科學月刊試閱版2020-5月號 605期-尋找火星人

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( Photo by Bench Accounting on Unsplash)

不須愛上科學, 讓,生活即是科學。 愛英語, 就是愛世界的同一個過程。 現在,你可以讓科學知識伴隨英語, 找到屬於自己生活中的趣味和品味。

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Contents 直達火星

2020 MAY

封面說說話

p08 COVER STORY

605

〈火星衝:火星-地球-太陽〉 2020 年 10 月 14 日,這天地球與火星最 靠近的日子。接近的剎那人類將乘載冀望 的探測器飛出地球,探索這激發人們想像

p12 航向火星─

的紅色星球。

失之毫釐差之千里的 太空探險

陳英同

p16 前進火星─

從過去到未來的火星 探索任務

孫尚永 Rock Sun

p20 探索火星地理─

南半球的特殊地形與 季節性風向 簡正忠

p24 凡走過必留下痕跡? 尋找火星生命的 可能結果

火星軍情局局長

p28 火星漫遊 20 年─ 探測任務的挑戰

嚴 正

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Contents-2

填問卷.拿新書

News Focus

只 要 於 2020 年 5 月 31 日 前,

4 更精準的實驗 光晶格鐘於地表驗證廣義相對論/

完整填寫讀者問卷調查,就有機

具對抗 SARS-CoV-2 病毒的潛力化合物/

會獲得經濟新潮社出版的新書

如何料理出完美牛排?數學模型告訴你

《從一到無限大:科學中的事實

5 虛擬實境教學能提升學生的學習力?/

與臆測》。

南極曾有熱帶雨林?土壤沉積與植被揭露南極氣候史/

問卷內容請至 bit.ly/2wTW9it 或

不只是冠狀病毒,口腔微生物群也喜歡群聚?

掃 描 QR code, 並 詳 實 填 寫,

思辨之評

否則將喪失抽獎資格。

6 是意外還是意料中?破滅的 C/2019 Y4 世紀大彗星/洪景川

獲獎名單將於 2020 年 6 月 5 日

科學•出走

之前公布於《科學月刊》網站

10 〔高清組圖〕 好奇號 18 億像素火星全景照流出/謝育哲

(www.scimonth.com.tw)。

特別報導

32 一窺巨大生物之謎—來自東海岸的擱淺藍鯨/黃向文、柯勇全 38 臺灣鯨豚身上的藤壺/李坤瑄、姚秋如 42 忽有龐然大物擱淺臺灣海岸—談鯨魚龐大體型的演化/蔡政修 專 欄

46 數不勝數:數大便是美—從數列與圖形談遞迴/劉柏宏 50 格物致知:走路到底作不作功?— 從身體運動及姿勢看走路力學/張慧貞 54 生生不息:遭受感染之後怎麼辦?— 談昆蟲免疫力/唐政綱、陳平、吳岳隆 58 潛移默化:小麵點大學問—

bit.ly/2wTW9it

各式異國餅皮大集合/高子嵐、高郁婕、廖美儀 62 物換星移:宇宙中的噴火槍—黑洞噴流影像現蹤跡/陳明堂 陶冶生活

66 精準醫療再進化—阿凡達鼠與人類腫瘤銀行/張景淞 精選文章

68 自然選擇不是演化的唯一機制/許家偉 72 宇宙是靜是動?愛因斯坦宇宙的修正史/張峻輔 76 「黑」的新境界/劉廣定

《科學月刊》勘誤 《 科 學 月 刊 》603 期 第 60 頁 的 「氚(tritium, T)原子(由一個 質子與一個中子所組成)」更正

書 摘

78 《從一到無限大:科學中的事實與臆測》

為「氘(deuterium, D)原子(由 一個質子與一個中子所組成)」。 以上錯誤謹向各位讀者致歉 科學月刊編輯部 敬上

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科學月刊 2020.5


臺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 邱韻如 郝玲妮 高涌泉 曾耀寰 羅時成 秘 書:李金穗 出版者:科學月刊社

前進目標 航向夢想 清明過後,氣溫逐漸節節攀升,縱使在沒有太陽的日子,仍可以感受到空氣中 潮濕、帶點悶熱的躁動。傍晚下班時分,戴上口罩、穿著薄外套步行在謹遵社 交距離的街道上,體表所散發出的陣陣熱氣還是令身體險些吃不消。這時候, 順勢走進便利超商買晚餐、逛逛最新發售的零食區,就成為回家之前的小確幸。

理事會 理事長:曾耀寰 理 事:曲建仲 林翰佐 邱韻如 紀延平 張敏娟 程一駿

在日復一日的日子裡,有時候的消暑小確幸,會改為走進彩券行來上一張刮刮

蔡孟利 蔡政修

卡,刮著小則加菜、大則環遊世界的期待。而最近,在平時便喜歡看看星座運

執行總監:趙軒翎 編輯部 總編輯:林翰佐 副總編輯:趙軒翎 蔡政修 編輯委員:王文竹 王伯昌 曲建仲 江建勳 李武炎 李志昌 李精益 周鑑恆 林秀玉 林宮玄 邱韻如 金升光

勢和朋友推薦的驅使下,挑了張「轉運星盤」的火象星座,小試手氣。 星座,是西方占星術的延伸,利用天體運動和相對位置來占卜人及事件的一種 理論,主要基於曆法系統預測季節性變化並將天體週期進行解釋的行為。雖然 現今占星術已證明無科學基礎,僅限於人類如何受天上星體的影響,不過,這 些探討仍是從實際的天文現象出發,藉由觀測太陽系中天體的相對位置進而得 出的推論。

金必耀 門立中 紀延平 范賢娟 倪簡白 高啟明 高憲章 張大釗 張敏娟

關於太陽系中各行星的實際運行,乃至質量、體積和各項物理特徵,則屬天文

陳妙嫻 陳彥榮 陳鎮東

學的範疇。而在太陽系這個行星系統中,有一顆行星在人們不斷觀測、探索下,

單維彰 景鴻鑫 曾耀寰

探測到冰蓋下具有人類生存賴以維生的液態水體,並企圖從降臨該星球的隕石

程一駿 程樹德 黃正球 黃相輔 楊正澤 葉李華 廖達珊 管永恕 劉宗平

中找出與孕育人類相同方式的有機生物體。因著種種與地球的相似性,火星成 為僅次於月球,人類對太空探險的另一嚮往。

蔡兆陽 蔡孟利 蔡振家 鄭宇君 鄭運鴻 韓德生 嚴如玉 嚴宏洋 蘇逸平

比起月球,火星距離地球更加遙遠。所以,航向火星的太空探險,背後需仰賴

編輯顧問:王明蘅 古宏海 朱麗麗

精密的計算;探索任務更得透過一次次探測車的安全著陸,取得火星上寶貴的

吳明進 吳家誠 周延鑫 周榮泉 洪萬生 洪裕宏 胡進錕 孫維新 張 復

地質、水文和大氣等特徵,進一步研究它的地理與氣候。讓人們在全速前行、 航向火星,甚至是移往定居之前,對它有一定程度的了解。

張勝祺 陳文屏 陳章波 陳國成 曾惠中 楊玉齡 劉仲康 駱尚廉 魏耀揮

今(2020)年 10 月 14 日為火星衝,意指太陽、地球和火星在軌道上排成一線,

蘇益仁 蘇振隆

也是火星最靠近地球之時。因此,NASA 也預計於 7 月藉此啟動發射火星 2020

主 編:李依庭 編 輯:謝育哲 美術編輯:黃琳琇

探測車,在尋找火星上具生物特徵生命的同時,探索行動更放在那偉大的目 標——讓人類在未來十年內登上這顆紅色星球。無論成功與否,往後的探索任 務,都非常令人期待。

業務部 經 理:李金穗

主編 李依庭

業務助理:廖本翔

創刊於 1970 年

科學月刊社

製版印刷:赫偉有限公司

本期為第五十一卷第五期 第 605 期 發行於 2020 年 5 月

地址:10646 臺北市大安區羅斯福路三段 77 號 7 樓

總經銷 : 聯華書報社

中華郵政北台字第 0677 號執照登記為雜誌類交寄

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圖文版權有任何疑慮請洽編輯部,廣告刊登及雜誌訂閱請洽業務部。本刊所刊登文章內容皆為版權所有,非經本刊同意不得作任何形式的轉載或複製。

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NEWS FOCUS

更精準的實驗 光晶格鐘於地表驗證廣義相對論 愛因斯坦在廣義相對論中表示,由於重力會造成時空的扭 曲,重力場越大的地方時間會過得越慢,即重力時間膨脹 (gravitational time dilation)。此效應過去已藉由飛機上的 原子鐘、人造衛星的校正及觀測星體等方式驗證。但近期, 日本東京大學(University of Tokyo)等研究機構的研究人 員,則首次於地表驗證此效應。 研究團隊於東京地標的晴空塔(Tokyo Skytree)上,高約 456 公尺的觀景台與地面分別設置一部光晶格鐘(optical lattice

(Photo by Moritz Kindler on Unsplash)

clock)進行實驗。比起過去常用的銫(Cesium, Cs)原子鐘, 光晶格鐘的誤差更小,僅 10-18 秒。本次實驗發現晴空塔上的 時間較地面快約 4 奈秒(nanoseconds,10-9 秒),再次證實 廣義相對論的論述。雖然沒有新的發現,但藉由光晶格鐘的 實驗方式,讓物理實驗的準確度及精細度又邁出嶄新一步。 Masao Takamoto et al., Test of general relativity by a pair of transportable optical lattice clocks, Nature Photonics, 2020.

具對抗 SARS-CoV-2 病毒的潛力化合物 近期,令人聞之色變的嚴重急性呼吸系統綜合症冠狀病毒 2 型 (Severe Acute Respiratory Syndrome coronavirus 2, SARSCoV-2),是造成人類感染 2019 冠狀病毒疾病(COVID-19) 的病原體。主要侵襲呼吸道,病徵輕則包括鼻塞、流鼻水, 嚴重則會造成肺炎與呼吸衰竭等。目前各國積極找尋治療此 疾病的方法,研究指出,或許治療 COVID-19 最有希望的藥 物是瑞德西韋(Remdesivir)。 它原本為開發用來治療遭伊波拉病毒(Ebola virus)感 染 的 患者,深入研究後發現它也能抑制其他冠狀病毒的活性,像 是中東呼吸系統症候群冠狀病毒(MERS-CoV)。在非人類 的靈長類動物試驗中,24 小時前先施打瑞德西韋可以防止 MERS-CoV 病毒感染,抑制病毒在肺臟中複製;接種 MERSCoV 病毒 12 小時後,再施打瑞德西韋也可以達到同樣療效。 目前,瑞德西韋在伊波拉病毒的研究中進行安全性測試,希 望未來可減少 SARS-CoV-2 臨床試驗的時間,加速藥品開發 過程。

如何料理出完美牛排? 數學模型告訴你

(Photo by Martin Sanchez on Unsplash)

話雖如此,仍然需要透過許多的臨床試驗才能得知 SARSCoV-2 的機轉,例如 SARS-CoV-2 如何與宿主的血管收縮素 轉化酶 2(Angiotensin-converting enzyme 2, ACE2)受體相 互作用,使得病毒可自由進入人類或動物體內,才能進一步 針對病毒設計出合適的抗病毒藥物。 Miguel Angel Martinez, Compounds with therapeutic potential against novel respiratory 2019 coronavirus, Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2020.

喜歡吃牛排卻不知如何料理的人有福了,來自美國詹姆斯麥迪遜大學 (James Madison University)等機構的研究團隊,根據用於分析聚合 物的弗洛里 – 雷納理論(Flory–Rehner theory)所開發出的數學模型, 模擬牛排在烤箱內的烘烤過程,進一步製作出理想的牛排料理。 此模型將牛排視為包含水分的多孔彈性二維結構,再利用數學方程式 模擬烹調加熱的過程,如蛋白質的變形與水分蒸發導致牛排收縮。當 牛肉的外表變乾,液體往肉的中心移動後,便能做出鮮嫩多汁的牛排 料理。研究人員表示,此模型還可依據個人喜好控制水分多寡等參數, 模擬出「完美牛排」的烹調方式。不過,此方式僅為理想狀態,如果 想吃真正美味的牛排,建議還是交由經驗豐富的廚師料理。

(Photo by Sina Asgari on Unsplash)

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H. Nelson et al., A mathematical model for meat cooking, European Physical Journal Plus, 2020.


NEWS FOCUS

Ph oto by JESH OOTS .COM on Unsplash)

虛擬實境教學能提升學生的學習力? 虛擬實境(virtual reality, VR)技術是目前最熱門的科技之一,用途極為廣 泛:包含學習、遊戲操作,甚至有些國家用在軍事訓練上。VR 技術透過電 腦精密的計算後,只要戴上機器就能身歷其境體驗各種情境。

後續研究也發現,在 VR 學習上,具有電玩遊戲經驗的學生會比沒有遊戲經驗的學 生學習效果更佳。此外,VR 學習也與性別有關,相較於女學生,多數男學生有電 子遊戲及 3D 空間的遊戲經驗,反而可以透過 VR 提升學習效率。 因應現今全球 2019 冠狀病毒疾病的疫情,許多國家趨向於線上教學模式,此研究 或許可提供一個新的教育策略。

康乃爾大學(Cornell university)近日的研究發現,不管是透過 VR 技術或傳 統形式教學,兩者的學習效果並沒有明顯差異。但是,學生在嘗試 VR 後, 會比較喜歡使用 VR 學習,而不是電腦模擬(computer-simulated)或動手操作 (hands-on methods)。

J. Madden et al., Ready student one: Exploring the predictors of student learning in virtual reality, PLOS ONE, 15 (3): e0229788, 2020.

南極曾有熱帶雨林? 土壤沉積與植被揭露南極氣候史 終年冰雪覆蓋的南極是否一直以來都是冰封的狀態?根據最新研究顯示, 在白堊紀中期南極地區的溫度比現今高出許多,甚至曾有熱帶雨林。

(Photo by Cassie Matias on Unsplash)

Johann P. Klages et al., Temperate rainforests near the South Pole during peak Cretaceous warmth, Nature, 2020.

近期研究人員於南極的冰層下發現許多植物殘骸與土壤沉積,且過去也 曾在南極地區出土恐龍化石,因此學者推測南極過去的氣溫偏高且有熱 帶雨林。另外,最新研究也顯示,白堊紀時期南極的二氧化碳濃度約 1120~1680 ppm(1 ppm 為百萬分之一),夏季氣溫甚至可達到 20~25℃, 整體環境與現今大相逕庭,打破人們對於南極的嚴寒印象。研究人員表示, 下一階段的研究將試圖釐清南極氣溫驟降的原因。

不只是冠狀病毒,口腔微生物群也喜歡群聚? 美國加州州立大學(California State University, CSU)及丹佛 自然科學博物館(Denver Museum of Nature & Science)共 同研究指出,若沒有定期回診看牙醫的習慣,會增加口腔內 病原體進而導致牙周疾病。 研究團隊收集 2015 年間博物館訪客的口腔棉棒樣本,共計 366 名,其中 181 名為成人、185 名為介於 8~17 歲的少年, 並記錄他們的生活方式及健康習慣等資訊,再使用 DNA 定序 分析受試者口腔內的微生物群。 研究指出,常規使用牙線護理比沒有使用牙線習慣的民眾口 腔內的細菌較少,推論是因為牙線可物理性的剔除細菌,進 而降低牙齦發炎及牙周疾病。三個月內曾至牙科就醫的成 人,比超過一年以上或更久未看診者,總體口腔內微生物多 樣性較低且造成牙周疾病的齒垢螺旋體(Treponema)也較 少,顯示藉由定期回診,牙醫可以清除口腔內的細菌。

在年輕族群中,不同性別及體重也會影響口腔內的微生物群 組成。體重過重的孩童口腔內的微生物比起一般孩童更具有 獨特性,並帶有較多的齒垢螺旋體,代表體重過重與牙周疾 病具正向關聯性。研究也發現,8~9 歲的孩童口腔內微生物 的多樣性高於成人,但成人口腔內的微生物卻因人而異,主 要是成人的環境和飲食範圍比孩童還來得廣泛。另外,研究 也發現一個有趣的現象,若同住在一起的家人其口腔微生物 組成會相似,連不常見的微生物也會彼此共享。 因此,維持良好的口腔衛生習慣,像是刷牙、使用牙線及定 期看牙等習慣,不僅幫助口腔健康,同時也助於身體健康。

Zachary M. Burcham et al., Patterns of Oral Microbiota Diversity in Adults and Children: A Crowdsourced Population Study, Scientific Reports, 2020.

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COVER STORY

直達火星 在遙遠的過去,人們抬頭遙望星空,瞧見一顆火紅色的星球。 古中國稱它為「熒惑」、古希臘稱它是「阿瑞斯(Ares)」、 古羅馬則稱作「瑪爾斯(Mars)」,而現在,人們稱之火星。 在長期觀測下,人們發現各種與地球相似的物理特徵。 也讓科學家對它充滿好奇,展開一連串的火星任務……

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科學

出走

NASA 於 2011 年發射好奇號(Curiosity)探測車至火星,並於 2012 年 8 月成功著陸,從此開啟屬於它的火星探索之旅。好奇號的目標是探索並 採集火星上的土壤與岩石,進一步分析其中的化學物質及環境條件等。 此外,拍攝一系列的火星照片,幫助科學家理解火星地表也是任務重點。

謝育哲

在火星開直播種

植馬鈴薯應該會有不少人

donate 吧,本刊熊編。

去(2019)年 11 月 24 日至 12 月 1 日期間,由好奇號所拍攝超過 1200 張 的照片組成一張高達 18 億像素的「高清」全景圖,打破於 2013 年拍攝 的 13 億像素照片。此次拍攝地點為火星的夏普山(Mount Sharp)格倫 托里頓(Glen Torridon)區域,該區域的沉積岩當中富含黏土礦物(clay

〔高清組圖〕好奇號 18 10

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科學

出走

mineral)。由於黏土礦物需在有水的環境下才會形成,因此讓許多行星 地質學家好奇並研究火星的組成、地質結構、過去的水文環境及地貌演 化等。而圖中也包含許多細節,細緻程度令人咋舌,如火星的地貌、隕 石坑及遠處蓋爾撞擊坑(Gale)的火山口邊緣等,甚至是好奇號探測車 的本體也清晰可見。 或許火星距離仍地球十分遙遠,而載人的登陸計畫也至少需 10~20 年才 會成真。不過,在人類實際踏上這顆古老的紅色星球之前,還是能透過 探測器的雙眼,窺視火星的神秘樣貌。

延伸閱讀

1.8 billion pixels! Amazing new Mars panorama from Curiosity, https://reurl.cc/z8YE70.

(NASAJPL-CaltechMSSS)

億像素火星全景照流出 SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 5

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COVER STORY

失之毫釐差之千里的 太空探險 Take Home Message 長久以來,人們好奇於天空中的

天體與其運行,而火星,對於人 類更有種特殊的吸引力。

自人類有歷史紀錄以來,仰望天空觀察並記錄天體的變化一直是非常重要也自

雖然現今已進入太空探險時代,

然的事,也因此留下了許多人們熟知的歷史產物。例如觀測太陽的位置能夠定

太陽系已經有了長足進步,不過

星空也能夠察覺季節等。

險。因此,每一次的太空計畫仍

在這日復一日的夜裡,天體的緩慢移動是顯而易見,因為離地球較近的行星會

射之後持續性的提供相關修正來

異,但是若依照相同標準來測量亮度,金星因為離太陽跟地球都非常近,表面

人們對於如何安全成功的探測 所有的太空任務仍然有相當的風 須仰賴發射前的系統性規畫及發 提高任務的成功率。

出曆法、記錄月球的盈虧能夠知道潮夕(或是臺灣常用的農曆)和不同時間的

在數天內就有顯著的移動。雖然從地球觀測行星會因為距離不同而有亮度的差

所反射出來的亮度就非常亮,可惜只能在黃昏與清晨觀察到,也就是常聽到的 「太白」;木星是太陽系裡最大的行星,公轉週期 12 年,也是中國曆法上天 干地支裡的地支、也稱歲星,亮度排名第二;火星則是第三亮的行星,由於距

離地球非常近,所以在天空中的座落、亮度時常因為相對位置而變化非常大,且難以捉摸, 所以古時稱為「熒惑」,也是本篇文章的主角。

人類對火星的好奇 火星的拉丁文叫 Mars,也是英文中「三月(March)」的起源,在羅馬神話中是戰神,代表 符號是現代常見的男性符號(♂),用以象徵祂的盾牌跟長戟。在望遠鏡發明之前,人們只 能利用肉眼觀測。而最有名的莫過於第谷(Tycho Brahe)跟克卜勒(Johannes Kepler)師 徒倆,他們當時利用肉眼所觀測到的數據與現在的資料相比毫不遜色。克卜勒當時也利用第 陳英同

谷所留下的資料,進一步推論出著名的克卜勒三大運動定律(Kepler's laws)。

中央大學天文研究所碩士、博 士,現職中央研究院天文及天 文物理研究所支援科學家。

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而伽利略(Galileo Galilei)則是利用自製改良(不是他發明的喔)的望遠鏡,有史以來第一

(Photo by John Baker on Unsplash)

航向火星—


次清楚觀測了火星。在這之後,人們對於火星的想像就有 如水庫洩洪般的爆發。由於 16~19 世紀望遠鏡的技術並沒 有太長足的進步,這段時期鏡片有嚴重的色差,如在大霧 中觀測一樣,天文學家只能模糊知道火星表面有淡淡的斑 點,從而推論火星的自轉與季節性的極冠。在這些發現中, 最有名的就是 18 世紀的火星運河說,其中最著名的天文學 家是羅威爾(Percival Lowell,圖一),他畢生堅信火星 上有智能生物建造了運河。而他在美國亞歷桑那州所建立 的羅威爾天文台(Lowell observatory),也就是後來發 現冥王星的天文台。當然,現在人們知道火星上沒有火星 人也沒有運河,當時所觀測到的條狀結構有可能是望遠鏡 的光學問題,也可能是火星表面的峽谷地區或暗色地區。

假如先排除望遠鏡的性能差異,從地球上觀測太陽系天體 有幾項先天上的限制與缺點,例如太陽系天體因為距離較 封面故事

近(相較於恆星)、只有做地球自轉的修正而沒有做精確 天體軌道追跡、天體很快就會離開望遠鏡的視野或在長時 間曝光後的影像裡,天體會呈現長條狀等。所幸因為現代 電腦科技的進步,這些修正都可以輕鬆的交給電腦幫忙。

圖一: 羅威爾利用望遠鏡在觀察天體。(Reconstructed from several online sources by Joe Haythornthwaite, Wikimedia) 圖二:右圖為 1965 年由水 手 4 號所拍攝的火星,是歷

另外,大氣的擾動則影響最大,在現代的自適應光學技術 研發出來之前,人們要解析出行星表面的細部地形是非常

史上首張火星近距離照片; 下圖為同次任務中所拍的水 手坑。(NASA)

困難,必須要在極端良好的天氣條件下才有可能。所以有 很長一段時間都無法證實火星上究竟有沒有人造的建物, 也因此當時的科幻小說所描述的外星人,都是居住在太陽 系。一直要到 1964 年美國的水手四號(Mariner 4)太空 船拍攝了第一張近距離的火星表面照片後,才證實火星的 表面跟月球一樣充滿許多撞擊坑洞(圖二),而且一片死 寂,因此後來科幻小說裡的外星人就逐漸改成來自於其他 的太陽系了。

太空船往火星出發! 火星的太空探測開始於 1960 年代,所有的太空船發射前, 皆需要做非常多的準備。除了火箭與太空船的設計,最重 要的兩項就是觀測儀器的設計與準確的飛行軌道,就如同 在電影《關鍵少數》(Hidden Figures)中,非裔女工程

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COVER STORY 圖一:艾倫丘陵隕石 84001 為 45 億年前的岩石,研究人員在其中 發現了源自火星的無生命有機碳 化合物。(NASA)

凡走過必留下痕跡?

尋找火星生命的可能結果 Take Home Message

白宮草坪上的記者會即將開始,美國總統在記者們

火星有生命嗎?甚至是有生物嗎?透過一次次

的期待下走到麥克風前,說:

的火星探索,人們從那些採集到的火星隕石中 尋找蛛絲馬跡,企圖找出火星上是否有生命的 存在,證明人類在太陽系中並不孤單。

「各位好,今天很高興來分享 NASA 的重大發現, 這是經年累月的探索和科學家的努力所得來的結 晶 ..... 我們發現火星可能存在生命!一旦被確認, 那無疑是科學史上最震撼的突破。 這個影響是深遠

火星軍情局局長 作家兼部落客,經營火星軍情局,關心未來的 人類文明在宇宙中的地位。

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的,它將解答人類自古就尋求的根本問題,也提供 我們自己未來的出路。」


上面這段不是小說情節,是美國總統柯林頓(Bill Clinton) 在 1996 年 8 月 7 日的演說。當年美國科學家用顯微鏡觀察 一顆來自火星的隕石「艾倫丘陵隕石 84001(Allan Hills

84001)」時,發現一些奇怪的紋路,酷似地球上微生物 化石,因此認為那極可能是火星古代某種類似細菌的微生 物造成。只不過各方的批評隨即排山倒海而來,說那樣的 線條不需要生物也能造成,不能當作火星有生物的證明。 後來這顆隕石被送進博物館,倒是在茱蒂福斯特(Jodie

Foster)主演的科幻電影《接觸未來》(Contact)偷用了 這一段演說。

但柯林頓劃對了重點。火星上有生物嗎?這關係到幾個長 久以來困擾人們的問題:人類在宇宙中是孤單的嗎?我們 從何而來?將往那裡去? 圖二:70 年代火星探測計畫中的維京號軌道器。(NASA)

封面故事

從 70 年代的維京 1、2 號(Viking 1、2)登陸艇到即將發 射的火星 2020 探測車都負有探測生命的任務,未來也一定 會有其他的探測任務做更複雜、更精密的測量。可預見這 些任務會有下面三種可能的結果:發現了截然不同的生命、 發現了類似地球的生命或沒發現生命……。

可是…這…好像有講和沒講一樣,不是廢話嗎?

圖三:維京 1 號著陸器附近的岩石,為第一張從火星傳回的清晰影像。(NASA)

別急,現在就一個一個來看。

截然不同的生命形式 宇宙這麼大,生命應該可以有數不盡的存在方式,無奈 人們只知道地球上這一種:所有生物都以細胞為基本單 位,可維持內部平衡,用核酸(nucleic acids)當作遺傳 物質、用三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)當 作能量傳遞的「貨幣」、遵守分子生物學中去氧核醣核酸 (deoxyribonucleic acid, DNA)轉錄(transcription)成 核醣核酸(ribonucleic acid, RNA)再轉譯(translation) 蛋白質的法則等。

但火星上的生物未必會有這些性質,甚至會有更根本的差 異,例如它們有機分子的手性(chirality)可能和地球生

圖四:維京 2 號著陸器拍攝的火星表面。(NASA)

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特別報導

一窺巨大生物之謎─

來自東海岸的 擱淺藍鯨 黃向文

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海洋委員會海洋保育署署長,從臺大動物系

柯勇全

任職於海洋委員會海洋保育署,專長

漁生組開始,到公務部門服務到學術單位研究,致力

為青年參與、農村發展及專案管理,近年踏入

於海洋漁業資源管理、野生生物保育與環境保護。

海洋保育領域,負責建立海洋保育相關制度。


如果不是牠,對我們來說,

藍鯨就只是存在於書本上、影像中的傳說。

圖一:長 20 公尺的藍鯨擱淺臺東縣長濱鄉, 身體三分之一處有一條繩索,並覆蓋著藤壺。 (Zola Chen 提供)

Take Home Message 今(2020)年初,在臺東海岸擱淺的藍鯨引發大眾對於鯨魚的好奇。 這是首次有巨型鯨魚擱淺於臺灣的海岸,研究人員花費九牛二虎之力才 將鯨魚帶回研究機構。藉由解剖及 DNA 分析,證實這是一隻藍鯨。另 外,透過電腦斷層攝影,分析鯨魚的身體組成、骨骼與器官等。後續將 對此鯨魚繼續深入研究,並向世人揭開藍鯨的神秘面目。

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特別報導

顯 影

臺灣鯨豚 身上的藤壺

藤壺指是一群包含節肢動物門顎足綱及鞘甲亞綱之下的 蔓足下綱的動物,常見寄生於海洋生物及船底等處。其 中無柄目的通稱為「某某藤壺」,而有柄目的則通稱為

「某某茗荷」。而今(2020)年初於臺東長濱海岸邊擱 淺藍鯨身上的藤壺令人好奇,藤壺到底是什麼樣的生物

呢?本次就從國立自然科學博物館歷來的發現找尋答案。

圖.文/李坤瑄、姚秋如

2015 年 3 月,科博館鳥獸學門首度在擱淺不久的雄性柯 氏喙鯨(Ziphius

cavirostris)牙齒上,找到兩小叢附生

的耳條茗荷(Conchoderma

virgatum)。此發現是自

1939 年日本人記錄到臺灣香蕉灣有耳條茗荷以來,第 一次出現的實體標本(右圖)。隨後在同年 4 月,鳥獸 學門第二度在布氏中喙鯨(Mesoplodon

densirostris)

牙齒上找到更大一叢的耳條茗荷(下圖)。

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1 今年在長濱海邊的藍鯨標本雖然身上沒有藤壺與茗荷附 生,但纏繞於體表的綠色塑膠繩上卻發現大量的耳條茗 荷族群。從以往的文獻及科博館採獲的標本得知,耳 條茗荷必須附生在硬底質上,代表相較於藍鯨本身, 耳條茗荷更偏好附生在底質較為堅硬的粗塑膠繩。 科博館數度採自喙鯨牙齒上的耳條茗荷體長都在 5 公 分以內①,但藍鯨繞繩上的耳條茗荷個體卻長達 15 公分②。進一步觀察發現,由於藤壺與茗荷的親代分 泌物會誘引浮游的子代附生回親代體表,有些耳條茗荷 體表附生超過兩代以上的個體,形成糾纏不清及大大小 小黏成一大叢的狀態③。此外,耳條茗荷叢有時也會出現 條茗荷(Conchoderma

virgatum,④),但混生條茗荷較少出

現於鯨豚上。

2

1 公分

1 公分

3 4

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蔓足

生殖器

骨片

一般底棲性的藤壺或茗荷體表會長有許多鈣質的骨片包覆身體的表面,但耳條茗荷的骨片特化到僅剩兩小片迴 力鏢般的 L 型小骨片,包覆在頭部開口的下方。茗荷開口內可伸出附肢蔓足來捕捉食物,共具有 6 對蔓足可以 用來捕食。耳條茗荷外型上最大的特徵,是頭部有一對向斜後方生長的長耳狀構造,真正的作用有待研究。但 此批繩上的標本中,有許多附生的的小個體都黏在耳狀構造附近的頭部或直接黏在耳狀構造上。

目前科博館還陸續採集並記錄到江豚

1

的胸鰭、背鰭與尾鰭後緣常被外藤壺 (Xenobalanus globicipitis ①)附生, 牠們的體殼極扁,像鱗片與錨般一層 層牢牢附生在鯨豚的表皮內,因此牠 們可以直接附生在柔軟的鰭後緣②。 更神奇的是,牠們所有的內臟與構造 都突出殼外且向上生長,就如同其他 的有柄類藤壺,在頭部頂端開口的後 緣突出一對功能不詳的小牛角狀構造。

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特別報導

同屬於鯨藤壺科的桶冠鯨藤壺(Coronula

diadema)

是座頭鯨與露脊鯨體表常見的大型藤壺類,筆者多年 前曾在龜山島外海海底拖獲過一個完整的死殼標本, 東港海底也曾採獲過一件記錄,但多年來始終缺乏新 鮮帶肉或活體的標本。

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專欄文章

Take Home Message 麵粉,是一種由小麥類磨製、常見的食品原料之一。舉凡

麵包、麵條、蛋糕,甚至是蔥油餅、水餃皮等各式餅皮皆

是由麵粉製成。不過,不同種類的麵粉所揉製出的麵團會

(Photo by Leighann Blackwood on Unsplash)

小麵點大學問─ 各式異國餅皮大集合

產生不一樣的筋性,而筋性高低則取決麵粉當中蛋白質含 量的高低,更為影響口感的關鍵。

剛接觸麵食時,對麵粉沒什麼概念,只知道超市裡賣的麵粉都是用麥 子製成,分不出其中的差異,但是在實際製作麵食時才發現結果不如 高子嵐 屏東大學應用化學系。

人意,像是餃子做出來沒延展性、麵包不夠膨鬆、蛋糕不夠綿密,最 後才發現癥結在麵粉上。

高郁婕 高師大學化學系。

認識麵粉 麵粉主要由澱粉、蛋白質、灰粉和礦物質組成,一般麵粉依筋度高低 分為特高、高、中和低筋四種,代表蛋白質含量多寡,也反映麵粉的 彈性。麵粉加水後會吸水膨脹,持續攪拌就形成「筋」性,意即彈性、

廖美儀 屏東大學應用化學系助理教授。

延展性;筋性越高的麵粉加水後黏度越高。灰粉是作為麵粉的評估標 準之一,為麵粉完全燃燒後的殘留物,以麵粉的潔白度為標準,灰粉 越低越潔白,麵粉中灰粉量的多寡與麥種及磨粉時的出粉率有關。

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潛移默化

各式麵粉種類 麵粉 蛋白質含量

特高筋麵粉

高筋麵粉

中筋麵粉

低筋麵粉

13%⇧

12~13%

9~11%

7~9%

因含筋量高,延展性

質地較為乾鬆,加水會

一般普遍使用的麵

質地較細密,筋性

是通過多次小麥去

扎實,經發酵後可產生

(麵粉中的礦物質)

性低,顏色較白,

麵粉深一些,用手抓不

白又彈牙。麵粉本身

較佳,但特高筋麵粉

特性

皮研製,製作過程中 會流失許多養分。

適合食物

餃子皮、麵包

產生高度彈性,口感較 高膨鬆度。色澤比普通 易成團。

粉,取麥子中心胚乳

製成,成品相對較潔

手抓容易成團,和 高筋麵粉形成明顯 對比。

為半鬆散狀態。

麵包、饅頭、拉麵、 貝果

較柔軟,添水後黏

包子、水餃皮、 蔥油餅

海綿蛋糕、餅乾、 薄餅

一張吹彈可破餅皮的誕生

加,使其緊緊地吸附在鐵板上。高溫會使麵糰中蛋白質

麵粉加水使蛋白質轉成水合蛋白質,搭配攪拌可擴大接

變性,降低麵筋的強韌性。隨著澱粉的升溫糊化,水分

觸面積,縮短顆粒澱粉吸水膨潤及與蛋白質水合的時間,

不斷蒸發使麵糰黏度逐漸減弱並乾燥收縮,當周圍翹起

形成具彈性的網狀結構。空氣被包入麵糰中,氧氣溶解

即完成餅皮的製作。

在水相裡,開始參與化學反應,麵糰中蛋白質的雙硫鍵 被拉斷,而與較遠的蛋白質形成新的雙硫鍵,如此不斷

另外,每個國家對食物的不同品味形成了當地的特色,

的交互作用會形成更多的蛋白質鍵,產生一個連續的三

光是餅皮就有許多種製作方式,像是臺灣的潤餅、越南

維網狀結構,黏度加大形成具光澤的濃稠麵糰,同時具

的春捲皮與米紙、墨西哥捲餅和法式可麗餅等。而不同

有一定流動性和良好的伸縮性及延展性,賦予麵糰特殊

的餅皮用料,為什麼會造成口感上的差異?

的黏彈性。

潤餅 接著,利用其伸縮性及延展性,使用麵棍慢慢將麵團桿

一般會使用顆粒細、色澤潔白、高筋力等特性的麵粉製

成均勻的大薄片,就完成今天文章的主角──餅皮。

作潤餅,像是高筋或中筋麵粉,並以麵粉:水 =1:1 的 比例來製作。麵粉與空氣接觸,含硫胺基酸的硫氫基被

當麵糰與加熱鐵板接觸,其中的澱粉受熱糊化,黏度增

潤餅皮

氧化成雙硫基,麵粉與水充分攪拌,可促進麵筋結構的

各式餅皮的比較 越南米紙

墨西哥捲餅

法式可麗餅

高筋麵粉

稻米磨漿製成的米裹

玉米粉、小麥麵粉

低筋麵粉、小麥粉

口感

Q 彈口感香脆清爽

如同嚼著鹹酸滋味豐富的塑膠片

口感香脆

軟嫩扎實

外觀

很薄又很 Q

半透明狀

餅皮較厚

柔軟、呈金黃色

主要材料

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專欄文章

太美了

宇宙中的噴火槍— 黑洞噴流影像現蹤跡

陳明堂 洞團隊發起人之一。2019 年事件

視界望遠鏡成功獲取首張黑洞影像 榮獲基礎物理突破獎。

Take Home Message 去(2019)年,臺灣黑洞團隊與事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope, EHT) 公布第一張黑洞照片。一年後,他們雖然沒有呈現新的黑洞照片,卻推出一張所未

見的黑洞噴流影像。黑洞噴流如同兩隻金魚的發光體,起初讓研究團隊摸不著頭

緒。所幸 EHT 強大的解析能力逐漸解開噴流的真面目,原來圖片左上的影像是噴

流的源頭,右下則是逐步遠離的噴流。此外,這把宇宙等級的噴火槍其實是耀變 體,在觀測中展現出許多令人驚奇的特性。

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(Kim et al. (2020), EHT Collaboration)

中央研究院天文所研究員,臺灣黑


物換星移

宇宙級的噴火槍:3C 279 在去年公布的首張黑洞影像後,事件視界望遠 鏡團隊今(2020)年又再次發表另一張超高解 析度的影像(圖一)。這次的目標是一個叫做

3C 279 的星體,影像呈現出一對橢圓狀的發光 體。這兩個光體的位置左上右下,似乎處在一 種隨遇而安的狀態。與去年發表的黑洞甜甜圈 不同,反而像在一潭黝黑的池水中,偶爾浮上 水面的兩條金魚。

3C 279 是一個類星體(quasar,圖二),位在 室女座(Virgo Constellation,又稱處女座)

圖一:今年 EHT 公布的 3C 279 影像。圖右是本次拍攝到的黑洞噴流,根據 EHT 的分

附近,靠近春季大三角(Spring Triangle)的

析,左上光影是噴流的源頭,右下光影則是正在遠離源頭的噴流。(J.Y. Kim (MPIfR), Boston University Blazar Program (VLBA and GMVA), and the Event Horizon Telescope Collaboration)

角宿一(Spica)。雖然肉眼看不見 3C 279, 但是從過去的觀測,天文學家知道它是銀河系 外頭的另一個星系。它發出的訊號,從低能量 的無線電波、紅外線到可見光、紫外線延伸至 高能量的 X 光,應有盡有;甚至也會發出強烈 的超高能量的 γ 射線。 與去年的 M87* 黑洞相比,為什麼這次的影像 中沒有看到甜甜圈呢?因為 3C 279 距離地球 太遠了,相比之下,去年拍到 M87* 離地球「僅 僅」5500 萬光年,而 3C 279 則幾乎是 100 倍 遠的距離。不僅如此,根據天文學家的估計,

3C 279 中心黑洞的大小還不到 M87* 的五分 之一。由於又小又遠,因此以目前 EHT 的影 像解析能力,還無法完全看到 3C 279 的黑洞, 所以在此影像中才看不到任何的甜甜圈。

看不見甜甜圈沒關係

EHT 還是有辦法解析 雖然看不到黑洞,但是天文學家可以利用 EHT 的超級解析能力來研究黑洞外圍的物理現象。 當環繞黑洞的星際物質從吸積盤掉進黑洞時, 並非所有物質都會進入黑洞之中。其中一部份

圖二:藝術家筆下的類星體想像圖。(ESO/M. Kornmesser)

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精準醫療再進化— 阿凡達鼠與人類腫瘤銀行 張景淞

於該療法的長期反應。」受訪的國研

癌),不同的患者可能就會有不同的

院動物中心研究人員林裕敏說。

亞型,需要不同的治療方針,因此, 大量的阿凡達鼠,就可以大量呈現患

願將知識的可愛

成為病患替身的阿凡達鼠

者的腫瘤,提供藥物測試」林裕敏

以往,癌症相關的研究領域通常使用

解釋。阿凡達鼠就像是電腦的沙盒

在許多武打電影中,常會運用替身來

免疫缺陷的「裸鼠」和「非肥胖型嚴

(sandbox),可以在患者體外進行

進行高難度動作分鏡拍攝。在科幻電

重免疫不全 NOD scid 小鼠」作為模

各種測試,免去患者試藥的痛苦與時

影《阿凡達》(Avatar)中,主角會

式動物進行藥物測試與研究。但是,

間蹉跎,在短時間內找出最適合患者

使用意識控制替身「阿凡達」,在環

這些品系的小鼠仍然保有部分免疫細

腫瘤的治療方法。

境特殊的行星上執行任務。

胞,因此可以移植的人類腫瘤細胞種

善美,結緣世人。

類仍有所限制。

除試藥與研究之外,利用阿凡達鼠培 養的腫瘤組織,也透過液態氮凍存保

而在醫療上,為了更有效研究與保存

留,之後如果有需要,就可以再轉

癌症檢體,國家實驗研究院國家實驗

2015 年,國研院動物中心開發出了

動物中心(以下簡稱國研院動物中

「高度免疫缺陷(advanced severe

殖到 ASID 小鼠上。未來更希望可

心)出了免疫系統缺陷的「阿凡達

immunodeficiency, ASID)」小鼠,

以保存各類型的腫瘤組織,建構完

鼠」品系,可以將人身上的腫瘤移植

幾乎缺乏所有的免疫細胞,相較於裸

整的「源自病患的腫瘤庫( patient-

到老鼠身上而不受排斥成為阿凡達

鼠與 NOD scid 小鼠,ASID 小鼠對

derived xenograft bank)」,成為

鼠。在小鼠體內中經過一段時間的增

外來細胞與組織幾乎沒有排斥性,且

研究與藥物測試的一大利器,在「精

殖,再移植以後,同個腫瘤就可以在

腫瘤組織也能在 ASID 小鼠上長得

準醫療」浪潮中扮演重要角色。

許多阿凡達鼠身上生長,就好像患

更快。去(2019)年更以 ASID 小鼠

者有了許多和自己一模一樣的替身,

為基礎,轉殖癌症病患的腫瘤到小

飼育阿凡達鼠的環境

利用這些替身所進行的藥物試驗,也

鼠身上,讓研究人員可以在免疫系

因為免疫系統缺陷,阿凡達鼠們對於

將更接近自身情況。「癌症病人需要

統干擾最低的生物體中進行藥物測

環境的要求極為嚴格,飼養環境中不

測試許多藥物的療效,這時若有數個

試與研究。

能有任何病原,所以,每日照顧牠們 的飼育人員與定期檢查環境和健康狀

『試藥替身』,即可同時測試多種藥 物療法,也可以預測腫瘤在治療後對

「就算是同種類型的癌症(例如乳

況的獸醫師都受到嚴格的控管。他們

圖一:阿凡達鼠可以表現、增量腫瘤組織,除了測試藥物,也可以協助建立活體人類腫瘤組織庫。(國家實驗研究院動物中心提供)

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陶冶生活

圖三:嚴格控管的動物飼育室。(張景淞攝影) 圖二:以乳癌為例,比起移植癌細胞株的腫瘤,移植病患腫瘤在阿凡達鼠身上,其病 理型態與病患身上的腫瘤更相似,藥物試驗的結果能更接近病患的實際情況。(國家 實驗研究院動物中心提供)

的家裡不能飼養某些特定寵物,且在

達鼠體內,重建人類的免疫系統,希

進入飼養房前都要仔細沖澡,並換上

望可以營造出更貼近人體的環境。如

無菌服裝,才可以開始工作。林博士

此一來,透過帶有人類免疫系統的阿

開玩笑地說:「如果發生疫情,我們

凡達鼠測試與篩選出來的候選藥物,

都想躲在阿凡達鼠的動物房,因為這

更能預期在人體中的作用機制與治療

裡的衛生安全等級最高,是最安全的

表現,若用在新藥開發,也能有高的

地方。」

機會通過人體試驗成為新藥。

而住在籠裡的阿凡達鼠,皆受到無微

隨著動物權意識高漲,許多研究也盡

不至的照顧,動物中心也積極維護牠

量減少實驗動物的使用數量。阿凡達

們的生活品質。每個飼育箱的空調系

鼠的出現,可以更快速且忠實地表現

統都是獨立的,除了避免病原與氣味

患者的腫瘤組織,進而提升藥物試驗

擴散之外,也維持箱內的溫、濕度恆

與研究效率、減少實驗動物的使用。

定;箱底鋪有無菌墊材,也有可供躲

使用阿凡達鼠進行研究的同時,更可

藏的小器具,一旁還有各種形狀的巢

以收集與腫瘤相關的生物標記資訊,

材,讓阿凡達鼠們可以打造舒適的

透過數據的收集與整合,搭配生物晶

快速擬定最適合的治療方針。若讀者

窩。這些阿凡達鼠們雖然是為了實驗

片和三維組織培養等測試平台,讓實

對與阿凡達鼠與腫瘤庫的有關知識深

而生,但也應該享有動物的基本權而

驗動物的使用與犧牲降到最低。

感興趣,歡迎走入國立公共資訊圖書

阿凡達鼠的使用與未來方向

與玩具展示。(張景淞攝影)

圖五:展場中量測實驗小鼠身上的腫瘤大小 體驗。(張景淞攝影)

館二樓的數位美術中心,現場除了淺

毫無痛苦的活著,在生命結束前,都 應該被善待。

圖四:實驗動物的環境豐富化用品──巢料

或許在不久的將來,癌症病患在手術

顯易懂的圖文與影片,還有阿凡達鼠

切除腫瘤後,就可由科學家接手移到

的飼養環境展示,更有現場操作區,

阿凡達鼠身上作為試藥替身,精確且

等你∕妳來體驗!

目前,許多生技公司使用阿凡達鼠試 驗新藥與新療法,而研究單位與醫院 也使用阿凡達鼠來研究、繼代與保存 各類腫瘤供有需要的醫界、學界人士 使用。不過,人體有免疫系統,藥 物、癌細胞與免疫系統的互動可能較

精準醫療─ 癌症病患的阿凡達鼠與人源腫瘤模式銀行

掃 QR code, 看更多資訊!

展覽日期│109 年 3 月 3 日 ~ 6 月 28 日 開放時間│09:00~17:00 活動地點│國立公共資訊圖書館二樓數位美術中心

為複雜,因此,未來的目標是在阿凡

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精選 文章

自然選擇 不是演化的唯一機制 Take Home Message 物種的演化過程除了自然選擇之外,其實另有其它機制,例如人工 選擇、性徵選擇、基因流動與遺傳漂變。自然選擇可以讓物種某個 基因普及化,並延續到後代;同理,人工選擇及性徵選擇也能達到 許家偉

相同效果。至於基因流動與遺傳漂變,則會在偶然的情況下,使某 個基因普遍存在於物種之中。因此除了「適者生存」之外,或許「運 氣」也是生物在面臨生存壓力之下不可或缺的因素之一。

生物系和微生物暨免疫學研究

所畢,學術研究領域在分子和細胞病毒 學,轉入產業界後專研蛋白質純化分析 和細胞免疫學。(作者圖片來源:Flickrcliqmo_, https://reurl.cc/vDdoXL)

物種經過自然選擇(natural selection)的千錘百鍊後呈

類主觀地針對所需要的條件,例如產量、肉質與外形等以

現出適應性和多樣性,所以自然選擇是演化的唯一手段

人工方式篩選繁殖家畜家禽及栽種農作物,此為一種非隨

(機制)?其實不盡然,上述的謬誤不過是一種錯覺,事

機交配(nonrandom mating)。例如乳牛、量產雞蛋的

實上還存在其它不具適應性的演化機制,而這些不具適應

母雞品種(蛋雞)、各式犬種,甚至在實驗室選殖弱致病

性的演化機制又不會與自然選擇對立,只是演化機制中除

性的病毒作疫苗用途。達爾文(Charles R. Darwin)稱

了自然選擇以外的選項。

此人工定向的篩選方式為人工選擇,這些變異在自然環境 中很有可能是不利的,但在人為的環境下反而成為有利的

不好也不壞的基因 中性理論保留等位基因

優勢(皆因合乎人類的需求或喜好),由此可見人工選擇

基 因 往 往 存 在 好 幾 個 版 本, 稱 為 等 位 基 因 或 對 偶 基 因

的選擇壓力是來自於人類(圖一 A)。

(allele),某些等位基因版本對生物既沒有好處也沒有壞 處,對生存不會構成任何影響,自然選擇對於此等位基因

事實上達爾文是從人工選擇中推斷出自然選擇理論,他在

沒有作用力,導致它有機會被保留下來,這就是分子演化

《物種起源》(Origin of Species)開卷第一章〈馴養下

學家所說的中性理論(neutral theory)。但中性理論只

的變異〉,所談的就是人工選擇對家鴿造成的各種形態變

是闡明一個在分子層次上沒有適應價值的機制,此理論也

異,他在之後出版的《育種變異》(或稱《人工培育》;

就無法說明在演化上有適應性的變化。

Variation of Animals and Plants Under Domestication) 就是專門闡述人工選擇。達爾文之所以在《物種起源》裡

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對人類最好的選擇─人工選擇

率先提到人工選擇的效用,就是要將自然選擇比喻成農夫

另一個演化機制是人工選擇(artificial selection),是人

或飼養員,原理與家畜家禽經人工選擇挑選相同。

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精選 文章

愛到卡慘死─ 對外貌毫無抵抗力的性徵選擇 達爾文明白自然選擇不足以解釋所 有生命現象,特別在動物體態上某 些看起來不只沒有明顯的生存價 值,甚至還會妨礙行動及威脅生存 的性狀(trait),但這些性狀卻有 贏得配偶的優勢。達爾文在《物種 起源》中稱此演化機制為性徵選擇 (sexual selection)。 性徵選擇有兩個面相:一是由雌性 挑選雄性配偶,二是雄性相互比較 以求得雌性配偶。因此性徵選擇的 運作往往有賴於雄性演化出某個性 狀,而雌性對於此雄性身上的性狀

圖一:人工選擇以人為的喜好作為選擇方向,例如飼養員挑選有 19%油花的豬隻(A);性徵(鹿

有所偏好(圖一 B)。例如母獅見

角大小)選擇以異性的喜好(心形圖案)作為選擇方向(B)。

到雄獅的鬃毛就會感到興奮、雌性 軍艦鳥見到雄性軍艦鳥的鮮紅色鼓脹喉囊就會失心瘋、雌

而同時,這種「情人眼裡出西施式」的選擇會導致雄性

性孔雀瞧見雄性孔雀艷麗的尾屏就會把持不住,以及雌鹿

身上出現誇張奪目的性飾,造就出雌雄二態性(sexual

看見雄鹿頭上的角內心就會「小鹿亂撞(圖二)」。而在

dimorphism),即雌雄兩性呈現出不同的形態特徵,例

雄性動物身上的性飾(sexual ornamentation)足以抵銷

如體型大小和外貌上的分別。

對生存所帶來的不利或危害,因為它正是生殖成功的秘密 武器。此外,若一個性狀在繁殖功效上大於生存威脅,此

不過要注意,性飾的發展趨勢暗地裡卻是性徵選擇和自然

性狀還是可以被保留下來,因為淨效應還是有利於生存和

選擇兩股力量相互拉扯,因為性徵選擇會使性飾導向某個

繁殖。

方向,例如雌性孔雀喜愛雄性有長長的尾巴;但同時在現

圖二:性徵選擇的例子,可以容易分辨出雄性與雌性在體態特徵上的差異。每張圖的左邊為雌性,右邊為雄性,由左至右分別為獅子、軍艦鳥、 孔雀及鹿。(Photo by jean wimmerlin on Unsplash;Flickr-Sue Cantan, https://reurl.cc/mno4dM;Flickr-Kenneth Lu, https://reurl.cc/xZ9Xb1;Flickr-Caroline

Granycome, https://reurl.cc/GVxDRx)

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( Photo by Jason Leung on Unsplash)

衣 櫃 裡 少 的 , 是 件 涼 感?快 乾?還 是 無 臭 抗 菌 衣?

機能性布料的興起,更掀起一波衣料革命再進化。

日新月異的紡織技術,造就出現今的衣著快時尙。

一件衣服的 誕生

《科學月刊》606期 精采預吿


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