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火星異種蟑螂和嵌合蟻,誰比較恐怖?—《空想科學讀本:大咖對決誰比較厲害》

遠流出版_96
・2016/09/03 ・2402字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 486 ・五年級

《火星任務》的火星異種蟑螂和《獵人》的嵌合蟻,哪一邊比較恐怖?

兩者都是外型近似人類的「蟲」,在作品中都是超猛的。

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《火星任務》(Terraformars)的蟲是蟑螂。從前人類為了將火星的環境改造成與地球相近而將這批蟑螂送入火星。之後過了 500 年,又派遣調查隊前去,發現這些蟑螂不但演化成近似人類的兩足步行動物,身長還高達 2 公尺,擁有難以置信的怪力和速度,將來到火星的人類逐一殺害。簡直就和我們人類「看到蟑螂就毫不猶豫的打爛牠們」的行為一樣!

《獵人》(Hunter X Hunter)中登場的蟲則是被稱為嵌合蟻的巨大螞蟻。被發射到某個島嶼上的嵌合蟻之女王蟻,將周圍遇到的動物接二連三吃下去並開始產卵。其繁殖方法是「攝食交配」。啥!?竟然能把吃下去的動物的遺傳形質傳給生出來的子代!?最後女王蟻開始吃起人類,並生出擁有各式各樣能力的「嵌合蟻」,人類也迎來了滅亡的危機。

嗯,說實話,這群生物還真是恐怖啊。雖然有點不太願意想像這種事,但究竟火星蟑螂與嵌合蟻,哪一邊對人類的威脅比較大呢……?

演化的速度是 80 萬倍

火星蟑螂和嵌合蟻都擁有遠超過人類的戰鬥力。但是,無論個體多麼強,只要數量有限,就應該會有對付他們的方法。真正難以對付的,是兩者都以超高速演化、還能繁殖出龐大的數量一事。本篇就專門針對這兩點來想一下吧。

火星蟑螂的威脅在於,蟑螂雖然是昆蟲,卻在僅僅 500 年內就演化成和我們人類一樣的外型。昆蟲是以外骨骼包覆著肌肉和內臟的節肢動物,廣義來說分類為無脊椎動物。人類是骨骼的四周被肌肉和內臟所包圍,外面再包覆著皮膚的脊椎動物。就身體的構造上來說是完全相反的。

基於有沒有脊椎而將動物分類成兩大類,這是很基本的分類基準。兩者是打從至今 4 億年前左右就分道揚鑣的,蟑螂要演化成與人類相同的身體構造,首先必須朝演化方向逆向而行,回溯到共同的祖先,還要從那裡開始完成朝向脊椎動物、哺乳類、人類的 4 億年份的演化。竟然在僅僅 500 年內完成!?這一點在故事中也被視為很大的謎題,第三次調查隊的一位名叫阿西莫夫的科學家也認為「很明顯的有經過人為的改變」。

這改變的結果,就是故事中的這群蟑螂有著黑到發亮的體表,靠產卵繁殖,用翅膀在天上飛行,也具有觸角和尾葉等等蟑螂的特徵,又同時擁有兩足步行、能使用棍棒和網子等道具、還能說出有限的語彙等等人類的特徵。更可怕的是,火星蟑螂還具有其他昆蟲的形質。20 年前派遣的調查隊為了對抗蟑螂而接受過 BUGS 手術,想必這是牠們也接受過同樣手術的結果!

以人類的 80 萬倍的速度演化,更何況其演化還是經由謎一般的人工施加的。這種生物太可怕了。

恐怖!嵌合蟻的攝食交配

相對的,嵌合蟻令人恐懼的特點,就是名為攝食交配的繁殖方法。通常當動物被其他動物吃下去後,體內擁有遺傳訊息的 DNA 一樣會被消化掉,所以並不會把本身的形質傳到食用牠的動物身上。嵌合蟻的女王卻不會把吃下去的動物 DNA 消化掉,而是會將牠和自己生殖細胞的遺傳因子混合。

更可怕的是,每攝食一次之後,產下的卵還會生出各式各樣完全不同的子代。這也說得過去,人類與黑猩猩的遺傳因子的差異也只有 1.44 %。既然攝食交配是將遺傳因子混合的繁殖方法,只要配合的比例有些微差異,就能生出完全不同的子代,這也是有可能的【圖1】。

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基於這一點,嵌合蟻是一群擁有多樣化形質的個體所構成的集團。通常說到生物的多樣性,指的是例如全地球上有 777 萬種動物和 30萬 8 千多種植物棲息著,是因為地球有著能讓各種不同種的生物都能夠存續的環境。然而嵌合蟻卻是只有一種生物,就演變出多樣化的子代,並能夠取代牠。當然,這對名為嵌合蟻的物種的存續來說是極為有利的。太可怕了,一種生物就有多樣性!

而且嵌合蟻的繁殖方法不是只有攝食交配。一開始,女王會接二連三地吃下其他動物以產卵,但這只是為了便於增加軍隊用的兵蟻來收集大量的糧食而已。等到達到充足的數量之後,就會進入準備生下國王的階段。為了生出更強的國王,在全盛期時每天要吃下用 250 名人類做成的肉丸子。

那麼生下國王之後又會怎樣?和只會待在巢穴中不動的女王不同,國王蟻會四處流浪,據說還會與其他動物的雌性交配,以生下新的女王!

這一來又會變成怎樣呢?通常生物是反覆進行同樣的繁殖方法,相對的,嵌合蟻卻變成是用「女王→國王→女王→國王……」這種世代交替的繁殖方法。換句話說,女王會削減其他動物的個體數量並大量產卵,國王則會遊走各地,並產下可說是「繁殖的定時炸彈」的女王。

反覆進行此一過程,不用多久就會把既有的生物驅逐乾淨,地球上就會變成全都是嵌合蟻啦!

人類贏得過牠們嗎?

那麼,對人類來說,哪一邊的威脅性比較大?

火星蟑螂雖然說演化很快,但成群結隊的蟑螂外型,和故事中 20 年前的外型基本上還是一樣的。意思是,牠們也和通常的生物相同,將自己的遺傳因子持續地流傳給子代。這一來,牠們的弱點也應該是共通的,所以當環境朝向對牠們不利的方向變化時,有可能同時一齊滅絕。

自然界裡的蟑螂,雖然 3 億年以來都是用相同的外型生存下來,是非常強韌的動物,但很怕乾燥和低溫。牠們原本曾經是棲息於熱帶森林中的昆蟲。雖然能在火星活存下來,表示牠們應該已經能忍受乾燥和低溫了,但說不定會很怕熱帶及火星都沒有的高濃度鹽份或者濃度過高的氧氣喔。

相對的,嵌合蟻會一面將遺傳因子一而再再而三的混合,一面爆發性的增加數量。下一世代會生出什麼樣的子代完全無法預料。弱點也是千奇百怪各不相同,所以無論環境如何變化,總會有百分之幾的子代存活吧。然後又會以這些存活下來的子代為起點,再度展開大量繁殖的連鎖反應。這下子完全沒法子對付了啊!

光就演化和繁殖考量,人類最大的威脅,就是最強的生物嵌合蟻。只能祈禱這種生物千萬不要出現才好。


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本文摘自《空想科學讀本:大咖對決誰比較厲害》遠流出版


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遠流出版公司成立於1975年,致力於台灣本土文化的紮根與出版的工作,向以專業的編輯團隊及嚴謹的製作態度著稱,曾獲日本出版之《台灣百科》評為「台灣最具影響力的民營出版社」。遠流以「建立沒有圍牆的學校」、滿足廣大讀者「一生的讀書計畫」自期,積極引進西方新知,開發作家資源,提供全方位、多元化的閱讀生活,矢志將遠流經營成一個「理想與勇氣的實踐之地」。


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為什麼吃甜的會蛀牙?——《生活中的東西都可以寫成化學式》

快樂文化
・2022/05/09 ・1404字 ・閱讀時間約 2 分鐘

來談談我們的敵人——蛀牙。

蛀牙的化學物語

導致蛀牙的主要原因有兩個。前面提過的蛀牙菌是其中一個因素,而蛀牙菌具體的名稱為「轉糖鏈球菌」,據說這種細菌常在孩童約三歲以前經由大人傳染,原因包括使用父母用過的筷子和湯匙,或輪流喝飲料等;另一個因素就是食物中所含的糖分,主要成分為「蔗糖」。

這兩個因素結合在一起時,就會發生以下情況:首先,轉糖鏈球菌利用蔗糖製造一種稱為「葡聚糖」的分子。葡聚糖的化學式為(C6H10O5)n,後面會再詳細說明。葡聚糖附著在牙齒表面,會成為轉糖鏈球菌的棲息地。此外,口腔中的其他細菌(根據統計,口腔中的細菌有 600 多種)也會混入其中。

這些附著在牙齒上的組合物稱為「牙菌斑」,有時也被稱為「齒垢」或「生物膜」(biofilm,又稱菌膜)。你可能在牙膏等的廣告中有聽過這些名詞。

之後,獲得棲息地的轉糖鏈球菌會產生大量的「酸」,引發去礦質作用,最終導致蛀牙。這個過程如下列所示。

轉糖鏈球菌生活在溫暖的葡聚糖裡,並分解出乳酸;事實上它們也會分解出醋酸,及一種稱為甲酸(HCOOH)的酸,但乳酸所佔的比例較高。這些酸會引發強烈的去礦質作用,溶解牙齒並造成蛀牙。

在這種情況發生前,必須好好刷牙,以澈底清除黏附在牙齒上的牙菌斑(葡聚糖+細菌)!即使是漱口,具黏性的牙菌斑也不易脫落,最有效的方法還是好好刷牙。而牙膏中含有研磨劑(可幫助去除汙垢的顆粒),能有效去除黏黏的牙菌斑。

不易蛀牙的甜食

上個單元我們說明了糖是如何引起蛀牙的。事實上也有一些分子的味道就和糖一樣甜,但卻不太容易引起蛀牙,其中最有名的分子之一就是「木糖醇」,你可能有聽過加了木糖醇的口香糖吧!這個分子的化學式為 C5H12O5,詳細的結構如下圖。

為什麼木糖醇味道甜甜的,卻不容易引起蛀牙呢?在回答這個問題前,我們先回想一下為什麼蔗糖(糖)會導致蛀牙。蔗糖是轉糖鏈球菌用來製造葡聚糖的材料,而反應過程中產生的果糖,會被轉糖鏈球菌做為養分來源,並分解出乳酸分子。

那木糖醇呢?首先木糖醇不像蔗糖是製造葡聚糖的材料,另外轉糖鏈球菌不會把木糖醇當成養分來源,所以也不會分解出乳酸。因此它們的味道雖然很甜,但卻不容易引起蛀牙。

這裡出現了一個問題。木糖醇和蔗糖的結構看來截然不同,但為什麼味道也是甜甜的呢?若像下圖一樣,稍微改變一下木糖醇的畫法,就會發現它的結構與構成蔗糖的葡萄糖和果糖很像,具有許多羥基這點也非常相似。

——本文摘自《生活中的東西都可以寫成化學式》,2021 年 11 月,快樂文化


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