透過科學的眼睛看世界,也可以浪漫又熱血!——本文摘自《晨讀10分鐘:科學跟你想的不一樣》

文/雷雅淇

「我們DNA 裡的氮元素、牙齒裡的鈣元素、血液裡的鐵元素,還有我們所吃食物裡的碳元素,都是曾經大爆炸時的萬千星辰散落後組成的,所以我們每一個人都是星塵。」這是天文學家卡爾.薩根(Carl Sagan, 1934 -1996)曾說過的話,也讓我們感受到:科學家的眼中,是有另外一個浪漫宇宙的。

科學家眼中的宇宙,其實是很浪漫的。圖/pixabay

說到科學,總讓人感覺理性、冰冷、不留情面;科學家直面的是物質世界,而科學的目的即是藉由觀察和實驗,去了解世界各種現象背後的原理,並透過不斷的累積,然後歸納、化約成定律。接著再去探尋下一個現象,然後再試圖解釋,並一直重複這個循環的過程。

科學思考是違反直覺的,我們必須要去壓抑想要馬上解釋並得到答案的衝動,經由相對客觀的觀察與實驗去歸納出規則,儘管這可能不一定是最終的解答,對科學家來說仍是眾多心血,又或是一輩子、甚至是好幾個世代的共同探尋。

而這樣對自然炙熱的眼光,所看出去世界其實是相當浪漫的!這個章節的選文,讓我們試著去看看科學怎麼熱血的去回答你我身邊都有可能會碰到的問題。比如說,貝氏定理的實踐不只在課堂,在〈情人的加分扣分,請遵守貝氏定理〉裡我們來看看他如何有機會在你與人相遇、去算他是不是你真命天子或天女的機率!

湯圓浮起來跟糊化反應有關喔。圖/wikimedia

還有還有,爸媽老是會說煮熟的湯圓會浮起來,但你知道這跟糊化反應有關嗎?〈煮熟的湯圓為什麼會浮起來?〉裡會告訴我們,在廚房裡,它有除了煮湯圓水餃之外更廣的應用。

身而為人我很抱歉我會挑食,不過也不用太有罪惡感。〈「它根本不是人吃的東西!」這是大腦在面對討厭食物時的內心吶喊〉裡介紹了科學家做的有關挑食的研究,發現對於挑食的人們來說,大腦看到這些食物的時候根本就不把它當作食物。

諸如此類在我們看球賽、日劇的時候,又或是在我們面對生活的時候,科學知識其實是調味料。人們很早就在仰望星空,或許這就是人類最早對於自然的觀察吧!而逐漸的,透過科學家的追尋,我們從星空中逐漸知道了宇宙的誕生,構成你我的分子是如何而來的,這是我所能想到最浪漫的事了。

讓我們從這些直面科學的人、跟科學共處的人,去看看他們眼中浪漫的世界吧!

 

——本文摘自《晨讀10分鐘:科學跟你想的不一樣》,2019 年 6 月,親子天下出版

 

 

不論是即將進入高中、剛脫離高中、脫離高中很久的你;說到物理課,是否只有無奈跟眼神死?!

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【特輯】我們與野生動物的距離

當代的動物保育議題,無論是棲地保育或是野生動物復育,都與人類的行為選擇息息相關。本次《我們與野生動物的距離》專題,希望初窺這個龐大題目的一角:生而為人,遇上野生動物,我們可以做什麼?我們該怎麼做?

相遇,往往源自落難

許多人都有這樣無措的經驗:路邊遇到一隻看似受傷的動物,問題紛紛湧出:牠是誰?牠怎麼了?該如何幫助牠?

莫急莫慌莫害怕,全台灣有相當多的團體都在從事野生動物救傷的工作,小心觀察的同時,可依所在地設法連絡救傷單位:野生動物救傷單位表單 或者亦可至臉書社團 台灣野生鳥類緊急救助平台

如果想要了解這些投入野生動物救傷的人們,可以從這裡開始:

每種動物,每種保育困境

同樣面臨人類活動所造成的生存危機,每種生物需要量身打造其復育之路。生活在台灣的石虎、黑熊、食蛇龜、穿山甲、陸蟹,牠們都面臨了哪些問題?又有哪些努力正在進行中呢?

關心野生動物你還可以做什麼?

除了已經耳熟能詳一般的環保措施,如減塑生活、節約能源等,你可以透過消費行為選擇對環境更友善的產品,如施作友善農業的農產品,或甚至參與相關的公民科學活動,增加我們對於野生動物、環境的了解。

生態相關的公民科學活動,近年來相當最蓬勃發展,例子之一便是收集動物路殺資料的 四處爬爬走:路殺社

其他公民科學科學的參與活動,可見台灣的公民科學社團名錄:

 

 

 

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從太空往下看!我們生活的地球究竟長怎樣呢?——《俯視藍色星球》中

在太空中拍下地球與恆星的風景

42 號遠征過了兩週之後,我開始明白一件事:我非常喜歡在太空中拍照。

我已經慶祝過感恩節和我的生日,也適應了長期太空飛行的日常生活。在地球上每次遇到節日,我都會拍很多照片,但在太空的情況不一樣。我拍的不是家人和朋友,而是太空站窗外不斷變化的地球和恆星的風景。

有太多事情要學了!在地球上拍照時,像構圖、對焦、曝光和 ISO 等技術上的東西都很容易掌握,但是在太空中,這一切基本動作都要重新學起。在太空中對焦是再重要不過的事,尤其是拍夜景的時候。焦點只要稍微跑掉一點,整張照片就毀了,沒有失誤的空間。

在某些曝光條件下,使用手動設定比我們大多數人在地球上最常用的自動模式來得好,因為地球的反光很強,與全然黑暗的太空形成很大的反差,必須慢慢摸索如何得到最佳曝光。但這個學習主題實在很有趣,也沒有比太空站更棒的教室了。

我拍攝的照片有很高的多樣性,我自己都很意外。有白天用廣角鏡頭拍攝的地表上方大氣層的細弧線,用望遠鏡頭拍攝的城市和地標,夜晚的極光,城市燈光,日出和月升的畫面,這些都需要用到不同的相機設定和鏡頭。我也嘗試了以前沒用過的拍法:可以連續播放變成短片的縮時攝影。

這個畫面攝於巴基斯坦上空。即使是巨大的喜馬拉雅山,比起中國的沙漠和印度的叢林似乎都相形渺小。圖/大石出版提供

太空攝影師能拍的主題是無與倫比的,但要把這些影像完美捕捉下來,牽涉到藝術的部分比科學多得多,我還有很多東西要學。

我一直在想一個問題:我要怎麼和地球上的人分享這些精采的影像?

這些照片、縮時攝影和影片中有這麼多有意思的內容,可以帶回給地球上每一個人看。有數以百萬計的人都對我們在做的事情很感興趣,在社群媒體開始流行以前(我第一次太空飛行時都還沒有),我們沒有簡單的管道可以向大家展示太空船上發生的事。在 NASA 的協助下,我在推特和 Instagram 上開了帳號。

要從太空發文不是很容易,但我們找到了解決方法。太空站上的網路連線是斷斷續續的,連上的時候速度也很慢,我很難登入然後直接發文。所以我通常是把照片連同一段短圖說,用電子郵件寄給地球上太空人辦公室的專員,他再用我的帳號發文。這樣做之後,我才總算能夠開始大量分享我的太空任務實況。

中國西北部新疆地區的鳥瞰畫面。圖/大石出版提供

在太空怎麼送出驚喜

太空假期中最難做到的事情之一就是購物。所謂的難,其實應該叫做不可能,因為根本沒辦法真的做這件事。太空中也沒有快遞可以服務像我這種總是拖到最後一刻才要採買的人。基本上,你只能在升空前先想好要給同事的禮物,要不然就得在太空中即興發揮。

我肯定是屬於第二種人。在準備同事的生日禮物和耶誕禮物這方面,我承認我很失敗。我從我收到的愛心包裹裡拿了一些零食,如牛肉乾和巧克力,和一些特別的衣服,像 T 恤或短褲,用這些東西拼湊成一份禮物。但有些太空站的同事真的很懂得送禮。俄羅斯太空人就送了我們很特別的小禮物。我收到一支口琴,這輩子從來沒吹過,但學起來很好玩。

最棒的禮物是莎曼珊的男朋友里奧內.費拉送的。他請人把幾尊特別訂作的樂高太空人送到太空站來──我的那一尊真的很像我!

根據我的樣子設計的樂高太空人。這是莎曼珊.克利斯托孚瑞提的男朋友里奧內.費拉訂做的特別禮物,送上太空來給我們。圖/大石出版提供

莎曼珊生日時,他請一位歐洲最好的廚師準備一頓冷凍乾燥大餐,送上來給莎曼珊,自己也在地球上訂了一份一模一樣的餐點,所以在她生日當天他們可以一起吃同樣的一餐。莎曼珊有點緊張,對這件事一直保密。她不想讓大家知道她有個這麼體貼、這麼棒的法國男友,何況他的女朋友還不在地球上!

如果耶誕節是你最愛的節日,我建議你和俄羅斯太空人一起進行太空任務,因為 12 月 25日之後的幾個星期就是東正教耶誕節,所以你可以過兩次耶誕節。我在星城(Star City,位於莫斯科郊區)歷史悠久的俄羅斯太空飛行訓練中心受訓時,第一次知道俄羅斯東正教的信仰。從尤里.加蓋林開始,所有的俄羅斯太空人都在星城受訓。這裡有一座美麗的新教堂,與冰冷的蘇聯時代公寓和訓練中心建築形成鮮明的對比。東正教的伊沃夫神父(Father Iov)就在這個基地擔任類似牧師的角色。這位開朗的男子留著大鬍子,胖嘟嘟的,脾氣溫和,完全就是耶誕老人的完美替身。

1 月 7 日,我們在國際太空站上慶祝東正教耶誕節時,伊沃夫神父帶著一群神父從附近的塞吉耶夫鎮(Sergiev Posad)修道院到了莫斯科任務控制中心,我們通過與地面的視訊電話享受了一場音樂會。我們全體人員一起向筆記型電腦螢幕揮手,有些太空人的家屬也和神父在控制中心齊聚一堂,神父用無伴奏合唱的方式唱著傳統的讚美詩。

光影和型態變幻莫測的雲

雪不是我看到地球上唯一的白。雲也是白的。從我在太空的第一天起,一直到第 200 天,我都對光影和型態變幻莫測的雲深深著迷。如果說地球的每一區都有一種顏色,那麼每一區的雲也都有自己的型態。到後來,我只要瞄一眼下面雲層的形狀,就知道我們是在地球哪個位置的上空。

這種海洋與雲層的景象雖然常見,但有了日落時分的陽光反射和陰影,顯得特別美麗。畫面上還看得到地球大氣層薄薄的藍色光輝。圖/大石出版提供

我見過最有趣的天氣現象之一,是在大西洋最東南角的非洲納米比亞外海。納米比沙漠是地球上最乾燥的地方之一,可以看到許多超過 300 公尺高的驚人沙丘。其實,我第一次從太空中看到這些沙丘的時候,只是覺得哇塞,這些沙丘還真大,渾然不知這正是地球上最大的沙丘。每次我往這片荒蕪大地的沿岸海域看去,都會看見一種特定的天氣結構:一層在大西洋上空綿延數百公里的低矮薄雲,顯然從來沒有給那片乾燥的沙漠帶來一滴水。

世界另一頭的太平洋也有自己的一層白。我看到連綿數千公里的開闊藍色海洋,上頭點綴著蓬鬆的雲朵。太平洋的中央區域看起來很平和,通常沒有什麼暴風。白天飛越太平洋時,我最喜歡的時刻是黃昏和黎明,特別是西南太平洋,這裡可以看到巨大的雷爆往上延伸到平流層,有時甚至遠高於 1 萬 5000 公尺,在地球表面投下數百公里的影子。

有一次,我在太平洋上一個不知名的島嶼上空時,想到那些此時此刻正在經歷暴風雨、閃電和狂風的島民,而我正從上方看著這一切。只是從外太空我可以用整個星球的角度來看這件事,那只是地球巨大表面上的一個小點而已。

這給了我一個深刻的啟示──我們在日常的水深火熱之中,通常察覺不到還有一個更大的整體。

 

 

 

——本文摘自《俯視藍色星球:一位 NASA 太空人的 400 公里高空攝影紀實》,2019 年 4 月,大石國際文化出版

 

 

不論是即將進入高中、剛脫離高中、脫離高中很久的你;說到物理課,是否只有無奈跟眼神死?!

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使用科技拯救石虎 VS 文案到編輯的單鍵轉換,不務正業的路更寬廣──「PanSci TALK:不務正業」

從小到大,我們對於未來的想像似乎就像教科書裡說的那樣:在求學過程中找到興趣、努力進入想要的科系、畢業後順利進入跟專業有關的職場,然後幸福快樂地過上一輩子。直到我們經歷了真實的人生,才發現事情根本沒這麼容易。

不過,職業或興趣與所學不符,這樣的「不務正業」一定就是錯的、不好的嗎?或許也不一定。這次的「PanSciTALK」就要來跟大家聊聊「有沒有畢業然後不務正業的八卦?」,或許能與你一起,找一找自己的方向。

有沒有畢業然後不務正業的八卦?

流體力學跨生物,運用科技救石虎

專業原為應用力學的蔣雅郁,在某次造訪魁北克之後,便一直懷抱留學夢,即便面對紅斑性狼瘡的威脅,也未因此而停下腳步。不過,真正到了德國後,卻遇到了一位反骨的教授,領著蔣雅郁從物理的領域跨足到生物,利用流體力學的方法篩檢細胞。

除了在專業上跨出了原本的領域,蔣也在生活上踏出了原本的領域,在 318 學運時,她積極地在倫敦響應,以自己的力量去理解、探討這個問題。而面對核能等充滿爭議的議題,蔣也身體力行去探討這個研究,親自探訪車諾比,將第一手見聞帶給大家。

蔣雅郁分享自己近幾年參與的石虎計畫。

面對自己在意的議題,領域就更不是阻礙了。蔣雅郁分享到自己近幾年參與的石虎計畫,計畫團隊了各種方法,設計出一套預警系統,利用科技辨識橫越道路的動物,再依照不同動物的習性利用光線、聲音等方式對野生動物提出警告,避免牠們在車輛行經時橫越道路,藉此降低路殺事件。

文案─編輯轉換器,單鍵轉換世界更寬廣

「研之有物」的前任編輯林婷嫻則分享了自己從廣告人轉為編輯的歷程,雖然這兩者都是運用文字來達到目的,不過兩者間的目的卻很不一樣。文案最終是要達成商業利益,因此必須隱惡揚善;而編輯則更在意議題傳播,所以要謹守公正客觀。也正因如此,兩者間的轉換其實並不容易,而從廣告進入科普編輯,也可以說是挺不務正業的。

「研之有物」的前任編輯林婷嫻則分享了自己從廣告人轉為編輯的歷程。攝影/TW

在進行廣告文案寫作時,首先會進行客戶簡報,確定需求後,就要開始創意發想、集思廣益想出好點子進行提案,接著便進入規劃執行的階段,最後則需要分析整體行銷成果、結案。說到文案的生活,林婷嫻說工作心聲很像日劇「我要準時下班」一樣,但準時下班實在是太困難了,基本上很難達成。

圖/pixabay

至於進入科普編輯的領域,則是完全不一樣的世界。首先,編輯需要進行大量資料蒐集,找到適合採訪的人物或研究題目,而後進行約訪、採訪,並將訪問內容撰寫成文、搭配內文製作圖表。最後則是要刊登並宣傳這些內容。在這個過程中,編輯需要重視讀者的興趣,並由此開發議題。

以《研之有物》探討線蟲的文章為例,探討了「線蟲和真菌的獵食關係」這個議題,不過,一般人怎麼會對線蟲感興趣呢?這時候,就輪到編輯施展魔法了,他需要用讀者有興趣的東西,來包裝議題,在這個例子中,便是利用遊戲「傳說對決」來達成這件事。因此,文章的圖片也緊扣著遊戲的 PK 感,果然引起了迴響,再加上社群的傳播,便成了一篇成功的文章。

站上肥皂箱,說說你的不務正業吧!

除了兩位講者外,這次講座也開放觀眾站上肥皂箱,跟大家聊一聊他們是如何不務正業。

Mei 原本讀了外文系,後來念了幼教,最後卻跑去當主播。在這過程中,她也經過了許多焦慮的和抉擇的關卡。比如說,外文往幼教發展,其實要面對很多教育部政策和規定上面的限制,並不是說轉就轉如此簡單。而興趣、轉職難易度和收入來源等面向,也都需在決策時納入考量。回憶起剛進電視台當編輯的日子,Mei 說,背完上百支股票代碼只是剛好而已。後來,也要面臨「能者過勞」的挑戰,被上級要求主播順便兼製作。

不過,她並未因此打退堂鼓,而是不斷精進自己,也交出了好成績。走過了這麼跨域的旅程,她想要告訴大家的是:「路很長很多,沒有一條定義為『好』的路,別讓老了的自己後悔」。

路很長很多,沒有一條定義為『好』的路,別讓老了的自己後悔。圖/pixabay

而 Ethan 身為一位大學讀化學系,而後又進入應用化學所的人,可說是個很正統的化學人,不過,他剛進社會時做的工作跟化學卻是沒什麼關係。那時,他進入公文管理系統的廠商工作,為政府單位開發公文系統,後來也做過專案開發、活動規劃等工作內容。回顧自己的各項工作,Ethan 認為就像是電玩系統在點「技能樹」一樣。除了在就學時期學習理論和研究方法等,出了社會後的工作也是不斷在累積技能點數,他更期許大家能點出像是 YAMAHA 一樣,點出屬於自己的多角經營技能樹。

最後一位分享者其實還是一位高中生,她藉由訪問,了解許多學長姊對於不務正業的想法,也藉此反思自己對於未來的期望。她引述了學姊們的話,認為願意把握機會充實自己是具有優勢的,而不應將自己侷限於科系名稱中。不過,她也希望自己能夠學自己喜歡的東西、並將所學運用於未來的工作,所以,她現階段的目標是努力成為一位「務正業」的人。

如果對於不務正業很有興趣,覺得意猶未盡的話,可以參考我們的特輯「我念XX系,但我現在在做OO」喔!

現場大合照。攝影/TW

 

 

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泛.生活:大人放暑假

小時候等著放暑假,長大只能期待颱風假……工作太苦悶,除了滑手機看電視劇,泛科學院為重視新知的你,精選結合知識與生活的實體及線上課程。

泛.生活」新館別隆重推出,收納所有新奇好玩的生活知識課程,用知識調劑身心,建立新的 泛.生活 Style!

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用死者的精子生育後代:「遺腹生殖」是延續希望,還是製造孤兒?

本文授權轉載自領研公眾號
撰文  Shira Rubin
翻译 谷玉玺
编辑 魏潇

By Kiki Smith

在以色列,越來越多的母親開始為死者生下孩子;而對於逝者的父母,他們是否有權在兒子去世後用他的遺傳材料延續家族血脈?

四年多前,利亞特.瑪律卡(Liat Malka)進入了焦急的等待:一名素未謀面、已經離世的男子的精子將在培養皿中同她孤零零的卵子結合。這名以色列的幼稚園老師希望通過體外受精的方式孕育一個生命。一個月之後,她成功了。一個胚胎被轉移到了瑪律卡的子宮中,九個月後,希拉(Shira)誕生了,這個精心挑選出的名字在希伯來語中意味著「歌頌」與「祈禱」。

現在,希拉會時不時地注視她父親的照片。她和媽媽還有外祖母住在一起。在希拉的成長過程中,一直能看到這個戴著眼鏡的男人,咧開嘴巴對著她親暱地微笑。在她小的時候,還經常叫他的名字「巴魯克(Baruch)」。最近,瑪律卡一直在試圖讓她改口叫爸爸。「他笑得多好看啊,這是爸爸。」二人站在照片前,瑪律卡溫柔地對希拉說。

遺腹生殖:用死者的精子生育後代

過去二十年間,全世界遺腹生殖(posthumous reproduction)案例的數量雖少卻在穩步上升。在這種輔助生殖技術支援之下,男性們可以通過在世時捐獻,或去世後提取等方式留下遺傳物質,延續自己的血脈。專家們預測隨著相關生殖技術的流行,以及與傳統異性戀家庭(雙親模式家庭)相悖的「另類家庭」逐漸被接受,這種情況會變得越來越普遍。以色列這一鼓勵提高人口出生率的國家擁有全世界最高的體外受精技術(in vitro fertilization, IVF)平均使用率,它為這種新型的家庭創造模式提供了實驗室般蓬勃的發展環境。

以色列政府掌管著 IVF 相關的政策和資金,政府也有權決定誰有機會參與到相關專案之中。現如今,所有未滿 45 周歲的女性都能獲得無上限的資助用以在家撫養至多兩名嬰兒,並且她們可以使用已故配偶的精子完成受孕。但是,當逝者的父母為了延續後代而要求實施遺腹生殖時,事情就變得模糊不清了。在這種情況下,法院會根據具體情況進行裁決。在過去的十年間,複雜案件不斷出現,其中牽扯著不同類型的遺願和利益糾葛。法學專家和拉比(rabbi,指受過正規宗教教育,在猶太教會中擔任精神領袖和宗教導師的人)擔心遺腹生殖會侵害未出世孩子的權益。與此同時,其他國家的專家們擔心隨著這種技術在全世界的流行,政府監管和醫療管理的不足將難以面對其所帶來的諸多問題。

瑪律卡與希拉的故事

瑪律卡在 35 歲時從醫生那裡得知自己的卵子「供應」嚴重不足,正是那時她發現了這種技術。她在精子庫中搜尋著匿名捐獻者,但遲遲未定,她內心十分困擾,孩子將來可能要面對只知其母,不知其父的問題。她還擔心在這麼小的一個國家,她的孩子可能在將來會有與某個同父異母的兄弟姐妹相識甚至相愛的風險。

最終,瑪律卡在 YouTube 上看到了茱莉亞和弗拉德.波茲南斯基(Julia and Vlad Pozniansky)發佈的影片。這對夫婦正在爭取法律許可,希望捐贈出 25 歲兒子巴魯克的精子(在他因癌症去世前的幾天被凍存)。因為他在一份「生物學遺囑」(未經正式法律程式認證的生前遺留資訊)上詳細地描述了他的遺願保存自己的精子,用它來孕育一個新的生命。

瑪律卡在法律援助組織的説明下和波茲南斯基夫婦見了面。三個人開始準備簽署協定,讓瑪律卡可以用巴魯克的精子受孕。為了防止未來可能產生的糾紛,瑪律卡將金錢排除在協議之外,允許希拉的爺爺奶奶至少三周進行一次探望。經歷了為期一年的冗長手續,以及對巴魯克生物學遺囑有效性的持續爭論後,法院最終批准了他們的請求。2015 年,希拉誕生了。

瑪律卡回憶道,在懷孕期間她才感受到了真正的現實——她感受到了法律協議條款的嚴酷性。「我意識到波茲南斯基夫婦對我來說完全是陌生人,」她說,「我告訴他們,請給我些時間。」直到希拉出生後,瑪律卡才開始將他們接納為家人。

希拉的祖母——茱莉亞.波茲南斯基則認為,與體制和法律的抗爭是完全值得的。她認為他們的案子受到了媒體廣泛的關注,證明了遺腹生殖不該被看作是科幻小說中虛構的內容,而應該被當成是一項需要廣泛支援的技術。她說:「如果我們不向前邁進,如果我們說:『不,這不被允許』,那麼奇跡永遠不會向我們敞開懷抱。」

利亞特.瑪律卡向她的女兒希拉展示她已經去世的「生物學父親」——巴魯克.波茲南斯基的照片。他因癌症去世前,並不認識利亞特。圖片來源:Shira Rubin

在以色列遺腹生殖的案例是如何出現的

在以色列,試管嬰兒技術(或稱體外受精,IVF)是一個罕見的幾乎所有階層都會全力支援的話題,無關信仰或性別。「這個國家的人們強烈希望新生命的誕生。」 茱莉亞.波茲南斯基說,她和丈夫還有兩個兒子在幾十年前從俄羅斯搬到了以色列。失去巴魯克後,她在 55 歲的時候通過IVF技術利用捐獻的卵子誕下了另一個兒子。和很多以色列猶太人一樣,在經歷大屠殺和千年磨難後,波茲南斯基把繁育下一代看成是一種彌補人口損失的方式。

上世紀 90 年代中期,遺腹生殖案例就已經出現。2002 年 8 月 20 日,上士基萬.科恩(Keivan Cohen)在加沙地帶(Gaza Strip)執行軍事任務時被一名巴勒斯坦狙擊手射殺。他的母親瑞秋(Rachel)聯繫了幫助過瑪律卡的律師,她用盡十年時光只為爭取一次機會,希望用兒子的精子讓一名家族選中的女子受孕。

2007 年,法院做出了判斷:基萬.科恩確實曾想要個孩子,雖然他並沒有留下書面遺囑,而且並不知道父母會為他安排誰作為孩子的母親。2013 年 11 月,一位單親媽媽誕下了一名父親在 11 年前就已去世的女嬰,這個孩子正是科恩的合法後代。這一判決為後來者鋪平了道路。2009 年,另一名已去世的 22 歲癌症患者的口頭生物學遺囑被法院承認。2011 年,該法院認可了巴魯克.波茲南斯基寫下的生物學遺囑,現在他的女兒希拉已經三歲了。

***

精子來源不是問題,情感、社會、倫理和法律才是

和冗長的法律程序相比,取得逝者的精子顯得極其簡單。在死後的 24 36 小時內,死者的精子都能保持活性。醫生說,在某些罕見情況下,它們的活力可以保持 72 小時之久。對於用人工方法維持生命的病人,醫生們可以利用電擊刺激病人射精。在其他情況下,醫生還可以將針頭刺入睾丸中,通過活體組織切片的方式取得精子。他們也可以移除整個睾丸,提取其中的精子,或將這些材料冷凍起來以備後續的提取工作。

在所有環節中,「精子的來源是最不成問題的,但情感、社會、倫理和法律等問題才是關鍵。」時任特哈休莫醫院(Tel Hashomer Hospital)精子庫男性生殖中心主任的伊高爾.馬賈爾(Igal Madjar)表示。

由醫生、哲學家、律師和拉比組成的委員會在官方指導意見中對遺腹生殖做出了具體建議,隨後這份檔由以色列的司法部門批准發行。生物倫理學家拉維茨基(Ravitsky)也參與了指導意見的制定。她回憶道,幾乎所有人都達成了共識,該項技術應當被允許繼續進行。

司法部委員會創立了一個兩步走的程式,「死後取精」的操作一般能夠被「放行」,但這些遺傳材料的使用問題需要留給未來的法院定奪。此後,官方再沒有為將來可能出現的複雜情況提供確切的行動方針。

***

「人為創造出的孤兒」會造成另樣的認同困惑?

從那以後,針對遺腹生殖的立法沿革變得不再順利。直到今日,以色列法院也沒能清晰地回答來自倫理學家的問題:「為了滿足成人的願望,不計方式和代價創造一個孩子是符合倫理的麼?」因為實施遺腹生殖的權利並不掌握在死者父母手裡,他們的某些特殊需求會製造出一些難題,讓法庭在維護未出世孩子的權利和執行遺腹生殖法令中左右為難。

2017 年,一名法官推翻了另一名法官的判決,拒絕一對父母利用他們去世兒子的精子創造一個新的孩子、並將他作為自己的子女撫養成人的請求。儘管法庭認同逝者的遺囑以及這對父母想要完成兒子遺願的渴望,卻依舊堅持「父母不具有處置亡者精子的權利」,並且宣稱批准這樣的案件將會對孩子造成潛在的傷害。國際人類生殖學會(International Academy of Human Reproduction)的主席約瑟夫.申克爾(Joseph Schenker)贊成該判決。他認為「人為創造出的孤兒」有可能會在將來給孩子帶來身份認同危機。他說,問題就是社會並不知道這種情況下誕生的小孩「一旦知道自己不是一個獨立的個體,而只是某人的複製品,將作何感受」——以色列的法官在過去管這叫「為死者設立的活體紀念碑」。

律師艾利特.羅斯布魯姆曾和美軍上層進行溝通,其提倡為凍存精子和卵子創造一個補貼體系,該系統於2016年通過審核。圖片來源:Shira Rubin

儘管個別案件偶爾會被法庭駁回或延遲審理,但專家們表示,總體趨勢依然向著允許遺腹生殖的方向發展。雖然目前法國、德國、瑞典都選擇了禁止這項技術;而其他國家,比如愛爾蘭正在制定法令允許它的實施。在這樣的法律框架下,有許多相關問題需要仔細思考,比如繼承權以及孩子的撫養需求等。

專家們同時也發出了警告:不完善的立法把這個問題遺留在了一個十分危險的狀態。在美國,由於聯邦或州缺乏足夠的監督,已經將每年數十億美元的生育產業推向了一個激進的商業軌道,違法犯罪一觸即發。美國生殖醫學學會(The American Society for Reproductive Medicine)倫理委員會借鏡了以色列的指導意見,比如伴侶權利優先於逝者父母,並且在實施人工受精前需要有一段等待時間。但由於該領域內的法律存在不一致的現象,因此實施起來也很困難,已經出現了幾起父母利用去世孩子的遺傳物質創造孩子的案例。

健康和安全因素同樣需要考慮。在美國,臨床上對於如何獲取死者的精子和卵子並沒有統一的操作規程。而且,紐約大學朗格尼健康中心(New York University Langone Health)醫學倫理學部的亞瑟.卡普蘭(Arthur Caplan)說,他認為現在進行的臨床研究還不足以證明遺腹體外受精對病人是無風險的。「我們沒有關於精子活力的長期記錄,我們不知道等待 5 小時和 15 小時相比,它們是否更加健康。」卡普蘭說,死後取精是件「令人困擾的事。」

回到以色列,利亞特.瑪律卡說儘管面臨那麼多的風險,她和希拉現在已經過著幸福的生活。希拉從幼稚園放學後,她們倆經常會去海灘散步或是在客廳裡隨著希拉最喜歡的音樂起舞。「只有我和她,做我們喜歡的事」。她感到十分欣慰,瑪律卡知道自己和巴魯克.波茲南斯基做了一件美好的事,「創造了一個快樂的人。」她這樣說。有一天希拉將會明白,巴魯克曾一直盼望她的到來,瑪律卡說:「我會告訴她,爸爸就在某個地方,注視著她。」

本文轉載自領研公眾號,原文標題〈用死者的精子生育后代:“遗腹生殖”是延续希望,还是制造孤儿?

 

 

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像憤怒鳥一樣彈射的種子:豆科種子可以「炸」多遠呢?

  • 作者:何郁庭│國立中興大學森林系碩士畢業,現職計畫專任助理。

一個尋常午後,窗台邊突然傳來巨響。

原先以為是鳥撞上玻璃,走近一看,才發現是前幾天隨手採下木豆 (Cajanus cajan) 的莢果,因乾燥後開裂,發出巨大的爆裂聲。兩片木質果皮分別捲曲成螺旋狀,數顆木豆種子則彈射到各處,窗台前一片狼藉。

木豆 (Cajanus cajan)。成熟開裂的莢果,圖為當事莢果。圖/作者

開裂的兩片果皮很堅韌,怎樣也沒辦法回復成打開前的樣子,這引起了我的好奇。我猜想,部分的豆科植物是不是利用莢果開裂,使種子「彈射」到更遠的地方,以利於種子在更遠的地方發芽呢?

為此,我開始搜尋一些跟「豆科」以及「種子傳播」有關的報告,發現一篇來自雨林生態期刊 (Journal of Tropical Ecology)的文獻,這個研究位於西非的加彭 (Gabon),講述 Tetraberlinia moreliana 這種雨林中的喬木,如何讓光滑扁平的種子,從樹冠「彈射」到 50 公尺以外的沙地上。

T. moreliana 是豆科下甘豆亞科的大喬木,根據描述,樹高可以生長至 51 公尺,同時,它也是加彭地區雨林的「突出樹」,比週遭大多樹木來得更高,半圓形的樹冠遮住了週圍其他樹的樹冠。T. moreliana 的木質莢果生長於樹冠層並突出於樹冠,像一枝枝三角旗豎立。每個莢果內含 0-4 顆扁平盤狀的種子,而平均是 2 顆。

Tetraberlinia moreliana 莢果圖。A. 在樹上未開裂的莢果,長軸水平於地面,宛如一枝旗子豎在樹冠外層。B. 扁平盤狀的種子。C. 開裂的莢果。D. 完全乾燥後的莢果果皮。圖/Explosive seed dispersal of the rainforest tree Tetraberlinia moreliana (Leguminosae —
Caesalpinioideae) in Gabon.

種子可以彈射多遠呢?

研究人員嘗試觀測 T. moreliana 的種子究竟能彈射多遠,因此設計了試驗:

首先,他們定義了「水平傳播距離」,也就是彈射落底的種子,到樹冠邊緣的最近水平距離。

然後,在莢果成熟的 12月至 2月期間,每日計算有多少種子彈射到預設的區域,以 50 公尺為界,由於密集的植被和起伏的地形,水平距離小於 50公尺的區域並沒有計算種子落下的數量。又因為觀測的地點是沙地地形,所以也毋須擔心種子落地後滾去很遠的地方。實驗之所以不計算所有彈射的種子,而僅僅計算 50 公尺之外的種子,其實是因為觀測地點的限制,使得研究人員無法計算所有的彈射種子數量。T. moreliana 是雨林中特別高聳的獨立樹,距離林緣 50 公尺,除了落在雨林外沙地的種子,剩下的皆會落進雨林中,而雨林有複雜的垂直結構,包含樹冠層、第二樹冠層、灌叢、地被、腐植質…等,除此之外,還有各種附生植物及藤蔓,要從雨林中找到觀測樹所有的種子,是非常困難的!

這個觀察共調查了 4 棵樹,經過 3個月的計算,研究人員記錄到最遠的彈射距離可達 61 公尺,而彈射距離取決於樹的高度。他們對其中一棵樹進行較詳細的觀察,根據莢果估算了總種子數,大約有 15,000- 20,000 顆種子,其中 1.5- 2% 的種子彈射距離超過 50 公尺。

此外,研究中也爬上樹將莢果採下,將果序插在沙地上,觀察開裂時種子彈射的角度和距離。18 顆種子中,距離最遠的可達 23.2 公尺,仰角則平均 17.3°。

Tetraberlinia moreliana彈道假設剖面圖。實線為最佳路線。圖/Explosive seed dispersal of the rainforest tree Tetraberlinia moreliana (Leguminosae —Caesalpinioideae) in Gabon

研究人員試圖重建種子彈射的彈道,並繪製剖面圖。而這個預測的彈道有一些前提:

1. 起始點為樹冠外層
2. 沒有受到風及其他外力作用
3. 受到的空氣阻力與速度平方成正比
4. 接觸地面後便不再移動

依照以上前提而重建的軌跡,其起始點仰角為 21.2°,初始速度為 37.1公尺/秒,比前人研究沙盒樹 ( Hura crepitans) 彈射的起始速度 70 公尺/秒還要低得多。沙盒樹是大戟科的植物,彈射距離最遠紀錄是 41 公尺。

 

與沙盒樹同屬 Hura polyandra 果實爆開的畫面。(這邊是用暴力砸開)

生活中其他靠彈力傳播的種子與問題發想

毛毛蟲以會即將爆開的果實為食,會發生什麼事呢?

回想我們生活中常見的彈力傳播種子,不外乎兒時共同回憶的非洲鳳仙花、紫花酢漿草,除此之外,還有蕨類的孢子囊,彈射距離不外乎數十公分,然而 T. moreliana 卻能將種子傳遞到數十公尺之外,飛越其他樹木直至雨林的邊緣。

不過,有趣的是,若這是一個有效的傳播方式,又為什麼彈射距離超過 50 公尺的比例僅僅 2%呢?這個問題,並沒有在報告中得到明確解答。

再看看木豆,儘管原先的疑惑得到解答,卻隨之而來出現更多問題。木豆並非雨林中的突出樹,而是高 1- 2公尺的灌木,彈射的種子傳播策略,在原生育地有怎樣的優勢?此外,木豆的種子又能彈射多遠、速度多快?是否有方向性?這些問題,也許得自己設計實驗才能獲得解答了。

參考資料:

 

 

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你的基因是別人的專利?生技產業的金錢遊戲由此開啟

我們認為我們已經解開了創造之謎。 也許我們應該為宇宙申請專利,並為每個人的存在收取版稅。

──史蒂芬⋅霍金(Stephen Hawking)

專利是政府向聲稱首先發明某事物的個人、組織、或公司提供的特定的專有權。一旦獲得專利,該專利的持有者就可以在商業和非商業環境(包括研究)中禁止他人使用或收取使用費。在美國,1995 年 6月 8日或之後提交的實用專利的期限是從最早申請日起 20 年(台灣亦然);2015年 5月 13日或之後提交的外觀設計專利(基於裝飾性,非功能性的專利),其期限則為自簽發之日起 15 年(台灣新型專利 10 年,設計專利 12 年)。

你的基因是別人的專利?

筆者以前一直對著作等身或專利齊頂的人佩服得很;但後來才發現,像筆者這種號稱「著有上百篇學術論文」可能只是拿來嚇嚇人而已──因為可能根本沒有人在讀、甚至可以花錢來刊登。1 同樣地,大部分的專利可能根本沒什麼創新或意義!例如 2012 年,蘋果電腦公司獲得了一項用於 iPhone上之有圓角的矩形外觀「產品形狀」專利(其標題為「便攜式顯示設備的裝飾設計」)。你佩服這創見發明嗎?或許不!

但在這裡讓我們來看一更讓人啼笑皆非的專利:有公司將的某些基因專利了──你要先付權利金給該公司,才可以請醫生檢查「的基因」(檢查費另計)!或許史蒂芬‧霍金前面那句「……為每個人的存在收取版稅」並不是開玩笑的?!

當某些公司擁有你的基因專利,每個人的存在可能真的要收取版稅了。

全世界第一個生物科技專利

話說〈胰島素與生技產業誕生的故事〉1974 年史丹佛大學的生化教授柯漢(Stanley Cohen)及加州大學舊金山分校的生化教授薄耶兒(Herbert Boyer)成功地完成重組 DNA(recombinant DNA)實驗:將青蛙的部份基因導入大腸菌的質體內,讓它隨細菌大量繁殖。

報紙上科幻小說似的報導引起創投家史瓦生(Robert Swanson)的興趣,說服他們於 1976年合創了全世界第一家生物科技公司「基因泰克」(Genentech)。

另一方面,這些報導也引起了史丹佛大學專利辦公室雷莫爾斯(Niels Reimers)的注意。像一般學者一樣,柯漢及薄耶兒兩人從來沒有想到這技術可以或值得申請專利,也沒想到可能有商業價值,但在雷莫爾斯的鼓舞下,他們終於半信半疑地在 1974 年冬天申請全世界第一個生物科技專利「生產生物功能分子嵌合體的方法」(Process for producing biologically functional molecular chimeras)。

基因克隆專利的申請激怒了不少科學家。圖/pixabay

這項申請基因克隆(clone,複製之意)專利的消息傳到其他科學家時,不少生物科學家感到非常憤怒。例如後來因為首先闡釋了「重組DNA」之可行性、而獲得 1980 年諾貝爾醫學獎的史丹佛大學生化教授柏格(Paul Berg)寫道:「聲稱擁有在所有可能的載體及生物體中,以各種可能的方式重組、克隆所有可能之 DNA 的技術之商業所有權是可疑的、冒昧的、和傲慢的。」

他也擔心專利會將用公共資金支付的生物研究產品私有化。 然而,對柯漢和薄耶兒來說,這一些反對的聲音似乎都很無聊,因為他們認為重組 DNA的專利只不過是一堆紙張,在辦公室之間轉來轉去而已,可能比用於印刷它的油墨都還不值錢。

被批准後,生物研究成為一場金錢遊戲

1980年 12月 2日,美國專利商標局批准了該專利。原則上,方法專利可以因限制重要技術的應用而扼殺創新,但史丹佛大學明智而漂亮地處理這個問題,因而沒有產生任何負面後果:基本上免費給學術研究團體使用,而對唯利是圖之公司所收取的權利金也甚微薄。

儘管如此,顯然出乎柯漢和薄耶兒意料之外,這項專利及其它兩項類似的專利竟為史丹佛大學帶來了 2.5億多美元的權利金2。加上「基因泰克」這一產學合作的巨大成功,完全改變了 1980 年代後傳統生物科學研究的面貌,學術和商業之關係從此以後發生了十年前難以想像的變化:生物研究已不再是一個默默無聞、孤獨的象牙塔工作,而是一場大金錢遊戲!隨著錢的出現,當然帶來了全新的思維方式與問題。

基因專利改變了生物研究的面貌。圖/pixabay

愈來愈多的專利之爭

1980 年春天,哈佛大學校長思考著在校內成立生物科技公司來商業化研究窒的實驗結果;可是如此一來,教授的昇等與聘請等等,應該以他的學術研究或是金錢貢獻來決定呢?最後終被教授們否決而作罷。

因此其兩位生物科技明星教授 Mark Ptashne 和 Tom Maniatis 只好於年底在校外成立一個稱為「基因學研究所」(Genetics Institute)的公司。基因學研究所與基因泰克幾乎同時發展出透過重組 DNA製造「組織纖溶酶原激活物」(tissue plasminogen activator,用於打破心髒病發作受害者的血栓)蛋白的技術,但前者認為這技術很「明顯」,不應該專利;因此當基因泰克於 1988 年獲得了專利權後,立即吃上官司!

1989 年,當美國國家衛生研究院(NIH)正準備投入有系統地定序整個人類 DNA(人類基因組計畫 Human Genome Project)時,該院一位尚名不見經傳的研究員文特爾(Craig Venter)卻採取快速的散彈方法,只定序製造蛋白質的核酸片段3;如果這段序列與 DNA 資料庫裡某一段相似,那麼那段 DNA很可能就是一個基因的所在地。1991 年 6 月,文特爾在「科學」雜誌上發表了一篇具有里程碑意義的報告,描述了與 DNA 數據庫中具相似性的 337 個新基因之「暫時鑑定」;儘管文特爾幾乎都不知道這些基因的作用,院內官員還是鼓勵他申請專利;一年後,文特爾又在申請名單中增加了 2421 個序列。

從來沒有人申請過基因的專利!現在竟然有人連作用都還不清楚就要申請它們的專利!這惱火了一大堆科學家──包括當時擔任 NIH 國家人類基因組研究中心主任、發現 DNA 雙螺旋而獲得諾貝爾獎之華生(James Watson)。

代代相傳的基因,還要交權利金?(設計對白)

在一次關於基因組計劃的國會聽證會上,華生強烈地爆發反對之聲:「幾乎任何一隻猴子都可能鑑定這樣的片段(基因)」。因線蟲細胞基因組研究而獲得2002年諾貝爾醫學獎的蘇爾斯頓爵士(John Sulston)也寫道:「專利⎯至少是我所相信的專利⎯旨在保護發明。 找到基因片段沒有任何發明,怎麼可以專利?」華生也向上級抗議,問曰:連功能都不知道,這些專利除了等著坐收將來別人發現的可能商業利益外,它們到底保護了什麼?抗議不旦無效,也播下了他隔年被迫辭職的一顆種子(美國國家衛生研究院後來也改變其基因專利的立場)。

文特爾也因為受不了內部無止無休的爭論,而於 1992 年辭職,在外與 William Haseltine 成立了專做學術研究及商業化其成果的兩個公司。1993 年英國一大藥廠花了 1.25 億美元買了他的所有專利之商業化權利;1995 年,兩人的相片出現在 5 月 8 號的 《商業周刊》(BusinessWeek;亦作《彭博商業周刊》)封面:「基因王/這兩名聲稱擁有潛在的遺傳密碼金礦。他們能兌現嗎?」

乳癌基因也能申請專利?

Mary-Claire King 在獲得數學學士學位後,到加州大學伯克利分校攻讀統計博士學位時,卻因上了一遺傳學課程而轉攻遺傳學博士,開始做實驗生物學的研究。她分析了蛋白質編碼基因的 DNA 序列,發現人類和黑猩猩兩物種之間的進化距離非常小:99%的氨基酸序列是相同的。1975 年,「科學」以這一個發現作為 4 月 11 日那期的封面故事,使她一舉成名。

人類和黑猩猩之間有99%的胺基酸序列是相同的。圖/science

70 年代早期,當癌症研究主要還是集中在病毒或是外在因素時,King 卻固執地認為乳腺癌可能是由遺傳突變引起的!在花了  17 年,分析了 1500 多個乳腺癌家庭後,她終於找到了這個基因的所在地。 1990 年,King的實驗室在《科學》上發表了具有里程碑意義的論文,確定了 17 號染色體上的乳腺癌基因 BRCA1 4的位置,引發了一場揭發 BRCA1核酸序列的競賽。

但在這一競賽中,King卻不幸於 1994 年輸給了猶他大學之 Mark Skolnick 團隊(包括他於 1991 年所合創之 Myriad Genetics研究人員)。

1997 年,Myriad Genetics取得了關於測序 BRCA1基因、相關突變、和相關診斷測試的專利。鑑於公眾對乳腺癌的關注,Myriad 本認為他們的測試會受到激動的歡迎;沒想到因追求基因專利,Myriad 所受到的卻是科學和醫學界的巨大反彈!Myriad在乳腺癌基因檢測的專利壟斷且嚴重地阻礙了消費者尋求醫療意見與測試,因此反彈在 2009 年達到了高峰:「美國公民自由聯盟代表」(American Civil Liberty Union)於五月代表多方團體對 Myriad 及美國專利商標局提起訴訟,謂「這案例質疑授予個人個性的最基本要素之專利的合法性和合憲性。」

Myriad乳腺癌基因檢測專利引發嚴重反彈。圖/nature

這案件一直上訴到美國最高法院。4 年後的 2013 年 6 月 13 日,美國最高法院終於以全票通過推翻這項基因的專利:「Myriad 沒有創造任何東西:雖然可以肯定地說它發現了一種重要且有用的基因,但將該基因與其周圍的遺傳物質分離並不是一種發明行為。」在裁決後的幾小時,立即有公司廣告低於美金千元──不到 Myriad 之1/3──的檢測費5

最終判決:自然產物不具專利資格!

在美國最高法院裁決之前,已有超過 4,300 個人類基因獲得了專利。 最高法院的裁決使這些基因專利失效,讓它們可以重新回到研究室和普化商業基因檢測。King 在聽到這一勝訴後,興奮地謂「對於患者、醫生、科學家、和常識來說,這是一個了不起的結果。」

美國最高法院判決天然存在的 DNA 片段雖然被分離,但仍然是「自然產物」,因此不具專利資格;但法院同時也特別提到了一種稱為互補DNA(cDNA)之人工合成的基因 3,因它不是「自然產物」,還是可以申請專利。

天然DNA屬自然產物,不具專利資格,但人工合成的cDNA則有專利資格。圖/pixabay

對基因專利的進一步深思

筆者可以了解為什麼學術研究人員需要申請專利:因為如果別人申請了,可能會導致其研究受到限制。

事實上,大約有 80%的 DNA 專利持有人均是大學和非營利組織。這些研究大部分都是政府用納稅人的錢資助的,因此他們大多不是非常認真的去保護他們的專利。學校取得的專利,既然是用納稅人的錢資助研究的成果,那便應該屬於整個社會的,任何營利公司都可以申請使用。

但如果只讓某一公司穫得獨家專利使用權,像 Myriad Genetics 一樣地壟斷市場及阻礙進一步的研發,這是否合理?如果這某一營利公司是專利教授在外面的公司,這是否造成「利益衝突」?又如果專利教授在外面又有自己的公司(像發現 BRCA序列之 Skolnick一樣),那麼專利歸誰⎯學校或是公司?….. 這些都是學術和大金錢遊戲互相勾結後所帶來的問題,值得我們深思。

註解

  1. 現在(濫竽充數)期刊之多實在是難以想像!因此百篇學術論文已經不算什麼了(請參考「從陳震遠事件看學術界」⎯⎯見「我愛科學」)。至於只要花錢就可以發表論文,最近網絡上談得不少,筆者在「一手遮天的高科技大騙案:Theranos之興衰(三)」一文也提到。
  2. 學校一般會將 40%的權利金給發明或發現專利的教授,40%給教授所屬之所系,其它作為專利部門的經費。早期(現在就不知道)的專利教授(例如發現胰島素之Frederick Banting,以及柯漢和薄耶兒),都將(大)部分權利金捐出來。
  3. 基因透過信使 RNA(mRNA)製造蛋白質,因此可以由人體內所發現之信使 RNA,反向合成稱為「互補DNA」(complementary DNA,cDNA)的基因。互補 DNA與自然基因不同的是:前者沒有內含子(intron)。自然界中控制蛋白質合成的基因序列通常不是連續的,而是由許多以內含子分離之外顯子(exon)片段組成的。例如「我出生在桃園市」是指示製造胰島素的基因,但染色體內的基因序列卻是「我出生此可以成的桃園市」:「我出生」、「在」、「桃園市」就是外顯子,「此可以」、「成的」則是內含子,「我出生在桃園市」就是互補 DNA
  4. 乳腺癌基因稱為 BRCA,為英文 Breast Cancer(有謂 Berkeley, CA)之縮寫,因後來又發現另一基因,故有 BRCA1 及 BRCA2 之分。BRCA 本身不會導致癌症,事實上它們可通過修復可能導致癌症的 DNA 斷裂來幫助預防它,因此它們實際上是一種腫瘤抑制基因。BRCA 基因的遺傳變異或突變有時會阻止它們的正常運作,而導致癌症。
  5. 現在只要 250 元美金,但這並不代表每個人都需要檢測:雖然 BRCA 基因的變異可以通過家族傳播,增加患某些癌症的風險,但並不是每個繼承 BRCA 變體的人都會患上癌症;事實上大多數乳腺癌、卵巢癌、和前列腺癌病例都不是由遺傳性 BRCA 變異引起的。
 

 

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舊問題舊假說的新研究:斑馬的黑白條紋有助降溫嗎?

文/小肥波│販賣腦汁維生的蛋散,最愛吃喝玩樂,望有錢從天而降,全人類不須工作。

有關斑馬條紋的傳說,大概有個1千8百種~

馬科動物為何只有斑馬演化出黑白相間的紋理?人類有多達 18 個不同假說,主流意見認為:斑馬用黑白紋調節體溫。不過研究了 20 年斑馬紋的 Tim Caro 曾在《斑馬紋 (Zebra Stripes) 》一書否定說法,年初 Caro 團隊刊於 PLOS One 的研究亦重申,斑馬紋的主要用途是影響吸血昆蟲的視覺,令其難以著陸叮咬斑馬。

曾經也有一說認為,斑馬的條紋可以使掠食者不易看清楚他們,但科學家普遍不認同此假說。圖/IMDb

最新刊於《自然歷史期刊》的研究則再次推翻「斑馬紋不是調節體溫」的說法,並首度以 2 隻生活於非洲天然棲息地的斑馬,分析黑白紋間的溫差,發現在每天最熱的七個小時裡,兩種不同顏色的間紋,黑色紋溫度會比白色紋高 12-15°C ,並會在斑馬皮上產生對流有助降溫。

黑白條紋可以降溫?那就穿上條紋衣試試看吧

此研究由生態學家 Stephen Cobb 及妻子 Alison Cobb 進行。 Alison 指出:過去 40 年他們都與 Tim Caro 一樣做類似實驗,以斑馬皮套在鐵水桶上,再對比套有其他動物皮毛的水桶溫度,但明顯與現實仍有差異,因此決定在非洲追蹤活生生的斑馬,了解為何這種馬科動物仍可在大熱天時悠然自在地於草原漫步。

沒有冷氣,在大熱天還到處趴趴走的斑馬們。圖/pixabay

團隊後來將斑馬皮套在馬身上,發現斑馬紋也有類似溫差,黑色紋溫度會高 16°C 。不過,套上斑馬皮並不等於能讓馬可調控體溫:活斑馬的黑色紋只會升至 56°C ,斑馬皮的黑色紋則會暴升至 71°C 。

當然加了一層皮毛已相當熱吧,然而 Stephen 與 Alison 認為還有其他機制幫助調控斑馬體溫。經過細心調查,發現對流可能受馬科動物包括斑馬分泌的泡沫汗加強,而泡沫汗本身已比正常汗水有更大表面面積,加快其蒸發速度幫助降溫。

只穿條紋衣不夠!還要有豎起的黑色毛髮

另一方面, Stephen 與 Alison 又發現斑馬黑色紋上的毛髮會竪起,可能在早上已將較涼空氣吸住,然後容許空氣流動與泡沫汗蒸發得更快,從而令斑馬在日間感到更涼快。

Stephen 與 Alison 發現斑馬黑色紋上的毛髮會竪起。圖/Alison Cobb

Stephen 與 Alison 在總結時表示,斑馬紋、泡沫汗與黑色紋毛髮竪起都是斑馬在炎熱天氣下降溫的三種重要因素。此外,他倆又指出 Caro 團隊認為斑馬紋有阻止吸血昆蟲叮咬研究的結論並非不正確,只是他們認為黑白紋以物理方式造成空氣渦流 (eddy) ,才是阻止吸血昆蟲著陸的原因。

當然,研究無法完全停止學界對斑馬紋的爭議,相反更可看到斑馬紋機制比人類想像中複雜得多,未來相信會有更多相關研究解構斑馬紋演化之謎。不過, Alison 就在新聞稿指:「我已經 85 歲了,這些粗活還是留給其他學者做吧!」

參考文獻

  • Cobb, A. & Cobb, S. (2019).Do zebra stripes influence thermoregulation?. Journal of Natural History, 53:13-14, 863-879. DOI: 10.1080/00222933.2019.160760
 

 

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頭小身體大,那些超可愛的古生物!——《真實尺寸的古生物圖鑑》

編按:本文摘選自《真實尺寸的古生物圖鑑》,這是一本想要呈現「真實感」的圖鑑,除了數字外,更直接將不復存在的古生物放進現代風景中。需要注意的是,本書採用的是「代表性的尺寸」,在取景時拿掉水棲、陸棲的各種制約,嚴格來說不能算是「尺寸」資料,充其量只能說是讓讀者簡單輕鬆地「感受」大小。如果想知道更多關於本書的編纂資訊,詳細內容在文末喔。

會游泳還是不會游?這是個問題

「早上來個早安滑吧!」爸爸媽媽帶著女兒一行三人拿著滑雪板一路往上爬,迎接他們的是溫暖和煦的朝陽,乾冷無風的氣候,真是個滑雪的好日子。

「爸爸,這個是什麼啊?」經女兒這麼一問,父親才發現到,自己把一隻奇特的生物連同滑雪板一起帶出來了。

牢牢黏在滑雪板上的動物是崇高霍爾鱟 (Hallipterus excelsior), 屬於海蠍類。之前的文章中,已經介紹過海蠍類,但是看來有漏網之鱟,莫非「板」就是個如意門,因而讓牠穿越到「冰雪世界」來了。

根據「紀錄」,霍爾鱟是生存於泥盆紀的海蠍類,體長約 1m 左右,算是大型種。其出現時間晚於「海蠍類全盛時期」。當時的海洋世界,有頷的魚類逐漸大型化,海蠍類的生態霸主地位,急速消退。

霍爾鱟相較先前介紹的其他海蠍類,有幾個差異之處。牠不像混足鱟有著可以捕食獵物的附肢,也不像大眼銳肢鱟和角翼肢鱟,有著前端寬扁的附肢適合游泳,所以究竟會不會游泳,仍是個謎。

體長兩公尺,史上最強兩棲類

美術館內有個以「古生代」為主題的展覽室,裡面展示的畫作都是描繪 3 億年前,存活於當時世界的古生代生物。坐在展覽室中央的沙發上,看著圖畫,遙想悠久的歷史,不禁有一絲悵然。以古生代生物為主題的本書業已接近尾聲,之後要介紹什麼動植物好呢?

正沉浸於感慨之際,有個動物緩緩的爬了過來,身體沉甸甸的,非常有分量。牠是生活在古生代末期美國的兩棲類動物,名叫作大頭引螈 (Eryopsmegacephalus)。

引螈不單只是「大型兩棲類」而已。牠的嘴裡有尖銳的牙齒,還有張開幅度很大的下巴,完全是肉食性動物的特徵。從這方面來看,可以算是「史上最強兩棲類」。

古生代末期的水底世界,引螈在生態系中屬於「支配者」。當時在內陸擴張「勢力」的單孔類大型肉食動物,應該也會互相競爭看誰是生態系最頂層吧。

展覽室裡掛著古生代各個時代「最強種」的畫像。引螈看了大概也會引發思鄉之情吧!看起來完全沒有要襲擊身旁女性的樣子,這樣我就放心了。不過這麼「和樂融融」的美術館,就我所知是不存在於世界上啦。

小頭短脖子,體型大也很可愛

最近遛狗時也會一起遛羅氏杯喙龍 (Cotylorhynchus romeri)。這種體長超過 3.5m 的龐然大物,走起路來慢吞吞的,所以不需要牽繩。小狗似乎也習以為常,能在絲毫不驚嚇的狀況下一起散步。這樣看起來,杯喙龍好像滿好飼養的,本來以為這種大小要養在室內很麻煩呢!

杯喙龍是有著像酒桶般身軀的單孔類,最主要的特徵,就是一顆跟身材不成比例的小頭,而且是植食性動物。飼養杯喙龍要注意的是,正如你所見,因為頭太小,脖子一定不長,嘴巴沒辦法接近地面。所以給水盆不要放在地上,而要架高放在杯喙龍嘴巴碰得到的地方。

依據「紀錄」,杯喙龍是二疊紀非常具代表性的動物之一。當時單孔類最大等級有巨大異齒龍,或是亞歷山大伊氏獸,兩者幾乎是同樣尺寸。

根據 2016 年發表的研究,杯喙龍所屬的卡色龍類,可能為水棲。的確,如果是水棲,就可以解決「嘴巴無法靠近地面」的問題。短短的四肢,比起在陸地上行走,應該更適合在水中滑動。


這本圖鑑和你想的不一樣!

這些尺寸各異的生命型態,光用看的就讓人興奮雀躍。尤其是現今已經不存在的古生物,更是有種說不出的浪漫。只要打開圖鑑,多姿多采的物種一定能刺激你的好奇心與求知欲。

在這麼多的圖鑑裡,最容易被忽略的就是「真實感」。

不論是在單張的圖片,或是還原各種年代各個場景下,通常都不容易判斷出古生物的實際體型究竟有多大。當然,圖鑑內都會標註「體長 1m」「全長 3m」之類的「數字」。但是光只有數字真的有點⋯⋯

於是本書《真實尺寸的古生物圖鑑》因而誕生了。將各個年代的古生物,配置於現代(生活周邊)的風景中,看了必定可以具體感受到「一般圖鑑」裡刊載的古生物,原來「竟然這麼大(或這麼小)!」的「真實感」。

原來古生物竟然這麼大(或這麼小)!圖/pexels

本書收錄的「古生代生物」,涵蓋自前寒武時期末期的「埃迪卡拉紀」,到古生代末期二疊紀的代表性古生物,並且將牠們放置於現代生活場域。包括史上最初的霸者奇蝦、古生代「幕後英雄」三葉蟲、最早期的陸生四足動物魚石螈、大型的巨脈蜻蜓、有巨大背帆的異齒龍等,一般圖鑑常看到的「名人們」,各位可從本書中真實感受到牠們的「實際大小」。

本書的審定群,是曾經協助《古生物黑皮書系列》的群馬縣立自然史博物館人員,作者由衷感謝。而書中最重要的插圖,則是由上村一樹先生繪製各種古生物,再由服部雅人先生將這些「名人」融入現代場景。美術設計由《古生物黑皮書系列》的 WSB inc. 橫山明彥先生負責,文稿編輯則由技術評論社的大倉誠二先生擔任。

對於本書,我個人最大的期望是,閱覽本書的各位都能在看到古生物融入現代生活時,為那種逼真和震撼而感到興奮,並且樂在其中。

趁此先說明一下,古生物的尺寸是藉由分析化石而來,會根據取材的資訊而有差異。

本書採用了「代表性的尺寸」。事實上生物本身就存在著「個體差異」,嚴格來說不能算是「尺寸」資料,充其量只能說是讓讀者簡單輕鬆的「感受」大小。其中有幾張「現代場景」圖,除了主要的古生物外,也讓其他頁面的古生物作為「比例尺」露面。

各位可以找找哪個古生物就藏在何處,並請一定要比對前後頁面,享受一下互相對照的樂趣。

此外,在現代環境的取景上,已經拿掉水棲、陸棲的各種制約。例如實際上為水棲的古生物,也會放在陸地的場景中,請務必注意!而有關正確的生態資訊,會以「○○○紀海洋」的形式(簡單版)呈現,並搭配有助於了解生態的插圖,請加以參考。

本文摘自《真實尺寸的古生物圖鑑˙古生代篇》,2019 年 6 月,如何出版

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如何用拳頭把雞肉打熟?世界上可能還是有一拳解決不了的事……

雞肉能夠用拳頭打熟嗎?

如果你覺得這問題實在很蠢,請不要懷疑自己!這個在國外論壇早已行之有年的著名蠢問題,最早出現在2010年,問法大概是:能不能從高空中把火雞丟下來,然後靠空氣壓縮加熱的方式把火雞用熟……之類的。

相關的問題一直換湯不換藥,總之就是大家想用各種不同的方法把雞肉弄熟,於是衍生出了很多其他的版本,多年來也已經被破解過了好幾次(What if網站、流言終結者都做過很多類似的事情),而用手打熟火雞是這一兩年的進化版。雖然說這是個蠢問題,但也是個很棒的天才科學問題!所以到底能不能用這些方法把雞肉弄熟呢?

中年男子試圖在馬路上烤雞.jpg (卡通: FamilyGuy 圖片來源:funnycollectionworld.blogspot.com)

何謂:肉熟了?

在我們進階到討論各式奇異的方式到底能不能把肉弄熟之前,需要先定義關於「肉煮熟」這件事。要把肉煮熟的原因不外乎是為了降低生肉中病原菌的危害,但是把肉加熱到變熟」和「一塊熱熱的生肉」是不一樣的兩件事,是指從裡到外都處於一個熟的狀態,例如蛋白質已經變質、剖開來不會有血水流出(除非是牛排)、整個肉塊都是處於一個足夠的溫度,滿足這些狀況才算是「熟肉」。而不是像炙燒牛肉那樣表面用噴槍烤色,但裡面沒有全熟的雞肉,一定是不能吃的啊。

這是一塊生雞肉。source:PICRYL

雖然不同的肉類都有不同的加熱門檻,但其實我們不太需要尋找什麼複雜的科學研究,因為關於料理,有種神奇的指導手冊,叫做「食譜」。從各式各樣的食譜上我們能知道,完熟的雞肉需要熱到75°C,這裡並不是指用 75°C 去加熱喔,依照偉哉熱力學定律,這樣會加熱到天花地老。若是要裡裡外外都至少是這個溫度的話,會用更高的溫度去加熱肉類。例如你要完美的烘烤雞肉的話,有些食譜會建議你用像是 180°C 這樣高很多的溫度去烘烤。

 要用多少熱?

既然要把肉煮熟,我們就要試著改變肉的溫度,要改變肉的溫度,我們就需要一個很關鍵、但大家高中一定都學過的概念:比熱。這個任務在帳面上看起來似乎很簡單(?):找出肉類(先假設雞肉就好了)的比熱,然後假設它的重量,再計算需要提供多少單位的熱量就好了~ 而產生熱量的方法千千百百種,所以之後就看我們怎麼灌奇怪的熱量來源給這塊肉了!

感謝方便的網站 Engineering Toolbox,裡面有紀載各種許多種食物冰點以上和以下的比熱,甚至連烏龜肉都有!如果雞肉是退冰之後再從室溫中開始加熱,從這張表我們得知這時肉雞(broiler)的比熱是3.22  kJ/(kg·K)。

而如果是扎扎實實的「雞肉」的話,要把一團2公斤重的肉塊(可能是雞胸肉之類的)從室溫25度加熱到75度,就會需要 3.22 x 2 x (75-25)=322 kJ (千焦)的能量

已知用火人類正常的加熱方式是用煮的、烤的、或是煎的來提供這322 千焦的熱量,但是現在我們的格鬥廚師竟然打算用「打擊的方式來產生這些能量!?

Are you not strong enough??(圖片來源:9gag)

準備好你的拳頭,開始要料理雞肉囉!

我們的手掌重量平均佔體重0.59%,如果我們的手打雞廚師體重大約80公斤,那麼他的手掌就大約重0.47公斤,我們也大膽假設這位大廚經過拳擊訓練,可以揮出格鬥冠軍等級的重拳,時速高達40公里(秒速11公尺)。但是接下來有個很重要的東西我們要想辦法先假設,就是這一拳把下去……有多少能量會傳到雞肉上呢?又會怎麼樣傳遞呢?

這會是這個蠢問題裡面最最最耐人尋味的一個環節。因為現實世界中,當我們打一個物體的當下,能量會以很多不同的方式分配,例如聲音、震動、型變⋯⋯等等將能量吸收掉。另外還有熱傳導的問題:因為不管用哪一種方法煮東西,一定都遇過裡面沒熟的情況;而若採用的是拳擊加熱法的話,絕大部分的熱能都會集中在表面,裡面的雞肉這該怎麼辦呢?

如果我們先把這些複雜的考量先放一邊,就假設40%的能量可以轉換成熱量並被雞肉吸收好了。接著帶入動能方程式 Ek=mv2/2,就可以知道廚師的一拳能量大概只有28.4焦耳,再加上預設的40%能量:這一拳不過才給了雞肉11.4焦耳的能量而已,要達標161千焦,這位廚師需要在雞肉冷掉之前揮出1萬4千多拳!

R編稍微自己試驗了一下:一秒內平均大概能揮出2拳,極限大概就是3拳,這樣就算在熱量不散失的情況下,廚師還要在那邊打一塊雞肉長達77分鐘。這樣看起來這世界上應該只有兩個類人類可以把雞肉打熟:一個是拳四郎,另一個是白金之星。

放心,你的臉沒有熟,只是變紅了(圖片來源: Meme Generator)

如果我們還是堅持要用拳頭,而且要求這位廚師一拳瞬間完工的話,那這拳該要多快呢?讓我們來參考一下微波爐的火力,1000瓦應該很夠用了(雖然這不是大多數人建議煮雞肉的方式,味道一定不好),但這樣我們就有轉化拳頭功率的參數了。如此一來,拳頭的速度需要高達秒速1170公尺,這速堪比太空梭啊!我看這一拳下去雞肉會不會熟不知道,但是一定都要變成肉末了。

再說一次~這已經不是生物所能到達的境界了,連世界上出拳最快速的生物–蝦蛄,出拳速度也只有秒速23公尺而已(幸好牠小小一隻不然力量會很可怕)。

全世界出拳最快速、比例上世界最強拳擊手:蝦蛄(圖片來源::維基百科)

還是要告訴大家~ 以上的計算只是非常大概的解釋這是多麼蠢的主意XD

有電鍋用電鍋、有烤箱用烤箱,如果今天你能解決的出拳的速度和熱傳導的問題,還是乖乖地用食譜建議的方式料理雞肉吧~ 但是如果之後有人願意以這為出發點,用單點碰撞加熱的方式建立一個完整的雞肉內部熱傳導模式(其實已經有了,但是跟用拳頭這件事實在很難共鳴),研發出完全不一樣的雞肉烹調技術,那我很願意嘗鮮喔!!

參考資料

  1. How many times do you have to slap a chicken to cook it?
  2. Specific Heat of Food and Foodstuff
  3. 肉類烘烤時間和與時間估算
  4. The true force of a boxer’s punch 
  5. Pro Boxer’s Punch Carries Heavy Weight
  6. 維基百科:蝦蛄、數量級(速度能量)、熱傳導比熱

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