十万年灰狼DNA,替狗的起源带来什麽启示?

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由化石、遗骸等材料获取古代 DNA,是探索生物遗传史的利器。2022 年一篇论文报告大量古代狼的基因组,探讨狼群的变迁。

狗源自於狼,对古代狼的研究,是否也能厘清狗在哪儿驯化?尽管这项研究没有提供直接的明确答案,依然带来有用的线索。

未满 2.3 万年的狼,血缘主要源自西伯利亚

中文称之为「狼」的动物有好几款,狗的祖先是灰狼(grey wolf,学名 Canis lupus),主要住在北美洲,以及欧亚大陆靠北边的区域,欧洲、中东、中亚、北亚、东亚。这项研究获得 66 个新的古代基因组,加上之前发表过一共 72 个,覆盖率介於 0.02 到 13。

最古老的样本距今约 10 万年,大部分地点位於欧洲、西伯利亚的东北部、北美洲。获得每一个地区,不同年代的大批样本,便能比较狼在不同时间、空间的血缘变化。

不同地区一直都有狼,假如各地的狼不太交流,那麽每一个地区的狼,遗传上都会更接近同一地区,更早与更晚的狼,和其他地区的同类差异较大。然而比对得知,狼的血缘主要取决於时代,而非地点。

比方说欧洲 1 万年前的狼,和 1 万年前的美洲同类比较近,却和 3 万年前的欧洲狼比较疏远。由此推论,古代各地狼群间的遗传流动应该非常频繁,没有某地狼群孤立太久。

最明确的案例发生在距今 2.3 到 2.8 万年前。比 2.3 万年更晚的狼,和比 2.8 万年更早的狼,遗传上各自形成较近的一群。这是由於源自西伯利亚的血缘,向其他地区单向输出所致。

晚於 2.3 万年,各地的狼有很大比例血缘,能追溯到 2 万多年前的西伯利亚狼群。欧洲古代狼群仍保留 10 到 40% 更早的血缘,没有被完全取代。等到最近 1 万年内,欧洲狼群的 DNA 又往西伯利亚、中国流动。

北美洲换过新血,再度与郊狼混血

相比之下,北美洲早於 2.3 万年的血缘完全消失不见,彻底换上一批新血,和当地更早的同类可以说是不同的遗传族群,光凭化石根本无从得知。

北美洲另有一个犬科物种:郊狼(coyote,学名 Canis latrans),和灰狼可以生产後代。两者遗传上约在 70 万年前分家,至少 10 万年前便陆续有遗传交流。

北美洲晚於 2.3 万年的狼,血缘皆能追溯到西伯利亚近期的移民;如今北美洲的狼群,可以视为前述血缘加上 10 到 20% 郊狼的合体。换句话说,北美洲比较早的狼就有郊狼血缘,全灭换过一批以後,很快又与郊狼混血。

北美洲的狼皆配备郊狼成分,而欧亚大陆所有的狼都缺乏,可见狼群向美洲的迁徙是单行道,只有从亚洲向美洲移民,没有再回来的。

狼遗传适应的存在感迅速跃升,比狗狗驯化更早

生物的 DNA 不断改变,和外界环境互动之下,有些遗传变异显得有利,存在感上升。根据论文的分析办法,在最近 10 万年狼的基因组上侦测到 24 处遗传适应。

最强烈的讯号位於第 25 号染色体的 IFT88 基因附近,距今 3 到 4 万年前间,从 0% 直接跃升为 100%。此一基因和头骨型态有关,但是不清楚对狼与狗的具体作用。其下游 2.5 Mb 处还侦测到另一个强烈讯号,2 到 4 万年前间跃升为 100%。

除此之外还有几处 DNA 变异,於 2 到 4 万多年前存在感明显增加。据此判断在那个时期,各地的狼群有不少遗传交流。而这些可能有利於狼适应的遗传变异,狗狗也有配备,推测这些情慾流动的时刻,或许早於狗狗驯化的时间点。

所以狗到底什麽时候驯化的?多年下来也没有一个很明确的答案,加上新研究的证据还是没有,但是真相或许已经呼之欲出。

狗狗驯化真的是超级难题

狗的驯化是个超级难题,不是缺乏证据,而是比起其他驯化生物,狗明明有一大堆证据,却互相矛盾,无法更加厘清问题。

每一种驯化生物,都有野生的近亲。野生近亲中的一群後来衍生出驯化生物,因此驯化生物的直系祖先那一群,在演化树上会较为接近驯化生物。例如野生的斑猫(Felis silvestris)有 5 个亚种,其中的非洲野猫(Felis silvestris lybica)衍生出驯化猫。

狗的状况完全不一样。将狗与狼摆在一块画演化树,所有的狗自成一群,各地狼群也被归类为另一群,两群平行。过往通常解释为:驯化为狗的那群狼已经灭团,所以我们见不到和狗在同一群的狼。

然而,这回加入大批不同时间、空间的古狼以後,狗的直系祖先狼依然不见踪影。最接近狗狗的是距今 1.3 到 2.3 万年前的西伯利亚古狼(也就是随後各地所有狼的祖先),可是牠们们依然不是狗的直系祖先,是平行关系。

由此推敲,狗狗的直系祖先狼,和西伯利亚古狼在遗传上应该早於 2.3 万年前分家,否则演化树上,狗就会在一群狼的内部。但是应该没有早太多,因为当时两者的差异还很有限,比其他地区的狼更小。

最初的狗於「东方」驯化?

仔细比较,狗的血缘更接近如今地理上偏欧亚大陆东方的狼,论文藉此推论,狗的驯化应该发生在「东方」,但是具体位置不明。

如今所有的狗,都缺乏早於 2.3 万年欧洲狼的成分,欧洲为起源地的可能性,几乎可以排除。而晚於 2.3 万年的欧洲狼,依然小部分继承前辈血缘,是牠们与狗差异较多的原因之一。

两万多年前发生什麽事呢?距今 1.9 到 2.6 万年左右,全球进入酷寒的冰河时期,称为末次冰盛期(Last Glacial Maximum,缩写 LGM),大幅限缩生物的发展空间。对照狼的演化史,在此之後各地族群都被西伯利亚的狼群取代。

末次冰盛期之际,各地狼群很可能被切割开来,缺少遗传交流机会,各自损失惨重,例如北美洲就全面灭团。身为狗狗直系祖先那群狼,或许当时也被孤立,更有机会与人类发生关系,造就驯化狗的契机。受到人择之後,这支血脉与其他的狼在遗传上明显分开。

如果地点不是西伯利亚,大概也在不远处,我猜是西伯利亚南部、华北、蒙古到中亚一带。回答狗狗起源这个难题,这儿 2 到 3 万多年前的化石,或许就保存着梦寐以求的基因组。

狗有两地狼的血缘,但驯化是一次或两次?

另一件有意思的发现是,除了上述血脉,狗狗们还具有另一款不同的血缘,遗传上最接近现代中东到南亚一带的狼群,姑且称之为「西狗血缘」。

用叙利亚现代狼作代表,估计 7200 年前中东同一地区的古狗,配备 56% 类似的血缘。这个数字误差不小,看看就好,但是足以肯定西狗血缘至少在 7200 年前已经存在。

相较於前述与西伯利亚古狼关系密切的「东狗血缘」,「西狗血缘」来自另一群古狼,牠们不住在欧洲,可能位於中东到南亚一带,大部份血缘应该也源自 2 万年前的西伯利亚古狼,只是分家年代晚於东狗血缘。

由此推敲,有批狼在东方变成狗以後,西方或许又发生过一次独立的驯化,可是也有机会是东方狗到达以後,与当地狼大幅合体。

一个论点是:狗在东边驯化一次,後来又融入西边的狼。另一个论点是:狗在东边、西边各驯化一次。两者皆符合目前的证据,随着後续的 DNA 流动,两款祖源都成为如今多数狗狗的一部分。

远离欧亚大陆的新几内亚唱犬(New Guinea singing dog)、澳洲野犬(dingo),都缺乏西狗血缘;牠们的祖先超过一万年前便形成独立遗传支系,後来某个时刻又渡海抵达新几内亚、澳洲。

考量这件事,我猜狗只在距今 2.6 万年以前与过後的几千年期间,於欧亚大陆偏东边明确驯化一次,後来再传播到各地;传向东南方,新几内亚唱犬的祖先一直独立发展,缺乏西狗血缘;传到欧亚大陆西边,一万年内的狗则与当地狼群合体,融入大量西狗血缘。不过目前这只是公堂上的假设。

狗狗的起源与演变,仍需要更多证据才能明确解答。不过这项研究的主角其实是狼,光是这方面获得的新知便很值得学习。

延伸阅读

  • 西伯利亚古狼,冰河时期结束後灭团
  • 天杀的月月!你的狼性呢?从 DNA 追寻狗勾起源! 
  • 狗狗源始-2万多年前的西伯利亚?
  • 狗与狼的遗传调色盘——怎麽调配黄狗、棕狗,还是黑狗?

参考资料

  1. Bergström, A., Stanton, D. W., Taron, U. H., Frantz, L., Sinding, M. H. S., Ersmark, E., … & Skoglund, P. (2022). Grey wolf genomic history reveals a dual ancestry of dogs Nature, 1-8.
  2. Ice Age wolf DNA reveals dogs trace ancestry to two separate wolf populations
  3. Ancient wolves give clues to origins of dogs

本文亦刊载於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名专页。

海边戏水要小心!一次带你认识刺毒鱼类,与被刺伤後的自救方法

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刺毒鱼类是什麽?有刺的鱼 ≠ 刺毒鱼类

海洋是生命的发源地,其环境复杂多样,孕育出多种多样的海洋生物。在漫长的演化过程鱼类发展出多样适应环境的机制,包括物理性、化学性及生物性的调适,其中刺毒(venoms)属於较为复杂的化学性防御机制。

然而具有尖刺的鱼类就等於是刺毒鱼类吗?答案是「否」的。

刺毒鱼类的硬棘上附有毒腺,除了能为掠食者带来物理性(刺伤)伤害以外,并会造成化学性(毒液)的二次伤害,毒腺所分泌的毒液会使伤口产生更为强烈的疼痛感,是一种特殊的防御机制。

可能比你想像中多:世界上的刺毒鱼类有多少?

全世界的鱼类约有 30,000 多种,曾被报导过的刺毒鱼类约有 2,500 多种(表 1),约占所有鱼类的 8%,其主要可分为四大类,分别为:

  • 软骨鱼类中的银鲛目(Chimaeriformes)、异齿鲨科(Heterodontidae)、角鲨科(Squalidae)、燕魟亚目(Myliobatoidei)
  • 硬骨鱼类中的鲶形目(Siluriformes)、鳍棘鱼类(Acanthomorphs)

(Smith and Wheeler 2006;邵广昭 2021)

第一类刺毒软骨鱼类的毒刺主要分布於背鳍上,数量 1 至 2 根。

第二类为魟类,现生种类约 200 多种,毒刺分布於尾柄上(Nelson et al. 2016),当其尾柄上的毒刺击中掠食者後,毒液会经由外皮鞘(integumentary sheath)的破坏而全数释出(Fenner 2004)。着名的电视节目主持人鳄鱼先生 Steve Irwin 就是被大型魟类尾部的毒刺伤及心脏而丧命的。

第三类为鲶形目鱼类,大多为淡水种类,其中有毒的种类大约为 1,500 种,毒刺分布於胸鳍及背鳍(Wright 2009),其毒刺外缘具锯齿(图 1A)。

鲶形目鱼类在美洲具较高的多样性,占所有种类的 60%(Nelson 2006)。台湾产12种;

  • 淡水的种类有:
    钝头鮠科(Amblycipitidae)1 种
    鲶科(Siluridae)1 种
    胡鲶科(Clariidae)2 种
    鱨科(Bagridae)2 种,鱨科的种类因背鳍(1 根毒刺)、胸鳍(2 根毒刺)具毒刺,故俗称为三角姑。
  • 海水的种类有:
    鳗鲶科(Plotosidae)1 种
    海鲶科(Ariidae)5 种,两者的俗称分别为沙毛及成仔丁,毒刺的位置与鱨科一致。

A. 线纹鳗鲶(Plotosus lineatus)胸鳍硬棘。 B. 瞻星鱼(Uranoscopus sp.)匙骨上的棘。C. 褐臭肚鱼(Siganus fuscescens)背鳍硬棘。 D. 托尔逆鈎鰺(Scomberoides tol)背鳍硬棘。缩写:gr,groove 沟槽。

第四类为鳍棘鱼类,由六个类群所组成,分别为:

  • 蟾鱼目(Batrachoidiformes)
  • 鮋亚目(Scorpaenoidei)
  • 刺尾鱼亚目(Acanthuroidei)
  • 䲁亚目(Blennioidei)
  • 逆沟鰺亚科(Scomeroidinae)
  • 鳄亚目(Trachinoidei)

虽然仅有 585 至 650 种,但相对於前面的三个大类群,毒刺的形态则显得更为多样化,毒腺可发现於牙齿、主鳃盖骨(opercle)、匙骨(cleithrum) (图 1B)、背鳍、腹鳍和臀鳍多个部位(Smith and Wheeler 2006)。

A. 中华鬼鮋(Inimicus sinensis )背鳍硬棘。 B. 魔鬼蓑鮋(Pterois volitans )背鳍硬棘。C. 眉须鳞头鮋(Sebastapistes strongia)背鳍硬棘。 D. 眉须鳞头鮋头部的棘。缩写:gr, groove 沟槽;vg, venom gland 毒腺。

台语有云:「一魟、二虎、三沙毛」

在海岸活动频繁的台湾,亦不乏关於刺毒鱼类的谚语:一魟、二虎、三沙毛、四斑五、五象耳、六倒吊,或者是四臭肚、五变身苦;四变身苦、五成仔丁。

不管何种版本,「魟、虎、沙毛」均是刺毒危险程度的前三名。

谚语中的魟,是泛指所有尾部具有毒刺结构的燕魟亚目鱼类,身体呈圆盘形,大部分种类尾巴为细长的鞭状,依不同种类尾部毒刺的数量可达 2 根或以上,大部分渔民在捕获後,均会把尾部的毒刺去除。多数的魟类为底栖性鱼类,部分种类更具潜藏於沙中的习性,因此在沙滩嬉水游玩时,须多加注意脚下情况以免误踩而被其刺伤。

沙毛指的是线纹鳗鲶(Plotosus lineatus),广泛分布於台湾沿海并常被钓获,其体表光滑无鳞不易被抓住,故处理时须多加注意以免被刺伤;其幼鱼常成聚集成群,被称为鲶球。

二虎:多样性丰富的刺毒鱼类大家族

虎鱼泛指台湾产鮋亚目(Scorpaenoidei)的种类,其英文俗名有 scorpionfishes、stonefishes 、 waspfishes 等,有关 scorpionfishes 名称的由来,或许命名者对其毒刺如蝎子螫到的触感有着很深刻的体会。

除了虎鱼这俗名外,石狗公、石头鱼亦为牠们常见的中文俗称,因其伪装(camouflage,一些种类会利用特化的皮瓣伪装成礁石及表面的生物)或保护色,致使体态、体色与栖地环境极为相似而得名。

该类群是着名且危险的刺毒鱼类,毒刺十分发达(图 2),虽然鮋亚目鱼类的头部具有不少的棘(图 2D),但具毒腺的部位仅为背鳍、腹鳍及臀鳍之硬棘(图 2A-C) (Nelson et al. 2016),为海洋刺毒鱼类的最大宗(Low et al. 1993;Church and Hodgson 2002;Vetrano et al. 2002;Fenner 2004),台湾大约有 42 属 100种(邵广昭 2021)。

多数种类为底栖性鱼类,栖息於沿海岩礁地形,行动缓慢并常静止於礁石上,即使靠近之亦不动如山,其体色与环境十分相似不易被察觉,因此在潮间带或岩礁海岸活动时,稍一不慎则有可能误踩而遭其刺伤。目前被刺伤的个案仅国外有报导,被刺伤者大部分为渔业从事人员(Haddad et al. 2003),台湾虽暂无相关学术文章报导,但大部分地区的海洋活动亦相对频繁,相信有不少被刺伤的个案。

鮋亚目鱼类毒素均为蛋白质(Kiriake et al. 2013),结构并不稳定,遇热後因蛋白质变性而失去毒性(伍汉霖 2006),亦有研究显示斑点鮋(Scorpaena guttata)的毒素在 50°C 的条件下处理,短期内即失去活性(Schaeffer et al. 1971),表示鱼肉在加热煮熟後可食用。

俗称狮子鱼(Lionfish, Turkeyfish)的危险刺毒鱼类亦同属於鮋亚目家族的成员(蓑鮋类 Pteroini),但与石狗公、石头鱼的不同之处在於其十分花枝招展的外观,平常毫不躲藏、并徐徐地游弋於礁石间。

因其华丽的外观而常见於观赏鱼市场,亦因此经由水族观赏鱼途径被弃养放生(Hamner et al. 2007;Betancur et al. 2011;Johnson et al. 2016),魔鬼蓑鮋(Pterois volitans)自 1980 年起现踪於佛罗里达(Florida) (Freshwater et al. 2009),延长及发达的毒刺使其在当地几乎没有天敌,并逐渐扩张遍布整个大西洋西岸形成稳定的族群(Betancur et al. 2011;Ferreira et al. 2015;Johnson et al. 2016),而其惊人的食量对当地鱼类族群造成极大的威胁,与另一种狮子鱼—斑鳍蓑鮋(P. miles)为知名的入侵物种。

毒刺的部位、结构及释出毒液的机制

刺毒鱼类的毒刺结构可发现於胸鳍、腹鳍、背鳍、臀鳍、尾柄、牙齿、主鳃盖骨、肩带上的匙骨等部位。大部分毒刺均由硬棘(spine)、沟槽(groove)及毒腺(venom gland)所组成。刺毒鱼类这类用毒动物不同於河魨,其毒素由自体产生(河魨毒素由食物累积於体内),经毒腺分泌,藉由硬棘导引或注射到防御对象身上(Bulaj et al. 2003;Fenner 2004;Smith and Wheeler 2006)。

毒腺附着於硬棘上,硬棘具沟槽。毒液的释放是一种被动形式,并不能主动发射,当毒腺受压迫时,毒液释出并沿着沟槽导流至防御对象的伤口上。被刺後伤口附近立刻产生剧烈疼痛感,随後延伸扩散,会伴随恶心、呕吐、呼吸困难等症状(伍汉霖 2006)。疼痛感可持续数小时之久,过敏体质者更会休克、甚至死亡。

如何预防刺伤,刺伤後应该如何处理?

刺毒鱼类并不会主动利用毒刺进行攻击,因此进行海岸活动或沿海作业时,应注意随时周遭环境并穿戴相关保护措施(如手套、涉水鞋等)避免身体裸露、降低被刺伤的机会;若在必要情况下须接触具尖刺且种类不明的鱼类时,应避免徒手直接捕捉并藉由工具谨慎处理之。

刺毒鱼类另一个对人类造成危害的地方,在於其造成的伤口可能会因为细菌感染而产生二次伤害,严重者会导致局部组织坏死、败血症,甚至感染创伤弧菌(Vibrio vulnificus),而创伤弧菌感染後恶化快速,其所引致的并发症通常具较高的死亡率。

刺毒鱼类的毒性依种类及释放量而有所不同,而毒素主要为蛋白质,其结构不稳定,易受热、酸硷所破坏而失去毒性。遭刺伤後应尽快移除毒刺,在适当的条件下挤出毒液,使用热、酸、硷条件处理伤口,破坏毒素的活性,并做好伤口的清洁及消毒的工作,防止细菌的感染。

刺毒鱼类所造成的伤害反应因人而异,经过现场初步处理後,应尽早送医处理。

野外活动时要注意

刺毒鱼类约占所有鱼类的 8%。牠们形态多样,彼此并非姐妹群关系,亦即起源於多个祖先,换言之,刺毒机制是多次独立演化出来的,刺毒鱼类一共可分为四个大类群,软骨鱼和硬骨鱼各占两大类,包括:

  • 软骨鱼:
    银鲛目、异齿鲨科、角鲨科
    燕魟亚目
  • 硬骨鱼:
    鲶形目
    鳍棘鱼类

毒刺结构可发现於多个部位,如胸鳍、腹鳍、背鳍、臀鳍、尾柄、牙齿、主鳃盖骨、肩带上的匙骨等。

因为台湾为海岛地形,海岸线曲折漫长,周边海域均有刺毒鱼类的分布,民众於海域进行经济或休闲活动时均有机会接触到刺毒鱼类。虽然刺毒多为被动的防御机制,并不是主动攻击的手段,但部分刺毒鱼类具备十分良好的伪装能力,在静止的状态下难以被察觉,因此在野外活动时应随时注意周遭环境是否存在刺毒鱼类,并穿戴相关防护衣物、鞋子,避免误触而受伤,增加海域活动的安全性。

若不幸被刺毒鱼类刺伤,在现场进行紧急处理後,应尽早求医,以策安全。

解密软性电子产品 中山团队跨国分析「可挠曲3D列印电子元件」

传统的印刷电路板(printed circuit board, PCB)与积体电路(integrated circuit)制程,大部分是透过电镀、蚀刻、研磨等减法制程(subtractive manufacturing)去除材料,以及沉积材料的加法制造( additive manufacturing)制作而成。不过随着当代3C产品追求轻薄、小型化、客制化等趋势影响,传统工法造成的良率不佳、减法制程中的材料浪费、使用腐蚀性化学物质容易造成环境污染等问题逐渐受到大众的重视,因此开发印刷电路板与积体电路的替代制程也迫在眉睫。
近日,中山大学材料与光电科学学系助理教授郭哲男与新加坡3D列印学者跨国合作撰写的综述论文(review paper),全面分析3D列印的最新型「可挠曲3D列印电子元件」等相关技术、材料、未来趋势,并发表於国际顶尖材料科学期刊《材料科学进展》(Progress in Materials Science)。可望协助未来电子皮肤、电子纸等软性电子产品的研发。
在这篇论文中,团队分析了近十年来共286篇相关研究,全面回顾当前的最先进技术,统整所有透过不同先进功能材料、制程技术,对於制作出的3D列印电子元件会产生哪些影响,并阐述它们未来可能的应用趋势。对於新手研发人员而言,无疑是一块能快速入门此领域的敲门砖。
郭哲男表示,可挠曲3D电子列印技术的最大优点,就是能将导电材料印制到可拉伸、具有弹性的可挠曲面板上,更坚固精密化、细致化、美观与电子功能,以及轻量化和降低制造成本等优点。此项科技的应用也日渐广泛,无论是在航太、医疗、车辆、民生产业中,都可以看到可挠曲3D列印技术的应用。
此外,生医产业中的电子皮肤、智慧感知衣等各种类型的穿戴装置,也都可以透过可挠曲3D列印的电子元件,贴合人体皮肤以侦测到体温、心跳、血压等生理数据。更能用於植入体内的感测器中,例如心脏除颤器。针对无耳、失聪的患者,使用3D列印出的义肢假耳也能协助患者复原外型、增强患者听觉。而在3C产业中的应用,则有摺叠手机、电子纸笔记本等。

电子纸未来有机会成为软性电子产品,进一步模仿人们使用纸上书写、阅读的感受。(123RF)

新闻来源
中山新闻,〈解谜「可挠曲3D列印电子元件」 中山大学郭哲男论文登顶尖期刊〉,2022年5月26日。

眼球也可以「刺青」!?——小心赔上视力!

在医疗美容与妆发科技发达的现代,每个人都能依照喜好和经济能力,恣意地改造自己的外貌。拿眼部美容来说,除了接睫毛、割双眼皮、配戴虹膜变色片等常见的手法,勇於冒险犯难、铤而走险的人,可能还会考虑将眼白染上颜色,结果就像《一拳超人》中杰诺斯(ジェノス)的双眸……,但绝对不是《蜡笔小新》的男主角那样!

古老的眼球染色技术

根据西方文献记载,历史上的第一个为眼球上色的手术,发生在公元二世纪的罗马帝国。哲学家兼医师盖伦(Galen of Pergamon)用硫酸铜,来改善病患眼角膜疤痕的颜色。类似的技术现在仍常被运用来,改善角膜混浊(corneal opacities)、多瞳症(polycoria)等眼疾的外观。

不过,纯粹美容性质的「眼球刺青」,据称是刺青艺术家 Luna Cobra 在 2007 年发明的。

所谓的眼球「刺青」

有别於历史悠久的「角膜」(眼睛的镜头)染色技术,所谓的「眼球刺青」(eyeball tattooing)[注1]是用细小的针,将刺青墨水注入结膜下的巩膜表层组织,进而达到「巩膜」(眼白)变色的效果。如果过程中稍有闪失,墨水便有机会流入「视网膜」(眼睛的底片)或其他周边组织,对视力造成伤害。

皇家澳纽眼科医师学会(the Royal Australian and New Zealand College of Ophthalmologists,简称RANZCO)认为其危害健康的风险甚高,因此强烈反对,并呼吁政府以法令管制。美国眼科学会(American Academy of Ophthalmology)也介绍眼球刺青的诸多副作用,还点出美国与加拿大有些州已经立法严禁。

正因为医疗专业人士对这项侵入性医疗行为的疑虑,及至目前为止,新闻媒体报导或学术期刊提及的个案,几乎都是刺青艺术家执行的。

视力受损得不偿失

近年几个国际出名的病例,包括:澳大利亚网红 Amber Luke、美国德州的年轻女性 Sarah Sabbath 和波兰女孩 Aleksandra Sadowska,她们的视力都在刺青师完成作品後,暂时或永久性受损。

不过疯狂无极限,更骇人听闻的还在後头:2021 年 3 月美国的医疗期刊,介绍二个受刑人在监狱中,於狱友的协助下,用原子笔墨水和胰岛素针头为自己的眼白上色。结果一人眼睛肿痛流脓二到三周,另一人则是双眼搔痒。二人上述的症状皆在数周的专业治疗後消失,但眼白与周边组织仍有残留的颜色。

虽然眼球刺青仍属相当新颖的美容技术,学术期刊上深入探讨的病例数量有限,但已知的副作用倒是不少:失明、畏光(photophobia)、视网膜剥离(retinal detachment)、眼内炎(endophthalmitis)、交感性眼炎(sympathetic ophthalmia)、眼窝蜂窝性组织炎(orbital cellulitis)、後巩膜炎(posterior scleritis)、血液传染病(B型肝炎、C型肝炎和爱滋病等)以及对墨水过敏等。

针对眼球刺青後的感染、发炎和肿胀,眼科医师则可能会开下列药物:抗生素眼药水(moxifloxacin)、静脉注射的抗生素(ceftriaxone 和 clindamycin)、口服抗生素(azithromycin)、口服类固醇(prednisone)和抗生素药膏(erythromycin)等。疗程长达数周,有些还得住院治疗。

千万不要轻易尝试!!!

 与其他发展已臻成熟的医美技术相较,专业医师通常不敢为「眼球刺青」冒险。就算有经验老练的刺青艺术家拔刀相助,欧洲研究曾发现市面上皮肤刺青用的墨汁,其实不少含有超标的化学成份,更别说是要注入敏感的眼部组织。

此外,「眼球刺青」的副作用虽然部份在专业治疗下会完全复原,但也有相当严重的例子,闹到必须把整颗眼球摘除。最後别说美观了,就连基本生活机能都可能受到影响,十分得不偿失,奉劝读者不要轻易尝试。

备注

  1. 「眼球刺青」的其他名称,包括:「巩膜刺青」(Scleral tattooing)、「巩膜表层刺青」(episcleral tattooing)和「结膜下刺青」(subconjunctival tattooing)。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7840847/

参考文献

  1. Rohl, A., Christopher , K. L., & Ifantides, C. (2021). Two Cases of Pen Ink Scleral Tattoos and a Brief Review of the Literature. American Journal of Ophthalmology Case Reports21(101015).

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一位独行的科学教育家 纪念陈国成教授

今(2022)年1月22日傍晚,从科学月刊社李经理处得悉:陈国成教授已於2020年4月18日辞世,享耆寿90岁。我惊讶而遗憾竟不知情,当即与他的二公子陈绍光联系;原来是因为疫情,丧礼一切从简。我与陈教授多年未得见面,不久前还想到他;今竟天人永隔,不胜唏嘘!之前与他合作及谈话的种种情景不禁涌上心头,乃决定在他辞世两周年此际,写这篇纪念文。
陈教授祖籍福州,1930出生於天津,自小生长在北平,後随父母来台,1951年毕业於台湾省立农学院(现国立中兴大学)农业化学系。他服役後,为准备公费留学,曾在台湾大学旁听半年,课余的下午多待在台北市馆前街的台湾省立博物馆(今国立台湾博物馆)研读,辄至闭馆。这一经验乃奠定他日後从事科学教育,乃至想开办科学博物馆的志向。但因事不顺遂,他要等到十多年後,才获天主教公费,成行赴美留学。
他曾在联勤测量学校服务,後到省立台中一中教化学;多位名人都是他在中一中的受业弟子,包括施启扬、杨维哲、赵守博、廖一久、陈维昭、林柏榕等人。後来他到中兴大学化学系任教;1976年该校环境工程学系获准成立,他先是协助筹备,翌年8月转到该学系任教并担任第一任主任(历四年)。

任《科学月刊》出版部总编辑,创办《自然》杂志

1970年1月,《科学月刊》在台北市创刊,立刻引起陈教授的注意。未久,陈教授建议科学月刊社将文章汇集成小册出版,可增流传并广辟财路。到年底台北市科学出版事业基金会成立,翌年一月的董事会会议中就决议请陈教授筹组出版部,为总编辑。1971年7月,董事会改组,陈教授担任董事。1973年1月董事会再改组,我进入董事会并担任《科学月刊》编辑委员,因而认识他。(但陈教授住在台中,不常见面。)
陈教授任出版部总编辑期间,极为投入。到1972年元月,出版部就已出版了「科学月刊选粹」12册,进一步规画出版《生活自然科学丛书》(The Life Science Library)。然到当年5月,基金会存款已用罄,出版部石资民社长乃洽商由兴台印刷厂投资印刷该丛书,科学月刊社销售,而盈余由印刷厂、编辑者、基金会三分。
未料,《科学月刊》销路持续下降;在1973∼1974年期间科学月刊社的经营型态及人事曾有大波动,在此不赘。到1974年3月,因出版部在台中投资过多,积压资金过多,科学月刊社周转不灵,董事会决定暂不再投资出书;至此,陈教授负责出版的图书共50册,包括《科学月刊选粹》、《大学用书精译》、《科学名着译丛》、《科学名着选粹》、《物理科学论丛》等系列,及《生活自然科学丛书》(6册)。《生活自然科学丛书》後因涉及法律纠纷,科学月刊社於10月停售。
同时期,陈教授多次提议《科学月刊》要有彩色页,但以当时科学月刊社的财务情况,实在不可能。陈教授失望之余,决定独力在台中创办《自然》杂志;该刊於1977年10月10日创刊,内容以博物(natural history)为主,兼及天文、地理、考古、人类等(采16开,每月10日出刊,每期76页∼84页不等,固定有彩色页)。
在发刊辞中,陈教授写:「我们何不做个桥梁,把大自然带到每个人的家中,使各个阶层的人们,都领会『自然』的赋予。……我们希望能达到国外同类型杂志的水准,成为一本图文并茂雅俗共赏的读物。」
《自然》杂志後来一直延续办到1996年(办满20卷)为止。在这期间,他把所有薪水及空闲时间都投了进去。他曾透露,也在中兴大学昆虫学系任教的夫人江瑞湖教授是他最大的支柱。

致力科学中文化,编辑《幼狮数学大辞典》

此外,陈教授还做了两件了不起的事情:一是催生自然科学博物馆,一是编辑《幼狮数学大辞典》,且简短说来。
先说《幼狮数学大辞典》。他在1980年8月写的〈缘起〉中写:「……工作愈长久,愈感到科学辞典的编纂极为需要,这是百年的大事,明知道自己的学力和程度均不足担当此一重任,但是总要有人起个头。於是不顾艰难,不计成败,不畏讥议;但凭热诚、真挚和信心,着手《科学大辞典》的编印计划,并积极搜集国内各种版本的辞典资料。」「民国65年春季,计划拟出後,最大困难是寻觅出版者来支持,和说服热心科教的学界及社会人士来赞助合作。奔波各地,甘苦备嚐,……。」
「近年来致力於『科学中文化』到『科学中国化』的理想,真像一团火不断在心中燃烧着,几经熄灭,而又复燃,传递这些火种的主要是早年在省立台中一中任教的同学,廿多年了,他们中间许多在学术和事业上获致不少成就,使自已体会到『青出於蓝、更胜於蓝』的真谛,和从事教育职志的欣慰。」
「当大辞典工作计划遭到搁浅时,自己遂想到向救国团方面请求助力,复念及数学为一切科学的根基,数学辞典的编辑最为艰涩困难,以此为起点当最具意义。於是邀请了三位好友,东吴大学理学院长刘源俊博士、台大数学系教授杨维哲博士和黄武雄博士陪同,怀着一份疑虑的心情,做了当时救国团执行长宋时选先生的不速之客。(按:约於1978年间)会客原定时间为30分钟,大家畅谈了近一个小时,对自己而言这是决定命运的时刻。宋执行长基於从事的编辑都是年轻的学者……遂决定取名为《幼狮数学大辞典》(Youth Dictionary of Mathematics),交由幼狮文化事业公司印行,……。」陈教授於是担任大辞典的总编辑。
这一大辞典共包括四册:篇幅较小的《统计学篇》(黄登源主编)於1980年10月出版,《数学大辞典》(赖汉卿主编)正文上卷於1982年10月出版,下卷於1983年6月出版,还有《参考篇》(索引)於1983年10月出版。正文上、下两卷16开本共有3727页,真是洋洋巨着!
他在1982年8月写的〈再记〉中写:「幼狮数学大辞典由於篇幅浩繁,大家初次从事此类编辑工作,加上数学符号十分复杂,容易出错,一再订正,……。更为了外国数学辞典多忽略了我国古代数学的辉煌成就,在这方面尽量充实有关资料,……。幸好,及时等到国立编译馆出版第三版数学名词(於今年3月出版),於是全书中名词再经过一次全面性的整理和统一,显然工作份量,更加沉重,但在意义上却十分重要。因之,正式出书日期遂延至今年10月。这两年来,常彻夜地工作,身心所受到压力甚大,……。」艰钜的工作终究完成了;陈教授的教育理想、工作态度与虔诚精神跃然纸上,令人钦佩!

1984 年某日,国立自然科学博物馆筹备处在中兴大学开顾问会议後合影。
图中左四为陈国成,左三为王鑫,左五为作者,右二为汉宝德主任,右四为李亦园。(作者提供)

催生自然科学博物馆,以文化发展为职志

再说自然科学博物馆。话说1975年4月蒋中正统逝世,不久沈君山呼吁以政府的财力和人民的捐献,合力兴建一座国家级的「中正科技博物纪念馆」;陈国成教授於5月6日的《中央日报》写〈国家需要一座科学殿堂〉呼应并催生。1977年1月2日《中国时报》社论写〈应即筹建科学工业博物馆〉,同月26日李怡严邀我一同在《中国时报》写〈我们对於「科技博物院」的意见〉,以为呼应。郭正昭、陈胜崑、蔡仁坚三位接着写〈科技博物院与科学发展〉,认为科技博物院是「科技本土化运动」的起点。1977年9月蒋经国在行政院长作施政报告,提到10项建设後的12项建设,其中包括在各县市设立文化中心(包括图书馆、博物馆、音乐厅)。我乃於1978年1月30日再在《中国时报.众议》写〈科技教育与科技博物院〉,其中指出:「既然政府有魄力要在各县市设博物馆,与其设立几个小型文物博物馆,不如集中力量在某一县市设立一个大型的科技博物院。」未久(2月13日),「三匠」(郭、陈、蔡三位)在《中国时报.人间副刊》又再呼应我的意见,「让大家来促成这一件有意义的事。」
1978年,政府正视到了文化建设的重要。在教育部(部长朱汇森、政务次长施启阳)研拟的大纲草案中规画:5年内除完成各县市文化中心之外,规画国立中央图书馆迁建,中正纪念堂园区内设国剧院及音乐厅,设立自然科学、科学工艺、海洋三个大型博物馆;其中自然科学博物馆地址选定在台中市,要最先启动。
陈教授兴奋之余,将1979年的《自然》杂志第三卷一月号编成《理想的自然科学博物馆》专号,以国家需要一座科学殿堂为主题,更提出设置计画初步草案,并介绍英美数座科学博物馆。这一专号受到政府重视,因而1979年陈教授有两度出国考察的机会──4月间随同教育部施启扬政务次长至东北亚访问,7、8月间则参加国科会张去疑副主任委员领队的「中华民国教育部博物馆考察团」(包括汉宝德与陈国成,团员共七人)作环球之旅,共参观了16所大型博物馆。其後一年内,陈教授在课余与夫人及多位热心博物馆设计的专家,时加研商,提出进一步规画报告──以自然科学及天然环境为主题,甚至设计出一博物馆的外观造型。
1981年的《自然》杂志第五卷3月号是《国立自然科学博物馆专号》专号,其中要目包括「国立自然科学博物馆之催生者」照片集锦、〈论台湾省立博物馆之改制〉、〈新闻界报导之自然科学博物馆〉、〈欧美科学博物馆之考察〉、〈文化建设是一切建设的源头〉、〈世界着名科学博物馆简介〉、〈文化建设的几个实质问题〉、〈国立自然科学博物馆计划草案〉,以及〈如何有效推动当前重大文化建设〉诸文,几乎完全是陈教授一人的作品。
原本教育部内定陈教授为国立自然科学博物馆(科博馆)筹备处主任,陈教授也曾有为科博馆中断教职,改服公职的打算。但後来汉宝德(时任中兴大学理工学院院长)应邀参加经建会的会议,该会决定科博馆的规模比陈教授设想的大上六倍,乃请有较强国外背景的汉宝德担纲负责兴建,因而翻转了教育部的人事任命。筹备处於1981年成立,汉宝德任主任,自6月起聘请顾问13位(包括陈教授与我)。
此一转变虽是一遗憾,但陈教授默然接受。其实以陈教授单纯直率的秉性,恐也难以应付招商建筑可能牵扯的诸多纠葛;从好的方面说,则是陈教授躲过了一场人生潜在危机。另方面,则汉宝德对陈教授的主张与做法,也适当采撷。该馆於1988年开馆营运,如今蜚声国际;汉、陈两位的竭力构思与促成,功劳实应相提并论。陈教授的兴趣不止於科学教育,他曾送给我一本1968年以陈子实为笔名编选出版的《北平童谣选辑》,每篇配以剪纸图案,极为精致。他在〈前言〉里写:「民俗文学和艺术对於人类的历史而言,具有极为重要的价值。」
观乎陈教授的一生,他从事各种工作,总是:竭心尽己,以文化发展为职志;敬事听天,视个人荣辱如浮云。这样的人,今世罕见,极值得纪念。

「科学家也需要 Art!」持续破解果蝇大脑神经回路的李奇鸿

本文转载自中央研究院研之有物,泛科学为宣传推广执行单位。

  • 采访撰文/欧宇甜、黄晓君、简克志
  • 美术设计/林洵安、蔡宛洁

神经科学与视觉

我们怎麽「看到」颜色,「察觉」东西在动?大脑如何产生视觉?中央研究院「研之有物」专访院内细胞与个体生物学研究所所长李奇鸿,他是国际知名的神经科学家,过去长期在美国国家卫生院(National Institutes of Health)做研究,2018 年回到中研院贡献自己所学。李奇鸿的实验室主要是以果蝇视觉系统为模型,研究神经元如何在发育过程形成复杂的突触连结,以及神经回路如何产生视觉来引导动物行为。

技术带动神经科学研究

神经系统如何运作?这对以前的科学家来说是黑盒子。由於大脑发生错误或出问题时,会直接表现在外在行为上,早期科学家想了解人脑运作机制,只能透过脑部哪里受伤坏掉或中风等,知道脑部的大概功能区域,但没办法进入细胞层次。

「在生物学的发展上,除了需要有智慧的思考,其他都要靠技术去推动。你可能想到一个有趣的题目,但也许要 30 年後,才出现足够的技术来解决问题。」李奇鸿举例,从光学显微镜、电子显微镜、电生理技术、分子生物学到结构生物学发展,每个都在细胞、分子、及系统层次开启了新的世界。

随着显微技术与遗传工程日益完备,果蝇成为现今热门的脑科学研究对象。李奇鸿指出,「果蝇的生长速度快,相较老鼠要几个月成熟,果蝇只要两周。果蝇的大脑复杂程度介於人和单细胞生物中间,结构跟人高度相似,成果可应用在人身上。」

因此,近 10 几年来是神经科学大起飞时代,科学家透过遗传学方法控制果蝇的神经元活性、观察行为,藉此了解哪些基因会影响大脑发育和运作,逐渐破解神经回路的奥秘。

「我在选博士後研究时,想到底要做线虫、老鼠、鱼、果蝇或其他模式生物?最後才选果蝇。回想起来,近年刚好碰到果蝇相关技术蓬勃发展,选果蝇是很正确的决定!」李奇鸿笑道。

李奇鸿引用知名神经科学家 David Marr 的三层假说(tri‐level hypothesis),认为大脑运作有三个层次:

  1. Computation level(运算):神经系统在做的事,如分辨颜色、观察东西移动、辨认物体是圆是方、是苹果或橘子等。
  2. Algorithm level(程序):神经系统的操作方式、程序怎麽做。 
  3. Implementation level(实行):神经系统如何透过神经元、神经网路来达成这个程序。

李奇鸿表示,「过去多数神经科学家都在讨论 computation,再探究 algorithm,却没办法解决 implementation 。现在因为具备技术,科学家终於能找出 implementation,再回推上层问题,甚至发现 algorithm 跟原本想的不一样。」

视网膜感知系统怎麽运算?

关於神经系统的操作方式(Algorithm level),也有因为技术进步而解决争议的案例。李奇鸿举例,以前神经科学家在研究视觉系统感受物体运动的机制,曾出现几种理论,HR 理论认为神经讯号是用乘法,另一派 BL 理论认为是用减法,争议了很久。

近年科学家发现,原来视网膜感知系统的运算机制是混合的,一共三种,称为 HR-BL 混合视觉运动侦测器。过去两派都只对了一半。

Hassenstein-Reichardt(HR)模型:从昆虫行为研究而来。

  1. 当有偏好方向(从左到右)的视觉刺激出现,左边的光感应神经元收到讯号,这个信号会被延迟(时间 τ),接着右边的光感应神经元收到讯号,两者的讯号会同时到达下游的神经细胞(X),讯号将会相乘,生成运动讯号。
  2. 当有非偏好方向(从右到左)视觉刺激出现,两个讯号会在不同的时间到达,不会生成运动讯号。

Barlow-Levick(BL)模型:从兔子电生理研究而来。

  1. 当有偏好方向(从左到右)的视觉刺激出现,左边的光感应神经元收到讯号,接着右边的光感应神经元收到讯号,但它为抑制讯号且会被延迟(时间 τ),左边的讯号会先到达下游的神经细胞,生成运动讯号。
  2. 当非偏好方向(从右到左)视觉刺激出现,左、右两个光感应神经元的讯号会在相同时间到达,刺激讯号和抑制讯号互相抵销,不会生成运动讯号。

持续分析果蝇大脑的神经回路!

近代电脑的所有运算都能用 and、or、Xor 三个逻辑闸表达,科学家想知道,大脑里有没有类似但更高阶的神经回路运作方式?「从感官到行为比较容易观察和操作,目前在视觉运动方面的神经回路运作,我们知道的最多。」

李奇鸿近年在做昆虫视觉与行为研究,发现昆虫在感受颜色,如绿光和紫外光时,感光细胞的处理方式是先将紫外光跟绿光的强度做比较,把两个光的强度相减,让原本两个讯号变成一个讯号,所谓的「颜色拮抗」。

「这种神经回路能解析、比较两个颜色强度的差异性,因为大部分在视觉上最重要的正是对比。拮抗运算模组能在一片讯号里找出哪里最强、其他较弱。其他感官机制也一样,像触摸物品时有凸出来的部分较重要,听觉上要找出哪个声音特别高等,让最重要的讯号能凸显出来。」李奇鸿补充道。

2021 年李奇鸿的团队首次发现果蝇视觉系统堆叠了多套拮抗运算模组,以达成颜色及空间接受域双拮抗的效果,成果发表在《Current Biology》。这样的神经回路可以比较相邻的颜色,产生色彩区间对比感。「没这样的功能,我们就看不出红配绿很悲剧了!」李奇鸿笑道。

科学家们正努力钻研果蝇大脑的神经运算回路,希望逐步整理出基本运算模组。或许有一天,看似复杂的大脑功能,都可能用基础的回路来破解!

老师是怎麽走上研究大脑神经科学这条路呢?

「我满晚才走上科学研究的道路。我对电脑有兴趣、喜欢写程式,大学上中国医药学院医学系,家里也希望我当医生。不过在实习时,我发现自己对治疗病人没兴趣,反而对问题或疾病本身更有兴趣。跟几个老师谈过之後,我决定不当医生,跑去清华大学读生命科学,後来就到中研院。」

因为有医学背景,一开始比较想做能立刻解决问题的研究,像是用蛋白质跟毒素的综合体来治疗癌症。但後来了解,如果没有深刻了解致病机制、没有钻进基础科学研究,很难有突破。

後来去美国洛克斐勒大学攻读博士,在洛克斐勒读书期间,大家常互相交流,对我有很大的启发。那时我在钻研结构生物学,希望了解疾病真正的生理过程,曾解开爱滋病病毒跟人体信号传递有关的蛋白质结构。

博士毕业前,我接触到神经科学,感到很有兴趣,就去加州大学洛杉矶分校(UCLA)读博士後,学神经科学里的发育学,想了解大脑在发育过程是如何用不同分子在细胞间传递讯息。那时我待在很大的实验室,老师不太管学生,要自己想办法或跟旁边的人学习,很多人素质都很高,学习环境很好。

之後我进入美国国家卫生院(National Institutes of Health,NIH)开始开实验室带自己的团队,待了 16 年,算是真正进入神经科学领域,直到现在依然在做相关研究。

每个人的人生选择,都被以前的经历主导,如果没有医学背景,恐怕我不会去学结构生物学或走入大脑神经科学领域。

老师在美国的研究很顺利,那是什麽契机才决定回台湾呢?回来後是否有不适应之处呢?

「我 26 岁出国,在美国也待 26 年,几乎完全融入美国生活,实验室运作得蛮好,连太太也是美国人。但在美国很多年後,内心出现一个很深感觉:我在台湾待过这麽久,台湾是我进入科学的起点,也许该回来教教台湾的子弟。」

刚开始有些想法,曾受邀回台演讲几次,但没有下决心。後来出现一个重要转捩点。中研院分子生物研究所 30 周年庆时邀我回来演讲,那时有机会跟历任所长聊天,这些所长中许多是我过去在中研院碰过的老师。聊了後感触很深,发现每任所长都要面对分生所的成长或各种问题,每个所长都有独到的见解和重要贡献。

我看到分生所运作得很好,觉得非常感动, 内心想:也许我回来能效法他们,也许对中研院细胞与个体生物学研究所的发展能有一点点实质贡献。

虽然如果待在美国国家卫生院,我也会有这样一个机会,但还是想带自己的子弟,把力气用在自家子弟身上,让自己的国家和组织进步。我想将在美国国家卫生院学到的经验,像哪些组织可以运作、哪些不行,尝试带回台湾。

我很清楚可能碰到的问题,像科学研究会受影响,要重新花几年时间建立实验室,但那次契机让我彻底下定信心。我曾跟廖俊智院长开玩笑,就算不给我钱,我大概也会回来。因为真的觉得这是一个很好的机会,自己能为中研院、为台湾做些事。毕竟中研院也一直都像我的家!

不过,毕竟过去在美国实验室和家里都是讲英文,只有打电话给妈妈会说台湾话,因此, 2018 年刚回台湾时,国语讲得不太流利,台湾话反而比较流利。

老师觉得美国的研究环境有哪些优点?希望将什麽样的新观念、新风气带进台湾呢?

「国外最大特点是学术交流很频繁,虽然国内也蛮频繁,但他们交流层次更深入。也就是说,我跟参与的老师交流之後,常能改变想法、做事方法或方向,且是正向的改变。」

国外老师受邀演讲,会很积极在几小时内一直谈,在一天中完全沉浸其中,不单讲出自己在做的东西,也要求听众给予批评或建议等,彼此有深度交流,我每次参加都觉得收获很多并产生合作可能性。

国内我的经验是,演讲结束後比较缺乏机会跟其他老师深度沟通,领完演讲费就屁股拍拍坐高铁回来。这可能是国内的惯有模式,我觉得需要改变。现在所内我也要求大家,既然花钱请老师来,一定要做深度交流,请对方给予建议。

重要的不是形式或邀到诺贝尔奖得主之类,而是在演讲结束後、这个人走出我的办公室、这些人离开後,对我做的事或做事方法,是不是有什麽实质的改变?在其他科学家交谈中是否能得到启发,改变自己的思考或做实验方式?或听听别人告诉你,你还有哪些没想到的地方?

分享,也是一种很重要的技术,在交流过程中,当我们可以把一件事讲清楚,自己也会茅塞顿开,知道问题在哪。

现在所里的计画是把老师分成各种不同兴趣小组,组内做交流或有跨组活动。其余像写计划、申请经费、经营实验室或撰写并发表文章,这些是基本技术问题。

做任何工作,一个是基本的核心技术,如果没有「技」就无法生存;另一个是 「艺」(Art) , 可以驱动你一直做下去。训练人才时,除了培养技术,还要训练 Art。

老师提到工作上需要 Art,科学家的 Art 是指哪些部分?可以说明得更详细吗?

「我想在科学里面,Art 有很多面向。例如,你怎麽选择一个问题,怎麽找切入点,如何把一个大问题拆成几个可攻破的部分,一步步去解开,这是一种 Art。尤其在选择问题和切入点上,要有独特的见解或洞烛先机才能成功。」

科学家必须创造有用的知识。什麽叫有用的知识呢?就是听到学到後,会改变你想事情的方向或做事的方法。很多东西都可以研究,只要科学方法够严谨,都可以得到一些知识。但到底要选择什麽题目呢?什麽叫做有趣的问题呢?评断这些就是科学的 Art 。

如果说在人类前面是一个黑暗深渊,知识像光照亮我们前面的路,科学家就像站在最前面,要知道如何踏出那一步?怎麽踏出去?这是 Art。

当科学家看到一个问题、问题成形後,最重要的关键是如何选择一个核心问题去解决。就像玩拼图时,要放下去最核心、最重要的那块拼图。

我回到台湾後,觉得这里的研究环境很好,仪器不输人家,老师很优秀。但可能我们多半只是关注自己的研究,没有花时间认真去思考,最重要的一块拼图在哪里?当我们有更深度的交流,才能找到最核心的那一块,做出最重要的贡献。

老师在国外的实验室时是如何带领研究团队呢?对年轻的科学家有什麽样的期待吗?

「在硕士、博士训练中最重要的关键,是从「读」科学变成真正「做」科学。我们摊开一本教科书,看到里面讲这个、那个,只是读人家的科学。即使去念了原始文章,仍然是看着科学怎麽被别人做出来而已。」

自己真正做研究才知道,教科书上每一页、每一句,背後都可能有数千篇文章支持,那时才知道自己很渺小,懂得谦虚,了解自己一生能做的有限。

所以,每次要跨出一小步,要想该怎麽跨最有效率、得到最大效果。我认为,在硕士班或博士班,最重要的就是了解这种感觉。

有些学生可能觉得,反正我很渺小,世界这麽大,即使做一辈子,即使最成功的科学家,也不过是得到教科书上面的一句话而已,我怎麽做都没关系啊。 但我们必须带领学生了解,这个计画不是老师叫你做才做,而是让学生觉得这个计画是自己的,有前进和发展的空间,就像自己的小孩,必须负责。

以前在硕、博士班,刚开始学会技术、实验做出结果,或能像人家一样发表文章,会很高兴,但这很短暂,真正的转捩点是我知道有什麽事,是全世界任何人都不知道的那种骄傲,才是真的能支持很久的。我还记得在某一天做到早上五点,从实验室走出来,知道有个东西全世界只有我知道的喜悦!

当学生曾感受这种发现真实的快乐,你不用规定他早上几点来、晚上几点走,他自己就有动机做。

当一个人想这东西应该是怎样,想办法做实验证明出来时,那真的是一种快乐。我想,这是任何其他行业都没办法比较的!

学生是要培养成未来的科学家、独当一面,应该让他自己走。即使在你看得到的地方,也要让他自己走出来,而且,他自己想到的,比你告诉他来的有用。

其实,我当老师最兴奋时,是学生告诉我那些我不知道的事,会觉得很喜悦,学生想到我没想到的东西,表示他们有进步,比我还厉害,这很棒!

延伸阅读

  • Neural mechanism of spatio-chromatic opponency in the Drosophila amacrine neurons
  • Visual Motion: Cellular Implementation of a Hybrid Motion Detector
  • Vision: Space and colour meet in the fly optic lobes

谈承诺就伤感情?——借《华灯初上》谈新兴恋爱型态 Situationship

  • 文/鸡汤来了特约作者陈家容
  • 校稿/鸡汤来了张芷晴、陈世芃
  • 制图/鸡汤来了实习生翁欣容
  • 编辑/鸡汤来了萧子乔

「我们卖的是暧昧」-《华灯初上》苏庆仪

在《华灯初上》日式酒店里,天天上演男欢女爱、贩售恋爱感。这样既令人心动,又飘移不定的关系,虽然维持着巧妙的平衡,却也让彼此的情感多了一分「危险」。 

时代瞬移至今,就像是新兴恋爱型态「Situationship」——是由「situation,情况、状况」+「relationship,恋爱关系」而来的。Situationship 常见於两人在像恋爱般的情境里,但又没有正式对外宣告两人在谈恋爱。因此「Situationship」有别於「Relationship」,似乎要在特定情境/状况下,彼此才像拥有这段关系。

知名美妆KOL丹妮婊姐曾在自己的 YouTube 频道中提出「约聘伴侣关系」概念来形容这样的关系:有约会、谈心、亲密接触,暧昧情感油然而生,但从来没有一句「你是我的谁」的许诺。如同职场上的约聘人员,工作内容跟正职一样,但是福利跟保障通通都没有。说到底,Relationship 之於 Situationship,差别就在於「名份」的有无。

「不要对我有所期望,因为我给不了你」-《华灯初上》江瀚

危险的平衡?Situationship 在爱情中缺乏什麽元素?

心理学大师罗伯特.史坦伯格(Sternberg, R. J)提出爱情三角理论(Triangular Theory of Love),认为爱情是由亲密(Intimacy)、激情(Passion)、承诺(Commitment)三元素所组成。这三个元素分别透过不同的浪漫组合,衍伸出七种爱情类型(如下图)。

  • 亲密
    一段关系中若拥有「亲密」,表示两人在一起时,能感觉到彼此是亲近的、有连结的,但又保有界限的,且明确感受到自己是喜欢与对方在一起的。
  • 激情
    若拥有「激情」,表示两人相处时,着重於身体接触、生理的相互吸引,以及享受性的契合。
  • 承诺
    若拥有「承诺」,代表两人对於现在及长远计画有共识,能相互扶持,往共同目标前进。

上图左侧的「浪漫之爱」,只有「亲密」与「激情」,没有「承诺」。近似於「缺乏承诺、社会规范与社会期待」的 Situationship——既可以像朋友一样分享琐事、又可以像恋人一般激情。

如同剧中的多情剧作家江瀚,他对待每段感情的态度始终如一,当两人相处时,他总是享受当下、认真对待、细心呵护,因此他从不觉得亏欠对方;但江瀚从不亲口许诺,也从不主动确认关系的行为,反而成为对方不安、焦虑的主因。

「我们两个,不就是安慰彼此寂寞的人吗?」-《华灯初上》江瀚

近年新冠肺炎疫情加速交友软体发展、速食爱情崛起、许多伴侣被迫长时间远距离,激起更多不安。反而让始於「孤单」而相聚的 Situationship 萌芽,又因为进入 Situationship 的门槛低,不在乎天长地久,只在乎曾经拥有;不需对彼此负责,且保有自由。因此,有越来越多人在不知不觉中,正陷入这模糊、不安或怀疑的浪漫关系。

  • 现象 1|对方的未来规划中并没有你
    不只是讨论未来规划,就连日常约会、看电影都经常是一时兴起,对方几乎不会主动规划约会。对於感情的未来规划,通常不会正面回应、或只是含糊敷衍带过。
  • 现象 2|对话肤浅缺乏真诚
    每当想了解对方时,都像隔了一道墙。尽管已经相处很久,但凡是关於私事,仍不愿意更深入分享,话题总是停留在表面,彷佛是刚认识的新朋友,很可能排斥聊家人、聊心事也只是点到为止。
  • 现象 3|推辞或回避见到家人、朋友的场合
    凡是朋友聚会、家庭活动,都会避免让你出席。模糊不清的关系,不只是你,就连对方也很难向家人、朋友介绍这段关系。
  • 现象 4|自己并没有那麽在乎对方
    爱情或多或少都会有「占有慾」,但在这段关系中,即便有如恋人般亲昵,仍然会将心思放在其他人身上,并不是那麽在乎对方。

【简易测验】一分钟测验我的 Situationship 指数

较接近上述情境的学术名词为「关系模糊」。当两人「长期」未界定关系、关系模糊时,会使两人对经营感情产生焦虑感、不安感,进而带来低自尊、高压力、提高物质滥用,以及忧郁症状的可能性。

透过下方的关系模糊量表,可以快速检核,是否正处於这暧昧又模糊不清的感情状态:

我适合 Situationship 吗?如何解套?

「不需要的关系,就不必继续纠缠下去」-《华灯初上》苏庆仪

Situationship 最理想的状态是「不给彼此压力与束缚」。在满足这个前提下,若双方都同意,并沉浸於这段关系带来的愉悦,那麽大概不会为人诟病。

虽然 Situationship 能减轻短暂的寂寞感,满足可甜可咸的恋爱感,但是,长期维持这种「想摸又摸不着」的朦胧关系,其实并没有办法真正地投入与付出感情。若总是担心跨越禁区(如:任何确认关系的举动)、害怕破坏现在的美好(如:导致关系疏离的状况),将无法完整了解对方,感受不到真正的爱。

还记得测验第 4 题吗?「我希望未来能和对方有稳定的关系发展」,试着问问自己未来生涯的期望是什麽?在对两人关系重新定义的过程中,先确定自己想要什麽!若你正尝试从 Situationship 解套,可以先试试以下 2 个做法:

建议 1 爱要大声说|

能够在恋爱中,培养爱人与爱己的能力是一件重要的事!因此,诚实地问自己:是否想要和对方好好经营感情? 如果是,就请找个安静的地方,诚挚地、清楚地与对方表态自己的感觉与期待。

建议 2 从爱情故事提取养分|

即使对方不愿意与你共同经营这段感情,也无需指责、批判对方,仍然将这个经验当作人生的一个爱情故事,记取优点、拾起教训,作为下段感情的养分。

「人生啊,谁没有大大小小的伤痕,那些过去也是我们现在的一部分」-《华灯初上》中村先生

我的心 你放在哪里
或许你 根本就不在意
错把承诺当有趣
- [ 好不容易 Finally ](戏剧《华灯初上》片尾曲)/告五人

  • 延伸阅读:【金钟55】《我们不能是朋友》在爱里,你是什麽模样? —剧中人物的爱情风格
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参考资料

  • Sternberg, R. J. (1986). A triangular theory of love. Psychological review, 93(2), 119.
  • James-Kangal, N. (2020). Development and Initial Validation of the Relational Ambiguity Scale (Doctoral dissertation, University of Cincinnati).

强大却脆弱的白玫瑰「苏妈妈」?——由《华灯初上》看高敏感人格

  • 文/鸡汤来了实习生蔡加柔
  • 校稿/鸡汤来了陈世芃、张芷晴
  • 制图/鸡汤来了特约美术黄佩甄
  • 编辑/鸡汤来了萧子乔 

「白玫瑰是苏最喜欢的花,就像她这个人一样,总是给大家既高贵又温柔的形象。」
罗雨侬是如此回忆苏庆仪的,然而白玫瑰同时也脆弱细腻又处处带刺。

电视剧《华灯初上》从苏庆仪(苏妈妈)身亡的谜团展开,更在第二季留下两大谜题:为何处事老练的她却处处遭人反感?为何情同姊妹的雨侬是她憎恨的对象?

若我们聚焦於苏庆仪的角色性格,是否能从理论的角度发掘一些蛛丝马迹,试图更深入理解这个角色的性格养成,与她的成长经验具有多少关联?

苏为何带刺?在细节处分辨「敏感」vs「钝感」人格

根据研究显示,世界上几乎每五人便有一人具有「高敏感」的特质,大概占了总人口的15-20%。
-美国心理学家Elaine N. Aron

「高敏感」为美国心理学家艾融博士(Aron)於1996年提出的概念,形容情感较为细腻、容易感到焦虑,却又事事考虑周全的人格。这样的性格无关乎好坏,且不只限於性格内向的族群。特别重要的是,这并非一种疾病,而就如「特质」展现因人而异。几乎都是与生俱来的,尽管部分学者认为也可能是受到成长环境的後天影响。 

台湾学者进一步研究,通常女性对於社交环境中的负面评价更为敏感,同时华人群体文化也加深了高敏感族的压力。《华灯初上》里的苏庆仪便是鲜明的高敏感人格例子,以下便以「苏」在剧中的表现认识「敏感型人格4大常见特性」。

线上测验|高敏感族自我检测量表(HSP)
*测验结果无法完整诠释受测者所有性格,当下的心情也会影响到结果仅供参考。

透视「苏」的内心-常见的敏感型人格4大特质

在更深入的研究之後,艾融博士进一步统整出敏感型人格DOSE的4大特质,以诠释何谓高敏感,然而需要注意的是,下列特质仅是研究中高敏感族常的表现,有符合下列特性也不一定就是高敏感族喔!

特质1|深度处理事情 Depth of processing

苏庆仪总是负责日式酒店「光」的所有帐务确认,在每晚最後一个离开,客人闹事时也总能大事化小、小事化了。萝丝妈妈也曾提到,自己很少看帐,因为苏总是能做得很好。

通常与高敏感的人共事,都能体会到他们优异的工作能力。高敏感族时常思考,让他们对周遭的观察更加透彻、想法更加成熟。因此他们多具有处理复杂问题、理解超龄词汇的能力。总而言之,超前部署、同时思考多层面问题,都是高敏感族的特性之一,并非是优柔寡断的表现。苏的妥贴、苏的细腻,正是她在「光」日式酒店受欢迎的原因。

特质2|容易受到刺激  Overstimulation

苏将细腻的情感投注於琴棋书画,样样精通,是剧中的大才女。「借来的书,无论如何一定要还,因为不是你的,是借的,你是我借的,是吗?」苏庆仪从江瀚的行为便能判断出,他并不爱她,便以最初相遇的场景比喻,委婉道出。最终在生日会瞥见罗雨侬与江瀚两人合唱时,失手将酒杯摔碎。

由於高敏感族生心理感受都特别细致,因此更容易接收外界的杂讯:像是物理上的光线、噪音与天气等;又或是心理上旁人的情绪、外界的压力,害怕给别人添麻烦、担心表现不够好,都是高敏感族感到不适的原因。然而这也反映出他们注重生活细节,对於生活品质追求的动力。苏的细腻使她受人喜爱,但也正是利刃割着她的内心,罗雨侬、江瀚……旁人的一举一动,都使她心在滴血。

特质3|情绪起伏较大 Emotional Reactivity and Empathy

「死了好,真的死得成那就最好了。死掉的那一个就是永远,因为挽回不来,死掉的就尘封在回忆里,而回忆放得越久越美,时不时来戳你一下,让你忍不住想念。」「杀了我好,杀了我,你是不是就会永远记得我」,苏庆仪在受到情感刺激时,明显地都会异常激动。

由於高敏感族对各种情绪的触发都高於常人,日常生活中可能爱哭、害怕惊喜、容易惊吓,或对事情有较大的反应。然而,这样的特质并只有负面,因为他们会是很棒的心事倾听者、或是贴心的夥伴。一如苏一直是罗雨侬的好闺蜜,事业好夥伴,能够倾听她的大小事,却很少是主动分享心事的那个人。

特质4|察觉细微变化 Sensing the Subtle

苏庆仪对於麦克风的音准与杂音、小姐们吵闹的谈笑声、酒香的味觉辨别都是角色中,最为敏锐且出色的。

这或许也是另类的技能,对於生活的观察与敏锐度,使得高敏感族更容易察觉细小的变化,尤其是知觉上的感受,例如口感上的不同、数字财报的数据有错误、音准有偏差等等,因人而异。然而,由於长时间的高度集中与压力,也导致他们更容易感到疲惫。苏对细微之处的敏感,使她将「光」经营得优雅高贵,来到日式酒店的客人总能得到心灵上的释放。

如何和身边的「苏」共处?-敏感可以是一种天赋

随着剧情推进,我们能察觉苏庆仪的敏感,有一部分源自於成长经验带来的影响。若我们能回到苏的过去,或是你我身边便有相似於苏的高敏感者,可以如何与之共处,避免敏感的「天赋」变质成「绊脚石」呢?以下统整多篇研究,提出以下4大方法:

  • 方法1|理解你我,设立关系界线
    「高敏感」一词出现之前,敏感族时常被人误会为胆小、内向、神经质,然而当我们能够理解这些特质大部分是天生,且与过往经历有关,导致他们对於事务处理都会更为谨慎小心;并转而看到他们的优势、不踏足他们对外设立的保护线,都会是与他们共事的方式。
  • 方法2|进行沟通,区分对话层次
    与他们交谈时,可以针对讨论的事件,区分出需要的是「浅层对话」,还是需要「深度交流」,方便互相以最适当的状态进行对话。例如提前告知「对事不对人」、「这件事主要是想讨论…的部分」,避免参杂过多的杂讯与超出适当的情绪运转。
  • 方法3|适度休息,订下停损按钮
    美国人类发展学教授阿札巴(Marwa Azab)曾指出,适度休息对於高敏感族群是必要的。由於他们情绪或感知的接收,就像是密度更大的筛子,因此更容易压力与情感超载,所以若能双方订下一个进度停损点,像是时间性的(半小时结束)、内容性的(到…部分结束),或底线性的(不进行人身攻击)等等,都会是更有效率也彼此舒适的方法。
  • 方法4|保护彼此,厘清双方立场
    互动过程中,不只对於高敏感族,我们也需要时时注意自己的状态,不需完全陷溺於当下的情境里。不必过度注意高敏感族的情绪,导致事事退让、委曲求全,还是需要进行有效对话,在彼此都感到舒适的前提达成共识,才是长久的共处之道!
  • 延伸阅读:《华灯初上》关系纠葛剖析专区

参考资料

  • 谢雅竹(2020)。高敏感族於人际互动经验中的心理历程探究:第二波正向心理学观点。国立台北教育大学心理与谘商学系未出版硕士论文,台北市。
  • 吕盈璇译(2017)。高敏感是种天赋:肯定自己的独特,感受更多、想像更多、创造更多(原作者:Ilse,Sand长沼睦雄)。台北市,三采文化。
  • 萧云菁译(2018)。开启高敏感孩子天赋:儿童精神科医师给高敏感儿家长的41个养育、照顾、陪伴提案(原作者:长沼睦雄)。台北市,三采。
  • Homberg, J.R., Schubert, D. Asan, E. & Aron, E.N. (2016). Sensory porcessing sensitivity and serotonin gene variance: Insights into mechanisms shaping environmental sensitivity. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 71, 472-483.
  • Aron, E.N., Aron, A., Jagiellowicz, J., 2012. Sensory processing sensitivity: a review in the light of the evolution of biological responsivity. Pers. Soc. Psychol. Rev.16 (3), 262–282.

就是想知道十万个植物的为什麽!解开植物生长之谜的骇客兼翻译——蔡宜芳专访

本文由 台湾莱雅L’Oréal Taiwan 为庆祝「台湾杰出女科学家奖」15周年而规划,泛科学企划执行。

2018 年「台湾杰出女科学家奖」杰出奖第十一届杰出奖得主

  • 中研院分子生物研究所特聘研究员蔡宜芳,毕业自台湾大学植物系,在美国卡内基美隆大学(Carnegie Mellon University, CMU)取得博士,後於加州大学圣地牙哥分校(University of California, San Diego, UCSD)进行博士後研究,研究专长为植物分子生物学。主要从事细胞膜蛋白的功能研究,在硝酸盐转运蛋白研究领域有卓越贡献。2021 年蔡宜芳特聘研究员荣获美国国家科学院(National Academy of Sciences, NAS)外籍院士(international members)。

如果你捡到蔡宜芳掉的手机,可能很难立即知道失主是谁,甚至有点摸不着头绪:因为她手机里超过 80% 的照片,都是植物。为何会选择植物作为研究领域?身为中研院分子生物研究所特聘研究员,在植物分子生物学领域贡献卓着的她却说,这个决定其实「不太科学」,因为起心动念是自己「真的很喜欢植物」。

因为喜欢所以好奇,因为好奇而想要知道更多:许多 love story 都是这样开始的,而研究领域的开展又何尝不是一场超浪漫故事呢?也因为一般人都不够认识植物,听不懂植物的细语呢喃,更需要蔡宜芳这般热爱植物的科学家,担任植物骇客兼翻译,让不辨菽麦者也能偷听花开的声音。

故事,从一株异变的阿拉伯芥开始说起。

分子生物学突破:发现植物吸收硝酸盐的关键蛋白 CHL1

上世纪 50 年代起的「绿色革命」,大幅提升了粮食生产量,喂饱了激增的地球人口,「氮肥」在其中功不可没。它对植物开花结果至关重要,然而植物透过什麽机制摄取氮肥?如何调控才能更有效地吸收?蔡宜芳研究的正是其中的分子机制。

氮,是生物存活的重要元素;从推动光合作用的叶绿素、各种代谢反应的酵素,到与遗传相关的核酸中,都有氮的存在。但对植物来说,要取得氮元素却出乎意料地困难;大气的组成中近五分之四为氮气,但是除了藉由少数有固氮能力的微生物以外,植物只能使用在土壤中非常少量的氮源,吸收的型态有「氨盐」与「硝酸盐」,其中又以硝酸盐为主。

但是,硝酸盐是带电离子,无法自行通过脂质构成的细胞膜,那到底植物如何利用硝酸盐呢?为了解开这个长年来的谜题,蔡宜芳将目光投向一棵无法正常吸收硝酸盐的阿拉伯芥突变株,并利用当时最新发展出来的分子生物技术,试图找到出关键基因。蔡宜芳表示,这个无法正常吸收硝酸盐的突变株,在她约 10 岁时就被荷兰研究者发现,这麽多年来在传统技术底下被研究得相当透彻;却直到她开始进行博士後研究,伴随植物分子生物相关技术发展,才有方法找到关键的转运蛋白。

这样的研究自然充满了挑战,因为新技术还不稳固,就连实验室老板都曾劝她放弃。不愿投降的她,决定一边持续研究氮代谢,一边到其他研究室学细胞膜研究的新技术,1994 年,蔡宜芳从美国回到台湾,持续研究进一步发现, 位在植物细胞膜上的 CHL1 硝酸盐转运蛋白,除了作为硝酸盐的「搬运工」,还有其他异想不到的功能。在你我的印象当中,植物是被动的吸收养分:但其实当土壤中的的硝酸盐变化时,植物会主动改变硝酸盐的运作模式,这就是蔡宜芳团队在 2003 年的重大发现。运作模式的改变正来自於 CHL1 蛋白的磷酸化转换,因此 CHL1 蛋白也具备作为「传令兵」的功能。透过 CHL1,植物便能感应周围的硝酸盐浓度,帮助植物调控基因表现,以便能更有效率地利用硝酸盐。

掌握硝酸盐吸收的调控,在农业领域十分有发展潜力,蔡宜芳的研究进一步转向,对接实际应用,期盼为农业的永续未来提供新解方。除了 CHL1硝酸盐转运蛋白的机制外,她也针对阿拉伯芥如何吸收与输送硝酸盐到不同组织的分子机制展开探索。近期更研究探讨是否能以育种或基因调控的方式,增进植物吸收硝酸盐的效率。由於硝酸盐非常容易在环境中流失,因此多数的氮肥施放到田间後,植物也往往吸收不了;如果可以改善植物的吸收效率,就能减少施肥的浪费,连带减少制造氮肥耗用的能源,也让农作物长得更好。

好消息是,透过基因调控,蔡宜芳团队已经在阿拉伯芥、菸草及水稻上实验成功,并取得相关专利,期待未来将授权给生物科技公司进行下一步。

培养科学研究必备品:好奇心、科学思辩与毅力

蔡宜芳从事研究的初衷是因为对植物的喜爱与好奇心,对她来说和植物有关的十万个为什麽,犹如始终永远拼不完的大型拼图,从小时候就在蔡宜芳的心中占据了重要位子,於是她「追根究柢」(如字面上意义),想靠自己解开植物现象背後的秘密。

人们对自己不了解又无法回嘴的植物充满了误解,往往觉得植物跟动物一点也不同,然而在蔡宜芳看来绝非如此,她表示,已经有研究发现,当我们这些动物咬下蔬菜的瞬间,植物里头负责传导的的钙离子就会产生变化。「大家都觉得植物不会动不会叫,但其实植物是有感知的。」蔡宜芳表示,植物其实都知道,只是用我们不懂的方式在表达,要靠研究才能一句一句地破解植物的密语。

当然研究也不能自己埋头苦干,交流非常重要。蔡宜芳担任植物学期刊 《Plant Physiology》 编辑多年,但回忆起刚建立独立实验室的阶段,面对那麽多来自审稿人的刁钻问题,当时的自己也难免生气。一旦转换身份成为审稿人,被审的经验也让她更明白审查论文时该注意的重点,一来一往的思辨与答辩,反而让她觉得很好玩。

「我自己有个突破,是因为被质疑的时候很生气,可是不能光气,也要想办法解决。就在生气的时候,想出来的方法,最後变成我们实验室很新的工具。」而她也认为自己在替《Nature》等重要期刊审稿时,认真地给出言之有物的评论,帮她累积了领域内的信誉,才让期刊编辑的位置找到了她。

像投稿审稿这般来回思辨的训练,对科学家的养成非常重要,然而蔡宜芳观察,科学思辨在台湾教育里比较缺乏。她举例,在美国课堂上,老师会要学生先读一篇论文,接下来整堂课则要学生批评论文有什麽问题。「我们在台湾被训练的人,都会把 paper 当作传世经书在读,读懂它就觉得很开心了——要去批评它,我们真的没有习惯。」蔡宜芳坦言那过程对她来说曾经非常痛苦,但会痛就代表该变。

她就此改变了思路:面对知识,蔡宜芳要求自己不仅要读懂,还要有余力批评它,说出对、错在哪里。蔡宜芳认为,科学就是得永远抱持着质疑的态度,在不疑处有疑,才能找到真正的答案。「在我自己的实验室里面,我也一直在逼学生要去思考」。

而除了好奇心及思辨能力之外,蔡宜芳认为「毅力」也是科学家在科学界持续前进的重要特质。经验告诉她,在科学研究中遇见失败比遇见成功的次数多太多了,革命十次稀松平常,如何二十次甚至三十次之後还能继续往前走?那绝对需要强大的毅力来抗压才行。

说到压力,身为科学界的女性,蔡宜芳认为,自己的成长环境中,性别造成的影响并不大,以她所在的中研院分生所为例,研究人员性别比例很平均。但若深入细究,「无意识偏见」(unconscious bias)仍难以避免。她以自己带过的学生为例,生科领域在大学时期男女比例大约是各半,但随着硕士、博士一路往上,男性的比例逐渐多於女性。因为许多女学生在面临职涯选择的时候,往往会被迫以家庭或是男性伴侣的事业为优先,这种状况回过头来又让部分老师觉得「教育女生有时会是浪费」,成为恶性循环。

荣获过许多科学成就奖项的她,时常是唯一获奖的女性,而就在接受采访不久前,她又获颁一个奖项,直到颁奖当天的照片寄回到所上,「一片黑西装里面,就我穿黄色!」她笑道。所上第五届台湾女科学家杰出奖得主锺邦柱老师看到照片时,也对她苦笑说:「哎,革命尚未成功,同志仍需努力。」

「先不要去想会有这个东西,做该做的事情。真正不平的时候,不要安静不讲。」尽管环境仍待改变,蔡宜芳建议女科学人自己先跨出一步,就如同她自己一路走来的态度。

一株莫名异变的阿拉伯芥,遇上一位不放弃的科学家兼植物迷,造就了改变农业、甚至是整体生态未来的契机。如果你的手机也跟蔡宜芳一样,装的几乎全是自己感兴趣、想研究的东西的照片,请别质疑自己是不是怪怪的,或许你也将靠着研究,改变世界,这是我能想到最浪漫的事了。

台湾杰出女科学家奖迈入第 15 年,台湾莱雅鼓励女性追求科学梦想,让科学领域能两性均衡参与和贡献。想成为科学家吗?你绝对可以!杰出学姊们在这里跟你说:YES!:https://towis.loreal.com.tw/Video.php

本文由 台湾莱雅L’Oréal Taiwan 为庆祝「台湾杰出女科学家奖」15周年而规划,泛科学企划执行。

大黄鱼和海鲶,古代台南人爱吃什麽鱼?

鱼类是人类重要的资源,许多古代文化里鱼是日常饮食的一部分,台湾古时候也是如此。一项新发表的研究,调查台南 5000 年来的遗址中有哪些鱼,得知古早台南人食用的鱼类,受到环境变化的影响。

用耳朵里的石头,判断古代人吃哪些鱼

如何得知古代人吃哪些鱼呢?鱼有骨头,有机会在遗址中留下遗骸,但是相对其他动物来说,鱼类的骨头没那麽容易留下。所幸硬骨鱼的头部内,有种负责听觉的构造「耳石(otolith)」。

耳石成分为碳酸钙,鱼去世後是相对容易留存的部位。不同鱼类的耳石型态有别,所以见到遗址中的耳石,可以得知古时候有哪些物种。比较不同年代遗址间,耳石组成的变化,便能推论不同时代吃鱼的改变。

  • 延伸阅读:解开古代鱼类耳朵里的「石头」秘密!专访古生物学家林千翔

由中研院的生物多样性研究中心,林千翔主导的研究,算是用鱼类耳石回答考古学的问题。自然死亡的鱼也会留下耳石,不过这项研究分析的耳石大部分来自贝塚,也就是人类活动造成的垃圾堆遗址,当年应该曾经是人类的食物。

样本皆来自南科遗址群,也就是南部科学园区的台南园区的一系列遗址。中研院的历史语言研究所於公元 1993 到 2010 年,在李匡悌等人率领的挖掘下有许多收获,鱼耳石只是其中一小部分。

从距今 5000 年的新石器时代早期开始,现在是南科的这块地方便有许多人类活动。南科遗址群的 82 处遗址中,有 17 处出土过鱼类耳石,被纳入本次研究。考古学上可分为 5 个时期:新石器时代的早期、中期、晚期,铁器时代,以及历史时期。

5 个时期中,新石器时代中期只有 1 处遗址 1 件样本;距今 300 年到现在的历史时期,也只有 3 处遗址 8 件样本。用於分析的 1254 件样本,大部分属於新石器时代早期、新石器时代晚期、铁器时代。

新石器时代早期,距今 4200 到 5000 年前的 2 个遗址,总共出土 789 件鱼类耳石,分别属於 24 个分类群(taxa),不论数量或多样性都最高。

新石器时代晚期,距今 2000 到 3300 年前的 7 处遗址,共出土 112 件样本,分属 16 个分类群。而铁器时代,距今 300 到 1400 年前的 4 处遗址,出土 344 件样本,分属 13 个分类群。

新石器时代最有存在感的是大黄鱼(Larimichthys crocea),早期占 57.29%,晚期占 41.96%,皆为当期最高比例的鱼类。铁器时代变成海鲶(sea catfish)最多,占 61.24%。

台南环境变化,影响食用鱼种

地处台南同一个地区的遗址,鱼类的数量和多样性都渐渐减少。之前有个论点主张,这是由於过度捕鱼所致。但是这项研究充分利用耳石分析的优点,判断出土鱼耳石组成的变化,并非人为捕捞,主要是自然环境变化的影响。

同一种鱼,耳石的型态不会改变,但是大小会变,耳石大小又正比於鱼体的尺寸,耳石愈大,鱼体也愈大,反之亦然。

大黄鱼在现代也是常见的食用鱼类,最近却由於过度捕捞(过渔),使得野生族群大福缩水;在此之下观察到,多数个体的身体及耳石也明显变小。由此推测,倘若古时候发生过渔,遗址中大黄鱼的耳石应该会缩小。

新石器时代早期、新石器时代晚期,铁器时代,三个时期都有大黄鱼。比较发现大黄鱼的耳石并没有变小,铁器时代的耳石虽然数量大幅减少,尺寸还变大一点。表示至少从新石器时代早期到铁器时代,也就是从 4000 多年到几百年前,大黄鱼并没有面临生存危机。

大黄鱼在台南遗址的存在感之所以下降,更合理的论点是:海岸线和沿岸环境的改变。

台南的地貌不断变化,陆地向海延伸。如今南科遗址群位於内陆,离海岸有相当距离;但是在新石器时代早期,南关里、南关里东遗址的年代(属於小有知名度的大坌坑文化),这块地方位在海边;新石器时代晚期陆地范围前进,不过依然位於海边。

大黄鱼住在岸边海域,而新石器时代的台南人住在海边,使他们不难获得大黄鱼之类的海产。鱼类以外,这些遗址也出土不少贝类,表示当时的居民,善於利用沿海的水产资源。

随着泥沙持续淤积,原本位於海边的南科地区,铁器时代成为内陆,淤积和河道後来形成台江内海。南科到台湾海峡之间有泻湖存在,铁器时代的台南人,不用太靠近海边便能取得水产资源。也许就是如此,大黄鱼不再那麽流行,住在河口、泻湖环境的海鲶,变成这个时期遗址中最常见的鱼类。

耳石只代表一部分古代鱼类

不论古今,耳石都是识别鱼类的好材料。比较不同年代鱼类耳石的改变,可以判断自然环境与人类文化的变化,但是也要注意,考古遗址中的耳石,无法代表古代食用鱼的全貌。

见到某种鱼的耳石,那种鱼一定存在过,可是曾经存在过的鱼,不一定会留下纪录,耳石组成也不完全等於实际比例。这儿最明显的例子是,不同年代的多个遗址有出土鲷科鱼类(Sparidae)的骨头,然而其耳石只有 1 件。或许还有些鱼类,不论鱼骨或耳石都没有留下,我们根本不知道它们存在过。

我们见到大黄鱼在新石器时代早期占 57.29%,晚期占 41.96% 这项数据,并非意谓当时真的有 57%、42% 食用鱼为大黄鱼;合适的解读大概是,大黄鱼是新石器时代主要的食用鱼种,晚期的比例有所降低。

大黄鱼的古老传承与当代危机

有趣的是,一直到中国渔民近期过度捕捞以前,野生大黄鱼在东亚的东部沿海都很常见。古代台南人捕食不少大黄鱼,可谓有偏好也具备技术,他们对大黄鱼的偏爱和捕捉技术,或许能追溯到还在对岸海边的日子。

综合考古、语言学等方面的资讯推敲,台南在新石器时代的大坌坑文化,应该是台湾初期的南岛族群,他们很可能是更早以前来自东亚沿岸移民的後裔。这群人的生产方式包含农业,会种植稻、小米等驯化植物,不过仍然有不少采集和狩猎,以及利用水产资源。他们捕食大黄鱼的文化,也许在祖先尚未渡海移民前已经养成。

古代人吃进不少大黄鱼,现在大黄鱼也是受到欢迎的食用鱼,一度族群庞大的鱼群还因为滥捕面临灭团危机,至今没有从过度捕捞的打击中走出去。无疑,人类如今也成为影响鱼类生态的要角。

延伸阅读

  • 林千翔实验室网站
  • 吃鱼头常常啃到的那两颗「鱼耳石」,对古生物学相当重要
  • 耳中乾坤─鱼耳石
  • 从台湾鱼类耳石化石研究 谈海洋生物多样性的变动与困境
  • 台湾海洋化石与鱼类化石的研究、回顾与展望
  • 野生大黄鱼的灭绝危机
  • 背後中箭、大啖贝类,史前南科住了谁?
  • 东亚南方、北方,还有台湾的古代DNA──东亚遗传史(上)
  • 台东都兰,南岛语族从台湾出海前的最後一站
  • 1900 万年前,鲨鲨神秘大灭绝事件?!
  • 短篇  住在地中海边,靠海吃海的尼安德塔人
  • 短篇 秘鲁海岸15000年前已有人居,他们技术简单,菜单多元
  • 短篇 最早吃鲑鱼的人类,在11800年前的阿拉斯加
  • 8000年前贾湖遗址,最早养殖鲤鱼

参考资料

  • Lin, C. H., Wang, Y. C., Ribas-Deulofeu, L., Chang, C. W., & Li, K. T. (2022). Changes in marine resource consumption over the past 5000 years in southwestern Taiwan revealed by fish otoliths. Journal of Archaeological Science: Reports, 42, 103400.

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