳掌大小高度相關,小腳的男生會不會想買大號一點的鞋子來虛張聲勢呢?圖/Pixabay

他們的分析結果指出,一個男人的身高與其陰莖長度,是弱相關性(弱相關是他們的說法);而腳掌長度與陰莖長度也是屬於弱相關性

他們的結論是:「我們的資料⋯⋯可明顯看出,要從腳掌大小或身高來預告某人的陰莖尺寸,實際上是沒有用的。」由於傑拉德.貝因醫生與凱利.辛門諾斯基醫生讓一般人也覺得統計學很有趣,因而贏得了 1998 年搞笑諾貝爾獎統計學獎。

看完這麼多引人發笑的研究與介紹,是不是也開始好奇今年的搞笑諾貝爾獎了呢?歡迎大家與泛科學一同共襄盛舉,追蹤我們未來一系列搞笑諾貝爾獎的文章與活動!讓我們在認真又幽默的科學研究裡面一起大笑,徜徉在科學帶來的幸福與滿足吧!

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繩文人真是現代日本人的祖先?有多少遺傳留下?──繩文人DNA研究(上)

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日本的史前居民繩文人,即使在台灣也有相當知名度。許多學者認為繩文人是日本人的祖先之一,但是繩文人對於現代的日本族群,遺傳貢獻究竟多大卻難以估量。而繩文人從何而來,也是爭論已久的問題。最近由繩文人遺骸取得 DNA 的遺傳學研究,對於這些問題提供了相當有用的線索,還意外發現繩文人與台灣原住民之間,有著非常古老的聯繫。

2018 年日本繩文特展的文宣,左邊是遮光器土偶,右邊是火焰土器。圖/取自 ticketlife

繩文人的時空範圍

繩文時期定義上,最早的草創期始於距今約 16,000 年前,接下來是早期、前期、中期、後期、晚期。各家對於草創期在何時開始、每一時期的分期認定有點出入。不過晚期都大概在 2,350 年前結束,隨後接續到彌生時期

如今的日本國土,各處都有繩文人遺址的分佈,包括最北方的北海道、最南方的琉球群島,以及介於其間的本州等國土。有一派說法認為,兩千多年前彌生人移民進入日本以後,只有北海道與琉球保留較多繩文人的元素。此一論點使得許多分析日本人的遺傳學研究中,將日本分為三個族群:北海道的阿伊努人琉球人,以及其餘地區的「本土人」。

現代三個地方的族群,遺傳組成上確實能看出不太一樣,本土人比較接近北京漢人,與阿伊努人的差異最大,而琉球人介於其間,不過較為靠近本土人。1

比較日本各地與北京漢人基因組的 PCA。圖/改編自 ref1

若是將日本人視為繩文與彌生的合體,繩文人的遺傳比例佔有多少?假如把現代的阿伊努人當作繩文人,北京漢人或韓國人當作彌生人,用於估計本土人的血緣,不同方法略有出入,不過估計結果都不到 20%。但是無法克服的問題是,漢人不是彌生人,阿伊努人更不是真正的繩文人。這就能看出直接取得繩文人 DNA 的價值。

繩文人遺址出品的一些陶器等。左:繩文的女神。by 芹沢長介 – 日本陶磁大系 繩文 [第1卷];中:繩文土偶 由 東京国立博物館 – 土器の造形—繩文の動•弥生の靜—;右上:火焰土器 By Daderot;右下:遮光器土偶由 東京国立博物館 – 土器の造形—繩文の動•弥生の靜—

取得繩文人的DNA,身世終於要釐清啦

首度取得繩文人基因組的論文發表於 2016 年,兩位距今約 3000 年的繩文人住在本州東部,福島縣的三貫地貝塚(Sanganji)。儘管基因組非常殘缺,仍是值得紀念的第一篇論文。2

第二篇論文發表於 2018 年,報告愛知縣伊川津貝塚(Ikawazu),一位 2500 年前繩文人的基因組,不過這篇論文主要的研究範圍是東南亞,繩文人只佔其一小部分 3。第三篇論文於今年(2019 年)問世,2 件樣本來自北海道的船舶遺址(Funadomari),距今 3500 到 3800 年4。第四篇論文則是進一步分析伊川津貝塚的樣本,論文尚未正式發表,作者先將初稿上傳網路5

目前繩文人的古代基因組已經有 5 個樣本,共 4 篇論文問世,對於釐清繩文人的身世很有幫助。

日本地圖。目前取得繩文人古代基因組的地點有福島、愛知、北海道三處。圖/取自 日本漫遊

東亞大家族的一員,很早離開大家

歐亞大陸東方與西方的人類族群,遺傳上大概分開 4 萬年左右。繩文人比較接近東方族群,故可以推論繩文人是東西大分家以後才誕生的遺傳族群。然而繩文人和東方各族群,包括美洲原住民比較的結果是,繩文人與大家的分歧程度都差不多,表示他們與眾人分離的年代,處於現代各東方族群分家以前,或是很初期的階段。

美洲原住民遺傳上,保守估計最初在 2.6 萬年前與其他東亞族群分家,而繩文人或許又早於此一年代。綜合起來就是:繩文人遺傳上誕生的年代介於 2.6 到 4 萬之間。

再考慮到本州島最早的遺址是 3.8 萬年前,比距今 1.6 萬年開始的繩文時期更早很多;由此可以推測,繩文人遺傳上或許傳承自更早來到日本的祖先,於 1.6 萬年前出現文化轉變而進入繩文時期

繩文人兩條可能前往日本的路線。圖/改編自 readyfor

東南亞或東北亞,繩文人從哪裡來?

繩文人住在日本,關於他們的來歷,主要有東南亞、東北亞兩種說法。東南亞說的支持者認為,智人祖先離開非洲以後,一群人先來到東南亞,繩文人的祖先之後離開大家,一路向北,最後抵達日本。東北亞說的支持者則主張,繩文人的祖先是直接由東北亞進入日本。

要注意的是,對於繩文人祖先由哪裡進入日本,兩套說法不見得有差異,抵達日本的前一站都可以是朝鮮半島,分歧關鍵在於更早以前的經歷。目前的古代 DNA 分析比較支持「繩文人來自東南亞」的論點,但是考古上,也能見到繩文人與東北亞在文化、科技上的交流。

下集:日本的繩文人從哪裡來?和台灣原住民又有什麼淵源?

延伸閱讀:

參考文獻:

  1.  Jinam, T., Nishida, N., Hirai, M., Kawamura, S., Oota, H., Umetsu, K., … & Tanabe, H. (2012). The history of human populations in the Japanese Archipelago inferred from genome-wide SNP data with a special reference to the Ainu and the Ryukyuan populations. Journal of Human Genetics, 57(12), 787.
  2. Kanzawa-Kiriyama, H., Kryukov, K., Jinam, T. A., Hosomichi, K., Saso, A., Suwa, G., … & Inoue, I. (2016). A partial nuclear genome of the Jomons who lived 3000 years ago in Fukushima, Japan. Journal of Human Genetics.
  3. McColl, H., Racimo, F., Vinner, L., Demeter, F., Gakuhari, T., Moreno-Mayar, J. V., … & Wasef, S. (2018). The prehistoric peopling of Southeast Asia. Science, 361(6397), 88-92.
  4. KANZAWA-KIRIYAMA, H. I. D. E. A. K. I., JINAM, T. A., KAWAI, Y., SATO, T., HOSOMICHI, K., TAJIMA, A., … & SHINODA, K. I. (2019). Late Jomon male and female genome sequences from the Funadomari site in Hokkaido, Japan. Anthropological Science, 190415.
  5. Gakuhari, T., Nakagome, S., Rasumussen, S., Allentoft, M., Sato, T., Korneliussen, T., … & Mizushima, S. (2019). Jomon genome sheds light on East Asian population history. bioRxiv, 579177.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

想親耳聽聽繩文人的故事嗎?歡迎參加 2019 年 9 月 14 日在台中象仔書屋免費特別講座:『繩文人的dna,大家愛的暴龍,還有很多很多書』

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日本的繩文人從哪裡來?和台灣原住民又有什麼淵源?──繩文人DNA研究(下)

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日本的史前居民繩文人,究竟是不是日本人的祖先?最近由繩文人遺骸取得 DNA 的遺傳學研究,對於這些問題提供了相當有用的線索。除此之外,還有個意外發現:繩文人與台灣原住民之間,有著非常古老的聯繫。

上集:繩文人真是現代日本人的祖先?有多少遺傳留下?

仿冒繩文陶器的餅乾,與真正的繩文陶器 XD。圖/取自 おかし作り考古学研究所

繩文人遺傳能追溯到東南亞,也和東北亞有文化交流

繩文人來自東南亞或東北亞呢?有了繩文人 DNA 以後可以直接和各地人群比較,尋找誰與繩文人比較相似。和現代與古代基因組相比,繩文人最接近寮國的和平文化(Hoabinhian culture),距今 8000 年前的人。1

和平文化分佈於寮國、馬來西亞等東南亞地區,是當地農業出現以前,仰賴採集狩獵維生的古文化。和平文化的古人本身儘管活在數千年前,遺傳上卻最為接近印度洋島上的安達曼人──一個與東亞其他人分家 5 萬年之久的族群。

而繩文人的親緣關係與安達曼人、和平文化人更加接近,表示繩文人的祖先很早以前已經與其他人分家,遺傳上獨立發展許久,符合對他們分家年代的估計。

至今東亞、東南亞地區的古代基因組仍相當有限,可供比較的樣本不多。東亞北方,距今 4 萬年前的田園洞人,與繩文人還有一些相似。但是 2.4 萬年前,住在西伯利亞南部的貝加爾湖附近,作為北亞族群代表的樣本 MA1,與繩文人卻是非常非常的不像。2, 3

目前樣本仍很有限,不該妄下結論,不過至少可以肯定,住在北海道、愛知這批已知的繩文人,遺傳上和冰河時期結束以前的北亞族群沒有直接關係。這點是支持繩文人來自東南亞,反駁東北亞起源的有力證據。繩文人的直系祖先,超過 4 萬年前時應該住在東南亞,後來一路向北到日本,與幾萬年來的北亞人群缺乏遺傳交流。

繩文人兩條可能前往日本的路線。圖/改編自 readyfor

然而,繩文人與東北亞並非毫無關係,因為歐亞大陸東北方一帶,西伯利亞、東亞北部、東北亞、北海道等地,一度都很流行細石器(microblade)。這片廣大的區域之間多半上演過文化、科技方面的交流,卻很可能沒有反映在 DNA 的層面上,至少目前仍偵測不到。

竟然和台灣原住民有遠古淵源?

另一個懸疑已久的問題是,現代日本族群中,繩文人的遺傳貢獻佔多少?在取得繩文人古代基因組後,也可以比較直接地計算。用伊川津貝塚 2500 年前樣本估計的結果是,現代日本本土人與繩文人共享約 8% 遺傳組成;不同分析方法的結果會有點出入,不過與這個數字大致上沒差太多。

與繩文人共享 DNA 變異的不只日本人,還有東北亞現代的烏爾奇人(Ulchi)、尼夫赫人(Nivkh),以及距今 7700 年 Devil’s Gate Cave 遺址的古代人(估計比例 4%);出乎意料的是,台灣原住民也與繩文人有著不可忽視的遺傳相似度,某一分析方法甚至計算出高達 41% 的數字!

繩文人與各族群的關係,顏色愈溫暖意謂共享愈多祖源。圖/取自 ref2

繩文人與彌生人合體後,發展為後來的日本人,所以如今的日本族群之所以配備 8% 與繩文人一致的祖源(ancestry),是由於祖傳的直接繼承所致;但是台灣原住民(以阿美、泰雅族為代表)與繩文人之間,卻極有可能缺乏直接關係。

繩文人抵達日本也許超過 3 萬年,至少也有 16000 年,可是台灣原住民絕大部分的祖先,來到台灣的時間不會超過 7000 年前,之間有著很明顯的年代落差。另外也沒有明確的考古證據支持,繩文時期的日本與台灣有過交流。

模仿人面陶器的餅乾 XD。圖/取自 おかし作り考古学研究所

東亞沿岸的DNA流動

比較可能的狀況是,繩文人在東南亞與其他人分別以後,沿著海岸北漂日本,就此與其他族群分隔。留在東亞太平洋海岸這邊,仍然有些人保持著接近繩文人的祖源,後來他們融入台灣原住民的祖先當中,再一起移民台灣。

這份與繩文人共享的古早祖源,只留存在東亞海岸的族群;已知的內陸族群,例如 2400 年前住在喜馬拉雅山區的 Chokhooani 都沒有繼承到。

由此間接推論,在漢藏語系的移民於近幾千年內,遷徙到東亞沿岸的區域以前,東亞沿岸的人群遺傳上應該和後來不太一樣。只是古早祖源後來多數遭到漢藏語系相關移民的稀釋,只有在台灣等少數地區才有留下一些比較明顯的痕跡。不過這部分只是推測,需要更多古代DNA 樣本才能釐清。

同樣非常值得一提的是,有關北海道的阿伊努人,也已經有相關的古代 DNA 研究正在進行中,不過至今仍沒有比較完整的分析釋出。這些研究將能帶我們深入認識繩文人、阿伊努人、東北亞族群的複雜歷史,大家再等等吧。

琉球群島各考古遺址的年代。圖/取自跨越黑潮網站

還有未知的琉球

然而, 有關琉球群島的遺傳史,目前的古代 DNA 分析仍然沒有什麼幫助。琉球群島最早有人類活動的紀錄距今約 3.6 萬年,也有繩文時期的遺址,但是琉球的「繩文人」和本州、北海道的繩文人之間關係如何,仍沒有什麼頭緒。在遺址中出土的古代琉球人,和後來的琉球人之間是否有傳承關係,也仍是大大的問號。

與琉球考古有關,最近引起高度關注的是「跨越黑潮──復現 3 萬年前的航海」計畫。這項進行多年的計畫由日本與台灣合作,希望模擬舊石器時代的古代人類,由台灣渡海前往琉球群島的狀況,歷經數次失敗後,終於在今年(2019 年)以獨木舟為交通工具,順利由台灣划到與那國島。

圖/取自 跨越黑潮網站

這一系列實驗證實「用獨木舟從台灣划到與那國島」是可行的,但是以草為材料編成的船絕對沒辦法穿越黑潮,因為草船太容易吸水。然而,幾萬年前的航海家是否已經配備獨木舟,或是以竹製船,沒有人知道。

舊石器時代的人類渡海並非問題,早在超過 5 萬年前已經有人從東南亞大陸出發,最後在澳洲與新幾內亞登陸;但是台灣到沖繩的距離更遠,海況似乎也更難克服。

探索沖繩的史前文化,如今已經累積不少考古、遺傳學的資料,但是我們所知的仍然了解太少,還有太多問題等待回答。往好處想,至少我們對繩文人的認識最近有了重大突破,大家可以先關注繩文人,思考歷史演變的可能性,再與未來新發表的結果對照。

延伸閱讀

參考文獻

  1. McColl, H., Racimo, F., Vinner, L., Demeter, F., Gakuhari, T., Moreno-Mayar, J. V., … & Wasef, S. (2018). The prehistoric peopling of Southeast Asia. Science, 361(6397), 88-92.
  2. KANZAWA-KIRIYAMA, H. I. D. E. A. K. I., JINAM, T. A., KAWAI, Y., SATO, T., HOSOMICHI, K., TAJIMA, A., … & SHINODA, K. I. (2019). Late Jomon male and female genome sequences from the Funadomari site in Hokkaido, Japan. Anthropological Science, 190415.
  3. Gakuhari, T., Nakagome, S., Rasumussen, S., Allentoft, M., Sato, T., Korneliussen, T., … & Mizushima, S. (2019). Jomon genome sheds light on East Asian population history. bioRxiv, 579177.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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可樂真的能殺精?尿尿時間都是21秒?那些年,臺灣曾得過的「搞笑諾貝爾獎」(下)

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作者/周玟萱 執行編輯/郭宜蓁

2008 年「搞笑諾貝爾化學獎」

曾經有一段時間,民間流行「可樂殺精」這種說法,有人認為這是源自於美國 60 年代的性解放運動,當時避孕措施選擇不多,因此完事後的青年就突發奇想,便出現了此妙方;也有一說認為這原本是中南美洲婦女的流行。無論起源是什麼,可樂真的能有這種奇效嗎?

有人認為「可樂殺精」這種說法源自於美國 60 年代的性解放運動,因為當時避孕措施選擇不多,因此完事後的青年就突發奇想,便出現了此妙方。繪圖/周玟萱

1985 年,美國的婦產科醫生 Umpierre、Hill 和 Anderson 因為實在是太好奇了,他們便在裝有可樂的試管中,滴入冷凍精子,經過觀察之後發現,精子的數量真的變少了!然而當時並沒有哪位研究人員直接下過「可樂可以殺精避孕」這種結論,只是事情不知道為什麼還是傳開來了。

2008 年搞笑諾貝爾獎有 4 位台灣人榮獲化學獎。得獎者分別是萬芳醫院院長洪傳岳、吳珮芬、謝茶唱與姜必寧,他們便是在讀了 1987 年這篇可樂殺精的研究以後,紛紛眉頭一皺,覺得事情並不單純。

於是他們將混有精子的可樂滴在一層薄膜上,想看看精子是否可以順利穿過薄膜來到底下的食鹽水。兩小時後發現,有將近七到九成的精子都做到了,這也顯示大部份的精子不會被可樂殺死。況且可樂含有糖份,直接拿來沖洗生殖器官會造成細菌感染,聽起來絕對不是一個避孕的好方法。

當然,可樂殺精的神話,也衍伸出不少版本。另一種常見的說法是,男性直接透過喝可樂,減少精蟲活力達到避孕效果。

咦?真的有這麼方便的設定嗎?假的!因為可樂這類的碳酸飲料,除了糖以外,其餘的成份也許在誤打誤撞的情況下,真的會影響少部份的精子……不過對比幾千萬隻精子,這數量根本就只是冰山一角而已!況且碳酸飲料影響精子的最佳條件是,從精子離開體內之後,立刻將大量的碳酸飲料與精子接觸,完全不給精子游到子宮裡面的時間。

碳酸飲料影響精子的最佳條件是,從精子離開體內之後,立刻將大量的碳酸飲料與精子接觸,完全不給精子游到子宮裡面的時間。繪圖/周玟萱

所以如果只是用「喝」的,等到飲料通過腸道消化完畢,影響力更是微乎其微啊,假如還有誰真的想完全靠喝可樂來避孕,那也許就要跟喝白開水一樣,能喝就喝能灌就灌……欸,可是喝到這種程度,在解鎖避孕成就之前,你應該會先成功的胖起來,還是說這也算是另類的避孕方法?XD

你或許會想說,這都什麼年代了,怎麼還會有人傻到真的用可樂來避孕?是哪個沒知識又不多看泛科學的人啊?

然而,就這樣把問題全怪罪到誤信偏方的人身上,並無法讓這種「偽」知識消退。大家不妨想看看,為什麼現代社會無論成年與否,還有這麼多人一碰到跟「性」 有關的疑問,寧可躲起來滑西斯版或把各大成人影片網站的內容當作可靠的資訊來源,看完就以為自己獲得了正確的性知識了呢?

當孩子問了跟性有關的疑問,可能聽到的回答就是大人叫他們去讀書,不要問。繪圖/周玟萱

我們常感受到的是環境對「性」的避諱,讓很多人就算好奇也不敢問。再加上不知道要怎麼教小孩正確的觀念,導致他們到了青春期,依然對安全性行為以及避孕措施的重要性一無所知,自然而然也不知道有哪些風險,與如何避開風險。

回過頭看,問題的核心可能在於,我們的社會什麼時候才能成為一個讓人可以安心討論性知識的環境呢?

2015 年「搞笑諾貝爾物理獎」

2015 年的搞笑諾貝爾物理獎,由美國喬治亞理工學院楊佩良、流體力學專家胡立德獲獎,這是一個關於尿尿的研究。研究顯示,幾乎所有體重在3公斤以上的哺乳類動物,不論大小,牠們的排尿時間都落在 21±13 秒之內。

研究過程中,他們除了拍攝大量動物排尿的影片,進行觀察與作為數據來源,他們還回推公式,用簡單的物理模型:考慮重力、膀胱的大小、壓力、尿道長度,證明只要排尿系統的尺寸比例不變,體重超過3 kg的哺乳類動物,排空液體的時間都差不多。其中,重力是最關鍵的因素。而這份研究結果也被發表在美國國家科學院院刊。

看完這些得獎成就,你可能會覺得,知道哺乳類尿尿時間要做什麼?既不能加薪、也不能變得更漂亮(?)不過從以上這些研究結果來看,雖然像是一本正經的搞笑,對我們的生活或許也不會有什麼直接的影響,但是這些研究背後的反思性倒是讓我們可以去思考這個世界的其他樣貌。

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2019搞笑諾貝爾獎獎落誰家?辣個台灣科學家又得獎啦!

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  • S編、y編

2019 年第 29 次第一屆搞笑諾貝爾獎終於在 9 月 13 號中秋節這天早上登場啦!(沒錯,y編和S編一早就起來「過節」。)

這次的頒獎典禮主題是「習慣」,得獎者會拿到特製的「習慣獎盃」:沒錯,這個獎盃上頭聚集了一切讓人上癮的元素:煙、外帶咖啡杯、口香糖、樂透彩券、手機、牙刷 (?),另外,還可以外帶一張紙製獎狀(沒錯就是如此樸實無華),當然,也絕對不會少了「十兆」元辛巴威幣獎金。

今年的獎盃,滿滿戒不掉的「習慣」啊!

今年出席典禮的「正統」諾貝爾主得獎者有:理察‧羅伯茨 Richard Roberts(1993年諾貝爾生理醫學獎得主)、艾瑞克‧馬斯金 Eric Maskin(2007 年經濟學獎得主)、傑洛姆‧傅利曼 Jerome Friedman(1990 年諾貝爾物理學獎得主)等人。

話不多說,就讓我們來看看今年的得獎研究吧!

《醫學獎》:這個研究很義大利

義大利披薩的好,世人都知道,不過,除了又香又好吃外,這些披薩還有沒有什麼神奇功效呢?

研究者們發現,如果人們規律地吃披薩,有機率降低罹患消化系統癌症的機率,只要你是在義大利吃義大利製的披薩(嚼嚼)。雖然這些結果可能是地中海飲食所帶來的整體好處,不過,得獎者還是開心地表示:多吃點披薩吧,只要大家記得「鳳梨是邪教」!(嗚嗚但夏威夷披薩好吃欸)

鳳梨是邪教?source:Sinchen.Lin

《醫學教育獎》:訓練外科醫生的正確方式?

「響片訓練(Clicker training)」是一種利用操作制約來訓練動物的方式,讓獎勵和響片聲響做連結,藉此讓動物做出特定行為。這方法被普遍的利用在狗狗的行為訓練,而對其他動物也是有效的,比如說貓咪、馬兒、海豚、鴿子,以及這次搞笑諾貝爾醫學教育獎讓我們知道它也能用在訓練外科醫生(正色)。

2015年發表的這篇研究,實驗讓響片聲會在醫學生操作正確時響起、作為正向肯定,這樣的交流方式不止簡潔明瞭快速,研究者也認為相較於傳統的示範教學方式更讓學生比較不容易緊張、操作複雜動作時能更快速獲得回饋。

今年的其中一個音樂劇的橋段,便是演示「響片訓練」。

《生物學獎》:小強怎麼又是你?

小強除了讓人害怕外,其實有不少特殊技能,比如說:牠們似乎可以偵測到磁場,而牠們自己也可以被磁化。

生物學獎的得獎團隊發現到:磁化死蟑螂跟磁化活蟑螂的消磁速度會不一樣喔~磁化活蟑螂消磁的速度快得多了。

邊說著,研究者還秀了一段影片,將磁化蟑螂抓去當冰箱貼,證明磁化死蟑螂比較適合當冰箱裝飾品,因為牠可以吸在上面比較長時間。(不要玩小強啊啊啊)

《解剖學獎》:郵差先生表示羞 >///<

由於來自法國的得獎者無法親臨現場,美國的郵差上場代打,他認真地表示:大家都知道郵差很酷,但我們現在可以知道他們到底有多「cool」啦。

這個研究的重點在於解釋為什麼明明是裝在同一件褲子裡,陰囊的溫度卻有可能不一樣?

他們讓郵差們穿上衣服/脫下衣服,反覆測量各種溫度後發現:不管有沒有穿衣服、擺放位置或是正在做的動作,陰囊的溫度都可能存在差異,而研究人員認為,這種熱差異有可能會導致外生殖器官不對稱。

一個像夏天一個像秋天啊(大誤)圖/giphy

《化學獎》:一公升的眼淚、半公升的口水

小孩子張著大眼,嘴角流著口水的呆萌模樣最討人喜歡了,不過,一個五歲小孩一天到底可以製造出多少口水呢?讓 Watanabe 的實驗團隊告訴你。

這個 1995 年進行的實驗,找來了一群 5 歲的孩子,讓他們咀嚼不同的食物:飯、香腸、馬鈴薯泥、餅乾、蘋果等等,咀嚼完後,研究者會將食物重新秤重,跟未經咀嚼的食物原重相比,就能得出他們分泌了多少唾液。

總而言之,五歲孩子一天平均會製造出 500 毫升 (ml) 左右的口水。不相信?沒關係,研究者把他的兒子也一併帶來了,在 20 多年後重現了這個實驗,吃香蕉、嚼嚼嚼,一本正經吐出來,再讓我們秤個重。(科學家老爸真的是超過份的啊啊啊XD)

兒子一本正經地在上百人的會場吃香蕉(嚼嚼),一切都是為了科學(吧)

《工程學獎》:打開機器然後放入嬰兒

想要躲避幫小孩換尿布的苦痛,除了直接不包尿布外(大誤),如果發明個「換尿布機」聽起來怎麼樣?有位來自伊朗的傢伙就這麼做了,設計出來的機器看起來很挺有回事的呢。

沒錯,就是這台機器。

這個專利宣稱:只要把嬰兒本人放進裝置中,裝置就可以自動進行各種步驟,不需要操作者親自接觸到嬰兒或尿布,同時「還能省水呢」,是不是很令人心動啊?

《經濟學獎》:貴國的錢錢有點髒?

錢真的超級髒,有的時候接過錢時那種黏黏的感覺,很容易讓人擔心摸多了會不會生病,於是,研究團隊便嘗試了解金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、萬古黴素抗藥性腸球菌 (VRE):

  1. 細菌可以在錢上面存活多久
  2. 這些細菌是否有在受試者經手的過程中傳播

在多種貨幣中,似乎是來自羅馬尼亞的錢(列伊)最髒,因為細菌留存率較高,而且也是唯一一個在經過一天乾燥後,上面還是存有 VRE 的貨幣。這個研究的限制在於,每國國民的衛生狀況不同,貨幣本身的材質也有所不同,所以仍存在許多變量。

好啦,大家也不能因為錢很髒就隨便「洗錢」吧,研究者建議:那不如,就把你手上那白花花的鈔票折成紙飛機射給我們吧!保你平安健康不生病喔啾咪^.<

真的啦,錢髒髒的,所以還是給我吧(伸手)

《和平獎》:我可是在維護世界和平!(騷

抓癢真的是讓人身心愉悅的一件事情啊!但到底抓癢有多快樂呢?2012 年的研究中,團隊利用一種名為 cowhage 的熱帶豆類在在前臂、腳踝、背部等等多個部位引起搔癢,再好好地抓一抓。

結果發現,在前臂和腳踝這兩個部位,如果越癢,抓起來越爽。

我抓抓抓抓抓抓。

《心理學獎》:所以到底是怎樣?

根據心理學中的「臉部回饋假說」(the facial-feedback hypothesis),我們的情緒會因為臉部的表情而變化,也就是說,你快樂會微笑,反過來也一樣,你沒特別情緒的時候,微笑會使你快樂。

咬筆微笑會讓人快樂嗎?好像還需要更多研究呢。圖/flickr

不過,多年以後科學家們嘗試重現這個實驗結果,卻沒有成功,這完全反駁了原本的研究嗎?也不見得,讓我們期待更多相關的研究吧!

原始研究:From Data to Truth in Psychological Science. A Personal Perspective.

《物理學獎》:我的便便好方便?

這次的物理獎得主中,出現台灣人的身影啦啊啊啊!他們的研究主題是關於:袋熊的便便為何是方形的?(由胡先生和楊小姐為我們擔任便便本人)

由科學家本人扮演便便。

團隊發現到,袋熊之所以可以方便便,是因為他們的腸子的形狀和靈活性,而牠們生活的環境相對乾燥,也會影響糞便成形。

你可能會想問:啊研究這個是會有什麼用?難說喔,說不定哪天我們想生產方型手機的時候就會用到了(?)

這是袋熊本熊。

另一方面,這個團隊中令人眼睛一亮的是,其中有兩位成員都是「第二次」獲得搞諾了,2015 年他們也曾獲得搞諾物理獎,當年的得獎理由是:哺乳類動物的尿尿時間都是21秒?

原始研究: How do wombats make cubed poo? 

今年的獎項到此就告一個段落了,如果你想知道那些年台灣人得過的搞笑諾貝爾獎,可以看這兩篇《》、《》,更多關於搞諾的介紹在這邊,其他年的得獎內容這裡有

頒獎典禮的全紀錄影片在這裡:

讓我們一起期待明年第 30 次第一屆的搞笑諾貝爾吧!

The post 2019搞笑諾貝爾獎獎落誰家?辣個台灣科學家又得獎啦! appeared first on PanSci 泛科學.

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