科學月刊2018-05月號 581期 看見聲音的景象

等一個好科普 不如自己動手寫科普 你不是科學家，但你喜歡科學，總是迫不及待跟親朋好友分享科學？ 你是專業科學家，很想走出象牙塔，讓大家也了解科學的趣味？ 不用懷疑，你，就是我們要找的人！趕快動手寫科普，投稿到《科學月刊》！

徵求項目有哪些？ 科學各領域的科普文章和照（圖）片皆可投稿，但皆須為作 者本身創作，而非翻譯。照（圖）片解析度須達 300 dpi。

只要投稿就會刊出嗎？

所有投稿都會經過專業的審查人員，針對內容正確性進行審 查。審查通過的文章，就會安排編輯、出版。

作者有稿費嗎？ 刊出後，作者會收到稿費，以及當期雜誌一本。

還在等什麼？快把你的作品寄到 scimonth@gmail.com，記得註明真實姓名、 聯絡方式及服務機關或就讀學校。詳細稿約請見《科學月刊》部落格。

scimonth.blogspot.tw

581 Contents

COVER STORY 356

2018 / May

358 聲景：最安靜的環境運動 范欽慧

364 從自然聲景訊息中 擷取生物多樣性的變化 林子皓

370 生物聲景與環境生態— 以昆蟲為例 楊正澤、陳佩琪

376 城市人工水幕聲景— 純天然的解壓調劑 撰文∕林尚霆、賴炫霖、盧奕中、葉尚翰 編修∕余仁方

Vol.49 No. 5

321

Contents-2

填問卷．拿新書

324 顯影

只 要 於 2018 年 5 月 31 日 前 完

非關科學

328 鳥類與土壤的小故事／嚴融怡 330 製藥產業的希波克拉底誓言／李依庭 331 處於安靜環境對於人體的重要性／文詠萱

整回答讀者問卷調查內容 請至

goo.gl/JTsCvv 填寫，或掃描 QR code，就有機會獲得臉譜出版 新書 《然後你就死了：被隕石 擊中、被鯨魚吃掉、被磁鐵吸住

News Focus

等 45 種離奇死法的科學詳解》。

332 以章魚與蠕蟲為靈感的軟式機器人／

數量有限，敬請把握！獲獎名單

DNA 奈米環 也能打造單輪車般的微型機器 333 人體神秘管路竟為未知器官／ 日常語言是否能反映出人的自我發展？

將於 2018 年 6 月 5 日前公布在 科學月刊臉書與部落格上。資料 煩請詳實填寫，以便贈書寄送。

334 水平移動的太陽龍捲風／具偵測地球磁場能力的鳥類 335 抵禦植物病蟲害的新技術／山脈不僅會吸收還會排放二氧化碳 評 論

336 處理學術造假的新思維／蔡孟利 338 氣候變遷下，如何聰明的與水共生？／范賢娟 專 欄

340 解 數：Google、縱橫字謎與大數據／游森棚 342 理 物：半導體雷射—點燃雷射商品化的火種／許晉瑋 346 生 動：當醫學邂逅數學—精準預測的科學觀／陳秀熙 350 變 化：合成毒品的意外產物—無心插柳成就神經科學新風景／黃妙蟬 352 天 地：黑潮、氣候、生活之情緣／詹森、郭天俠 精選文章

380 影響近代物理學的干涉現象／簡宗奇

goo.gl/JTsCvv

384 重力的幾何化—愛因斯坦場方程式／張峻輔 390 演化不等於進步／許家偉 專 訪

394 從影像看社會—臺北科技大學通識中心鄭怡雯專訪／文詠萱 書 摘

398 《然後你就死了：被隕石擊中、被鯨魚吃掉、被磁鐵吸住等 45 種離奇死法的科學詳解》

322

SCIENCE MONTHLY 2018.5

台北市科學出版事業基金會

走進編輯室

董事長：劉源俊 董 事：王文竹 周成功 林基興 倪簡白 郝玲妮 高涌泉

用耳朵看世界

趙 丰 羅時成

聲景（soundscape，亦稱音景）為「聲音的風景」或「聲音的景觀」，在不同地區、

秘 書：李金穗

時代的環境聲音裡，蘊含了相當多的資訊。社會人文方面，除了負面噪音影響、還

出版者：科學月刊社

理事會

有正面文化歷史保存的意義；在自然生態方面，可以利用聲音特性，判斷附近生活 的物種，亦可利用聲音依時間的變化，了解當地生態改變。

理事長：曾耀寰 理 事：曲建仲 李武炎 邱韻如 范賢娟 張敏娟 陳章波

視覺、聽覺、觸覺、味覺以及嗅覺是人類、動物感知是世界的接收器，接收外在的

程一駿 蔡孟利

刺激、做出反應。現今人類科技發展等原因，以致視覺成為人類較依賴的感覺之一，

編輯部 總編輯：林翰佐 副總編輯：林宮玄 張敏娟 編輯委員：王文竹 王伯昌 曲建仲 江建勳 李武炎 李志昌

環境的聲音常常被忽略。然而，聲音卻潛移默化影響人的身體、心理狀況；除了人 類外，對生態也有極大的影響，許多以聲音生物溝通、求偶，而隨著人類工廠噪音、 車流聲等影響，這些動物不得不改變溝通方式，甚至因無法傳遞訊息，嚴重影響生 存、繁殖。

李精益 林秀玉 黃正球 黃向文 周鑑恆 邱韻如 金升光 金必耀 門立中

除了陸地噪音外，海中生物更需依賴聲音、聲波。白海豚利用哨音尋找同伴，也利

紀延平 范賢娟 倪簡白

用聲音告知彼此危險靠近、利用聲音判斷是否有船隻經過，但隨沿海工廠噪音增

高啟明 高憲章 張大釗 陳妙嫻 陳彥榮 陳鎮東 景鴻鑫 曾耀寰 程一駿

加，降低了白海豚聲音傳遞成功機率，已有研究發現鯨豚受噪音影響的證據。除了 鯨豚之外，許多海洋生物也有許多研究觀察到噪音對其生活造成影響。

程樹德 單維彰 楊正澤 葉李華 葉偉文 廖達珊 管永恕 劉宗平 鄭宇君

有一群野外錄音師，記錄世界各地聲音，在網路上做了聲音地圖，只要點擊地圖上

鄭運鴻 蔡孟利 蔡振家

的聲音音檔，就能聽到當地的環境聲音錄音，聽到聲音彷彿置身當地，甚至在腦中

蘇逸平 韓德生 嚴如玉 編輯顧問：王明蘅 古宏海 朱麗麗 吳明進 吳家誠 周延鑫

會出現畫面。聲音的重要性不容忽視，在生活中，打開耳朵，聽聽環境裡有什麼聲 音，也許會有新奇的發現。

周榮泉 洪萬生 洪裕宏 胡進錕 陳文屏 陳章波 陳國成 曾惠中 孫維新 張 復 張勝祺 楊玉齡

（編輯部）

劉仲康 駱尚廉 魏耀揮 蘇益仁 蘇振隆 主 編：文詠萱 編 輯：李依庭 郭家銘 美術編輯：王韻青 江鈺云

業務部 經 理：李金穗 行銷企劃：潘靖逸

創刊於 1970 年

科學月刊社

製版印刷：赫偉有限公司

本期為第四十九卷第五期 第 581 期 發行於 2018 年 5 月

地址：10647 台北市大安區羅斯福路三段 125 號 11 樓之 4

總經銷 : 聯華書報社

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電話：(02)2363-4910 傳真：(02)2363-5999

行政院新聞局版台誌第 0934 號

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金絲蛇 Hebius miyajimae

金絲蛇眼睛後方到頸部之間，通常有兩對小白斑。

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金絲蛇對環境要求較高。

圖/文

游崇瑋

金絲蛇是臺灣一種特有種小型蛇類，性情溫馴且無毒，對人完全無害。主要捕捉一些兩棲類或者蚯蚓為食，分布範 圍在臺灣北部的雪山山脈一帶中低海拔原始林，對棲息地的森林環境要求稍高。1931 年，牧茂市郎先生發表以來，

金絲蛇一直都是很少見的物種，近年更提升為唯一一種第一級保育類的臺灣蛇類，也經常因為路殺問題引起關注。 細長延伸的金色縱紋搭配略帶綠色的底色，側面則是一抹有如霞光的橘紅，是我心目中美的最有氣質的臺灣蛇類！

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325

326

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1 2 3

4

1. 吐信是一種探索環境、聞氣味的動作。

2. 頸部到尾端有一對金色條紋延伸，顧名金絲蛇。

3. 美麗的金絲蛇和血藤的紫色落花，搭配起來視覺效果相當驚艷！

4. 金絲蛇偶爾會跨越馬路，尤其繁殖季時期想要到遠處找尋配對對象 或者是尋找理想地點產卵，但因此增加被車輛輾斃的風險。

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非關

科學

鳥類與土壤 的 小故事

喜好徜徉在知識之海當中，熱衷於自然科普寫作。

土壤作為萬物重要的生長源頭，對於鳥

比較原始的類群，不像其他啄木鳥一樣

但紅腹濱鷸主要是依靠觸覺來覓食，而

類也是同樣重要的。鳥類沒有牙齒，但

攀附在垂直的樹幹上，也不會在樹上鑽

歐洲金斑鴴則主要是依靠視覺來覓食。

卻具有相當於牙齒功能的特殊構造──「砂

洞，但喜歡搜尋森林底層枯枝落葉和土

鴴科鳥類的眼睛通常又大又明亮，因此

囊」，這個由強健肌肉所組成的胃囊，

壤當中的螞蟻，特別是幼蟲和蛹，牠們

像是金斑鴴和小環頸鴴等鴴科鳥類雙

也被稱為「筋胃」。許多鳥類所吞下的

發展出又長又黏的舌頭，用以舔舐土表

眼，都具備精確啄食的正面視野，而鷸

食物都依靠砂囊蠕動摩擦來攪碎，所以

的蟻丘和昆蟲。有時則以蹦跳的方式，

科正面視野的範圍相對比較窄。

鳥類會在土壤環境中挑取細砂吃進砂囊

沿著水平或傾斜的枝條於空中掠食。河

中，以增加磨碎食物的作用。這些吃入

鴴科鳥類善於快速奔跑追捕在土面上活動

口濕地與海岸濕地土壤常常可以看到的

的小動物，例如各類招潮蟹或是貝類，除

鷸科和鴴科鳥類，這兩種鳥類被人們合

了運用視線來偵查，牠們還會用腳快速

稱為「鷸鴴科」，但其實牠們不僅血緣關

在灘地上踩踏（foot-trembling）製造震

係遠，就連捕食的手法和生理結構也大

動，將泥灘當中的小動物驚嚇出來，然後

的細沙會隨食物一起排出體外，因此還 必須定期補充。光就攝食而言，就可看 出鳥類和土壤之間的依存關係。

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嚴融怡 畢業於中興大學土壤環境科學系，曾擔任中研院助理。

自然界當中有很多鳥類需要在土壤環境

不同。以紅腹濱鷸和歐洲金斑鴴這兩種

吃掉。鷸科鳥類如丹氏濱鷸、磯鷸、三趾

當中找尋食物來源，也因此牠們演化出

鳥類為例，雖然牠們都屬於在廣闊地域出

濱鷸等，則具有長長的嘴喙，嘴喙上充滿

很多有趣的機制。地啄木是冬季有時會

現的鳥類，兩者的覓食也都涉及精確地啄

了血管和神經，同時嘴喙表面分布大量的

遷徙來到臺灣的迷鳥，牠是啄木鳥當中

食（pecking）或撲衝（lunging）等動作；

感覺窩（sensory pits），在這些感覺窩當

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非關

科學

鳥類的種類多元性高，牠們對環境的適 應也相當多元，鳥類本身就有各類適應 環境的策略，像是以葉子為主食的鼠鳥， 常常肚子對著太陽，也許是為了讓肚子 中的葉子比較高溫而容易被消化分解。有 些鳥類還會灑尿在腳上用來散熱，這種 特殊行為稱為尿汗。在自然界當中，鳥類 其實是重要的生物監測員，牠們就像螞蟻 一樣可以蒐集各處的環境樣本。像是巢 材、食物搜集的過程等，都可能間接收 集到環境中的不同樣本（如種子、花朵、 植物的葉子或是土壤等等 ）。甚至鳥類 自身的羽毛，也可能累積重金屬或各類 有機汙染物，而成為科學家監測環境的 重要對象。在自然界中，鳥類和土壤之 中具有一種被稱為赫伯斯特氏小體（ 或

沙燕和灰沙燕 ），也有修築碗狀泥巢的

稱為赫氏小體，Herbst

corpuscles）的 受器，這是一種機械感受器（mechanoreceptors），能夠感測無脊椎獵物埋入沉

燕子（像是與人比鄰而居的家燕或在橋下

積物當中所造成的壓力梯度變化。因此

（David W. Winkler）和謝爾登（Frederick

鷸和鴴其實是各擅其長的泥土掠食者。

築巢的洋燕），還有的會建造鵝頸瓶般的 封閉泥巢（例如赤腰燕）等。根據溫克勒

鷸科鳥類根據嘴型（嘴喙的大小長短），

H. Sheldon）在 1993 年 針 對 17 種 燕 科 鳥類的燕巢型態與 DNA 分子雜合實驗種

也會將所吃食物做生態區位（niche）上

系發生對應比較，發現燕科鳥巢的演化

的區隔，像是杓鷸類和濱鷸類的嘴長有

順序是土洞→碗狀巢→有覆蓋的碗狀巢

別，所鑽入土洞覓食的深度及所採集獵

→鵝頸瓶狀封閉巢。燕科鳥類對於土壤

物的種類也有所不同，這樣可以減少彼

巢材的應用也隨演化而演進發展，這是

此因為食物競爭所造成的干擾。

十分有趣的情形。

間發生著許許多多的小故事，而鳥與土 壤之間的關係也值得我們持續去探索。

延伸閱讀

1. Graham R. Martin and Theunis Piersma, Vision and touch in relation to foraging and predator detection: insightful contrasts between a plover and a sandpiper, Proc. R. Soc. B, Vol. 276: 437445,2009.

2. James R. Gould、Carol Grant Gould 編著，黃薇菁 譯， 《動物是天才建築師》（Animal Architects: Building and the Evolution of Intelligence），商周出版，2009 年。 3. S. Nebel, D.L. Jackson and R.W. Elner, Functional association of bill morphology and foraging behaviour in calidrid sandpipers, Animal Biology, Vol. 55: 235-243, 2005.

在許多都會公園與校園草地上，常常可 以看見的黑冠麻鷺，則是善於使用聽覺 來感測牠們喜歡吃的各類蠕蟲在土壤中 的位置，包含蚯蚓、甲蟲幼蟲、蝸牛、 螃蟹、蛙類甚至小型蛇類等，很多會挖洞 的小動物都能被黑冠麻鷺精確偵查到。 許多鳥類會吃土中的小動物，也有許多鳥 類會住土洞，住土洞的好處很多，包括掩 蔽性高、可避免外界干擾、半封閉空間較 能維持常溫而不受外界天氣影響等，因此 在自然界其實有不少鳥類喜歡住在洞穴當 中。有些鳥類不會自己挖洞，而是使用現 成洞穴，即次級洞巢鳥（secondary cavity-

nesting birds），例如八哥和貓頭鷹等。 鳥類當中以泥做巢最多樣化的是燕科鳥 類，當中有掘洞為巢穴的燕子（ 像是棕

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329

非關

科學

科學省思

的數值偏差且不穩定，更在經營期間 多項數據的檢測其實都是利用其他儀

製藥產業的 希波克拉底誓言

器進行檢測；2015 年 8 月，圖靈製藥 （Turing Pharmaceuticals）壟斷了一種 免疫力低下患者所使用的抗寄生蟲藥

李依庭 嘗試從每篇過往的扉頁中，念出成就一生的獨白，本刊編輯。

物——達拉匹林（Daraprim）的市場， 並在無任何改良或研發的情況下，將 原本一片 13.5 美元的藥錠調漲到 750

從古至今，人類無不為抗衰老、活得長久而努力。在東方，早至西元前約 250 年，秦始皇就為 了尋求長生不老，派術士徐福渡海求神、找仙丹；而在西方也不乏許多不老神話與永生等傳說。

儘管在今（2018）年 3 月，任意哄抬

雖然從現代科學的角度而言，這些不過是無稽之談的故事，儘管如此，現今醫學對於藥物的研

藥物價格藉此大發救命藥物財的圖靈

究與開發，卻也近似如此，是以延長人類壽命為前提的目標追尋。 研發藥物無非是為了治病，而製藥更是一項亙古的產業。過去，科學家主要開發以化合物為 主的化學製藥，隨著醫療科技的進步，對於人體醫學研究越來越深入的同時，更是加速全 球製藥產業的蓬勃發展，除了針對現有藥物的改良與修正外，新藥開發的範疇也不再只局 限在化學藥物上，更多的是生技製藥的研發。不僅如此，現今醫療更逐步發展出像是嵌合器 官（chimaeric organs）、修飾缺陷基因的基因療法（gene therapy）或透過次世代定序（next

generation sequencing, NGS）進行個人化檢測和相關生物標記診斷結果來找出最適化用藥的 個人化醫療（personalized medicine）。 近年來，面對眾多不同類型的醫療方式排山倒海而來，美國食品藥品監督管理局（U.S. Food

and Drug Administration, FDA）也在經過審慎評估後，嘗試向前邁進。今（2018）年 2 月，國 際個人化醫學聯盟（Personalized Medicine Coalition, PMC）公布的「2017 年個體化醫療進展 分析報告（personalized Medicine at FDA: 2017 Progress Report）」中顯示個人化藥物批准的 數量與比例創下歷年來新高，所批准的 46 項新成分藥物中有 16 項為個人化藥物，去年更破 天荒的首次進行 3 項基因療法的批准。

製藥創辦人希克雷利（Martin Shkreli） 因涉嫌詐欺罪名被判 7 年有期徒刑；

Theranos 公司與其負責人福爾摩斯 （Elizabeth Holmes）也遭美國政府指 控欺騙投資者，最終判定需繳回從投 資者募來的 7 億美元與 50 萬美元的罰 款，且 10 年內禁止在美國擔任高階管 理職務，然而她卻不承認也不否認其 錯誤行為，已使患者招致傷害。 這些負面例子為製藥業蒙上一片陰霾， 不少製藥商除了公開表態譴責外，更 表示這些事件將會逐步積累人們與投 資者對生技製藥的不信任感，進而 影響往後各項試驗背後龐大的資金來 源。縱使大多數的製藥商強調創新性

這些嘗試與改變，在在顯示全球醫藥生技產業邁向醫療個人化與全面化的時代，也因此

的生物醫療技術與生技製藥為人類帶來

在 2018 年的一開始，財經雜誌《Fast

的各項優點，但這也不可諱言的點出現

Company》在預測今年度最具創新力的前 50 大公司 時，第 21 和 22 名分別為研發出 FDA 首例批准的基因療法、以治療兒童 B 細胞癌的諾華 （Novartis）和提供基因檢測並預測藥物與病患體內 DNA 的交互作用、幫助病患評估找尋最 適當藥物的 OneOme。而在排名前 350 大公司中，則有 10 多間醫療生技相關公司，包括開 發出新型乳房檢測系統的 GE 醫療（GE healthcare）、利用生物資訊系統和 AI 技術進行基因 體學研究和血液、腫瘤解析的 Sophia Genetics 或是研發出多項神經退化性疾病藥物的百健 （Biogen）等公司皆榜上有名。 然而，就在全球藥廠致力為人類健康福祉追求的當下，製藥產業中卻也出現了哄抬藥價、詐欺、

330

美元，價格整整提高 56 倍。

今製藥產業的問題，為數眾多的藥廠是 以尋求利益最大化為優先，而不是患者。 威朗製藥（Valeant Pharmaceuticals, VRX） 前執行長皮爾遜（Michael

Pearson）就曾

公開批評現今的 藥 物 的 價 格 被過度 哄抬，利用提高價格迫使中盤商進 行大規模採購以達到銷售預期。

枉顧病患權益等不法行為，曾經傳奇一時、號稱只需要幾滴血就能進行各項檢測的血液檢測公

長年投資生物技術相關產業的投資風

司 Theranos，被發現公司所開發的血液檢測儀器「愛迪生（Edison Machine）」檢測存在嚴重

險 公 司 Alta Partners， 其 執 行 長 摩 爾

SCIENCE MONTHLY 2018.5 2018.3

非關

（Bob More）也表示除藥物定價應透明 化外，業界應相互監督以減少將利潤擺 在病患需求之前的公司，讓製藥產業 擺脫只會提高藥物價格而不是價值的 噱頭。他更表示為了提升製藥業業者 的道德良知，不論是在學術界、產業

科學

科學寂靜

處於安靜環境 對於人體的重要性

界或金融界，應如同醫生行醫前進行 希波克拉底誓言（Hippocratic

Oath）

文詠萱

本刊主編。

的宣誓。因為，當投資者或病患對藥 物失去信心的代價將遠超過於這些短

城市中充斥著各種聲音，包含車流聲、人群嘈雜聲等，人類的耳朵通常會

期利益。未來，製藥產業若想更加茁壯

選擇自己想要聽的聲音，而將車水馬龍與人群吵雜當作背景，好像噪音

發展，在獲得更大利益之前，取得投資

並不存在；在休息時間時，也會戴上耳機聽聽音樂，生活中充滿了聲音。

人與人們的信任則更顯重要。

有些人認為聽音樂會讓人身心放鬆，不過在 2006 年一項關於聆聽音樂

話雖如此，但不可否認製藥產業屬商

與寂靜對於人體的影響報告指出，安靜的環境較有音樂的環境更讓人體

業行為，是以利潤為前提所發展。不 過，身處此行業的人們應該懷有為己

放鬆。研究人員研究 24 名受試者，其中 12 名為受過音樂訓練的音樂 家，另外 12 名為未受過音樂訓練的學生，讓他們聽 6 種不同旋律、

目標與使命。正如 1925 年創立默克藥

節奏、和弦的音樂，但在音樂間穿插 2 分鐘的寂靜，發現到那寂靜的 2 分鐘，受試者的心跳、呼吸頻率等生理狀況明顯較趨緩，因此研究

廠（Merck & Co.）的總裁默克（George

人員在結論提到，安靜的聲音較音樂來的讓人放鬆。

身受疾病所苦的病患治療，此一遠大的

Merck）所言：「我們試著記住藥物開 發是為了病患，盡量不要遺忘醫藥是 為人們所服務的，而不是利潤。利益 是伴隨而來的，若我們牢記這一點，它 將不會消失、必定存在。而當我們越是 謹記於心，便會獲得更多。（We try to

remember that medicine is for the patient.

We try never to forget that medicine is for the people. It is not for the profits. The profits follow, and if we have remembered that, they have never failed to appear. The better we have remembered it, the larger they have been.）」

安靜也許是身體重新生長的要素之一。2013 年的研究，研究人員讓不同 做的小鼠分別聽白噪音（類似電風扇、吹風機運作時發出的聲音）、莫札 特奏鳴曲、事先錄製狗的叫聲以及其中一組絕隔外界聲音，每天聽數小 時。結果發現到在寂靜箱子中的小鼠，腦中負責學習與語言能力的海馬 迴，長出新細胞的數量較多。 躲不掉存在都市的聲音，有些人會使用耳塞來阻隔噪音，也有些人會使用 耳罩。另外，「降噪耳機」也許是個選項，它看起來像是耳罩一般，但裡 頭藏有玄機其所使用的建築材料能阻擋某些高頻的聲音，而低頻的聲音， 耳機外殼會感受外界聲音，內層再發出能抵銷噪音的波，利用破壞性干 涉原理，抵消外界的噪音。偶爾讓自己在安靜的環境中，放鬆自己吧。

延伸閱讀

1. Bob More, Drug executives should take a Hippocratic oath, Nature, 2018/3/15.

2. Personalized Medicine at FDA: 2017 Progress Report, https://bit.ly/2EZcOPu. 3. The world’s 50 most innovative companies 2018, https://bit.ly/2Hxrubi.

延伸閱讀

1. L. Bernardi, C. Porta and P. Sleight, Cardiovascular, cerebrovascular, and respiratory changes induced by different types of music in musicians and non-musicians: the importance of silence, Heart, Vol. 92:445-452, 2006.

2. Imke Kirste et al., Is silence golden? Effects of auditory stimuli and their absence on adult hippocampal neurogenesis, Brain Struct Funct, Vol. 220:1221-1228, 2013.

（兩張圖源：Shutterstock）

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331

NEWS FOCUS

以章魚與蠕蟲為靈感的軟式機器人 今（2018）年 4 月 3 日 於 材 料 研 究 學 會

的，並模擬蠕蟲進行移動。首先，它會

（Materials Research Society）春 季 會 議

將吸盤杯拆離牆面、伸直脊柱後再吸住

上所介紹的自由攀爬機，有朝一日可在監

牆面，其後將後頭的吸盤杯拔除、彎曲

督或檢查建築物時派上用場。該機器人外

脊柱以向前拉動，不斷重複這些動作。

型像蠕蟲一般，受章魚吸盤構造啟發而製

費城天普大學（ Temple

成的吸盤杯，能在垂直的表面上快速爬 行。這隻以假亂真的蟲可在地面或海裡、 粗糙或光滑的表面爬行，更驚人的是它可 背負近自身 5 倍重的物品移動。

University in Philadelphia）工程師湯義超（Yi chao Tang ，音譯）表示，矽膠內腔室的空氣 進出可控制吸盤杯的吸附與抽離，加諸機 器人脊柱的彎曲與伸展動作進而產生爬

在此之前亦有以堅硬材料打造、可攀爬的

行，目前科學家仍在進行改良，望能以更

機器人，然而這些材料都過於笨重、價

自由的方式來詮釋這個「人造蠕蟲」。

格不斐，也非常容易碎裂，反觀軟式機 器人就比較沒有這些問題。這個長相十 分「頭足類」的機器人是由矽橡膠製成

Y. Tang and J. Yin., Design of switchable adhesion actuator for soft climbing robots, Materials Research Society meeting, 2018.

（Flickr-Dean Souglass, https://flic.kr/p/8DwCSW）

DNA 奈米環 也能打造單輪車般的微型機器 DNA 環 進 行 旋 轉， 隨 著 輪 體 旋 轉 RNA 聚 合 酶 會不斷「織」出 RNA 鏈（即引擎作用後的「廢料」）。組 化學能促使

裝上，與一般認知的「機器」不同，微型 機器並沒有焊槍或扳手等工具協助組裝， 其必須自我組織（self organization），就 像在活體細胞裡一樣，當相對應的組件準 備好時，標的結構便自發產生。 法姆羅克與團隊希望能盡快開發出更複 （Pixabay）

日前波恩大學（University of Bonn）研究團

隊於《自然奈米科技》（Nature Nanotech） 發布以奈米結構（nanostructures）建造的

微型機器，長僅 30 奈米、畫面看起來就

332

（Michael Famulok）表示，該機器的主結

動為基礎、執行邏輯操作的分子計算機 （molecular

computers）上得到應用，

構為 DNA 奈米環，兩環連結成鏈，其中

亦盼其能透過血液，將藥物傳送到需要

一個環的角色是「車輪」、另一個則為由

的地方。

T7 RNA 聚合酶（T7 RNA polymerase）組

像兩個戒指扣在一起。

成的「引擎」。聚合酶酶與引擎環以 DNA

波恩大學生命與醫學研究所教授法姆羅克

序列為基礎合成 RNA 鏈，過 程 中 釋 放

SCIENCE MONTHLY 2018.5

雜的奈米引擎系統，望其能在以分子運

Julián Valero et al., A bio-hybrid DNA rotorstator nanoengine that moves along predefined tracks, Nature Nanotechnology, 2018.

NEWS FOCUS

人體神秘管路 竟為未知器官

日前科學家在內視鏡（endoscopies）檢查案例中，發現未知的人體器官，其為充滿 液體的通道網絡，似乎能協助癌細胞在身體周圍作傳輸。研究團隊原期待看到膽管 被堅實的組織包覆，然他們卻看到奇怪而難以解釋的現象，因此他們將這樣的結果 轉送至紐約大學醫學院，讓病理學家泰伊斯（Neil Theise）做進一步檢查。 泰伊斯以相同的設備查看個案其他器官時，也看到類似的結果，並推測人體內的每 個組織都可能被這些通道網絡包圍，這些通道基本上就是一種器官。據團隊估計其 體積約為總人體體液的五分之一，且功能類似吸震器（shock absorbers）。由於將 人體組織進行處理並視像化（visualising）的標準方法會導致通道流失，以致人們從 未認知到那兒存在一個器官，且這些方法亦會使維持網絡結構的膠原纖維崩塌，進 而讓通道看起來不過就是個緻密堅實的保護性組織。 此外，當泰伊斯的團隊觀察從侵入性癌症患者身上取得的樣本時，發現游離在原始 組織外的癌細胞可進入這些通道，即該網絡也能協助癌細胞進行傳遞。研究團隊目 前正研究這些通道內的液體，望能釐清是否能藉液體分析診斷出早期癌症，並觀察 其是否與水腫、罕見肝病或其他發炎疾病等問題有關。

（Pixabay）

Petros C. Benias et al., Structure and Distribution of an Unrecognized Interstitium in Human Tissues, Scientific Reports, 2018.

日常語言是否能反映出人的自我發展？ 與個性有關的自我發展（ego development） ，

我……）在發展歷程裡的使用減少，而複雜

形塑人、文本和文化背景中的效用。若自我

似乎也與自然語言有所連結。蘭寧（Kevin

性（如：雖然……）相對增加；與非正式和

發展能從日常的語言中進行評量，那麼從兒

Lanning）博士與佛羅里達大西洋大學研究

衝動（如憤怒、性）相關的 LIWC 資料常與

童故事、Twitter 到政治演講，都能為我們的

團隊日前於《 自然：人類行為》（Nature:

自我水平（ego level）下降有關，而在發展

道德、社會和認知發展狀態提供新的見解。

Human Behaviour）發布最新研究，其檢閱 25 年來所收集到、近 4 萬多份的華盛頓大 學完成句子測驗（WUSCT，為一衡量自我

後期贅言的比例亦有所增加。

發展階段的指標）短文樣本，亦使用語言查

蘭寧表示，透過該研究將能更深入了解自我 發展、與他人人格和個體的差異，以及其在

Kevin Lanning et al., Personality development through natural language, Nature: Human Behaviour, 2018.

詢與字數統計（LIWC），根據語法構成和心 理意義拆解樣本。 研究表明，語言發展早期多與衝動與滿足 有關，接著表達內容發展出如外表、適應 性等議題，再來是最常見的自我懷疑和成 為公眾焦點的成本問題，即人們對成就的 關注變得相對重要，而在較高階的發展中， 抽象因素如特權，最終會導出更廣泛的人 生目標。此外，較自我中心的語言（如：

（Pixabay）

Vol.49 No. 5

333

專欄文章

當醫學邂逅數學—精準預測的科學觀 生物醫學的瞬息萬變與平衡觀可以從巨觀延 伸至微觀，並結合可逆與不可逆多階段事件 陳秀熙／臺大公共衛生學院副院長、臺大公共衛生碩士學位學程主任、

之瞬間及累積風險特性，發展出目前最熱門

臺大流行病學與預防醫學研究所教授。

的個人化精準預測醫學，以呈現疾病在不同 個人特徵下動態時間進展，進而替病人設計 量身訂做預防性健康投資方案。這樣的疾病

表一：不同階段高血壓性別及年齡別盛行率。 男性 年齡層

進展就如同院內感染導致高血糖而至糖尿病

女性

發生的馬可夫鏈（Markov chain）模式，釐

合計

第一期

第二期

前期

第一期

第二期

前期

第一期

第二期

（歲） 高血壓

高血壓

高血壓

高血壓

高血壓

高血壓

高血壓

高血壓

高血壓

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

前期

清此模式對於解釋疾病的進展及介入效益評 估有相當大助益。

20~29

43.9

13.0

2.7

19.7

3.2

0.6

28.1

6.6

1.4

30~39

43.3

15.1

5.2

23.0

4.7

1.6

29.6

8.1

2.8

40~49

40.4

20.3

9.3

30.7

11.3

4.1

34.2

14.6

6.0

50~59

38.6

24.6

15.6

36.9

20.6

8.9

37.5

22.1

11.3

60~69

34.4

31.8

17.7

36.1

28.0

13.6

35.4

29.6

15.3

blood pressure, SBP）及舒張壓（diastolic

70~79

33.6

32.7

20.1

32.6

31.7

17.8

33.1

32.2

19.0

blood pressure, DBP）定義為正常血壓、

合計

38.7

23.5

12.3

30.2

15.2

6.8

33.4

18.3

8.8

前期高血壓、第一期及第二期高血壓，其

以高血壓為例的動態進展 本文以高血壓來說明。現在國際間已有共 識將個人的血壓狀態依照收縮壓（systolic

中前期高血壓是可逆的，可以回復至正常 血壓，如圖一所示。

正常血壓

前期高血壓

第一期高血壓

第二期高血壓

SBP 120-139 或 DBP 80-89 mmHg

SBP 140-159 或 DBP 90-99 mmHg

SBP > 160 或 DBP > 100 mmHg

以臺灣某社區實證資料說明基本流行病學 狀況，若以圖一的高血壓分期類別，將性 別及年齡別盛行率列於表一，從表中可以 看出，高血壓的盛行狀況在男女性有很大

心血管疾病

的差異，前期高血壓、第一期及第二期高 血壓在 30~49 歲的民眾中，女性的罹病率 明顯低於男性，但在 50 歲之後（更年期後）

死亡

的年齡層則發現男女間的差異明顯變小， 這樣的現象如何解釋？是純粹因為女性的

圖一：高血壓疾病進展至心血管疾病至死亡過程。

346 SCIENCE MONTHLY 2018.5

疾病惡化速率較男性慢，抑或是前期高血

生 物 |

壓的女性有較高的機會返回正常血壓機率？如何以馬可夫

Biology

表二：不同階段間高血壓性別及年齡別轉移率（以年為單位）。 （ Yen et al., 2011 ）

鏈模式多階段轉移速率來解釋呢？

男性轉移率 女性轉移率 男性相對於女性

年齡別 4 種狀態轉移

應用數學馬可夫過程轉移速率，將圖一所示不同高血壓狀

（年）

（年）

轉移率倍數

30 ~ 39 歲

態間的變化轉移速率利用表一社區資料及所建構的馬可夫

正常血壓 → 前期高血壓

0.5726

0.2973

1.93

數學模式估算出來，以馬可夫過程年轉移率矩陣 Q 表示

前期高血壓 → 第一期高血壓

0.2786

0.1527

1.82

第一期 → 第二期高血壓

0.2257

0.1892

1.19

前期高血壓 →正常血壓

0.4020

0.8338

0.48

如下：

40 ~ 49 歲

Q=

正常血壓

前期高血壓

第一期高血壓

第二期高血壓

正常血壓

-0.5271

0.5271

0

0

前期高血壓

0.4706

-0.7783

0.3077

0

第一期高血壓

0

0

-0.2378

0.2378

第二期高血壓

0

0

0

0

在此族群中每年由正常血壓轉移至前期高血壓速率約 為 52.71%，但由前期高血壓回復至正常血壓速率也有

47.06%，由前期高血壓至第一期高血壓為 30.77%，由第

正常血壓 → 前期高血壓

0.7379

0.4781

1.54

前期高血壓 → 第一期高血壓

0.2463

0.2259

1.09

第一期 → 第二期高血壓

0.2075

0.2456

0.84

前期高血壓 →正常血壓

0.4847

0.7386

0.66

50 ~ 59 歲 正常血壓 → 前期高血壓

1.0316

0.6709

1.54

前期高血壓 → 第一期高血壓

0.3417

0.3187

1.07

第一期 → 第二期高血壓

0.2383

0.1905

1.25

前期高血壓 →正常血壓

0.4969

0.5182

0.96

正常血壓 → 前期高血壓

1.1296

0.8616

1.31

前期高血壓 → 第一期高血壓

0.3338

0.3778

0.88

60 ~ 69 歲

一期高血壓進展至第二期高血壓為 23.78%，其中維持原

第一期 → 第二期高血壓

0.2675

0.2127

1.26

狀（以負值表示）就是物理學的反作用力。

前期高血壓 →正常血壓

0.4650

0.4735

0.98

正常血壓 → 前期高血壓

1.4734

0.9899

1.49

前期高血壓 → 第一期高血壓

0.4602

0.5041

0.91

第一期 → 第二期高血壓

0.2474

0.3864

0.64

前期高血壓 →正常血壓

0.5241

0.4145

1.26

根據以上 Q 矩陣中轉移速率參數可以進一步推導出血壓 正常個案在自然病史（未經治療或預防措施）情況之下其 後續 10 年內的血壓動態平衡曲線圖（圖二），圖中反映

70 ~ 79 歲

隨著追蹤時間變長，正常血壓比例變少，前期高血壓先上 升後下降（因為有部份個案轉移至第一期高血壓），第一

1

期高血壓上升至一定時間後開始趨於平緩（因為有部份個

0.8

案轉移至第二期高血壓），第二期高血壓危險性隨著時間 的演進，最後超過第一期高血壓。

正常血壓

0.6

第二期高血壓 高血壓前期

0.4

性別及年齡別差異 若依不同性別及年齡層來看，其估算結果列於表二，結果發 現男性的高血壓惡化速率在 40 歲之前為女性 2 倍，而返回

第一期高血壓

0.2 0

0

20

40

60

80

100

120 （月）

速率則只為女性的一半（參考表二最後欄位），但這樣的差 異到了 40 歲之後特別是返回速率則縮小。男女之間高血壓

圖二：不同階段高血壓動態平衡曲線。 （作者提供）

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347

專欄文章

黑潮、氣候、生活之情緣 （本文與臺灣大學海洋所－科技部自然司海洋學門資料庫合作）

2017 年初，人造衛星遙測海面高度資料和研究船「海研 一號」探測資料顯示，原本緊鄰臺灣東岸北上的黑潮主軸 遠離了臺東海岸，任職臺東成功水試分所的江偉全表示， 詹森 任教臺灣大學海洋研究所。

當時的情況就是漁民口中的「苦流」，捕不到魚。3、4 個月後，各項觀測資料顯示黑潮主軸又貼回臺灣東岸，這 個期間成功海域鬼頭刀大豐收，一艘艘滿載鬼頭刀的船在

郭天 俠

任職 臺 灣 大學海洋 研 究

所科技部自然司海洋學門資料庫。

成功新港卸貨後，還得動用俗稱「小山貓」的挖土機一斗 一斗地堆上貨車。

黑潮的平均與變動 黑潮沿著北太平洋的西邊界向北流，若將邊界由南到北分 成呂宋島東側、呂宋海峽到臺灣東邊、東海陸棚邊緣和日 本南方等四段，它們大致對應到黑潮的幼年期、成長期、 穩定期和脫離期，各階段面對不同的海底地形、周遭環境 與外力干擾，因而各有其平均狀態與異動特性。相對說 來，我們最熟悉自呂宋海峽一路到臺灣東北部海域的這段 黑潮，投入的觀測資源與研究也最多。這段路程所行經的 海底地形非常複雜，包括呂宋島弧、恆春海脊、蘭嶼海 溝、花東海盆、琉球海溝、宜蘭海脊與東海大陸棚等（圖 一 a），黑潮的路徑和轉向受到這些地形引導。 從我國海洋研究船在此海域多年的隨船海流儀觀測資料統 計結果平均來說，夏季西南季風期間黑潮主流約介於呂宋 海峽的兩道海脊之間，流速約 0.5~0.8 公尺∕秒；隨後黑 潮從蘭嶼海溝進入花東、宜蘭海域，在碰到東海大陸棚前 由蘇澳附近脫離宜蘭海岸轉向東北，沿著東海大陸棚緣流 向日本（圖一 b）。冬天強烈的東北季風作用下，呂宋海

352

2017 年春天臺東成功新港鬼頭刀大豐收，漁獲多到得動用「小山貓」

峽黑潮主流左側部分洋流會入侵南海北部，於臺灣西南海

一斗一斗地鏟上在旁待命的貨車。（詹森攝影）

域形成一順時針環流，其中少部分會經由澎湖水道流入臺

SCIENCE MONTHLY 2018.5

天 地 |

Earth Science

圖一：（a）呂宋海峽到臺灣東北部海域海底地形，（b）黑潮路徑與季節變化示意圖。（詹森繪製）

灣海峽，即冬季黑潮支流，而環流的大部分會經過臺灣南

and Variability）計畫探測資料的貢獻就在量化了黑潮的

端匯流回至黑潮主流。黑潮在蘭嶼附近常呈雙核心構造，

大幅擾動，其中流幅之寬度變化範圍可從 85~135 公里，

但在花蓮外海則合而為一形成窄而強的強流，越過宜蘭海

流量在 10~23 百萬立方公尺∕秒之間，最大流速位置則

脊的黑潮，其主軸有季節性的擺動，夏季離岸較遠，冬季

可在離岸僅 20 公里到遠離東岸 100 公里之間變動，有如

則較近。當黑潮向北進到了臺灣東北部海域，也出現季節

大龍擺尾相當驚人。

性入侵東海陸棚的現象（圖一 b）。黑潮在這裡轉彎「擦 邊」東海陸棚邊緣時，常常在陸棚邊緣形成一直徑約 70

由於黑潮路徑非一成不變，宜、花、東外海海水的來源也

公里的反時針旋轉渦流，它的中心是從比較「營養」的黑

很多樣，相關的水團包括黑潮、南海、太平洋中層、表層

潮次表層水爬坡上升，而形成冷丘水文結構，在夏、秋二

水，各佔據不同的深度與範圍，有季節變化，也有季內

季常常是很好的漁場。

變化，加上海洋渦旋帶來的副熱帶太平洋海水，彼此競 逐互動，異常複雜（圖二）。凡此種種再再顯示臺灣黑

若以流速的北向分量 0.1 公尺∕秒作為判別黑潮邊界位置

潮是一支仍在發育，且變化幅度甚大的海流，其流況比

之依據，那麼臺灣東側黑潮流幅寬度約為 170 公里，最窄

想像的更不穩定。除了複雜海底地形、季風效應、颱風

處在蘇澳至與那國島之間的宜蘭海脊上，流幅寬度僅 120

作用都會對黑潮流況產生大小程度不一的影響，經常造訪

公里，流軸中心最大流速約為 1.0~1.5 公尺∕秒，流層厚

黑潮的中尺度海洋渦旋更是當年 WOCE（World Ocean

度大約 600~800 公尺，跟東部外海水深動輒 4000~5000

Circulation Experiment）計畫所發現黑潮 100 天週期變

公尺比起來，黑潮僅是海洋上層「薄薄的一層海流」。雖

動的主因。臺大海洋所張明輝最近分析了 OKTV 計畫的

然只是薄薄的一層海流，其實這一路由呂宋海峽北上到臺

實測資料，歸納出黑潮流量大小與流軸搖擺受渦旋影響，

灣東北海域，黑潮三度空間的形態隨著時間的變動仍然很

而變動的各種型態（圖四），這些效應益增黑潮變異的複

大。OKTV（Observations of the Kuroshio Transport

雜度，背後的動力機制仍有待更深入的研究。

Vol.49 No. 5

353

356

SCIENCE MONTHLY 2018.5

聲音革命 從山中的蟲鳴鳥叫，可以知道人類噪音對生態的影響； 從水裡魚蝦日夜群聚聲，突破傳統研究思維。 聲音究竟有多重要？它會帶來什麼樣的革命？

Vol.49 No. 5

357

COVER STORY 2

從自然聲景訊息中 擷取生物多樣性的變化 林子皓

科技部獨立博士後研究學者；國立研究

從許多地點、時間收集到的大量動物

技術在近年的發展，大尺度的聲景監

聲音分析物種多樣性的時空變化；從

測網路已在全球各地的森林生態系建

人為噪音的強弱，除了可以調查人為

立，例如：日本東京大學在各實驗林架

生活周遭的環境，無論是都市或是山

活動的頻度，更可以透過動物聲音和

設的 Cyberforest 計畫（https://global.

林裡都充滿著各式各樣的聲音，像是

人為噪音之間的交互作用，探討人為

pioneer/en/crdl_design/soundlab/

氣候、地殼運動產生的環境音，各種

開發對生態的潛在影響。因此，聲景

cyberforest）、日本沖繩科學技術大

野生動物發出的鳴唱叫聲，還有人類

不只是關於個人聆聽環境、生態的感

學院大學在沖繩本島建立的 OKEON

活動製造出的各種噪音，這種由環境

受，聲景其實是一種觀測生態系動態

美ら森プロジエクト（https://okeon.

音、動物音與人為噪音所構築而成的

變化的資訊平台，野地錄音也不只是

unit.oist.jp）、 美 國 普 渡 大 學 在 全

聲音景觀（soundscape，簡稱聲景）

等待我們聆聽的數位檔案，聲景已然

球各地以及透過公民科學方式建立

蘊含著許多關於生態系、棲地環境變

成為生態科學中重要的監測資料。

的 Center for Global Soundscapes

開發法人海洋研究開發機構海洋生物多樣性研究 分野博士後研究員。

（ https://centerforglobalsoundscapes.

動的許多訊息。透過一小段的環境聲

364

音，我們可以辨識出降雨、風吹等天

受到這種生態資料科學的刺激，許多

org ）。 海洋研究領域中，也有許多

氣事件，甚至可能從長時間錄音資料

針對生態聲學（ecoacoustics）或是聲

海洋物理的觀測網路配備有水下麥

探討氣候變遷；從野生動物的錄音片

景生態學（soundscape ecology）的研

克 風， 例 如：Listening to the Deep-

段可以判斷哪些動物在鳴唱，也可以

究、應用也逐漸成長。隨著自動化錄音

ocean Environment（https://www.

SCIENCE MONTHLY 2018.5

COVER STORY 2

listentothedeep.net）整合了許多國

站也會累積約 1 TB 的資料量，如果

析 處 理 聲 景 資 訊， 才 能 實 際 落 實 以

家的深海被動聲學觀測節點。

要收錄超音波頻率範圍，長期錄音的

聲 景 為 基 礎 的 生 態 監 測 應 用。 跨 領

資料量將會更龐大。這麼大量的數位

域整合生態領域和資訊領域的專業知

臺灣生態聲學網路

資料，幾乎不可能仰賴人工檢查、分

識並不容易，因此筆者和中央研究院

臺灣在這波熱潮下其實也走得不慢，

析，因此除了「工人智慧」之外，勢

資訊科技創新研究中心的曹昱博士合

農委會林業試驗所早在 2014 年之前就

必 也 須 導 入「 人 工 智 慧 」來 協 助 分

作，開發聲景訊息擷取（soundscape

開始在臺北植物園、蓮華池與六龜等 地建構了長期生態感測網路（https://

iesn.tfri.gov.tw/forestDW），收集 許 多 蛙 類 的 聲 景 資 料， 林 業 試 驗 所 的

長時間錄音

聲景視覺化呈現

陸聲山博士、王豫煌博士也建立起臺 灣與東南亞國際合作的亞洲聲景平台 （ https://soundscape.twgrid.org ）。 中央氣象局也在 2011 年建立了臺灣 東北海洋觀測站，在蘇澳外海約 277 公尺深的海床上架設了一組連接海纜

聲源分離（強化動物聲音）

的水下麥克風，能夠 24 小時連續不 間斷地聆聽深海中的各種聲音。 2016 年開始，透過科技部獨立博士後研究 專題計畫的支持，筆者和許多大專院 校、研究單位、各地 NGO 合作建立 的臺灣生態聲景長期監測平台目前已 連結了至少 18 個長期陸域聲景測站

動物聲音聚類

（ https://goo.gl/6SnYNd ），並將大 部分的原始錄音資料都公開在亞洲聲 景平台中，希望以聲景建構出資料導 向的生態監測網絡，並透過開放聲景 資料來建立生態科學、資料科學與公 民科學之間的跨領域合作。

發聲動物多樣性的動態分析

目前在臺灣生態聲景長期監測平台的 各陸域測站，每半小時就會啟動 5 分

圖一：應用聲景訊息擷取於生物多

鐘 的 錄 音， 日 夜 不 停 的 累 積 觀 測 資

樣性監測的工作流程示意圖，透

料。儘管只是收錄人耳可聽頻率範圍 的雙聲道錄音，一年下來單一錄音測

過視覺化呈現、自動聲源分離、聲 音聚類分析發聲動物多樣性的動態 變化。（作者提供）

Vol.49 No. 5

365

直進說（orthogenesis，定向演化或直

精選

系發生）這種一廂情願的誤判，認為 生物的演化過程有預先設定的目標，一

文章

旦演化趨勢在一個物種內啟動，無論環 境條件如何、該物種只依照某種驅動的 力量發展，則演化的動力並非依循達爾

演化不等於進步

文（Charles R. Darwin）所主張的自然 選擇（natural selection）機制。 不論是進步、高級或優秀，這些敘述 都是相對的，亦即經過比較或對照之 後才能彰顯出來。然而，試問正在演

許家偉／畢業於輔大生物和陽明微免，曾任職於 UCLA 微免分子遺傳所和 USC 分藥所，現任職於生技公司研發 部。（作者照片 :flickr-Duncan Hull, https://flic.kr/p/bpRbbf ）

化中的物種要跟誰去比較、用甚麼作 參 照 呢？ 事 實 上 我 們 不 難 發 現， 有 些 物 種 反 而 會 隨 著 時 間 變 得「 不 進 步」，例如那些一輩子都棲息在洞穴

人們誤以為演化會使物種越趨進步，然而這種觀念上的謬誤可能導因於

裡的動物——兩棲類的洞螈（Proteus

不清楚演化的機制，同時也端看每一個人對進步的定義為何。

anguinus，俗名 Olm）、甲殼類的盲 蝦（Munidopsis polymorpha） 和 盲 蟹、 魚 類 的 墨 西 哥 鮨 鯉（Astyanax

mexicanus）—— 都 沒 有 眼 睛（ 圖

390

進步的盲點�

的 過 程 似 乎 合 情 合 理。 例 如， 同 樣

三），因為視覺器官在牠們的棲息

對於一個物種，「進步」是什麼呢？

由 4 億 年 前 萊 尼 蟲（Rhyniognatha

環境無用武之處，眼睛既然用不著

是體形不停地變大（巨碩的阿根延草

hirsti，帶翅昆蟲的祖先）所演化而來，

就 乾 脆 不 發 展 出 來； 另 外， 一 些 腸

食恐龍就代表進步嗎？）、動作越漸

具有高度社會性的蜜蜂不就比那些到

道寄生蟲甚至會放棄自我移位的能

敏捷迅速（地表上跑得最快的動物——

處亂竄 的 蟑 螂 更 進 步、 更 高 檔 嗎？

力，這樣才能賴著不走。這就是退化

獵豹——最進步囉？）、智能不斷地

（圖一）或看看同樣由 1 億 3 千萬

（regression）。退化這一招其實是

提升（家裡會聽口令的狗狗也正在進

年前的被子植物（開花植物）祖先演

物種針對任何性狀（trait）的演化績

步中嗎？）生理結構更趨複雜（有腦

化而來的蘭花，其複雜的花蕊設計不

效而去設置的停損點，就是要省下不

子、眼珠子、翅膀的物種都比較高級

是比簡單的鬱金香更先進、更前衛嗎？

必要的花費，保留資源去發展其它對

嗎？），還是神經系統變得更細緻呢？

（圖二）若要否認演化中的進步趨勢，

生存更有用的器官或技能。

（人類就是進步的頂點了嗎？）

連生物學家都會啞口無言，而很多人 在解構生物的演化時，會不自覺地將

反覆無常的演化�

當我們放眼欣賞當下自然界各式各樣

演化視為一趨向進步的過程，因此在

另外，生物個體有時會出現祖先曾擁

的生命形態時，把演化視為一個進步

演化理論的發展過程中就曾經出現過

有 過、 但 在 演 化 歷 史 中 被 拋 棄 的 性

SCIENCE MONTHLY 2018.5

跳蚤

蜻蜓

蟑螂

甲蟲

蜜蜂

蝴蝶 現在物種（現生種）

現在

１億～１億３千萬年前

開花植物出現

２億７千萬年前 出現變態

３億年前 ３億２千萬年前 ３億５千萬～４億１千萬年前 時間

折疊翅膀出現 萊尼蟲

所有帶翅昆蟲的共同祖先 翅膀出現

所有昆蟲的共同祖先

圖一：從這幅昆蟲的演化樹，能看出誰比較進步嗎？（要如何解讀一幅演化樹，讀者可以參閱《科學月刊》第 573 期〈人類與猴子的前世今 生〉一文。）

圖二：蘭花與鬱金香。（左）蘭花。 （林冠志攝影） （右）鬱金香。 （ Unsplash ）

圖三：放棄視覺的動物。（左）洞螈。（Flickr-Javier Ábalos Alvarez, https://flic.kr/p/TqTQG9）（中）盲蝦。（Wikipedia）（右）墨西哥鮨鯉。（Wikipedia）

Vol.49 No. 5

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科學月刊

582 期 精采預告 開架商品區垂手可得 的妝品，早已一點一 滴滲透到人們的日常 生活裡，彩妝的機能 性也日新月異。至於 塗抹之外，許多關於 心理面的能量也正悄 悄爆發