• 曾瑤光／中興大學昆蟲學系三年級。

Take Home Message

近期，沙漠飛蝗（Schistocerca gregaria，Desert locust）不僅造成東非地區嚴重的農作危害，更已成群飛往巴基斯坦、印度，甚至逼近中國。僅管目前行政院農業委員會動植物防疫檢疫局推斷，喜好乾旱和氣候的蝗蟲入侵風險不大，不過，面對來勢洶洶的蝗蟲，人們仍應對此有所認識，並全力防止牠們對臺灣作物可能的侵襲。

蘇丹遭遇嚴重的蝗災。（非本次事件照片）圖／wikipedia

這幾個月以來，沙漠飛蝗造成東非地區非常嚴重的蝗災。聯合國糧食及農業組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO）已發布橘色警戒，聯合國更是宣布將提供 1000 萬美元給世界農糧組織對抗沙漠蝗蟲。

多年研究昆蟲行為學又專攻直翅目的中興大學教授楊正澤表示：「臺灣的農政主管單位動植物防檢疫局基於職責，立即啟動植物疫情監測系統，主要是針對可能會對臺灣造成最大威脅的東亞飛蝗或稱作菲律賓飛蝗（Locusta migratoria）」。

其實，經統計學計算，蝗災並不是少見的現象，在一般蝗蟲和其他病蟲害等造成的農業傷害就佔了 30~40％。「飛蝗蝗災因為大約 13~15 年才會發生一次，就算是區域性的危害，也因為發生地區主要都在惡劣地形，相對在農業上造成的損害，其實僅僅只有 0.2~0.3％。」對於數據分析上，楊正澤表示。

而這次蝗災之所以被聯合國糧食及農業組織關切的原因在於，沙漠飛蝗造成的是作物一次性的損害，農民經濟收入掛零，直接影響當地民眾生計。所以在分析今（2020）年蝗災是否特別嚴重之前，得要先來了解沙漠飛蝗的生理特性。

沙漠飛蝗的特別之處

沙漠飛蝗。圖／wikipedia

沙漠飛蝗，分類上隸屬於直翅目（Orthoptera）蝗科（Acrididae）沙漠蝗屬（Schistocerca）。植食性的昆蟲，食草範圍廣泛，偏好禾本科的作物，如玉米、稻米和小麥等糧食作物。牠們棲息在沙漠等惡劣環境，平時多半呈散居型（solitary phase），在局部地區或雨季時有群居型（gregarious phase）的傾向，並有遷徙的習性。

飛蝗遷徙的行為會造成蝗災快速擴散，其中的多形性（polyphenism）更佔了很重要的角色。多形性，又稱多態性，指蝗蟲會在受到刺激後發生變型（transformation）。「作為觸發多形性的誘因，可以是從外在環境到昆蟲的內在因子皆有可能。」對這部分的研究，楊正澤解釋：「飛蝗的外表型態，包含了體色、斑紋、大小和身體比例等蛋白質的表現上都有可能發生改變。」

「尤其這次蝗災又多發生在非農業密集區，一般來說，不經常發生翻土、除草等耕作行為的農地會更易受到蝗蟲的侵害。」楊正澤說道。這些土地在面對接踵而來的大雨和水災等極端氣候的接連影響下，導致長期乾旱呈散居模式的蝗蟲，得以趁著有降雨的時間，為了獲取食物而大量的聚集、繁衍並進行高密度的產卵。「根據研究顯示，這些卵可以在惡劣環境中存活長達 180 天之久，所以可以適應沙漠乾季時的惡劣乾旱環境。」

而遇到雨水的飛蝗卵就如同久旱逢甘霖一樣，會順利孵化。若蟲平均一平方公尺可以達到一萬隻以上的驚人數量。飛蝗若蟲逐漸長大後、直到環境負載力逐漸超載，擁擠的環境便會成為另一誘因，產生「擁擠效應」，刺激終齡若蟲的多形性被誘發，使成蟲型態發生變型。「例如翅身的比例構造會更適合長途飛行，體色從綠、褐色變成黑、黃色。在成蟲初飛前會轉化成鮮紅的體色，看到紅色的蝗蟲，我們就可以知道牠要開始遷徙了。」楊正澤解釋。而沙漠飛蝗的飛行更可達六百公里之遠，此時的飛蝗也會從散居模式改變為群居模式。

另外，群居刺激多形性的觸發，也會在沙漠飛蝗身上發生一項廣為人知的生理轉變——毒性，牠們會變得具有毒性而無法食用。最近，昆蟲學家研究發現，這是由於牠們體內一組 CYP305M2 基因，該基因可以使飛蝗在受到攻擊時，合成劇毒的氰化氫（hydrogen cyanide，化學式HCN）作為防禦。

東亞飛蝗與臺灣

東亞飛蝗。圖／wikipedia

除了沙漠飛蝗，同樣具有遷徙習性的東亞飛蝗（Locusta migratoria manilensis）也許更廣為人知。「因為西南季風和黑潮效應所帶來的氣流影響，根據歷史紀錄記載，臺灣早在 1655 年也曾有疑似東亞飛蝗的侵襲紀錄。」楊正澤說道。

對於蝗蟲而言，季節性的氣流是幫助牠們長距離遷移的助力，但有可能隨著氣候變遷、地景生態及社會發展土地利用對地貌造成的改變，已有數十年未曾有大規模侵襲臺灣的紀錄，使得這些歷史記載漸漸變得不可考，然而，這就代表不需要防範於未然嗎？答案是否定的。

正因為現今蝗災的預測變得較為困難，沙漠飛蝗就成為他山之石，讓臺灣對東亞飛蝗的侵襲超前佈署、未雨綢繆。當有一日東亞飛蝗再度來襲時，便能有相對應之策略，而不是成災時束手無策，讓農民的心血功虧一簣。

面對一波波嚴峻的考驗，還可以做什麼？

近期，沙漠飛蝗相關的新聞經常充斥在電視、報章雜誌中，而對於一般大眾來說，可以對環境的保護做些什麼？

楊正澤認為：「雖然無法對蝗災提供直接幫助，但民眾可以自主進行『環境行動研究』，平常試著多認識昆蟲、多關心環境，若是發現入侵種即可迅速通報，避免其大發生。」除了持續的關注蝗災訊息，若能研究昆蟲生物、分類學等專業知識，幫忙辨識外來種，期許人類在面對天災時能夠從容且聰明有效率地解決問題。

〈本文選自《科學月刊》2020年6月號〉
科學月刊∕在一個資訊不值錢的時代中，試圖緊握那知識餘溫外，也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。

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• 作者／安德魯・勞勒 (Andrew Lawler)；譯者／吳建龍
• 瓦洛帝嘉拉為義大利神經科學家，以雞為研究對象，透過實驗發現人類與雞有著許多共同特徵。

義大利的阿爾卑斯山麓有個城鎮叫羅韋雷托，瓦洛帝嘉拉的研究室就位於該城鎮一處 16 世紀的女修道院地窖內。會面時，瓦洛帝嘉拉身穿淺藍襯衫搭配絲質領帶，看起來衣冠楚楚。

他是在羅韋雷托出生的，當時第二次世界大戰剛結束十多年，義大利還很貧窮，牲畜是村民賴以為生的命脈。「沒有雞就沒有蛋」他說道，而沒有雞跟蛋往往意味著要挨餓。當他還小的時候，就對動物如何看待這個世界充滿好奇。

「沒有雞就沒有蛋」。此為示意圖，並非研究雞。圖／pixabay

自從 17 世紀法國哲學家笛卡爾斷言動物缺乏心靈、理性與靈魂以來，關於「動物具有類似於人類心智能力」的這個想法就一直存在爭議。他指出，動物可藉由聲音來表達憤怒、恐懼或是飢餓，但牠們不會說話，因而缺乏「內心獨白」（inner voice，又稱內心言語），而這正是人類思維的基礎。

他的名言「我思故我在」，或許更適合改為「我說故我在」。動物也許能夠感受到疼痛或歡愉（「我不否認動物擁有感覺」，他寫道），但牠們缺乏更進一步的覺察或認知等人類具有的特質。自此，哲學家、科學家、宗教人士和動物保護人士便針對這一點爭辯不休。

雞所看見的世界，色彩繽紛

瓦洛帝嘉拉等神經科學家們著手收集動物知覺的相關確切資料，至今他們已經發現，雞在看待世界的深度和細節要比人類深入、豐富得多。

哺乳類最初是夜行性動物，以躲避像是喜歡在白天活動的恐龍等獵食者；鳥類則偏好陽光，因此擁有較為發達的彩色視覺。紅原雞有著鮮豔的紅、藍、綠羽色，但在這種鳥的眼中，牠們所看到的卻是眩目耀眼、擴展到紫外光譜的色彩組合，超出了人類肉眼的辨色力。

擁有鮮豔羽毛的紅原雞。圖／wikimedia

雞的雙眼也有各自的用途，牠們可讓一隻眼睛盯著某個物體（比如：可能的食物）但同時讓另一隻眼留意獵食者的動靜。這就能說明為何雞的頭會出現奇怪的突然抽動了。

人們曾經認為雞的優異視覺是由於缺乏嗅覺所產生的感官補償，不過最近有支團隊對一群家雞進行研究，發現把大象和羚羊糞便放在牠們周圍時，牠們不為所動，但如果換成野狗跟老虎的糞便，牠們便會開始警戒並停止進食。

雞跟人類一樣較為依賴視覺而非嗅覺，可是牠們確實能夠嗅出危險的氣味。雞還能回想起人類和雞的面容，並依據先前的經驗對該個體做出反應。比方說，當一隻公雞看到心儀的母雞時，公雞體內的精子生產量便會突然增加。

科學家們曾對「雞隻具有精密複雜的溝通方式」這一觀點嗤之以鼻。「就算雞的世界有一套語法系統」認知心理學家大衛．普雷馬克在 1970 年代寫道「牠們也沒有什麼有趣的可說。」在那之後，有位德國語言學家得出這樣的結論，他認為所有的雞隻都有大約 30 種不同的聲音，可個別對應到特定的具體行為。例如，雞會用不同的叫聲來表達獵食者是從地面或是由空中襲來。

小雞其實很聰明，看看雞的厲害！

瓦洛帝嘉拉之所以會以雞為研究對象，主要是因為牠們不貴，耐受性高，而且容易飼養。大部分的鳥類跟哺乳類一樣，得投入大量精力養育幼雛，但是雞在破殼之後，就具有高度自理能力，而且在外界環境影響其行為之前就能參與實驗。

在這個古老修道院地窖內的研究團隊是由七名博士生及多位碩士生所組成，他們穿著橘鞋及白色實驗衣，在狹窄但燈光明亮的走廊上忙進忙出，儘管如此，這裡還是有一股地牢的氣息。瓦洛帝嘉拉先帶我去一間昏暗溫暖的房間，裡面全是已受精的雞蛋，這些蛋不久就會成為實驗的對象。

實驗焦點是放在「子代銘印」，這是指剛孵出的小雞會讓自己依附到牠們所看見的第一個移動物體。

小雞破殼而出後，記下第一眼見到的銘印物。圖／pixabay

研究人員會把一些特定的物體拿給新生小雞看，比如紅色圓柱體，然後把小雞放在透明圍欄中，再設置兩片不透明的擋板，把該圓柱體藏在其中一片擋板後方。接著，遮蔽透明圍欄，一分鐘後，讓小雞自己去選擋板。小雞第一次嘗試就能找到那個銘印的物體，說明牠們具有相當好的記憶力。

在另一個實驗裡，圓柱體會被擋板完全擋住，而一旁的擋板則有不同的高度或寬度，可以露出一部分的物體。在這實驗中，小雞每次都選了把圓柱體隱藏起來的擋板，這是瓦洛帝嘉拉稱為「某種直覺物理」的徵象。

雞還會做加減運算。

小雞也會計算數量？圖／giphy

研究者讓一隻小雞看一個一樣的圓柱體，然後放在一片擋板後方，之後又把幾個相同的圓柱體放在另一片擋板後面，這隻小雞會走向藏比較多個圓柱體的那片擋板。如果研究者把一個圓柱體從一片擋板移到另一片的後方去，使第二片擋板後面有比較多的圓柱體，這時雞就會走到第二片擋板。

另一項實驗中，六個相同的容器沿著圓弧線放置，每個容器跟小雞都是等距的，但其中只有一個容器裡面有放飼料，之後就讓小雞去找出有飼料的容器。接下來把有飼料的容器跟其他容器調換位置後，小雞仍然能夠選對容器。

瓦洛帝嘉拉和研究同仁最近還發現，雞的大腦左右葉各不相同，這點長久以來一直被認為是人類獨具的屬性。我們大腦的左半球掌控著語言，這是讓笛卡爾深信人類之所以有別於其他生物的工具，而右半球則讓我們在周遭人物和環境中可以定位自己。

雞的大腦左右葉也各不相同？圖／giphy

研究人員把發育中的雞胚胎左眼遮住，再讓右眼朝向蛋殼。在接近孵化的最後三天，將胚胎右眼暴露在光源下，從而削弱這隻雞的視覺處理能力。當牠孵化後，讓牠面向混著榖物的小圓石，此時正常發育的雛雞左腦能夠辨別哪些是榖物哪些是石子，但被動過手腳的小雞則無法分辨這兩種物體。

雞可以用左右大腦半球執行不同的任務，此外，瓦洛帝嘉拉認為，牠們還能分辨出有生命和無生命的物體。另一個實驗中，研究者讓小雞看隨機排列的光點，以及模擬母雞、貓或其他動物走動的光點。無一例外地，小雞總是偏愛模仿動物運動的光點，即便光點排列跟母雞的形象不同也無妨。

正常的人類嬰兒在兩天大時也能做出這種區別，但許多自閉症兒童和青少年卻沒辦法。瓦洛帝嘉拉的團隊正在研究這種自閉症的症狀是否跟理解生物動作的本能有關。藉由確切找出哪些基因在小雞認知生物動作的過程中實際參與運作，他希望這可以讓我們了解自閉症患者中可能出問題的機制，從而踏出治療自閉症的第一步。

——本文摘自《雞冠天下：一部自然史，雞如何壯闊世界，和人類共創文明》，2020 年 3 月，左岸文化

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• 作者／安德魯・勞勒 (Andrew Lawler)；譯者／吳建龍

英文的雞「chicken」在 20 世紀時成了膽小懦弱的同義詞，這八成會讓古人一頭霧水，較為近代的吾輩先人也會感到迷惑，更是會惹惱法國人。畢竟，公雞向來是法國的國家象徵。

膽小如雞？別小看雞的攻擊力！圖／giphy

此外，雞作為美國民主黨吉祥物的時間，比現在的吉祥物驢子要長得多。還有諸多不同團體皆以雞作為象徵，包括委內瑞拉共產黨（其黨徽圖案是由畢卡索所繪）、羅伯．穆加比所屬的辛巴威非洲民族聯盟，以及柏林的新教徒學生聯盟等。

然而，在我們這個由工廠化農場所養出來的雞隻當道的現代世界裡，公雞的戰鬥能力已無足輕重，也不再為人重視或渴求了。但是雞隻逞兇鬥狠的天性，卻有著難以抹除的根源。

留有恐龍組織的化石

2007 年時，有支科學團隊從一隻 6800 萬年前的恐龍體內抽取了某種蛋白質，發現該蛋白質跟家雞體內既存的一種蛋白質幾乎相同。這隻恐龍可不是隨便什麼恐龍，而是目前已知體型最大的雙足食肉動物。一則新聞標題寫道：「暴龍基本上就是放大版的雞」。

古生物學家在過去十多年裡已經接受鳥類是由恐龍演化而來觀點，但這個蛋白質的發現，代表著生物學家首次獲得兩者之間相關聯的遺傳證據。

電影《侏儸紀公園》中的暴龍。圖／IMDb

這項發現是源自美國蒙大拿州東北部一片崎嶇不平的惡地。傑克．霍納是蒙大拿土生土長的古生物學家，其專業知識多半是自學而來，他當時正帶領一支隊伍在蒙大拿境內富含化石的田野地帶採樣。在數噸重的殘骸和岩石之下，他們發現了一具完好無缺的暴龍化石，包括一根超過 90 公分長的股骨。

這具成為化石的遺骨被一層具保護性的灰泥所包覆，高達一噸的總重量使得直升機難以吊起，因此團隊只得將它鋸成兩半。在處理的過程中，那根股骨斷裂，掉下一些碎片。

2003 年，霍納將這些碎片寄給了他之前的學生瑪莉．施懷澤，施懷澤在位於北卡羅萊納州首府羅里的北卡羅萊納州立大學任教，她的工作包括利用分子生物學來分析恐龍遺骸。由於生物組織很快就會降解，跟骨頭不同，因此她並未預期能在這些樣本中發現什麼東西。

施懷澤注意到，該股骨屬於一頭懷孕的母暴龍，因為在那骨頭中有種特殊的組織，只有在排卵時為了保存體內的鈣質才會產生。這也是有史以來首次發現無庸置疑的恐龍性別證據。隔年，施懷澤請她的助理將一塊碎片浸入弱酸溶液中，由於化石的主要成份是岩石，所以在弱酸中很快就會溶解。

這個過程會破壞樣本，但該名助理卻發現在長時間浸泡後，留下了某種類似橡膠的物質。隨後他們再把其他碎片進行相同的處理，結果也得到了一樣的物質。這兩位研究人員甚至可以辨識出看起來像是血管的東西。於是，施懷澤就此發現了第一份恐龍組織。

在《侏羅紀公園》裡，人們藉由琥珀中蚊子體內的血液來複製恐龍，不過現實世界跟電影情節不同，無法從這批樣本裡重新獲取 DNA，但這些恐龍組織卻藏有其他秘密。

解析恐龍組織，探究恐龍與家雞的關係

一位名叫約翰．阿薩拉的哈佛大學化學家，幾年前曾跟施懷澤共事過，當時他是負責鑑定一份 30 萬年前的猛獁象骨頭中所含的蛋白質，不過他專攻的是人類腫瘤蛋白質定序。蛋白質由胺基酸鏈所構成，其體積小到連一般的實驗室顯微鏡都看不到，但是阿薩拉知道如何添加抗體與蛋白質結合，從而使得蛋白質得以被看到。

除了化石，研究技術也很重要！圖／pixabay

施懷澤透過聯邦快遞把一小瓶用乾冰包起來的褐色粉末寄給阿薩拉，這些粉末是研磨後的軟組織，取自那根暴龍股骨的碎片。阿薩拉仔細地將粉末中帶褐色的雜質給清掉。

當我前往他位於波士頓一棟高樓建築內的哈佛實驗室拜訪時，他解釋道：「誰都不想把什麼褐色的鬼東西給注入這台要價 30 萬美元的機器裡。」這台質譜儀是個塑膠外殼的箱型裝置，體積跟旅館裡的小冰箱差不多，可以測量到原子和分子極其微小的質量和濃度。

阿薩拉先加一種酵素進去，把蛋白質分解成「肽」，這種分子比較容易處理。接著，這台質譜儀跑出的質譜上有近五萬個峰值，詳細描述了該樣本的成分。

由於目前尚無恐龍 DNA 序列的資料庫，因此阿薩拉只得根據先前針對乳齒象的研究結果，為這可能存在於 6800 萬年前的蛋白質序列設計理論模型。他還有雞的相關序列資料，那是在 2004 年發表的。「跟其他各種鳥類相比，我們所擁有的家雞資料庫是最完備的」他說道。

在暴龍身上，阿薩拉找到了六組跟雞幾乎相同的蛋白質序列。他和施懷澤不僅分離出有著 6800 萬年歷史的軟組織（比任何已知的最古老軟組織還要老 20 倍），還堅稱他們鑑定出了世上最古老的蛋白質，並且發現這些蛋白質跟現代家雞身上的蛋白質十分類似。

他們在 2007 年於《科學》期刊所發表的文章，平息了是否該把鳥跟恐龍放在同一演化樹的爭論，不過持懷疑態度的同儕依舊試圖反駁他們的主張。兩年後，施懷澤和阿薩拉又在一根 8000 萬年前的鴨嘴龍骨頭中找到了八組跟雞很像的蛋白質序列，再次證明了他們的研究技術。

雞是如何演化成現在這樣的？

逆演化（reverse evolution，或稱反向演化）可讓我們更加了解恐龍跟家雞等現代鳥類之間的聯繫。

除了探討與恐龍的關係，雞是如何演化成現在這樣的呢？圖／pixabay

前面提過的蒙大拿古生物學家霍納，他提議揭開雞的基因層，現出裡頭的怪物來給大家瞧瞧，從而創造出他所謂的「雞龍」。胚胎發育過程能夠展示演化的奧祕，雞胚胎的陰莖消失正是個例子。此外，胚胎時期的雞也會暫時長出類似恐龍的三趾爪和長尾巴，但長尾隨後便會消失。

理論上來說，如果分子生物學家可以讓去除尾巴的那個基因不要發生作用的話，便可以弄出一隻雞跟恐龍的混種動物出來。也可以再加入其他物種的基因，增強跟恐龍相像的特徵，並抑制雞的特徵。

變種雞還能替鳥跟恐龍之間的演化關係提供其他深入見解。在 2004 年，一位研究雞胚胎的生物學家在發育中的雞嘴內發現了一些微小的隆起。跟人類嘴裡那些頂端平平的琺瑯質牙齒不同的是，這些隆起呈現出尖銳的圓錐狀，宛如縮小版的鱷魚牙齒。

之後，研究人員研製出一種病毒，這種病毒能夠複製由突變的基因所送出的訊號，讓正常的雞胚胎也能產生類似的牙齒發育。儘管這些牙齒不會維持很久，而且最後會被吸收成為喙的一部分，但是該實驗讓科學家得以瞥見許久之前雞還有牙齒時是什麼模樣。

——本文摘自《雞冠天下：一部自然史，雞如何壯闊世界，和人類共創文明》，2020 年 3 月，左岸文化

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• 作者／泛科學編輯部 & 陳永融，是隻主攻了 6 年心理學的雜食動物。平時閒暇喜歡用心理學視角分析各種人事物，深刻感受到「有人的地方就有心理學」的趣味。 希望能憑藉手中的筆（或者說鍵盤）逐漸提升社會大眾對相關領域的重視，跳脫心理治療或心理測驗等應用層面的認識。

隨著能源轉型的趨勢，利用海上風力的離岸風力發電廠計畫也在各國如火如荼地執行，其中也包含臺灣。但儘管離岸風電效率比陸上風電來得高，且遠離人類居住地、對民眾影響較小，卻無可避免地會影響到海洋生物。離岸風場施建時，在海底打樁會產生對哺乳動物來說極為干擾的噪音，除了採用緩啟動、氣泡幕等作法降低噪音的衝擊之外，也需要明定衝擊區域並且即時監測，一但觀察到動物出現就必須進行停工的評估。

那麼，該如何知道有沒有動物出現呢？除了一些能夠偵測聲波的基礎儀器協助之外，另外還有個非常重要的鯨豚守護者：海洋哺乳類觀察員 (Marine mammal observer，MMO) 。而在台灣，由於鄰近海域出現的海洋哺乳類動物多以鯨豚為主，故稱台灣鯨豚觀察員 (Taiwan cetacean observer，TCO)。我國首批 TCO 已於去年 8 月結訓，預備投入鯨豚觀察的工作。不過，這份工作到底在做些什麼？又是如何培訓的呢？泛科學這次邀請到具備 8 年資歷、來自香港的鯨豚觀察員楊彩鳳 (Niki)，與我們聊聊這份工作與其背後的意義。

Niki 作香港 MMO 已經有 8 年經歷。圖／Peggy Sha

從零開始的鯨豚觀察生活，跟賞鯨團很不一樣！

初次見到留著一頭俐落短髮的 Niki，精實健康的體態充滿生命活力，讓人彷彿能從她身上感受到陽光與海水交織的氣息。

或許是心中對戶外生活的嚮往太過強烈，原本念會計、差點就要與財報文件共度一生的 Niki，竟被澳洲打工渡假時結識的朋友一句「想不想在香港也做不需要坐辦公桌的工作？」給引誘上了鯨豚觀察員的船。

而這一待，就是 8 年。

本以為自己在香港 MMO 領域中會是個沒有相關專業的異類，Niki 卻發現，真正擁有海洋相關背景的人反而是少數，更多的是來自各行各業的熱血青年，因為對戶外工作和海洋保育的熱忱而聚在一起。

說起自己的工作，雖然以「鯨豚觀察員」為名，但其實跟大眾所知那種氛圍悠哉的賞鯨團相去甚遠。觀察員們必須隨時嚴陣以待、全神貫注盯著海面，以防有不速之客闖入警戒區；而絕大多數的時候，他們只看得見一望無際的茫茫大海。

大部分時候，觀察員面對的都是一望無際的海洋，就算見到了鯨豚，也絕不是海洋公園裡那活潑跳躍的模樣。圖／by icrown @flickr

「鯨豚其實很聰明。」Niki 像是在描述老朋友一般侃侃而談：「施工的時候噪音很大，牠們很少會游過來，反而是停工的時候比較容易看到牠們出現。」話是這樣說，偶爾還是會有心臟比較大顆的無畏鯨豚穿過警戒線，這時鯨豚觀察員便需要借助手上工具，同時運用經驗判斷出鯨豚距離，而後搭配 GPS 儀器和 MMO Range Finder 等程式去確認、紀錄並回報給施工單位，看是否需要配合停工。

Niki 的望遠鏡中有刻度，可以協助判斷距離。圖／海保署制定之台灣鯨豚觀察員制度作業手冊

也因為要配合施工時間，觀察員每次的工作時長、內容都不太一樣。例如在香港的時候，雖然每天施工，但是因為離岸近、輪調人手充足，Niki 值完 12 小時的班後，仍有回家休息的餘裕；但是去年受邀來台灣竹南的工作就得配合調度，整整 3 個月幾乎都住在船上，跟船員、同事還有無盡的大海相伴。

有刻度的望遠鏡、GPS 定位儀器都是執行海上觀察任務不可少的重要裝備！圖／Peggy Sha

用愛克服海上長工時挑戰，海洋保育不孤單！

鯨豚觀察員的工作也並不輕鬆，長時間的海上生活對體能與心志都是種考驗，但只要能熬過這些難關，隨之而來的收穫與成就感也是其他地方無法比擬的。

鯨豚觀察員的工作並不輕鬆，需要全神貫注緊盯海面。圖／Niki 提供

對 Niki 來說，這份工作帶給她的遠不只是報酬，更有心境與價值觀上的改變。在第一線目睹開發工程對海洋生態帶來的影響後，Niki 對人與自然之間的關係有了更深刻的體會，於是開始學習潛水、積極參與清除海洋垃圾的公益活動，試著從個人層面開始改變。

「人類社會要發展，難免會破壞自然的生態與一些棲息地，只能希望（我們）可以做一些事情去保護牠們。」Niki 語氣有些無奈，卻也說出了當前保育工作勢必得克服的挑戰。大型工程動輒就是以年為單位的工期，過程中對自然環境有形無形的消耗都非常驚人，這也是環評與鯨豚觀察員等工作存在的意義──為了盡可能降低人類對大自然的破壞。

雖說鯨豚觀察員本身沒有強制停工的權力，但是 Niki 卻很少在現場遇到不願意配合的業者，顯示隨著時代進步，一般民眾對於保育的重視也有顯著增長的趨勢。這也讓鯨豚觀察員的工作沒那麼孤單，因為除了同事還有許多人也在支持自己的理想與目標。

觀察員如果在警戒區裡目擊鯨豚，便會記錄、回報，提供施工單位參考，雙方需互相理解、配合。圖／海保署制定之台灣鯨豚觀察員制度作業手冊

「只要看見（鯨豚）牠們出現，並且知道牠們是健康、是安全的，看游向知道牠們不會進入危險的範圍，就會感覺『自己真的有保護到牠們』。」此時 Niki 臉上的笑容洋溢著真誠的喜悅，以及工作有所收穫的成就感。

耐心、專注力缺一不可，自得其樂很重要

鯨豚觀察員的工作看似冷門，但其實入門條件非常親民。Niki 以自身經驗出發，強調相關的專業學經歷固然能在某些面向上有所幫助，但是對鯨豚觀察員來說最重要的還是你的「身」與「心」。

除了最基本的工作熱忱、熱愛海洋生物的心，鯨豚觀察員也得具備長時間的耐心與專注力，並在長時間看海的過程中找到樂趣，不然精神很容易疲乏。

說到生理方面的條件，Niki 開玩笑說除了不暈船外，大概就是「能接受自己會被曬得很黑很黑」的覺悟了。「久了發現我好像已經白不回去了。」兩手一攤，Niki 的臉上倒是看不出任何懊喪，反而多少有點驕傲。

而對於想加入鯨豚觀察員的人，Niki 講得很直白：「人力當然是越多越好。」

作為觀察員，一顆熱愛海洋的心是基本條件。圖／Peggy Sha

我想成為台灣鯨豚觀察員！要怎麼做呢？

聽了 Niki 的故事，你覺得有點心動嗎？別急，先來了解一下台灣的現行制度。

海洋委員會海洋保育署（海保署）副署長吳龍靜與我們分享，在台灣，是由民間公司進行培訓、頒發證照，而在培訓完成後，訓練公司會為合格的鯨豚觀察員建立名冊，讓風機公司在施工時可以參考名冊並依照需求進行聘用。

另一方面，海保署則會負責在事前審核培訓內容，並在培訓過程中進行督導，以確保教學品質，讓學員能確實學到執行工作所需的知識技能。在訓練內容中，除了足夠的上課時數與重要的表單填寫教學外，海上實習也絕不會少。

Niki 便以過來人的經驗分享到，船上生活對於多數人來說都是未知的領域，因此除了課堂內的知識傳授，實地操作的經驗也很重要。大海瞬息萬變，遭遇突發狀況時，知道自保方法比什麼都重要。以國外 MMO 為例，新人在考取證書後還得先與資深觀察員搭配，累積一定實務經驗後才能被認證為可獨立作業的鯨豚觀察員，而這或許也可成為台灣未來努力的方向。

鯨豚觀察員作為海洋保育的第一線，除了巡視施工警戒區外，同時也是一座傳達生態保護資訊的重要橋梁。吳龍靜便期許，在未來，我們培訓出的鯨豚觀察員都能充分了解台灣海域的鯨豚，也知曉該如何正確地執行工作，與施工單位互相配合，讓施工過程不會衝擊到鯨豚。

鯨豚觀察員與施工單位需要互相配合，才能讓施工過程不會衝擊到鯨豚。圖為 Niki 在風場施工場地所拍的黃昏。圖／Niki 提供

根據政府目前的規劃，離岸風電預計於民國 114 年累計設置量達 5.7 GW，為了達成此目標，需架設上千架風機，也因此需要不少鯨豚觀察員，如果大家願意響應並投身保護大海的行列，不妨去海保署的相關網頁搜尋詳細的資訊，或是報名相關課程、累積經驗喔！

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本文由 動植物防疫檢疫局 委託，泛科學企劃執行

在 1845 至 1862 年短短的十幾年內，愛爾蘭面臨了非常重大的危機，原有的 800 萬居民中有一百多萬人死亡、兩百多萬人移民，影響當地超過三分之一人口的生計。究竟發生了什麼事呢？經歷過 COVID-19 疫情的我們，會很自然聯想到「傳染病」，但這個答案只對了一半。當時造成災難的傳染病並不會感染動物或人類，而是一種以植物為寄主的疾病：「馬鈴薯晚疫病」(Potato Late Blight)。

晚疫病主要的寄主是馬鈴薯與番茄，當時大規模的傳染，使得原以馬鈴薯為主食的愛爾蘭人失去糧食，加上後續許多連帶效應，導致了嚴重的「大饑荒」。有句愛爾蘭俗諺流傳至今：「世界上有兩種東西開不得玩笑：一個是馬鈴薯，另一個是婚姻。」

作為生活在地球上的一份子，我們每日的生活都脫離不了植物。從熱帶雨林豐富多樣的熱帶植物，到荒涼沙漠中強韌耐旱、逢雨連夜繽紛盛開的沙漠植物，甚至是冰原之下不畏霜雪的苔蘚；每個生態系的組成，植物都在其中擔任要角。

保持「植物健康」既是地球生態系統的基礎，對維繫生命至關重要，更是人類糧食安全的保障。2018 年聯合國大會決議，宣佈 2020 年為「國際植物健康年」（International Year of Plant Health），旨於「保護植物，保障生活」提升全球對於「保護植物健康」之意識，進而遠離飢餓及貧窮、保護環境及促進經濟發展。

2020 國際植物健康年

植物的健康與我們的關係：糧食、環境、經濟

植物供給了我們每時每刻呼吸所需的氧氣、調節環境的溫度與濕度、也提供了絕大多數的食物。早餐的冰豆漿來自於黃豆，火腿蛋餅的原料包括小麥製作的麵皮，火腿與雞蛋等葷食追根溯源也來自於植物的養育；上班上課前換上的衣服，可能是棉花製成的牛仔褲以及亞麻材料的上衣。

植物在我們的生活中時時可見，但在都市化生活的今日，對很多人來說植物往往是「最熟悉的陌生人」：雖然在生活中不可或缺，卻也是「相見不相識」。這樣的生活模式，讓人們對於植物的貢獻常常視若無睹，更視為理所當然。

我們倚靠植物提供糧食、空氣以及其他生活中的各種所需，而當植物生病了，自然也會影響到我們的生活。而這樣的影響，可以非常龐大，正如前面提到過的「晚疫病」 就是個著名的例子。時至今日，植物的健康依然影響著人類的生活。依據聯合國糧農組織（Food and Agriculture Organization, FAO）的估計，全世界每年有高達 40% 的糧食作物因植物病蟲害而損失，造成數百萬人沒有足夠的食物可吃，並嚴重損害了農業、影響許多貧困地區的主要收入來源。

圖/Mabel Amber@Pixabay

植物的健康到底面臨了那些危機呢？

植物的健康與否，對人類的生活與經濟至關重要；而植物健康的維繫，則與人類的活動息息相關。近年來，氣候變遷以及人類活動讓許多生態系變得脆弱，植物健康也因此更容易受到危害。另一方面，國際間貿易與交流在過去十年內增加了三倍，許多病蟲害更有機會藉此傳播。外來疫病蟲害往往沒有能夠相互制衡的天敵，如果入侵後得以適應當地的氣候條件而立足，容易對植物及生態環境產生嚴重危害，進一步造成嚴重的糧食以及經濟損失。

植物的健康到底面臨了哪些危機呢？圖/Pexels@Pixabay

秋行軍蟲（fall armyworm, FAW）的擴散，是2019 年最受矚目的議題之一。秋行軍蟲學名 Spodoptera frugiperda，俗名草地貪夜蛾，原分布於美洲大陸，在 2016 年入侵非洲後，短短 3 年內，從非洲入侵到亞洲甚至東北亞，成為全球化的入侵種，被聯合國糧食及農業組織 (FAO) 列為全球預警的重要農業害蟲。據 FAO 統計，2019 年秋行軍蟲摧毀許多地區的農作物，危害多種經濟作物，包括玉米、高粱、水稻、棉花、十字花科、葫蘆科、茄科植物等，造成了龐大的經濟損失。

而植物的健康，除了影響農業以至於糧食的生產、經濟的損失，也會從其他意想不到的地方影響我們的生活。舉例來說，由於臺灣 2019 年初乾燥少雨，荔枝、龍眼的開花率較低，眼看收成不豐連帶影響果園管理，也因此造成某些地域主要危害荔枝及龍眼的荔枝椿象（Tessaratoma papillosa）大發生，此昆蟲再擴散到都市地區，甚至危害某些行道樹。此外荔枝椿象受到驚擾時會分泌毒液，人體皮膚沾染後會有紅腫過敏的情況，因此也造成了一些人生活的困擾。

「植物健康」離人們的生活並不遙遠，確保植物的健康既是確保生態環境的健康，也是確保人們擁有充足的糧食、安全的生活環境，並且維持重要的經濟命脈。那麼，在 2020 植物健康年，我們又可以怎麼樣維繫植物健康呢？

植物的健康，也是人們的健康

圖/lumix2004@Pixabay

植物健康的維繫與人類活動息息相關，在日常生活中，有許多選擇都可以做出改變。除了關懷環保議題，節能減碳救地球，對於植物健康，還有許多事我們可以一同努力。跟所有的健康議題一樣，「預防」永遠比治療來得有效。因此，為了維繫臺灣的植物健康，我們應阻止國外植物的疫病害蟲傳入、減少國內疫病害蟲的傳播，並且鼓勵更多人與團體也多關心植物健康。

在國內，農委會防檢局即推行許多政策維繫植物健康，如：

1. 推廣健康種苗病害驗證制度：以防止系統性病害隨種苗傳播，目前推動的作物包括豇豆、馬鈴薯、草莓、甘藷、柑桔、綠竹、百香果及香蕉等 8 種作物。
2. 作物有害生物整合性管理（IPM）示範與推廣：除了在作物生長期間定期辦理病蟲害監測，定期追蹤重大疫病蟲害如東方果實蠅、斜紋夜蛾、水稻稻熱病等的發生情形及共同防治。並且加強推動作物有害生物整合性管理（IPM）示範與推廣，目前結合農委會所屬試驗改良場所選定水稻、草莓、瓜類、番荔枝及茶等具有地區重要性的作物，擬定各種管理措施，適度導入各種非化學農藥資材，防治病蟲害的同時減少農藥使用、兼顧農業生產的安全。
3. 外來入侵生物的防控：以荔枝椿象為例，在研究單位協助下，已針對荔枝椿象不同的階段訂出防治策略，依據作物生長期及椿象的生長階段，分別採取物理、化學或生物等防治方法，可望以最有效率的策略控制疫情、保護植物健康。
4. 持續落實邊境檢疫把關，防杜疫病害蟲藉由進口貨物、入境旅客、國際郵件包裹傳入。

本次泛科學特別訪問到動植物防疫檢疫局鄒慧娟副局長，除了分享防檢局採行的政策，她也表示，一般民眾對於植物健康，當然可以盡一份心力。除了認識並關心植物健康，還可以多了解並遵守國內用以保護農業生產及生態環境，促進農產品安全的相關法規，例如植物防疫檢疫法及農藥管理法等規定。並且在攜帶、網購或郵寄境外產品時，積極遵守植物檢疫相關規定及程序。另外，也可以多追蹤留意農委會或動植物防疫檢疫局粉絲專頁之宣導事項，積極配合，若是發現疑似外來植物有害生物時，便能配合通報等。我們也可以透過消費來鼓勵企業多使用對環境友善之產品，促使他們在貿易及運輸植物或植物產品時，遵守植物檢疫的相關規定。

「植物是我們的好朋友，不管是食物、糧食、經濟，它都是人們不能或缺的夥伴。它的健康，跟我們的健康息息相關。」鄒慧娟副局長表示。

在享受每一天的同時，也別忘了感謝這個世界上的植物，多多關心它們的健康福祉。畢竟最終，身為動物的我們，需要靠植物才能獲取能量、拯救世界啊！

參考資料

• 2019. International Year of Plant Health, 2020: Communication guide. Rome.
• 防疫大作戰！造成全球農損超過60億美元的「秋行軍蟲」究竟多可怕？ | 生活
• 這隻蟲有多恐怖？帶你了解秋行軍蟲｜天下雜誌
• 行政院農業委員會動植物防疫檢疫局 入境旅客攜帶常見動植物或其產品檢疫規定參考表

本文感謝動植物防疫檢疫局鄒慧娟副局長接受採訪並提供資料。

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搭乘捷運時，你看著旁邊嬰兒車內的嬰兒不自覺地露出微笑，此時他也給你一個微笑，你大概會有一整天的好心情。但你有想過為什麼我們會覺得嬰兒看起來特別可愛，甚至會不自覺地想對他們微笑嗎？

在發展心理學中，這其實是有根據的。

光看外表，小孩總讓人覺得可愛，並不經意地對他們露出微笑，這是為什麼呢？圖／unsplash

嬰兒有著「丘比娃娃」的外表，大大的前額、圓潤的臉頰，使他們看起來特別可愛，比較容易吸引照顧者或其他人的注意而被疼愛，稱作丘比娃娃現象 （kewpie doll effect）。

長得可愛像丘比娃娃，對於建立依附關係更有利？

丘比娃娃最早是由美國羅絲‧歐尼爾 （Rose O’Neill）在 1909 年所創造出的角色，擁有圓潤的雙眸，對稱且圓滾的身體，並依據愛神邱比特的諧音取名，在推出的短時間內就造成極大的轟動。

丘比娃娃現象是由動物行為學家勞倫茲（Konrad Lorenz）在 1943 年提出的。而他也提出了大家熟知的銘印現象（imprinting）：剛出生的幼鵝，會追隨任何會動的東西，例如牠們的鵝媽媽，或甚至是人類。 

圖／giphy

話說回來，雖然人類的嬰兒並不具有像動物的銘印現象會主動跟著照顧者跑。但他們如果天生帶有某些讓照顧者及其他人會感到可愛的臉部特徵或特質，顯然較容易引起對方的關注或更用心的照護，就能夠提升存活的機會，也就是丘比娃娃現象。換句話說，丘比娃娃現象讓嬰兒看起來可愛（或者說讓人「覺得可愛」），更重要的功能可能是與照顧者建立安全的依附關係！

發展心理學家 John Bowlby （1969、1980）提出了依附理論。他的理論深受動物行為觀點的啟發，而該觀點還有個重要假設：

所有物種（包括人類）都有一些天生的行為傾向，這些傾向某種程度有助於該物種在演化上的生存及適應功能的。

因此，他認為人類的依附關係是具有適應功能的重要性，並認為在正常的情況下，成人會自然地對嬰兒（編按：或長得像嬰兒的東西，例如貓）發出的訊號有善意的回應，像是非常注意嬰兒急迫的哭聲，或是對寶寶保持笑臉。這很可能也是成人內建有利生存延續後代的本能：照顧嬰兒。而「丘比娃娃」則具有了我們「認出嬰兒」所需要的特徵。人類的嬰兒和照顧者會有對彼此善意回應的傾向，符合演化適應的需求。

不同物種的嬰兒皆有丘比娃娃現象，比起成年者更具有圓潤的臉部特徵，使他們看起來更可愛，而引起照顧者的注意！圖／giphy

另外，也有研究指出，丘比娃娃現象有助於引發他人的正向情感，進而與照顧者建立良好的依附關係。當寶寶越有吸引力，就越容易引起媽媽或其他人的回應（Langlois et al., 1995）。

心理學家 Thomas Alley（1981）也發現成人在評定不同發育過程中的頭部輪廓時，在評價嬰兒的可愛程度，往往要比二、三、四歲小孩的頭部輪廓來得更高，因此他認為隨著年齡的增長，嬰兒頭部輪廓發生變化，成人感受到的可愛程度也隨之下降。

長得「可愛」和良好依附關係是相關，非因果關係！

但或許有讀者會好奇，難道不可愛的嬰兒，就無法建立良好的依附關係嗎？

幸好現實沒有這麼殘忍，寶寶不見得要長得像完美的洋娃娃，才可以建立良好的依附關係。有研究顯示患有唇裂與顎裂（Cleft lip and cleft palate）的嬰兒，同樣也能與母親建立安全的依附關係，儘管有特殊的照顧需求，在嬰兒出生後第一年未存在不安全依戀的風險（Speltz et al.,1997）。

不管可愛與否，都是爸媽的寶。圖／giphy

丘比娃娃現象雖有助於提升良好依附關係的建立，同時也增加嬰兒的生存機率，不過「有可愛的臉部特徵」和「發展良好依附關係」兩個概念是相關，而非因果關係。

能夠發展安全的依附關係，需要藉由照顧者準確接收嬰兒的訊號，可能是肚子餓或尿布濕了等，並及時且有效地回應他所發出的需求，而嬰兒也同時在學習要如何調整自己的行為，以便讓照顧者了解，相互接收並回應彼此的訊號，才得以發展出來穩固的依附關係。

註解

銘印現象的三個特點：

1. 只有在孵化後的關鍵期內，才能有效地被建立起；
2. 是自動的發生，幼鵝出生後不必學習，就會跟著走。
3. 依附對象是不可逆的。一旦幼鵝開始追隨一個特定對象後，則持續依附同一對象。

參考資料

1. Alley, T. R. (1981). Head shape and the perception of cuteness. Developmental Psychology, 17(5), 650–654.
2. Bowlby, J. (1969). Attachment and loss. Vol. 1: Attachment. London: Hogarth Press.
3. Bowlby, J. (1980). Attachment and loss. Vol. 3: Loss, sadness, and depression. New York: Basic Books.
4. Langlois, J. H., Ritter, J. M., Casey, R. J., & Sawin, D. B. (1995). Infant attractiveness predicts maternal behaviors and attitudes. Developmental Psychology, 31, 464–472.
5. Lorenz, K. (1943). Die angeborenen Formen möglicher Erfahrung [The inborn forms of potential experiences]. Zeitschrift für Tierpsychologie, 5(2), 235–409.
6. Shaffer, D. R., & Kipp, K. (2007). Developmental psychology: Childhood and adolescence. Australia: Wadsworth/Thomson.
7. Speltz, M L , Endnga, M C , Fisher, P A , & Mason, C A (1997) Early predictors of attachment in infants with cleft lip and/or palate . Child Development, 68, 12–25.

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• 作者／凱瑟琳．麥考利夫 (Kathleen McAuliffe)；譯者／張馨方

寄生操縱現象的曝光多半來自宿主的怪異行徑，但有時仍上演不同的劇本：一隻寄生生物被發現躲在動物的組織裡，隨後，研究者出於直覺更仔細觀察宿主行為，並懷疑起背後有詐。這種研究者的預感就是生態學家凱文．拉佛提（Kevin Lafferty）的實驗基礎。

凱文任職於加州大學聖塔芭芭拉分校，並與美國地質調查局（U.S. Geological Survey）合作研究。他有著海軍陸戰隊般的精實身材，外表看來遠比五十多歲的實際年齡小上許多。南加州長大的他年輕時都在衝浪與潛水，為了籌措大學學費，靠著替近海鑽井平臺清除黏附在設備上的河蚌打工。雖是一份苦力活，但所幸他熱愛海上生活與戶外活動，這也促使他日後決定攻讀海洋生物學。

起初，拉佛提對寄生生物並不特別感興趣，事實上，他根本不把牠們當一回事，直到他在執教初期開設了一堂解剖魚類、鯊魚和其他水生生物的課程。每當切開一個組織或器官，他發現自己的第一句話便是「寄生蟲會掉出來。」很多標本裡都存在兩、三隻或四隻以上的寄生蟲。

掌控宿主大腦的寄生蟲

嗯……你怪怪的？圖／giphy

於是他慢慢察覺到，我們在探索生態學及食物鏈不同階層生物間的互動時，遺漏了一塊重要拼圖。他開始對寄生蟲如何影響環境產生興趣，並著手研究外表呈帶狀的吸蟲（fluke），這種寄生生物會在白鷺、海鷗，以及其他常現身南加州河口的鳥禽腸道內進行有性生殖。

吸蟲產出的卵會隨這些鳥類的排泄物流出，再被出沒於沿岸的鐵針螺（horn snail）吃下肚。吸蟲在鐵針螺體內發育成熟後會產卵並孵化。漲潮時，孵化後的吸蟲被沖進水裡，緊接著依附在鱂魚（killifish，水鳥最常見的獵物）身上，侵入牠們的鰓部，並沿著神經束進入大腦。

拉佛提表示，鱂魚的大腦表面可能聚集多達數千隻吸蟲的幼蟲。由於他一直密切追蹤寄生操縱的相關研究，因此幼蟲的聚集處不免令他懷疑，鱂魚或許受到了寄生操縱。奇怪的是，受感染的鱂魚看起來非常健康，也觀察不到任何詭異行為。

後來他認為自己有可能忽略了細微的變化，於是將鱂魚移到空間較大的水族箱，並請研究助理奇摩．莫利斯（Kimo Morris）一起密切觀察這些鱂魚。經過一番澈底研究後，莫利斯注意到一個趨勢：

受感染的鱂魚比一般鱂魚更常在水面上亂竄，還常翻身露出魚肚，而這種行為必定會引起掠食鳥類的注意。

不過出現的頻率多高呢？莫利斯計算後得到驚人的結果：鱂魚做出這種行為的頻率比未受感染的同類高出四倍之多。實驗組與對照組間的差異相當明顯。

哪裡有ㄎㄧㄤ魚？看我大顯身手！圖／giphy

水鳥被行為如此愚蠢的鱂魚所吸引似乎符合邏輯，但拉佛提與莫利斯希望能確保這驚人的理論禁得起考驗。為了再次確認，他們將受感染與未受感染的鱂魚一起放入架設於淺河口區的開放式圍欄中，其中一邊緊鄰河岸。鳥禽可以飛進圍欄裡，或從河岸邊暢通無阻地涉水過來。

只見牠們一隻接一隻出現，之後數量逐漸暴增。過了三星期，拉佛提與莫利斯解剖圍欄中剩下的鱂魚，發現健康的鱂魚只有少數遭捕食，受感染的鱂魚則幾乎全軍覆沒。

拉佛提說，觀察這座微型劇院裡上演的天擇戲碼，讓他學到許多。鱂魚如同多數魚類，外表色黑，肚子色淺。「當牠們魚肚朝上，你看到閃光，銀色的閃光，彷彿有人用救難反光鏡照向你的臉。受感染的鱂魚跟未受感染的鱂魚一樣健康，只是牠們會游到水面，向天上的鳥大聲說嗨，然後被吃掉。」

吸蟲如何讓鱂魚變得魯莽？

為了探究寄生生物如何誘導宿主做出魯莽的舉動，拉佛提與研究生珍妮．蕭（Jenny Shaw）分析受感染鱂魚的神經化學系統。

他們發現寄生生物會干擾血清素的調節，這是一種神經傳導物質，影響人類等許多動物的焦慮程度（例如常見的抗憂鬱藥物百憂解〔Prozac〕，就是改變體內血清素的代謝作用）。

我可能有點太焦慮（？）圖／giphy

根據此線索，他們又進行了一項實驗，將健康與受感染的鱂魚一次抽離水中數秒。他們發現健康鱂魚的血清素循環此時變得活躍，顯示處於高壓狀態；對比之下，受感染鱂魚的大腦迴路則不受影響。

拉佛提指出「魚的體內有愈多寄生蟲，感受到的壓力就愈少。這意味著牠們變得「老神在在」，在面臨一般會引發恐懼的狀況時不會感到焦慮。受感染的鱂魚不容易察覺危險，就像吃了百憂解一樣。」

鱂魚多數棲息地與南加州河口的鐵針螺相鄰，並在發育完全後遭到吸蟲入侵。如果我們走在這些濕地，而且看得見寄生生物，一定會被鱂魚體內吸蟲的數量嚇到。牠們入侵的鐵針螺、鱂魚和鳥禽，都是濕地上最普遍的居民。假如我們再花點時間觀察，便能看到這些寄生生物在不同宿主之間移動，有如一條巨型輸送帶般將食物從地面運送到海洋和空氣中，不斷往復循環。

如果沒有寄生生物……

倘若寄生生物消失了，會發生什麼事？天空的鳥禽是否會減少，海裡的魚類是否會變多？拉佛提不知道答案，但幾乎肯定會對食物鏈造成骨牌效應。

這是生活在帆蜥魚腸裡的大型吸蟲。圖／wikimedia

在一些脆弱的生態系統中，動物仰賴稀缺的資源勉強存活，因此，深諳操縱之道的寄生生物甚至有能力破壞生態平衡，扮演決定物種存亡的關鍵角色。拉佛提曾加入一群日本生物學家團隊，他們當時研究一種瀕臨絕種的鱒魚，並促成復育。

研究團隊在秋天時發現，鱒魚吸收的營養遠比平常來得多：牠們的肚子裡全是蟋蟀！是什麼原因讓鱒魚的營養來源大為提升？答案揭曉，就在夏季結束時，一種與湯瑪斯長期研究的線蟲關係很近的金線蟲，會驅使大批蟋蟀湧入水中。拉佛提指出，要不是寄生蟲，鱒魚可能早就絕種了。

——本文摘自泛科學 7 月選書《寄生大腦：病毒、細菌、寄生蟲 如何影響人類行為與社會》，2020 年 6 月，木馬文化。

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• 作者／凱瑟琳．麥考利夫 (Kathleen McAuliffe)；譯者／張馨方

在世界各個角落，寄生生物操控宿主行為各不相同。例如，蟹奴屬（Sacculina）的藤壺科動物（barnacle）會努力將螃蟹對幼蟹的注意力，轉移去照顧並養育藤壺的後代。

我們可能很難想像，藤壺竟然想得出且有能力去執行這種詭計。蟹奴屬明顯有別於同科的動物，牠沒有外殼，不會依附岩石、海草等任何物體，而是有如一束根莖，像轉移的惡性腫瘤一樣侵入螃蟹柔軟肥厚的體內。如果自然界中有任何符合盜屍者形象的生物，肯定是藤壺科動物。

此蟹非當事螃蟹。圖／giphy

蟹奴在幼兒時期獨立生存，在水中四處游動，直到循氣味停駐在螃蟹身上為止。之後，母蟹奴（這種幼蟲有兩種性別）會用形狀如匕首的外骨骼尖端刺穿螃蟹的堅實盔甲，將自己身上一團蠕蟲狀的微小細胞注入螃蟹體內，再脫下厚重外殼。

一旦進到螃蟹體內，牠會以根狀結構入侵螃蟹的眼柱、神經系統與其他器官。另一方面，遭蟹奴寄生的螃蟹會像其他正常同類一樣，繼續在河岸徘徊、捕食軟體動物。

而隨著遭感染的螃蟹持續覓食，蟹奴也更加茁壯並最終脫離宿主、並導致宿主無法生殖。這是寄生操縱犯最愛設下的陰謀。遭到寄生的螃蟹會停止交配或成長，生存目的只剩下餵養藤壺與幫助牠繁殖。

母蟹腹部的育兒袋可能不是自己的

寄生在螃蟹身上的蟹奴。圖／wikimedia

在母蟹腹部通常會形成育兒袋的部位上，藤壺會長出捲鬚，打造自己的育兒袋。會有兩隻公幼蟲循氣味找到育兒袋，讓母幼蟲產下的卵受精。「這兩隻公蟲實際上會變成母蟲身體的一部分。」研究寄生藤壺的專家詹斯．霍格（Jens T. Høeg）表示，「母蟲會變成雌雄同體。」

蟲卵逐漸發育，同時間螃蟹會清除依附在體表上的海藻和其他寄生蟲，以保持育兒袋的整潔，並在蟲卵孵育時潛至更深的水域。在那裡，螃蟹會劇烈搏動讓幼蟲脫殼而出，並用爪子攪動水流以幫助牠們游動。這麼一來，藤壺的幼蟲會隨著潮水移動，進而寄生在其他螃蟹身上。

然而，忠誠的宿主們對寄生生物的奉獻不止於此。相反地，好戲才剛開始。只見蟹奴繼續產下一批又一批蟲卵，而每過數星期，螃蟹會一再回到深水域，重複這套散播寄生後代的儀式。自此之後，螃蟹不再擁有自由意志。

公蟹被寄生，還可能被迫性轉？！

螃蟹也可能父代母職（？）圖／giphy

被迫終生屈服於寄生生物的不只是母蟹。藤壺可以將雄性生物轉變成雌性生物。一般情況下，公蟹有狹窄的腹部，但若遭蟹奴入侵，牠的身體會變得像母蟹一樣寬大，還會長出育兒袋扶養蟹奴幼蟲。變性後的螃蟹也會流露母性本能，溫柔呵護養育蟹奴幼蟲。

從北歐、夏威夷到澳洲南岸，世界上有超過一百種蟹奴，而這種寄生藤壺在某些地區影響的螃蟹比例十分驚人：丹麥的峽灣有 20％；夏威夷多達 50％；在地中海某些地區更高達百分之百。螃蟹底部如果出現一團蘑菇狀的黃色物體（蟹奴的育兒袋），就是被藤壺寄生了。

受感染的螃蟹不會再脫殼長大，因此外殼容易黏附海藻與藤壺（這裡指的是常見、不具侵略性的物種）。假如你在海邊看到行色匆匆、身上布滿多樣生物的甲殼動物，請停下腳步好好欣賞寄生生物的壯舉。眼前那擁有十隻腳的生物看來或許和別的螃蟹沒有兩樣，但牠其實早已成為水陸兩棲的喪屍。

——本文摘自泛科學 7 月選書《寄生大腦：病毒、細菌、寄生蟲 如何影響人類行為與社會》，2020 年 6 月，木馬文化。

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• 作者／凱瑟琳．麥考利夫 (Kathleen McAuliffe)；譯者／張馨方

有鑑於絕大多數寄生蟲體型微小到肉眼難以察覺，野生動物的復原能力著實不可思議。野生動物既沒有顯微鏡也沒有醫藥箱，牠們為何能成功預防傳染病呢？

遠離寄生蟲第一招：舔舐傷口

野生動物擁有許多工具和技巧，其中之一是運用哈特所謂「嘴巴裡的醫藥箱」。一旦被咬傷、割傷或抓傷時，相當多數的物種會「把舌頭當作抗菌濕紙巾來清潔傷口」，尤其是哺乳類動物、貓科動物、犬類與囓齒動物。唾液富含抗菌劑、增強免疫力物質、殺真菌劑與加速皮膚及神經復原的生長因子。

像是這樣舔嗎？圖／giphy

在實驗中，老鼠的唾腺如果遭移除，皮膚傷口就很難痊癒；另一項研究中，實驗人員在培植的人類細胞上穿洞以刺激傷口，而在把唾液倒入培養皿後，傷口周圍的細胞生長變得比先前快上許多。

哈特表示在適當的情況下，「『舔自己的傷口』會是很好的療法。」

他與莉奈特都認為，人類祖先或許也跟現在的哺乳動物一樣會舔舐自己的傷口；現代人類也許繼承了這項傳統，儘管我們可能絲毫沒有察覺。我想到自己在與哈特夫婦訪談後幾天，切橘子的時候不小心割到手指，馬上吸吮傷口。我把手指放進嘴裡時才想起他們的話，不禁納悶自己怎麼沒有立刻用肥皂和水清洗傷口。

唾液可以避免病菌經由其他管道進入體內。動物交配後，例如雄鼠、貓和狗會用力舔舐自己的生殖器數分鐘之久。大量唾液能殺死多種性病的病原體。這個習慣也有利於雌性動物，防止雄性動物將病原傳染給下一個交配對象。

有趣的是，舔不到自己生殖器的牛和馬遠比前述動物容易感染性病。哈特夫婦指出其中一個原因是，牠們經由人工授精繁殖。另外，人類也非常容易得到性病，原因可能出在類似的生理結構限制。

許多哺乳動物的泌乳雌性動物還發現唾液另一個有益健康的用途。牠們會先用舌頭拭除乳頭上的病菌，再餵養幼兒。「小鼠甚至會等媽媽先用口水清潔乳頭後才願意吸奶。」哈特說。

遠離寄生蟲第二招：避開排泄物

遠離寄生蟲的另一個聰明方法，是避開聚集細菌的糞便排泄物。

人類看和聞到排泄物就退避三舍，這是好事。接觸糞便會讓我們遭受一連串災難，包括各種腸道蠕蟲、霍亂、傷寒、肝炎及輪狀病毒（開發中國家人民的頭號殺手）。

糞便也對其他物種造成無數危險。許多生物對糞便的反應就跟人類一樣，例如英國動物行為學家珍．古德（Jane Goodall）指出黑猩猩「對於被糞便弄髒，有著與生俱來的恐懼」。黑猩猩如果不小心接觸到糞便，會立刻抓起一把葉子用力擦乾淨；交配時，如果看到糞便，性致也會立刻消失無蹤。

這……我不行……。圖／giphy

珍．古德觀察到，母的黑猩猩對公的同類翹起臀部求偶時，公猩猩起初興奮難耐，但如果看到對方毛髮上有腹瀉的痕跡便會揚長而去；儘管另一隻公猩猩顯然沒有多想，還是接受母猩猩的請求，但在交配前，牠會先用葉子小心翼翼地擦去毛髮上的排泄物。

其他動物對於糞便情事也同樣一絲不苟。鼴鼠與其他住在地洞的小型哺乳動物，會把地下廁所建在自己睡覺與食物儲藏處以外的地方；馬達加斯加的狐猴擁有獨樹一格的戶外廁所，也就是地上的土堆，牠們只會在排泄時去那裡；母牛、綿羊與馬從不在糞堆附近吃草，不管那裡的草有多新鮮。

狼、鬣狗與老虎絕不會弄髒自己的巢穴。哈特表示，這是一種本能，說明人類為何能輕易馴養這類犬種（不過，並非所有犬類都是如此！他警告，馴養西施犬與迷你犬種可能需要花上好幾年，因為那種本能會在人類飼養下慢慢淡化）。魚類也對排泄地點有所禁忌。有些魚上廁所時，會游到棲息地邊緣或是更遠的地方解放。

就連鳥類與蜜蜂也有良好的排泄習慣。北撲翅啄木鳥（Northern flicker woodpecker）會替雛鳥清理身上的糞便（包裹在膠囊裡以便清理），一天 50 到 80 次（大約是人類嬰兒一星期換尿布的次數）；有些蜜蜂會集體建造廁所。

排泄時，牠們離開蜂巢，一次排出一陣噁心的黃色水霧，誰剛好在下方誰倒楣。前美國國務卿小亞歷山大．海格於 1958 年造訪寮國的旅行中，看到蜜蜂的煙霧排泄物，還大驚失色誤以為是某種化學武器。

——本文摘自泛科學 7 月選書《寄生大腦：病毒、細菌、寄生蟲 如何影響人類行為與社會》，2020 年 6 月，木馬文化。

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對某些人來說，昆蟲可能他們避之唯恐不及的可怕小生物，但這些小小昆蟲的身軀中，有著出乎意料精巧的呼吸系統喔！

假如跑去街訪問問題：「動物是怎麼呼吸的呢？」會收到什麼答案呢？

有些比較直觀的小朋友可能會直接了當的回答：「用鼻子和嘴巴！」。

有些很厲害的的人可能會回答：「透過氣體交換，肺和心臟能夠透過循環系統……」完美描述了整套呼吸循環系統。

對動物更了解的人可能會回答：「人是用肺、魚是用鰓，兩生類則是小時候用鰓，長大用肺……」一類一類動物分開討論，不同種類的動物呼吸方式是不一樣的。

不過多數人常常都漏掉了一種類群：昆蟲。

嘿，屬於動物界的昆蟲當然算是動物囉！而且昆蟲綱 (Insecta) 還是動物界中物種數量最多的一個綱呢！圖／GIPHY

昆蟲的鼻子在哪裡？先從構造說起

你可能會有點沒印象，到底昆蟲是用什麼器官在呼吸的。是肺嗎？好像也不是，而且昆蟲好像沒有鼻子。

告訴你，昆蟲其實也沒有肺喔！牠們是透過所謂的「氣管系統」(tracheal system) 來進行全身的呼吸及氣體交換。

圖中藍色的部分就是昆蟲的呼吸系統喔！圖／Wikipedia common

昆蟲的呼吸系統由氣管 (trachea)、小氣管 (tracheole)、氣門 (spiracle) 還有氣囊 (air sacs) 所組成。所有的空氣都是透過位於外骨骼上的氣門來進出昆蟲的身體，通常都會出現在昆蟲的腹部或側面喔！空氣從氣門進去後，透過氣管不斷分支，最後傳到小氣管，其分支末梢就散佈在體細胞間，而氧氣跟二氧化碳就能透過擴散作用達到氣體交換。

再複雜一點的版本，也就是這些氣體進到微氣管的分支後，微氣管潮濕的表面就能讓氧氣更好的進行擴散作用。氧氣擴散進一旁的體細胞膜後，就能被細胞所使用，而二氧化碳也是如此從體細胞排出的。

和人類不同的是，昆蟲的血液循環系統和呼吸系統是不互相影響的。人類透過心臟將經過肺的充氧血打到全身，來使全身細胞獲得氧氣；昆蟲則是全身的細胞都直接與小氣管相連，因此昆蟲沒有進行氣體交換的肺部。

不過這種呼吸方式，其實對於長距離的氣體運輸效率較低，所以這也是大部分昆蟲體積不大的原因之一。

所以說，要回答昆蟲到底是用哪裡呼吸，從外骨骼的氣門，到遍布全身的大小氣管，我們可以說，昆蟲們可是用了全身在呼吸呢！

自由開關的氣門

不過你可能會想，所以昆蟲都一直是靠著被動的氣體運輸來維持呼吸的嗎？難道所有的昆蟲都只會呆呆的等空氣自己送進身體裡來嗎？其實也不是這麼回事喔。許多昆蟲的氣門都能透過收縮肌肉關閉，也能透過舒張肌肉使氣門放鬆打開。而氣門的開閉，通常透過中樞神經系統來控制，不過也能被氣門四周細胞中的化學成分所調控。同時，氣門的開關也能調節水分的散失。

昆蟲的呼吸循環示意圖。圖／Eleanor Lutz

不過你可能沒想到，氣門還能拿來吹口哨呢！有些蛾類的幼蟲就能透過開關特定的氣門，再收縮排氣，讓自己的身體像笛子一樣吹出聲音來呢，被推測可能牠遭受獵食時威嚇天敵的手段。

• 延伸閱讀：吹口哨的毛毛蟲

雖說是這樣，但氣門同時也成為了某些昆蟲的一大罩門……

相信很多人都有聽過，肥皂水能夠將許多人恨得牙癢癢的蟑螂輕鬆消滅。這是因為肥皂或清潔劑都屬於界面活性劑，能溶解蟑螂身上的蠟質與油脂，溶解的蠟質和油脂會把氣門堵住，造成蟑螂因無法呼吸窒息而死囉！

由此可見，氣門真的對昆蟲來說十分重要呢！

讓氣管彎曲收縮又不變形的「螺旋帶」

接著，就讓我來說說昆蟲的呼吸系統中比較特殊的構造吧！

過去，科學家認為昆蟲的氣管都像是一條條水管一樣硬邦邦的管子，且認為所有昆蟲都是透過被動擴散作用來呼吸。但實際上，科學家後來才利用 X 光顯微鏡，發現昆蟲的氣管能收縮，而且並不是硬硬的，而且還會藉由收縮肌肉來主動呼吸喔！

• 延伸閱讀：昆蟲如何呼吸？—— X 光顯微鏡之應用

既然氣管不是硬硬的，而且能透過主動收縮來呼吸，這樣氣管難道不會因為壓力的問題而變形嗎？

嘿，別擔心，小小的昆蟲體內可是很精巧的！實際上，昆蟲的氣管內皮細胞內側都圍繞著一層名叫螺旋帶 (Taenidia) 的環狀構造，又薄又堅固，使氣管不會塌陷扭曲，且同時可以幫助氣管適當彎曲伸展。

美洲家蠊 (Periplaneta americana) 的 Taenidia 示意圖。實際上每種昆蟲的 Taenidia 型態都不太一樣，甚至是同種昆蟲自己體內就可能有不同型態呢！ 圖／參考資料 1

儲存空氣與預備空間：氣囊

最後，你若是再仔細看看上面的昆蟲的呼吸循環示意圖，你會發現有一個個像是氣球一樣的袋子我們還沒提到呢！這個隨著氧氣與二氧化碳的進出放大縮小的袋子，其實就是所謂的「氣囊」。

氣囊不是每種昆蟲都有，但氣囊真的就是個像氣球一樣的構造，與氣管分支們相連接，能夠透過關閉氣門來儲存空氣，而且氣囊是氣管系統中少數沒有螺旋帶的區域，可以很大幅度的折疊伸縮。

當昆蟲處在一個蒸發量高的環境，昆蟲就能將空氣儲存在氣囊，再透過關閉氣門來達到防止水分散失。若是昆蟲在水下環境，那氣囊可就更厲害囉，除了能讓昆蟲在水下呼吸之外，還能夠根據氣囊大小來調整浮力呢！

同時，氣囊也參與了昆蟲們的「蟲生」中，一段非常重要的歷程──蛻皮 (Molt)！

由於昆蟲是靠外骨骼支撐，所以為了長大，就得要將「小舊皮」換成「大新皮」，才能容納自己逐漸成蟲的身體，這種現象我們就稱為「蛻皮」。

不過在還沒蛻皮之前，昆蟲的身體已經逐漸長大，那些塞不下的體積都去哪了呢？實際上，氣囊就給牠們提供了很好的緩衝空間喔！藉由壓縮氣囊騰出空間讓器官成長，同時，當蛻皮結束時，昆蟲就將他們的氣囊盡可能的撐大，讓新長成的外骨骼更大，於是昆蟲就能靠著氣囊與蛻皮不斷的長大啦！

蛻皮是擁有外骨骼的生物長大必經的步驟。圖為《海綿寶寶》中的蟹老闆，牠並不是昆蟲，但甲殼類長大也需要蛻皮。圖／GIPHY

看來，昆蟲的呼吸系統不只有呼吸相關，還與成長息息相關啊！是不是很令人印象深刻呢？

下次若是再有人問你動物是怎麼呼吸的，可別忘記昆蟲啦！這時，你就能向他們介紹昆蟲精妙小巧的氣管系統啦！

參考資料

1. Matthew R Webster, John J. Socha, Luciano Teresi, Paola Nardinocchi, Raffaella De Vita less (2015).Structure of tracheae and the functional implications for collapse in the American cockroach. Bioinspir. Biomim. 10 066011
2. 嘎嘎昆蟲網—昆蟲為什麼要蛻皮？
3. Wikipedia – Respiratory system of insects

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世上動物千奇百怪，如果要找一個共同點，那應該就是──幾乎所有的動物都需要呼吸。

我們這裡要談的「呼吸」，是呼吸運動，也就是吸入氧氣、排出二氧化碳的動作。一提到這個動作，身為人類的你，或許下意識就會想到肺臟、鼻子等等部位。綜觀動物界，在不同的演化脈絡下，動物們賴以呼吸的構造真可說是無奇不有，就連肺臟、鼻孔本身也可能會有各種不同的形態。

現在，就讓我們來看看那些奇妙的呼吸器官吧！

跟我一起「吸，吸，吐──」圖／GIPHY

大象：你的鼻子為甚麼那麼長？

「媽媽說鼻子長才是漂亮～～」大象（象科 Elephantidae）身上最惹眼的部分就是鼻子了！象鼻是牠們賴以聞嗅味道和呼吸的部位，除此之外，它相當靈巧，舉凡取水、拿東西、攜帶物品等等，象鼻都能做到。

除了長長的鼻子之外，大象的呼吸構造裡還有一個特殊之處：牠們是目前已知沒有胸膜腔 (Pleural cavity) 的哺乳類動物！

我們人類賴以呼吸的肺臟緊密包覆著一層臟層胸膜 (pulmonary pleurae)，會與包覆著胸腔壁內面的壁層胸膜 (parietal pleura) 組成一個很狹小的空間，就是胸膜腔。內部填充有液體潤滑，可避免臟器和胸壁摩擦損傷。

一般我們呼吸的時候，會由肌肉改變胸腔的空間，製造肺部與外在大氣的壓力差，才能夠吸氣或呼氣：當肺內的壓力大於大氣壓力，則會呼氣；而當肺內的壓力小於大氣壓力，則會吸氣。而夾在此之間的胸膜腔，多數時間會維持一定程度的負壓，讓主要由皮膜組織及彈性纖維組成的肺不致塌縮。所謂的「氣胸」就是胸膜受到破壞，使得胸膜腔無法維持負壓，連帶使著肺部塌縮的胸腔疾病。另外，胸腔膜的壓力當然會隨著呼吸而有所變化。

然而，大象的胸膜腔裡，充滿了許多疏鬆的結締組織──也就是說，原本的「腔」不復存在。該怎麼解釋大象沒有胸膜腔呢？

有個假說認為，這可能跟大象使用長鼻子來「浮潛」有關連。當牠們游泳時，可以將長鼻子舉出水面來呼吸──這是個稍微熟悉大象的人都不意外的畫面。但是成年大象高度可達至少三、四公尺，當游泳使用鼻子呼吸，或是，鼻子端大氣的壓力與位在水下肺部的壓力差距會非常巨大，這時薄薄胸膜腔可能就會頂不住啦，而胸膜腔內的結締組織就有強化的功能。

海豚：我不是跩，只是鼻孔朝天！

海豚（海豚科 Delphinidae）雖然多數生活在海中，少數生活在大河大江中，不過牠們可沒有魚類的鰓，而是用肺呼吸的哺乳類動物。

海豚是從陸生哺乳動物演化而來的，真要說起親緣關係，比起魚類，牠們反而更接近河馬等偶蹄類動物。

大約五千萬年前的始新世時期，陸生哺乳類開始進入水中，在這個過程中，牠們為了適應環境，在形態上產生諸多的改變。為了順利在水中游泳，牠們後肢逐漸退化，形成背鰭及尾鰭，體表變得光滑，身體也變得較偏向流線型。

而海豚的鼻孔更是位移到了頭頂，成為「呼吸孔」，以便在水面呼吸、換氣。此外，為了不讓自己嗆到，海豚的呼吸孔附近還有由肌肉與結締組織形成的鼻栓 (nasal plug)，可以將孔緊閉。鯨魚海豚頭頂的呼吸孔是比較接近鼻孔的構造，因此有些卡通裡會出現鯨魚海豚從嘴裡吸入海水，由呼吸孔噴出海水的情節，在真實世界不大可能出現。

呼吸孔長在頭頂的中華白海豚 (Sousa chinensis)。圖／WIKI

水母：我想要呼吸，全身上下都行

水母是一種無脊椎動物，分類上屬於刺胞動物門 (Cnidaria)。從熱帶、溫帶到淡水區，世界各地的水域都找得到水母的蹤影。牠們的外型多呈現鐘型或者傘狀，構造簡單，體內有超過九成都是水，但沒有肺或鰓。

既然沒有肺或腮，牠們又要怎麼呼吸呢？方式很單純，就是透過擴散作用讓氧氣進出細胞膜。

水母的外表傘蓋的組織相當薄透（想想你吃過的海蜇皮），其中分為外層的表皮層 (epidermis) 和內層的胃皮層 (gastrodermis)，兩層之間再夾著一種彈性膠狀物質，又輕又薄的狀態更方便外層組織和海水交換氧氣和二氧化碳。

看起來有點兒透明的太平洋黃金水母 (Chrysaora fuscescens) 是透過擴散作用的方式來呼吸的。圖／WIKI

牡蠣：一輩子待在原地，就來用鰓呼吸！

牡蠣 （牡蠣科 Ostreidae）的殼有二枚，形狀相當不規則，左殼比右殼大一點。牠們大多棲息在淺海或潮間帶，以左殼固著在物體上，無法自由移動，所以終其一生只能待在原處開開合合，進行呼吸、攝食、生殖、排泄等等行為。

大多數的雙殼綱，殼的頂部有縫可以流通海水，並且在吸排海水的過程中呼吸。牡蠣並不像蛤蜊一樣自備出、入水管，牠們只有腮腔和腮上腔。牡蠣的鰓分左右各一對的內外鰓，上與唇瓣 (labial palps) 相連，下與外套膜 (mantle) 相接，構成一個腔室，水從鰓流入鰓腔及鰓上腔，在過程中進行氣體交換藉以呼吸、獲得氧氣。

牡蠣會用左殼附著在物體上，一輩子都不離開原地，並利用腮來呼吸。圖：WIKI

雖然說都是呼吸，但生活在不同地方的生物用的方式卻大不相同，需要根據所在地來大顯神通，除了上述介紹的動物，你知不知道什麼其他特別的呼吸方式呢？

參考資料

• 鼻子喝水還是嘴巴喝水 by 台北市立動物園
• Pleural cavity by Niamh Gorman
• John B. West.  Why Doesn’t the Elephant Have a Pleural Space? PHYSIOLOGY (01.APR, 2002)
• 鯨豚的解剖演化和分類 by 環境資訊中心
• Mindy Weisberger. How Do Animals Breathe Underwater? Live Science (07.Dec, 2018)
• 台灣產長牡蠣解剖學的研究 by 台灣大學漁科所、中研院動物所
• 牡蠣養殖 by 金門水產試驗所

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• 文、照片／中央畜產會企劃組 王淑瑛、陳雨馨
• 本文轉載自財團法人中央畜產會畜產報導月刊 2019 年 4 月第 224 期，原文標題為《隱藏的大明星 新光兆豐農場的源興牛》。由於採訪時間為2019年2月底，因此有部分數據可能與現況不完全相符。

在新光兆豐農場的一隅，約莫 4 公頃多的面積，飼養著一群乳牛和名氣響叮噹的「源興牛」。

105 年李登輝基金會買下放牧於擎天崗的 19 頭源興牛後，就將牛遷置新光兆豐農場，進行純種繁殖，並與農場原本的乳牛群進行雜交育種試驗。2019年 2 月底拜訪牛場時，已見數頭雜交一代小牛誕生，「原原種但馬牛」源興牛也相當適應了花蓮的氣候環境。李登輝基金會王燕軍秘書長對編號「101」的源興牛似乎特別有感情，稱牠為「第一代牛王」。養牛場並未開放觀光，就讓我們跟著王秘書長的腳步，認識隱身農場的牛明星，並期待臺灣新品種肉牛的誕生。

用擠乳收益  支援源興牛飼養與育種

養牛場主要分為兩個場域，一是乳牛區，一是肉牛區，乳牛原本屬於新光兆豐農場，有 300 多頭，李登輝基金會買下後，隨即更新牛群，包括淘汰低產乳牛、自澳洲進口 50 頭懷孕女牛等，以提高乳牛泌乳性能，也同步改善擠乳設備，確保生乳品質，所產生乳則仍舊交乳給統一公司。

不是要培育肉牛新品種嗎？為何購買乳牛和雜交？王燕軍秘書長表示，買乳牛這件事曾讓農委會官員一陣緊張，擔心這 2、3 百頭乳牛會被當成肉牛屠宰，影響國產鮮乳產銷平衡。王燕軍秘書長則是向農委會保證，不僅會持續經營乳業，而且要提升奶量，屆時奶量增加了，反而希望農委會確保有乳廠收購。

李登輝基金會養乳牛其實有兩大用意，一是要用擠乳收益來支援飼養肉牛，二是要「借腹生子」，以源興牛（人工取精）與乳牛（母）雜交，逐步培育適合臺灣的新品種肉牛，並形成肉牛產業鏈。王燕軍秘書長表示，乳牛體型大，但骨骼大、肉少、脂肪多；肉牛雖體型小，但骨骼也小，所以取肉率反而高。源興牛與乳牛雜交，就是希望培育出具兩者優勢：體型大、骨骼小、取肉率高、耐濕熱氣候，且具黑毛種和牛外觀性狀的新品種肉牛。

王秘書長對場內雜交一代小牛的性狀表現是滿意的，小牛外觀全部為黑毛，出生體重最輕者也有 36.4 公斤，難產死亡的一頭則重 40 公斤。這些具 50% 源興牛血統的雜交一代小牛採公、母分開飼養，公牛將選留遺傳性狀優良者作為種牛，其餘作為肉牛飼養，種公牛與母牛未來將會再回交源興牛，並測試不同遺傳比例雜交後代的肉質、飼料效率，找出最有利臺灣的肉牛新品種及飼養模式。

雜交育種小牛，新品種肉牛未來的希望。

王燕軍秘書長表示，源興牛人工取精、精液品質與授精技術確立後，雜交牛因會不斷誕生，當時預計至2019年底，牛隻總頭數就會超過牧場登記的頭數 350 頭，因此基金會當前要務是在附近另覓場地，移置源興牛，作為種原保存、研究和培育中心，並著手選種的工作；原原種但馬牛除在該中心活體保存外，未來還將進行冷凍胚胎等試驗，以提高族群量，無繁殖力的老牛則擬送回擎天崗，以安養天年。新光兆豐牛場現址先期會作為雜交牛的肥育基地，之後會回歸單純的乳牛場。

王秘書長強調：「我們不可能什麼都做！只能做到種牛的培育，至於繁殖、肥育和牛肉的生產，必須由其他人共同塑造一個完整的肉牛產業鏈。」基金會的目的，只是希望找出對養牛戶、對整個臺灣肉牛產業結構有幫助的牛種與飼養模式。

王燕軍秘書長：源興牛很乖。

種原認定 畜產試驗研究機構動起來

源興牛被國內乳業專家形容為「天上掉下來的禮物」，主因這群牛源自 1933 年日本引進臺灣的役用牛，因族群封閉，未與其他牛種雜交，經長時間近親交配、繁殖，產生「基因純化」的結果，日本專家鑑定為原原種但馬牛（和牛），臺灣大學也確認沒有白血病的基因。反觀日本，百年來均以各個和牛品種與乳牛雜交，選育經濟價值高的和牛品種，結果過度雜交，反而造成原始但馬牛基因「飄移」、不見了。正因如此，當王燕軍秘書長因緣際會找到這 19 頭牛，並知道鑑定結果時，如獲至寶，積極拜訪育種和飼養管理專家，期待發展出臺灣的新品種肉牛，而因源興牛早已在臺生根，比日本的但馬牛更適應臺灣濕熱的氣候。

根據畜牧法第 12 條第 1 項規定：「發現、育成或自國外引進新品種或新品系之種畜禽或種原者，應向中央主管機關申請登記，經審定核准登記後，始得推廣、銷售。」農委會畜產試驗所已安排召開「源興牛種原品種外表特徵標準之訂定」籌備會，未來如通過認定為種原，畜試所將協助進行保種，再通過農委會的命名登記審查，才能商業利用，推廣民間飼養。

每頭源興牛有編號、有紀錄。

適合臺灣的肉牛品種 何妨比一比

雖然對源興牛與其雜交後代的肉質有信心，王燕軍秘書長對於養牛戶直接採購國外肉牛品種（如安格斯牛）作為肉種牛繁殖，倒也樂觀其成，但他認為，每個國家都會把最優秀種原留在國內不放，日本對於和牛也是一樣，所以這些進口牛種的繁殖後代是否還是那麼優秀？源興牛雜交育種出來的臺灣新牛種能否突圍，成為肉牛產業飼養的主流？大家不妨比比看。

認識源興牛

源興牛是李登輝前總統買下放養於擎天崗的牛隻，原本目的是研究適合臺灣肉牛的飼料、品種，後經日本學者研究證實為日本原原種但馬牛後，李前總統便希望藉此培育「臺灣和牛」，提供好的肉牛品種供農民飼養，建構新的肉牛產業鏈。這批牛隻成功繁殖下一代後，就依李前總統於臺北三芝的故居──「源興居」，將之命名為源興牛。

因緣際會找到這批牛隻的是李登輝基金會王燕軍秘書長。王秘書長指出，文獻證實，1933 年日本引進臺灣 100 多頭但馬牛，主要作為耕牛；光復後，國民政府要標售這批牛，曾派駐臺北州第二牧場（擎天崗）、第三牧場（萬里馬槽）工作的黃姓（擎天崗牛）飼主的父親就出面買下，共 14 頭，與何姓同輩一同將牛趕至擎天崗飼養。

王秘書長輾轉得知擎天崗有日本來的牛後，就親自上擎天崗去看，他說「愈看愈不對」，這牛怎麼這麼小？於是拍照給日本學者看，對方也無法確定是日本和牛，但建議王秘書長，若決定要研究臺灣肉牛，未來就什麼牛都要買！於是王秘書長再上山，希望黃姓飼主售予 6 頭牛讓他研究。黃姓飼主考慮一天後，提議 19 頭全部賣給他，且依早期牛販的習慣，交錢的隔天，就要把牛載走。

據王秘書長轉述，黃姓飼主已經 80 幾歲高齡，當時又接連有颱風襲臺，無論上山趕牛、從山下扛豆漿店的豆餅餵牛，飼養、防疫種種工作都非常吃力，加上牛隻採自然放牧，小牛因淹水、天寒或被野犬攻擊的折損率高，飼養多年迄今，族群量就只有 19 頭而已，所以希望一次出清，且保證臺灣其他地方沒有該品種牛隻。

對於養牛門外漢而言，趕牛可絕不輕鬆。王秘書長費了好大的勁，一頭牛也趕不上車，因為「牛老大」一個轉身，就把王秘書長的手給甩開了；後來是由臺南麻豆來協助載牛的年輕司機，用電蚊拍輕輕拍打牛屁股，順利搞定，19 頭牛乖乖上車前往新家──位於花蓮縣的新光兆豐農場。

為何選在花蓮落腳？王秘書長曾隨同李前總統到日本石垣島參觀時發現，石垣島每月約可產出 900 頭小和牛賣至日本各地再進行肥育，顯示石垣島的氣候條件是適合和牛前期飼養的；而石垣島與花蓮緯度、距離均近，所以李登輝基金會選擇了花蓮，作為「臺灣和牛」的培育基地。

這 19 頭擎天崗牛後經日本學者確認為原原種但馬牛，據王秘書長表示，日本農業部門其實也是確認的，惟無法出具證明。換言之，日本 1933 年帶來臺灣的但馬牛，雖經歷 80 多年歲月的洗禮，其基因仍完好封存於臺灣，且更耐熱、耐濕。如果長時間與不同牛種雜交，或過度改良，隱藏性遺傳疾病可能會跑出來，和牛的優異肉質也可能不如以往。

• 依維基百科的摘述，全球知名的神戶牛肉就是出產自日本兵庫縣的但馬牛肉（必須是兵庫縣內但馬牛血統進行持續交配的後代）。但馬牛是和牛的一種，其肉為日本料理中的珍饈，具有美味、肥嫩以及外表所呈現出的大理石紋理等特性。

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最先在武漢發跡的 COVID-19（武漢肺炎、新冠肺炎），從中國出國深造後短短半年，已經造成 50 萬人死亡；它的病原體 SARS-CoV-2 和 SARS 同屬冠狀病毒，在本文中我們簡稱為「SARS二世」。

從疫情一開始，不斷有人擔心病毒突變變得更厲害。至今 SARS二世的遺傳序列的確已經出現很多變化，但是病毒本來就會一直突變，重要的是對傳染、症狀輕重、治療有沒有影響，這些卻不容易判斷。

SARS二世冠狀病毒的結構，S蛋白質是位於病毒外面的凸起。圖／取自 acebiolab

本次主角突變「D614G」是什麼？

一直到最近才有比較可靠的證據支持，有個突變「D614G」會增加病毒的傳播能力，在病毒從中國擴散到世界的過程中也許是一大關鍵。

「D614G」是什麼呢？SARS二世病毒感染細胞時，病毒表面的 S蛋白質（spike protein）會和宿主細胞上的 ACE2 受器結合。S 蛋白質的第 614 號氨基酸種類，比較早的病毒都是天門冬胺酸（aspartic acid），縮寫為 Asp 或 D；突變後衍生的則是甘胺酸（glycine），縮寫為 Gly 或 G。

在第 614 號位置從 D 突變成 G，所以簡寫作 D614G。

S蛋白質的立體結構，第 614 號氨基酸位於左圖的框框內。圖／取自 ref 3

病毒一直變異很正常，有沒有適應意義需仔細研究

SARS二世是 RNA 病毒，基因組由大約 3 萬個核苷酸組成。相比於其他病毒，SARS二世從今年一月以來的突變不算快速，不過由於感染人數眾多，病毒的族群數量非常龐大，因此不同病毒累積的遺傳差異，整體上仍然相當可觀。

然而，病毒絕大部分的突變，對於繁殖、抗病、傳播等能力，應該都不會有加分的效果（如此適應人類的病毒，突變反而有害的機率多半還比較高）。即使如 D614G 這般不只改變核苷酸，也會改變蛋白質的非同義突變（non-synonymous mutation），大多數時候也少有影響。

要研究某突變是否幫助適應，可以追蹤具備某突變的病毒占整體的比例，有沒有隨著時間增加。然而，疾病的傳播受到許多因素影響，病毒遺傳上的差異時常與適應無關，起伏波動單純只是巧合。假如沒有多重證據，單靠遺傳序列鍵盤辦案，很難分辨序列的變化是否與適應有關。

哪些證據支持 D614G 有助於病毒適應？主要有兩方面，一方面來自各地病毒比例的變化，另一方面是臨床檢驗和實驗測試的結果。

兩款病毒在全世界的相對比例變化，橘色是原本的 D，藍色是衍生的 G。圖／取自 ref 1

一篇已經正式發表的論文，詳細分析分子層次上的變化。氨基酸層次的 D614G 這個突變，在核苷酸層次是基因組第 23403 號 RNA 由 A 突變為 G 的結果。配備此一突變的病毒，絕大部分在另外 3 處也有變化：第 241、3037、14408 號位置上，都是由 C 突變為 T。^{1, 2}

根據蒐集病毒遺傳序列的 GISAID 資料庫，最早於一月底的中國與德國樣本記錄到 D614G，這批樣本也已經具備另外兩處突變，只差 14408 號沒有；2 月 20 日時 4 處突變齊全的病毒首度出現，很快就遍佈歐洲。不論新突變最初在哪兒誕生，歐洲都是它茁壯的溫床。（台灣首度於 3 月 2 日發現）

武漢和泰國最早期的樣本中也有觀察到 D614G，但是其他突變不存在，很可能是另外的獨立事件，表示 D614G 不只誕生過一次。

兩款病毒 3 月時在歐洲各地的相對比例，橘色是原本的 D，藍色是衍生的 G。圖／取自 ref 1

根據資料庫，4 處突變齊全的病毒，在 3 月 1 日以前 997 個樣本中占 10%；3 月 14951 個樣本中占 67%；4 月 到 5 月 18 日 12194 個樣本中占 78%。全世界合計下：

突變的 G 病毒占整體比例，隨著時間不斷增加。

幾乎在世界各地都取得優勢

然而整體比例上升可能只是巧合，或是受到別的因素影響，不足以證實突變有助於傳播。論文更進一步，將樣本拆成不同國家、地區各自分析。

結果相當一致，即使細分到地區的尺度，G 病毒的比例在世界絕大多數地方都有上升，即使是原本 D 病毒已經造成明顯疫情的地區也不例外。只有 2 處例外：冰島、美國加州的聖塔克拉拉郡。

德國、西班牙、英國、冰島的變化，橘色是原本的 D，藍色是衍生的 G。圖／取自 ref 1

即使新突變真的有助於適應，病毒傳播仍會受到其他因素影響。比方說遺傳加 10 分，環境有利加 5 分，結果比原本多 15 分；環境不利扣 5 分，結果只會多 5 分；環境非常不利扣 20 分，反而比原本少 10 分。各地在不同時候狀況都不一樣，本來就不該有一模一樣的結果。

新版 G 病毒的比例在兩三地增加也許是巧合，但是亞洲、歐洲、美洲絕大部分的地點，例如德國、西班牙、威爾斯、蘇格蘭、英格蘭、澳洲、華盛頓州、加州、紐約州、威斯康辛州等等，不論疫情開始時 D 病毒是否較多，一段時間以後 G 病毒的存在感都變得更高。即使其中有運氣成分，也很可能與病毒的遺傳差異有關。

拆成較小的分區，威爾斯、蘇格蘭、英格蘭的變化，橘色是原本的 D，藍色是衍生的 G。圖／取自 ref 1

感染D614G突變病毒，上呼吸道病毒量較高

不過光看序列不夠。SARS二世病毒的演化是發生在眼前的過程，假如 D614G 這個改變真有影響，我們應該能見到某些具體的差別。

研究英國的雪菲爾教學醫院（Sheffield Teaching Hospitals NHS Foundation Trust） 999 位住院患者，發現感染 G 病毒的病患，RT-PCR 的 Ct 質比較低，意謂他們取自上呼吸道的驗體中，病毒含量較高。

上呼吸道的病毒量較高，可能傳播力也比較強，這是突變增強傳染力的間接證據。

然而，不論感染 G 或 D 病毒，似乎不會影響症狀輕重。這點應該不是太意外，畢竟有些研究發現，即使是無症狀的感染者，病毒量也不輸給症狀嚴重的病患，可見症狀輕重和病毒量未必有關係。

除此之外，好幾個研究戰隊報告的獨立結果，大方向都很類似：D614G 能增加病毒的傳播能力。^{3, 4, 5, 6, 7}

下集：結構強化的病毒，傳染力更強——冠狀病毒的D614G突變(下)

延伸閱讀

• 病毒不是源於武漢的海鮮市場？從分子演化學角度看2019新型冠狀病毒（武漢肺炎）的起源與傳播
• 武漢肺炎病毒到底從哪來？沒有陰謀論以及蛇和HIV的版本
• 讓武漢肺炎席捲人類的關鍵變異有哪些？和穿山甲有關嗎？
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• 傳染像流感，殺傷似SARS：肆虐上下呼吸道的冠狀病毒
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1. Tracking changes in SARS-CoV-2 Spike: evidence that D614G increases infectivity of the COVID-19 virus
2. Spike mutation pipeline reveals the emergence of a more transmissible form of SARS-CoV-2
3. The D614G mutation in the SARS-CoV-2 spike protein reduces S1 shedding and increases infectivity
4. Mutated coronavirus shows significant boost in infectivity
5. D614G mutation of SARS-CoV-2 spike protein enhances viral infectivity
6. Naturally mutated spike proteins of SARS-CoV-2 variants show differential levels of cell entry
7. The Spike D614G mutation increases SARS-CoV-2 infection of multiple human cell types

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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導致 COVID-19（武漢肺炎、新冠肺炎）的 SARS-CoV-2 冠狀病毒「SARS二世」，最近一批研究認為，出現在 S蛋白質上（spike protein）的一個突變「D614G」有助於適應，增加病毒的傳染力。^{1, 2}

上集：世界各地都取得優勢，不只是運氣好？——冠狀病毒的D614G突變(上)

美國的斯克里普斯研究所（Scripps Research Institute）的科學菁英戰隊，以人造的模擬病毒和基因改造細胞做實驗，證實 D614G 確實能提高病毒的感染能力。^{3, 4}

SARS二世病毒入侵細胞的過程。圖／取自 Profile of a killer: the complex biology powering the coronavirus pandemic

病毒如何感染細胞？SARS二世病毒感染的關鍵 S蛋白質，可分為 S1、S2 兩部分。S1 中有一段能辨識特定目標的短序列，會直接和細胞表面的 ACE2 受器結合。接著細胞上的「酵素」會把 S1 切除，讓後面的 S2 與細胞膜合體，病毒才能將遺傳物質輸入細胞，順利入侵。

如果病毒是可樂娜啤酒：瓶口、瓶蓋、開罐器

想像成在喝可樂娜啤酒，假如可樂娜的瓶蓋是 S1，瓶口是 S2，酵素是開罐器，嘴巴就是細胞的 ACE2 受器。可樂娜要移動到嘴巴附近，由開罐器打開瓶蓋後，瓶口對準嘴巴，才能喝到可樂娜。

SARS二世的前輩 SARS一世病毒也與 ACE2 結合，但是過程不同。SARS一世用 TMPRSS2 酵素當開罐器，SARS二世則用 furin 酵素。差異在於，SARS二世的 S1 和 S2 中間多出一小段序列，可以讓 furin 作用。

SARS二世病毒的 S1、S2 之間，多出一小段可以讓 furin 作用的位置。圖／取自 ref 3

D614G讓瓶蓋瓶口結合更穩定，增加感染成功率

SARS二世用 furin 作開罐器的效果更強，缺點是 S1 和 S2 中間多出一段後變得不太穩固，就像喝可樂娜時，還沒對準嘴巴，瓶蓋已經從瓶口脫落，可樂娜就喝不到惹。不過 D614G 突變後能彌補這個缺點，讓瓶蓋與瓶口的結合更穩定。

D614G 突變位於 S1，不過很靠近 S2。以人造模擬病毒感染人類細胞株的體外實驗發現，D614G 應該不影響 S1 與細胞的結合，卻能讓 S1 的結構更穩定。證據是：S蛋白質如果配備 D614G 突變，S1 與 S2 的比值（S1:S2）明顯較高，幾種分析方法的比值都超過原本三倍。

可樂娜！圖／取自 junk DNA

新突變能穩固 S1、S2 的結合，使得 S1 不容易半途脫隊（shedding），藉此增加感染成功的機率。

情況好像運送 100 瓶可樂娜，原本半路上 70 瓶的瓶蓋會掉下來，只有 30 瓶能抵達目標；但是改版後只有 20 瓶會脫落，高達 80 瓶能接近嘴巴。如此一來，即使可樂娜本身沒有更吸引人，光是順利抵達目標的啤酒數量大增，就能讓喝到可樂娜的人數成長數倍。

• 可樂娜啤酒也是疫情的受害者：〈受害者撞名冠狀病毒 墨西哥可樂娜啤酒配合防疫將停產〉

D614G 突變怎麼讓結構更穩定？論文推論，第 614 號氨基酸突變後，旁邊的第 613 號麩醯胺酸（glutamine，Q）會與 859 號蘇氨酸（threonine，T）形成氫鍵，讓整個結構更有彈性。另外，原本的 D614 可能與第 464 號精氨酸（arginine，R）形成立體障礙，干擾 S1 和 S2 的結合，突變後障礙也就消失了。

S蛋白質的立體結構，第 614 號氨基酸靠近 S1、S2 的交界，由 D 改變為 G 以後，也會影響周圍氨基酸的化學鍵結。圖／取自 ref 3

小小改變，增加病毒傳染力

突變的效果很微妙，大部分突變影響都很有限，有時候在特定機緣下，光是一處小小的變化卻會帶來很大的差異。

假如 SARS二世和一世相同，S1 和 S2 之間沒有多出一段序列，兩者的結構仍然能保持穩定，卻會因為開罐器較弱而限制感染力。增加 furin 牌開罐器的作用位置後，開罐效果提升，也帶來結構不穩定的副作用；而 D614G 的出現，能有效彌補缺點。

因此，S1 和 S2 之間插入短片段序列導致的新 furin 切位，以及 D614G 的位置變化，可以視為病毒一系列相關的適應。

然而要注意，體外實驗的感染力變強 3 倍、10 倍，不等於病毒實際人傳人時也會增強 3 倍、10 倍。針對 3 萬人的一項英國研究，比較兩款病毒傳播上的不同，估計配備 D614G 突變的病毒傳染力為本來 1.22 倍。但是愛丁堡大學的 Andrew Rambaut 認為，假如真的比較強，效果也不是太大……等等，1.22 倍不大！？^{5, 6}

斯克里普斯研究所的菁英戰隊外，還有多個其他戰隊用類似的模擬病毒測試差異，得到一致的結論：

至少人造情境下 D614G 能增加感染力。

更堅固的可樂娜！（誤）圖／取自 junk DNA

另一個眾人關心的問題是，現在大家都在研發疫苗，突變會不會影響抗體作用？感染病毒後痊癒者的血漿內有抗體，不同戰隊各自用少數痊癒者的血漿測試，發現都不會影響中和抗體（neutralizing antibody）的作用。

不過一個中國戰隊卻報告，70 個測試樣本中有 5 個（7%）效果較差。由此推論，D614G 突變多半不會影響抗體的效果，但是測試過還是比較安心。^{7, 8, 9}

SARS二世立足中國，歐洲進修，征服世界

至今已經觀察到 SARS二世出現過非常非常非常多的突變，但是與適應有關的改變，目前只有 D614G 看來比較有眉目。假如 D614G 確實能增強病毒的傳播能力，表示隨著疫情進展，此一變異的比例增加與病毒的適應有關，是正向選汰（positive selection）的結果。

兩款病毒在全世界的相對比例變化，橘色是原本的 D，藍色是衍生的 G。圖／取自 ref 1

大家聽到病毒傳染力增強也不用緊張，因為 D614G 在疫情很早期時已經出現，中國外絕多數大地方都以這款病毒為主。我們所熟悉的疫情，其實大部分就是由這款病毒所致。

換句話說，中國雖然是 SARS二世的起源地，隨後在世界各地廣傳的病毒，傳染力很可能比武漢最初的病毒更強。若真是如此，意思是中國、韓國的本土病例儘管一開始數量非常驚人，傳染力實際上不如其他地方的後起之秀？

5 月 16 日時世界疫情的累積紀錄，綠色是原本的 D，黃色是衍生的 G。韓國流行的病毒，一直以原始版的 D 為主，中國早期的疫情也是。圖／取自 Nextstrain

D614G 最早在一月底誕生，歐洲是它茁壯的溫床。由已知資訊可以推論，全世界的傳染源，2 月之前以來自中國的病毒為主，但是 3 月以後歐洲成為出口最大宗。大致上是：SARS二世首先立足中國，接著 D614G 突變在歐洲發揚光大，後來征服世界。

另一點重要的發現是，D614G 能增加傳染力，卻對殺傷力沒有影響；這點仍需要更多研究證實，不過並不意外。對病毒而言，在周圍有這麼多同類競爭對手之下，增加傳染力很有利，強化殺傷力卻不是優點。

延伸閱讀

• 病毒不是源於武漢的海鮮市場？從分子演化學角度看2019新型冠狀病毒（武漢肺炎）的起源與傳播
• 武漢肺炎病毒到底從哪來？沒有陰謀論以及蛇和HIV的版本
• 讓武漢肺炎席捲人類的關鍵變異有哪些？和穿山甲有關嗎？
• 族群大、傳播強、致死少、很難好，讓武漢肺炎威脅超越流感
• 冰島追蹤武漢肺炎：重症比例極低，大量無症狀才是疫情全貌？
• 傳染像流感，殺傷似SARS：肆虐上下呼吸道的冠狀病毒
• WARS症狀出現的前一兩天，病毒最多，傳播最強

參考資料

1. Tracking changes in SARS-CoV-2 Spike: evidence that D614G increases infectivity of the COVID-19 virus
2. Spike mutation pipeline reveals the emergence of a more transmissible form of SARS-CoV-2
3. The D614G mutation in the SARS-CoV-2 spike protein reduces S1 shedding and increases infectivity
4. Mutated coronavirus shows significant boost in infectivity
5. The pandemic virus is slowly mutating. But is it getting more dangerous?
6. COVID-19 Genomics UK (COG-UK) Consortium  Report #9 – 25th June 2020（pdf）
7. D614G mutation of SARS-CoV-2 spike protein enhances viral infectivity
8. Naturally mutated spike proteins of SARS-CoV-2 variants show differential levels of cell entry
9. The Spike D614G mutation increases SARS-CoV-2 infection of multiple human cell types

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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• 文／胡芳碩│國立中興大學昆蟲學系二年級，現任臺灣研蟲誌主編。研究興趣主要為隱翅蟲科 (Staphylinidae) 的系統分類學及擬鍬形蟲科 (Trictenotomidae) 之生物學等。研究文章發表於國內外各大期刊。

那天，在陳有蘭溪與神祕小蟲的邂逅

2018 年中，捷克國家博物館的昆蟲學家 Martin Fikáček 再度參訪臺灣，這一次，我加入了他們的採集行程。

這次採集的主要目標是水生甲蟲，當時，在陳有蘭溪旁邊一塊佈滿藻類及泥巴的水泥牆上發現一些很小很小的甲蟲，那時候我還不知道那是什麼東西，但是大家都很興奮所以我就跟著抓，之後查一查才知道那原來就是出尾水蟲。

一群人非常興奮地在採集出尾水蟲。

科學界的小小陌生人：出尾水蟲

採集過程中發現的出尾水蟲科 (Hydroscaphidae) 甲蟲，體型非常的小，通常只有 1 毫米左右，與同屬於藻食亞目 (Myxophaga) 的其他甲蟲一樣迷你。

也許就是因為太小了，科學界對出尾水蟲的所知不多，生物學的部分我們僅知牠們偏好棲息在水邊的藻類中。

出尾水蟲科底下共有四個屬，其中只有出尾水蟲屬 (Hydroscapha) 分布較廣，其他三個屬都只有在新熱帶界 (Neotropical Region) 的委內瑞拉、巴拿馬還有巴西才能找到。

追尋臺灣出尾水蟲的蹤跡！

臺灣曾記錄一種出尾水蟲——高橋氏出尾水蟲 (Hydroscapha takahashii)，由日籍學者三輪勇四郎在 1935 年根據在新店所採集到的標本發表，自發表後就再也沒有文章報導新的標本，模式標本^註1也被認為已經遺失。

高橋氏出尾水蟲。A：終齡幼蟲；B、C：化蛹後終齡幼蟲的皮還是留在身上；D：成蟲。（圖／Fikáček et al., 2020）。

其實 Martin 與其他幾個朋友先前在烏來採集的時候，就已經採到了幾隻高橋氏出尾水蟲標本，但數量沒有那麼多，也只有採到成蟲。

後來我們在陳有蘭溪旁採集到了非常多的標本，包括了高橋氏出尾水蟲的幼蟲、蛹及成蟲。

在活動中的高橋氏出尾水蟲成蟲與幼蟲。

香港的出尾水蟲，可就沒有這麼幸運了

在 Martin 來臺灣沒多久前，住在香港的業餘昆蟲學家 Paul Aston 也寄給 Martin 香港所採集到的出尾水蟲標本，經過詳細的形態及 DNA 序列的比對，我們發現香港的出尾水蟲是一新種，我們將這個種命名為水口出尾水蟲 (Hydroscapha shuihau) ，語源根據採集地「水口」。

但不幸地，水口出尾水蟲可能是一種發表即滅絕的案例，Paul 在今年再度回到原棲息地想要再找其他的標本，但原棲地的環境已經被破壞，希望牠們還能在其他地方找到適合的棲息地。

臺灣特有種「高橋氏出尾水蟲」的身家調查

先前說到臺灣唯一已知的出尾水蟲，高橋氏出尾水蟲的模式標本已經遺失，因此無從比對，只好從臺灣各個博物館找找線索，看有沒有其他人採集、鑑定的出尾水蟲，沒想到我們發現那些模式標本竟然就在台中霧峰的農試所！

潮濕水泥牆上數以百計的高橋氏出尾水蟲。

經過比對，我們在臺灣所採集到的就是高橋氏出尾水蟲，之後我們也陸續在不同的地點採到高橋氏出尾水蟲，發現這個種類是臺灣特有種且廣布臺灣本島。

2019 年我跟朝陽科技大學的劉興哲再次回到高橋氏出尾水蟲在陳有蘭溪旁的產地，但發現原本找到的出尾水蟲的牆已經乾掉，在附近也沒有類似的棲地。

經過我們的形態觀察，大部分所採集到的有卵雌蟲的腹部內都只有一顆卵。

這顆卵相當巨大，因此我們推測由於這類棲地可能相對較不穩定，隨著季節變化會乾涸，出尾水蟲可以透過飛行尋找其他適合的棲地，而相對較大的卵也許可以提供幼蟲較多的營養，縮短幼蟲期以利面對這類不穩定的環境。

測量「頭寬」，推算牠總共會蛻皮幾次！

我們除了提供對於高橋氏出尾水蟲幼生期（包含幼蟲跟蛹的電子顯微鏡圖）的詳盡描述、描述新種的水口出尾水蟲外，我們也測量 190 隻出尾水蟲幼蟲的頭幅^註2，並將所有數據做成直方圖。

使用幼蟲頭寬尺寸與數量做成的直方圖，可以明顯觀察到四個峰，我們以此確定出尾水蟲的幼蟲有四個齡期。（圖／Fikáček et al., 2020）。

從數據中，我們發現有四個明顯的峰，因此確認出尾水蟲的幼蟲有四個齡期^註3，這點與其他藻食亞目的齡期數目相符。

最後我們的研究成果刊登於萊佛士動物學報《Raffles Bulletin of Zoology》。

註解

1. 模式標本 (Type specimen)：依國際動物命名規約規定，一個物種「被命名」時所使用的標本，即為模式標本。
2. 頭幅：頭的寬度。
3. 齡期：幼蟲蛻皮的不同階段，每蛻一次皮則多一個齡期，齡期越大的幼蟲通常頭幅就會越寬。

論文原文

Martin Fikáček, Fang-Shuo Hu, Paul Aston, Feng-Long Jia, Wei-Ren Liang, Hsing-Che Liu & Yûsuke N. Minoshima. 2020. Comparative morphology of immature stages and adults of Hydroscapha from Taiwan, with description of a new species from Hong Kong (Coleoptera: Myxophaga: Hydroscaphidae). Raffles Bulletin of Zoology 68: 334-349.

• 延伸閱讀：化石形態分析如何改寫甲蟲演化歷史：原以為「最老的隱翅蟲」其實不是隱翅蟲？

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眾所周知，狗狗有著一副靈敏的好鼻子，能夠感知周遭環境變化，然而不僅如此，最近更有研究指出，牠們可能還具有另一項隱藏能力——自動導航功能。這項功能就像狗體內擁有能感應磁場的羅盤，可讓牠們利用地球磁場推算陌生地形上的捷徑。

新研究發現，狗從陌生地折返回原點的方式有兩大類：一是隨著氣味依循原路回去的「原路折返」，二是從全新的路跑回來的「偵查折返」，其中有些採用偵查折返的狗會在回程時出現「沿著南北軸短跑」的現象，出現這種行為的狗，更有機會以最短的路徑回到牠們的主人身邊。

圖／Pixabay

磁感悄悄出現？曾經發現狗會「定位」

「（導航能力）這是第一次在狗身上發現」，研究海龜磁感與導航的生物學家凱瑟琳．羅曼 (Catherine Lohmann)^註1 如此說道。

她提到，跟鳥類等遷徙動物比起來，對於狗身上導航能力的研究其實相對少得多。英國斑戈大學^註2研究鳥類導航的生物學家理查．荷蘭 (Richard Holland) 則附和道：「這是洞察狗如何建構牠們對於整個空間的畫面的機會。」

不過關於狗、其他動物甚至是人類「或許能夠感知地球磁場」這樣的情形，其實早已有過一些線索。2013年，已經研究磁接收 (magnetic reception) 30年的捷克學者海尼克．布爾達 (Hynek Burda)^註3 和他的同事就表示，狗在排尿和排便時會傾向將自己定為南北向，而同時，因為這樣的行為與標記和辨認領地有關，所以布爾達將這種定位校準解釋為「能夠協助狗釐清現在的位置與周遭的相對關係」。

然而，這種穩定不變的校準（白話文：知道東西南北），跟導航能力其實是兩回事。

隨意跑開後，狗竟然能從一條完全陌生的路折返？

在新的研究當中，布爾達的學生卡提捷娜．班尼迪克托瓦 (Kateřina Benediktová) 先將攝影機和 GPS 追蹤器放在4隻狗身上，然後再帶牠們到森林裡，接著讓狗四散而去，去追尋平均約 400 公尺外的動物氣息。

有趣的是，GPS 追蹤器顯示狗在回程路上（跑回向牠們的主人）出現兩種行為：一是「原路折返 (dubbed tracking)」，可能就是隨著氣味以沿著牠來時的路程回去；另一則是「偵察折返 (scouting)」，也就是從一條全新的路跑回來。

圖／eLife

當卡提捷娜將獲得的實驗結果資料給布爾達看時，布爾達發現了一個奇怪的特性：在偵察折返的途中，狗會突然停下然後先向著南北軸跑個 20 公尺左右，才再又開始往回跑。那種短暫的 20 公尺小跑有點像是要校準磁場方向的模樣，但卡提捷娜還沒有充足的資料可以肯定這樣的推論。

於是他們擴展了這項研究計畫，幾乎人人都有養一隻獵犬的狩獵管理與野生動物學系^註4的同事也投入研究，3年來透過27 隻流浪狗進行數百次實驗。

在進入森林實驗時，研究團隊會試著避免給予狗其他能夠辨識方向的線索。只要情況允許，狗都會被帶到從沒去過的森林裡的一處，如此一來牠便不能依靠熟悉的地標來找路。同時主人會在牠開始漫步時就躲起來，以免狗是藉由看見主人而跑回來。另外，由於狗跑回來時，風向很少是從主人吹向狗的，所以氣味也不太會造成影響。

研究人員仔細看了 223 例的偵查折返狀況，發現狗會在回程時平均漫步約 1.1 公里的距離，而這當中有 170 次出現了「狗先停下，再掉頭沿著南北軸跑 20 公尺」的情形。同時，研究者們也指出，出現這種行為的狗，更有機會以最短的路徑回到牠們的主人身邊。「我真的對這樣的實驗結果感到蠻震撼的」羅曼如此說道。

圖／eLife

內建羅盤判斷最短回家距離？！其實不太意外

布爾達認為狗之所以會沿著南北軸跑是為了釐清牠們的方向，「這是最合理的解釋」他說。

羅曼則表示，這個行為的意義在於狗可能能夠記得牠們之前的移動路程，然後再藉由參考體內的磁場羅盤，來釐清回家的最短路徑。

之後布爾達和卡提捷娜也開始嘗試另一種實驗方法，他們打算在狗的項圈中放入磁鐵，干擾磁場，然後觀察這樣是否會妨礙狗狗辨識方向的能力。這樣的想法與 1980 年曾經發表在《科學》期刊上的一篇爭議性實驗類似，當時的實驗是針對人類，研究者將磁鐵放入蒙眼受測者的眼罩中，實驗結果發現磁鐵似乎會擾亂人類直覺的方向感¹。

不過羅蘭大學^註5專攻狗隻行為的亞當．米克洛希 (Adam Miklósi) 則認為，要設計磁感的實驗其實是相當繁複的，因為很難排除其他感官，讓一隻動物完全只依靠一種感知來做出行為。

「這樣操作的難處在於為了要百分之百證明磁感，或是任何一種感知，你必須排除所有其他的感知。」

而米克洛希亦說道，其實「狗能夠利用磁場來辨識方向」並不是太令人吃驚的事，因為這似乎是一種古老的能力，而且可能出現在任何會橫越大片土地的哺乳動物身上。羅曼也贊同道：「你會期望動物在狩獵之後能夠藉這種方式回家，顯然能在狗身上看到應該滿合理的。」

註解： 

1. 時任北卡羅萊納大學 (The University of North Carolina at Chapel Hill) 生物系的助理教授。
2. Bangor University。
3. 為布拉格捷克生命科學大學 (Czech University of Life Sciences Prague) 的感官生態學家 。
4. The department of game management and wildlife biology, Czech University of Life Sciences Prague。
5. Eötvös Loránd University。

參考資料：

1. Baker, R. R. (1980). Goal orientation by blindfolded humans after long-distance displacement: Possible involvement of a magnetic sense. Science, 210(4469), 555-557.

本文主要編譯自：Dogs may use Earth’s magnetic field to take shortcuts

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• 文／Staceylwj

在 Adult Swim 甫釋出第五季預告片段的成人向動畫《瑞克和莫蒂》(Rick and Morty)，一直都是影迷心中數一數二獵奇又富含哲學思考的科幻動畫，劇情描述瑞克 (Rick)，一個瘋癲的天才科學家，與他的金孫莫蒂 (Morty) 在不同宇宙甚至不同時空穿梭所發生的奇幻故事。

圖／flickr

自 2013 年首播至今共四季 41 集，每一集只有短短不到 30 分鐘，內容卻橫跨了穿梭蟲洞、多元宇宙論、人工智慧……等諸多科學議題，以下我們來一一探討。

平行宇宙的存在？C-137 號宇宙

早在第一季第六集中，瑞克意外把人類們都變成怪物之後，帶莫蒂來到另個有著他們分身的正常星球，就已經道出「他們原先生活的世界並不是唯一的世界」此情節設定，在後續的集數中也再次提到相同的世界觀。

我們正在觀賞的這一組瑞克和莫蒂其實是來自 C-137 號宇宙，而這也是多重宇宙論的基本概念。意指在我所存在的這個宇宙之外，還有無窮盡個宇宙，每一個宇宙都有一個我，在同一時間裡，每一個我做出不同的選擇導致不同的宇宙同時發生不同的結局。

很可惜到目前為止，多重宇宙論仍是個未被證實的假說，科學家尚未實際觀測到其他宇宙的存在，但可能也因此使其更加受到廣大科幻迷的喜愛。

萬能傳送槍開啟蟲洞

只要是《瑞克和莫蒂》的劇迷絕對知道，支撐好幾季劇情瑞克用來穿梭時空的法寶就是他隨身攜帶的傳送槍，只要使用傳送槍，就能開啟一道綠色漩渦，走進去便能到達任何你想到達的宇宙或時空，這樣的概念近似科學理論中的「蟲洞」。

要介紹蟲洞，首先得先說明已經觀測到被證實存在的黑洞，成因來自衰老的恆星，經過長時間的核融合反應後元素消耗殆盡，恆星的質量不得不向內墜落，形成密度極大、體積極小且具有強大引力的黑洞。

與科學上計算出可能存在的白洞有著相反特性，而科學家認為在黑洞與白洞的中心（也就是奇異點）產生連結時，便會形成蟲洞。理論上，蟲洞有進行瞬間移動或是時間旅行的可能性。也因此可見大量的小說影劇作品採用蟲洞來做為時空旅行的取材。

操縱蟑螂機器人

第三季的第三集中，瑞克一開場就把自己變成一根醃黃瓜，意外滾落下水道後遇到了蟑螂危機，卻反咬蟑螂一口，利用舌頭刺激蟑螂的大腦操縱了牠的肢腳。看似不可能的情節，但在生物界卻是有可能發生的。實際上蟑螂沒有像動畫中那樣的「大腦」，取而代之的是散佈在頭胸腹的三處神經叢組織，也因此實驗發現缺少了頭部的蟑螂，仍可以存活數週。

而在真實的生物世界，提到操縱蟑螂，就不能不介紹一種體型比蟑螂小上許多的扁頭泥蜂（Ampulex compressa）。雌蜂會在蟑螂身上刺上兩針，使其變成「蟑螂殭屍」，最後就成了幼蟲的美味大餐。第一針刺向胸部神經節部分，能迅速暫時癱瘓蟑螂；第二針則是針對頭部，毒液流入神經節後，有麻痺蟑螂反射性逃離的效果。

最後扁頭泥蜂會將不會反抗的「蟑螂殭屍」帶入巢穴，並在其表面產卵，待幼蟲孵化，蟑螂就是牠們的成長養分。

那變成殭屍的蟑螂還有救嗎？好奇的科學家曾做實驗，將類似章魚胺的神經傳導物質注射致蟑螂殭屍頭部，竟然又成功恢復牠們的行動能力。看來，影片中瑞克控制蟑螂的獵奇想法並非異類。

人工智慧將會毀滅它的開發者——人類？

在第一季第五集中，瑞克為了應付家人的煩人要求，拿出了一個米西盒（Meeseeks Box），只要按下上面的按鈕，就會變出一個藍色人形的米西先生（Mr. Meeseeks），說出你的願望，米西先生會幫你達成並在完成使命後消失。

這個簡單的設定讓人聯想到現代人類為了複雜工作而開發的人工智慧（artificial intelligence），而故事中的角色對米西先生許了一個達成不了的願望，使得米西先生拚盡全力卻無法完成，近乎崩潰之時決定把提出要求的人消滅，才能安心離開。

這讓我們不禁聯想到若有一天 AI 完全掌握和人類相符的各項能力，甚至超越人類，是否會直接或間接地導致開發者的毀滅呢？類似的擔憂在科學界也曾被已故的天文物理學家霍金提出，在一次英國電視台BBC的採訪中，霍金提到人工智慧威脅人類生存：「AI 會以越來越快的速度迅速發展與自我改良，而人類受限於生物演化速度較慢，會導致無法與之競爭而被超越。」

看完了以上幾點介紹後，是不是覺得欣賞《瑞克和莫蒂》的時間沒有白白浪費了呢？若你還沒看，恭喜你，還有精彩的影集讓你邊看邊學科學；若你已面臨劇荒，也別著急，《瑞克和莫蒂》已在 2018 年宣布由Adult Swim平台續訂 70 集，也就是說，扣掉目前已播映的第四季，還有 60 集腦洞大開的獵奇故事指日可待囉！

參考資料：

1. Adult Swim
2. The Science of Rick and Morty: The Unofficial Guide to Earth’s Stupidest Show, Matt Brady
3. From Brain Control to Multiverses, ‘Rick and Morty’ Gets Some Science Right, livescience
4. The real science behind Rick and Morty, NewScientist
5. 誰在操控蟑螂殭屍？，科學人雜誌
6. Multiverse, Wikipedia
7. Wormhole, Wikipedia
8. Artificial intelligence, Wikipedia

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• 文／獸醫好想告訴你

沒有共識的過敏研究

研究竟然沒有共識嗎？圖／giphy

獸醫皮膚期刊曾經發表一篇研究，將 10 隻經過診斷異位性皮膚炎狗兒的血清送往美國四間不同的實驗室，針對各種抗原的血清抗體（IgE）進行檢測（分別是 ACTT®, VARL Liquid Gold, ALLERCEPT® and Greer® 以及 Aller-g-complete® 這四家大型實驗室）。

結果得到四份完全不同的結果，綜合來看沒有任何兩間實驗室的結果具有一致性，悲劇。

同樣的期刊發表的研究，抽取 8 隻確診罹患食物過敏狗、22 隻非食物誘發過敏的狗、30 隻無法區分的過敏狗、12 隻罹患其他皮膚病的狗和 9 隻完全健康狗的血清送到兩間不同的實驗室，進行食物特異性的抗體 （IgE 和 IgG）力價檢測。

不但兩間實驗室的結果不具一致性，而且檢測結果也沒辦法與疾病分組相符合，慘上加慘。

圖/Ya Chen

去年獸醫期刊發表的研究，檢驗三組狗兒（第一組：11 隻吃水解蛋白與過敏原再刺激試驗、診斷為食物過敏的狗，第二組：15 隻非食物引起、但仍有皮膚過敏的狗，以及第三組：健康的狗）血清與唾液中針對食物特異性的抗體（包含 IgA 和 IgM）。

發現無論是檢測唾液的 IgM 或 IgA ，還是血清的 IgE 都沒辦法區分是不是有食物不良反應或是過敏。

那麼寵物食物過敏該怎麼辦？

我的！我的！都我的！吃下去就對了（？）圖／giphy

好多文獻都顯示過敏原檢測的再現性有夠差，要診斷食物過敏，還是得執行食物再刺激試驗。

也就是當你排除了各種感染、接觸史，懷疑是食物過敏的話，就讓狗狗只吃水解蛋白等低過敏的飼料，是只吃哦，意思是其他零食什麼的都不能吃到或沾到，維持長達 8 週以上。直到皮膚狀況改善，再讓牠吃疑似過敏的食物（再刺激）來診斷。

我記得我曾經跟會例行做過敏原檢測的獸醫聊過，他表示抽血就能做這個檢查是 Do no harm，也就是反正抽個血就能驗，又不會少塊肉。

但若是飼主遵從過敏原檢查的結果，往錯誤的方向進行治療，反而導致皮膚病越來越嚴重怎麼辦？如果飼主因為花了很多錢做了檢驗，導致不再有信心去做抗原再刺激試驗這種真的有用的測試，導致寵物得吃大半輩子的藥、過敏反反覆覆，那還叫 Do no harm 嗎？

過敏原檢測的用處，是針對環境過敏原減敏治療（檢測正確的前提下）作為一種治療方式。所以假使你帶著你的狗到動物醫院，獸醫懷疑過敏就馬上跟你說：「哦哦那可以來驗一下過敏原哦，這樣才知道要避開什麼食物哦」。那麼請你先抱起你的狗，小步、小步地後退，直到完全退出動物醫院的大門。

參考資料

1. Plant, J. D., Neradelik, M. B., Polissar, N. L., Fadok, V. A., & Scott, B. A. (2014). Agreement between allergen‐specific IgE assays and ensuing immunotherapy recommendations from four commercial laboratories in the USA. Veterinary dermatology, 25(1), 15-e6.
2. Hardy, J. I., Hendricks, A., Loeffler, A., Chang, Y. M., Verheyen, K. L., Garden, O. A., & Bond, R. (2014). Food‐specific serum I g E and I g G reactivity in dogs with and without skin disease: lack of correlation between laboratories. Veterinary dermatology, 25(5), 447-e70.
3. Vovk, L. U., Watson, A., Dodds, W. J., Klinger, C. J., Classen, J., & Mueller, R. S. (2019). Testing for food-specific antibodies in saliva and blood of food allergic and healthy dogs. The Veterinary Journal, 245, 1-6.
4. Mueller, R. S., & Olivry, T. (2017). Critically appraised topic on adverse food reactions of companion animals (4): can we diagnose adverse food reactions in dogs and cats with in vivo or in vitro tests?. BMC veterinary research, 13(1), 275.

本文轉載自 FB專頁 獸醫好想告訴你

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說到貓頭鷹，生物學家眼裡牠們是寂靜夜裡倏地出擊的出色獵人，小孩子眼裡可能是森林中專門化解糾紛、睿智無比的博士，一般大眾眼裡大多停留在討喜賣萌、偶然幫幫哈利波特送信的角色。

不過，近幾年，貓頭鷹可是做為各大迷因圖的主角，活絡在你我的社群網路之中。像是與外觀上相去甚遠的九頭身長腿，或是角鴞禦敵時貼齊全身羽毛展露超奇葩的樣貌，相信還沒看過的各位朋友們，底下這兩張迷因圖也能深深烙印在你心中。

貓頭鷹的長腿，平時都被身體的羽毛給遮住囉。事實上，右圖露出來的也只是小腿而已，大腿的部分藏在身子裡。Source: Imgur

在日本節目裡帶來「變形」橋段的白臉角鴞，當遭遇體型差距太多的敵人時，白臉角鴞會縮起羽毛、挺直身體、瞇起眼睛，變形成如樹枝般的偽裝姿態。Source: Pinterest

在各種跌破大家眼鏡的貓頭鷹超日常過後，這可能是最讓人津津樂道的例子：貓頭鷹的頭可以轉360度！不對，我們修正一下：貓頭鷹的頭可以往左往右各轉 270 度！然後能夠上下翻轉 180 度！

圖片嵌入自primogif

或是另外一個卡通探員系列：咱們英勇無比的老虎探員，一氣呵成扭頭幹掉鬣狗先生後，在貓頭鷹這關吃了閉門羹。從前面扭到後面這樣 180 度的頭轉，對於貓頭鷹來說根本家常便飯。這可糟了，很抱歉，老虎探員，下次請學好鳥類學再來。

對於一般動物來說，像圖中這樣忽然將頭扭轉的狀況，就算扭轉的力道沒有造成頸椎的損傷，頸椎裡血管也會因為扭轉打結而卡死，造成顱內缺氧而迅速休克。那貓頭鷹究竟是怎麼辦到的呢？

祕訣一：貓頭鷹頸椎數量是你的兩倍多

是的，各位摸一摸你的脖子，從下巴基部到鎖骨的位子應該可以很清楚地數到有七節頸椎（沒有啦，怎麼可能摸得到 (笑)）。在哺乳類動物裡頭，除了少數的例外（例如海牛與樹懶），幾乎都是七節的頸椎，這表示我們源於幾億年前一個共有的祖先。無論是脖子兩、三公尺長的長頸鹿，或是適應大海、看起來沒脖子的鯨豚（牠們的頸椎短且癒合），身為哺乳動物就有 7 節的頸椎。

絕大多數哺乳動物都是七節頸椎。A圖是長頸鹿的七節長長頸椎，B圖是鬚鯨類的七節超短頸椎，C圖是瑞氏海豚癒合在一塊的頸椎，D圖是放大看弓頭鯨癒合在一起的七節頸椎。Source: Narita & Kuratani (2005). Evolution of the vertebral formulae in mammals: a perspective on developmental constraints.

反觀鳥類，牠們的頸椎數量多出了許多，而且變異還不小，從 13 節到 25 節不等，提供鳥類脖子相當大的靈活性。以貓頭鷹來說，牠們有 14 節的頸椎，這是頭轉 270 度的一個先要條件。你可以合理想像，在一樣的長度之下，如果有越多層的積木堆疊在一塊，在扭轉時每一塊積木所轉動的角度就越小，因此較能緩衝扭轉頸部帶來的傷害。

當然，頸椎裡還有非常重要的脊髓，以及各種血管與肌肉組織，並非頸椎多就一定能夠有頭轉 270 度的能力。

Ps. 世界上頸椎最多的動物，可能當屬中生代的薄板龍（Elasmosaurus）莫屬了，一共有 72 節呢！

祕訣二：頸椎裡還有玄機

1. 橫突孔好寬敞呀

下圖是貓頭鷹第七節頸椎的橫切面俯看圖，牠們的椎動脈和橫突孔 (transverse foramen) 之間仍有很大的空隙。孔徑比起椎動脈的直徑大上十倍呀，不像人類幾乎是血管壁貼著橫突孔壁的。所以貓頭鷹在頭部旋轉的時候，椎動脈有很大的緩衝空間。簡單來說，貓頭鷹的椎動脈只是被圈住，但是人類和多數動物是被握住的，頸椎一轉、血管就扭死、腦部就缺氧了。

貓頭鷹頸椎橫切面俯視圖，上方是前方。牠們的頸椎橫突孔相當寬敞，椎動脈好自由阿。Source: Science 339(6119):514-514.

2. 橫突孔消失了

而在貓頭鷹第十二至十四節頸椎，剛才提到的橫突孔消失了，橫突竟然沒有繞成一個封閉的圓圈，反而大大方方地呈板狀，讓頸子下方的椎動脈有更大的空間可以轉圜扭轉帶來的壓力。

3. 頸動脈就在旋轉的軸線上

在人類的頸椎前方一點點、氣管及食道後方兩側，有著一對飽含血液、血壓甚大的頸動脈，要是頸部遭受劇烈的扭轉，位於邊緣的頸動脈首當其衝會承受強大的扭力。然而，貓頭鷹的頸動脈卻不這麼回事，牠們的一對頸動脈位於頸椎前方的凹槽中。因此，頭部轉動時，頸動脈就位在旋轉的軸線上，承受的扭力相對地小很多；頸椎轉動，頸動脈可以跟著一起轉，就沒有血管打結的問題。

粗大的頸動脈位於頸椎的兩側前緣，與貓頭鷹頸動脈的位置有別。另外，人類的橫突孔相當小，椎動脈幾乎是被握住的狀態。Source: Veins.

4. 腦袋下方天然的貯血袋

頸動脈往上將血液送至大腦，有趣的是，貓頭鷹的頸動脈在頭部下方三岔時，往顱內、上頷、下頷三條血管的基部都各自形成一個可漲縮的粗大管腔。換句話說，這個構造就像一個暫時的貯血袋，在劇烈旋轉導致頸部上來的血流供應不夠時，還可以繼續輸血進入腦部！

可漲縮的三對貯血袋，可於頭部旋轉造成腦部缺血時提供血液。Source: Science 339(6119):514-514.

各位別灰心，即便我們沒有貓頭鷹的頭轉能力，但是我們的眼球可以轉來轉去。貓頭鷹，如同所有的鳥類，眼球上是沒有肌肉牽引的，無法轉動牠們的眼球，因此辦不到那種頭不動、用眼睛偷瞄的本領。換句話說，當你把貓頭鷹的頭固定得死死的，這傢伙也就只能看向正前方了。

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• 作者／獸醫好想告訴你

聽說癌細胞愛吃糖，我的狗狗有腫瘤，是不是不能吃含糖的食物？

愈來愈多的飼主會提到這個問題，如果要了解腫瘤跟醣類之間的故事，就要先從瓦爾堡先生的故事開始說起。

腫瘤表示：只要有甜的我都愛？

正常的細胞在氧氣充足的情況下，會以有氧呼吸的方式消耗葡萄糖產生能量，只有在缺氧的情況下才會依賴糖解作用代謝葡萄糖。

但腫瘤細胞生性叛逆，就算在有氧氣的情況下也是靠糖解作用代謝葡萄糖，這個現象稱作有氧糖解 (aerobic glycolysis)，也被稱為瓦爾堡效應 (Warburg effect)，用以紀念發現這個現象的德國科學家——奧托·海因里希·瓦爾堡 (Otto Heinrich Warburg)。

好多好多的糖在這裡～圖／giphy

一樣都是消耗葡萄糖產生能量，有氧呼吸跟有氧糖解有什麼差別呢？雖然只差兩個字，但在產生能量的效率上卻有天壤之別。

有氧呼吸的情況下，消耗一個葡萄糖大約可以產生 30 至 38 個 ATP，但在糖解作用下每消耗一個葡萄糖只能生成 2 個 ATP。

這裡可以發現腫瘤細胞用一種很沒效率的方式產生能量，為了獲得足夠的能量，當然也就只能拼命消耗掉葡萄糖，因此而給人一種「腫瘤愛吃糖」的印象。

腫瘤不是很厲害？為什麼產生能量沒效率？

難道腫瘤細胞也因為負重所以沒效率嗎？（亂講）圖／giphy

那麼腫瘤細胞為何要採取這麼沒有效率的代謝方式呢？

這個問題你跟我想知道，《Nature Reviews Cancer》 的編輯也想知道，2004 年刊載了一篇《Why do cancers have high aerobic glycolysis?》

腫瘤在發展初期與供應氧氣的血管距離過於遙遠，因此腫瘤細胞便處於一個缺氧的環境，不過腫瘤細胞善於在逆境中求生存，很快就適應這種缺氧環境，腫瘤細胞開始以不需要氧氣的糖解作用作為葡萄糖的主要代謝途徑，於是生命找到了出口。

缺氧的環境訓練出一批喜歡糖解作用的腫瘤細胞，縱使最後腫瘤成長茁壯蔓延到血管周圍，氧氣對他們來說已經不是遙不可及，但江山易改，本性難移，腫瘤細胞在有氧氣的情況下，還是持續用糖解作用來分解葡萄糖（有氧糖解），最終形成了一個「喜歡吃糖的腫瘤」。

這篇 paper 其實還整理了許多分子機轉來解釋腫瘤細胞如何形成有氧糖解的代謝方式，以及後續對腫瘤的生長產生什麼助益，不過為了避免讓這篇文章從「好想告訴你」變成「好想催眠你」，欲知詳情可以自行找來看看。

限制醣類是否就能控制腫瘤呢？

到底能不能吃糖呢？圖／giphy

故事至此，腫瘤喜歡吃糖幾乎是可以確定的事，那麼限制醣類的攝取是否對腫瘤控制有所幫助呢？這次換 Nutrition & Metabolism 的編輯想知道答案。2011 年刊載了一篇《Is there a role for carbohydrate restriction in the treatment and prevention of cancer?》

碳水化合物 (carbohydrate) 是所有醣類的總稱，身體攝取碳水化合物（纖維素除外）後會代謝為葡萄糖，當身體處於一個高血糖的狀態便會分別誘發胰臟與肝臟分泌胰島素 (insulin) 與類胰島素生長因子 1 (insulin-like growth factor 1)。這兩個激素對腫瘤具有促進生長的效果，因此若能藉由控制血糖而不要讓胰島素與類胰島素生長因子 1 過度分泌，理論上是有可能延緩腫瘤進展。

然而這些理論大多只在腫瘤細胞培養及小鼠的腫瘤模式得到初步驗證，在人類腫瘤患者身上則是效果不一。

• 27 位腸胃道腫瘤的患者分別採用低糖與高糖飲食 14 天後，腫瘤細胞的生長速度並沒有明顯差異。
• 在腦部腫瘤方面，兩位患有腦瘤的女童病患接受低醣飲食 8 週後，腫瘤對葡萄醣的代謝活性減少了約 20%，其中一位患者在後續的一年中持續低醣飲食，腦部腫瘤都沒有惡化的跡象。
• 另一個病例則是多型性膠質母細胞瘤的患者在接受腫瘤部分切除手術後搭配放療、化療及嚴格的低醣飲食，兩個月後進行核磁共振檢查腦部已經看不到腫瘤的痕跡，可惜的是在停止低醣飲食兩個多月後腫瘤便再次復發。

需要強調的是，細胞株或實驗動物的腫瘤治療效果不見得可以在人體得到相同的反應，這些案例只能告訴我們低醣飲食或許在某些情況下會產生效果，後續仍需要更多的臨床驗證才能釐清更多細節，千萬不能有「不吃糖可以餓死腫瘤細胞」的想法，畢竟腫瘤細胞不是省油的燈，就算沒糖吃也還是會想盡辦法從其他地方填飽肚子的。

有腫瘤的狗狗怎麼吃才健康？

那麼有腫瘤的狗狗到底需不需要低醣飲食呢？

我吃！我吃！我都吃！（非當是狗狗）圖／giphy

2012 年 JAVMA 的文章整理了網路或書本上的腫瘤食譜以及商品化的腫瘤配方產品，其中大約有六成的配方皆以低醣（醣類卡路里占比 < 20% ME）進行設計，顯然也是奉行瓦爾堡先生的遺志。

然而目前為止仍然沒有實際的臨床證據告訴我們低醣飲食對於犬貓腫瘤控制有所幫助，況且低醣飲食通常意味著有較高比例的脂質，要注意高脂的食物可能會引起腸胃不適的問題。

值得一提的是，這些網路或書本的腫瘤食譜以及少部分的商品化腫瘤配方並未符合美國飼料管理協會 (AAFCO) 或美國國家科學研究委員會 (NRC) 的營養需求建議，長期食用反而會有營養失衡的疑慮。

因此，在沒有更明確的報告出來之前，其實可以不用糾結腫瘤的狗狗到底要不要限制醣類攝取，所謂能吃就是福，只要動物還願意主動進食都還算是萬幸，如果開始出現厭食才是真的傷腦筋！

參考資料：

1. Gatenby, R. A., & Gillies, R. J. (2004). Why do cancers have high aerobic glycolysis?. Nature reviews cancer, 4(11), 891-899.
2. Klement, R. J., & Kämmerer, U. (2011). Is there a role for carbohydrate restriction in the treatment and prevention of cancer?. Nutrition & metabolism, 8(1), 1-16.
3. Heinze, C. R., Gomez, F. C., & Freeman, L. M. (2012). Assessment of commercial diets and recipes for home-prepared diets recommended for dogs with cancer. Journal of the American Veterinary Medical Association, 241(11), 1453-1460.

本文轉載自 FB專頁 獸醫好想告訴你

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