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囓齒目動物展現「移情作用」所驅使的行為

only-perception
・2012/01/18 ・1880字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 522 ・七年級

根據一項由芝加哥大學神經科學家所完成的新研究,他們在實驗室大鼠中觀察到囓齒類動物因移情作用(empathy,同理心,譯註:同情心是 sympathy)驅使而產生幫忙行為(helping behavior)的第一個證據,那一再解放受到拘禁的同伴。

這項觀察(發表在今日的 Science 中),使利社會(pro-social)幫忙行為的起源在演化樹中的放置位置比先前所以為還要更早。雖然移情作用的行為曾在非人類靈長類以及其他野生物種中非正式地被觀察過,不過在這之前卻未曾在實驗室設置裡的囓齒目動物身上觀察到這種概念。

“這是幫忙行為被大鼠移情作用觸發的首個證據,” Jean Decety,PhD 表示,芝加哥大學 Irving B. Harris 心理學與精神病學教授。”文獻中有許多想法顯示,移情作用不為人類所獨有,且在猿類中已獲充分證明,但在囓齒類動物中,那卻仍不十分清楚。我們將一系列基於囓齒動物之移情作用的、幫助行為的實驗證據匯總,而那真的是它第一次被看見。”

這項研究證明移情作用驅使行為的深層演化根源,Jeffrey Mogil 表示,McGill 大學 Pain Studies 的 E.P. Taylor 教授,他研究過老鼠的疼痛情緒感染(emotional contagion)。

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“乍看之下,這超越了移情作用,這是利社會行為,” Mogil 表示,他並未牽涉這項研究。”在更深入研究之前,那超越了已被證明的,而且那令人印象非常深刻,尤其是這裡並沒有什麼先進的技術。”

這些實驗,由心理學畢業生、第一作者 Inbal Ben-Ami Bartal 以及共同作者 Decety 與 Peggy Mason 所設計,將二隻平常關在同一個籠子的大鼠放入一個特別的測試競技場。一隻大鼠被留置在一個拘禁裝置中 — 一個封閉的管子,附有一個從外面碰觸開啟的門。第二隻大鼠自由地在籠中繞著拘禁裝置漫步,能夠看見與聽見牠被關捕的「籠友(cagemate)」,但沒有被迫採取行動。

研究者觀察到,當自由大鼠的籠友被關起來時,牠顯得比平常測試時更加激動。平常的時候,這隻大鼠被關在一個拘禁器是空的籠子中。這種反應提供了某種「情緒感染」的證據。這種現象常在人類與動物身上觀察到,在其中實驗對象共享另一實驗對象的恐懼、悲痛甚或所遭受的疼痛。

雖然情緒感染是「移情作用」最簡單的形態,不過大鼠的後續動作明顯地組成了主動幫忙行為,一種更複雜的移情作用表現。在數日的拘禁過程之後,自由大鼠學會如何開啟拘禁器的門,並使其籠友重獲自由。雖然起先動作很慢,不過一旦大鼠發現釋放其同伴的方法後,只要一放入測試競技場中,牠幾乎是立刻採取行動。

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“我們並沒有以那種方式訓練這些大鼠,” Bartal 說。”這些大鼠之所以學習是因為牠們受到某種內在的東西刺激。我們並沒有告訴牠們如何開啟那扇門,牠們之前並沒有獲得任何開啟那扇門的經驗,因此那門很難開。不過牠們試了又試,最後終於辦到了。”

為了控制其他足以導致大鼠解放其同伴的「非移情作用」動機,研究者進行更進一步的實驗。當一個填充玩具大鼠至於拘禁器時,自由大鼠並沒有開門。當開門把牠的同伴放到一個分離的隔間時,自由大鼠持續碰開這扇門,這使得社交互動的報償(reward of social interaction)被排除在動機之外。對於大鼠的行為,實驗者留下「受移情作用刺激的行為」這個最簡單的解釋。

“除了終結被捕大鼠的苦難之外,這裡沒有會採取這種行動的其它原因,” Bartal 表示。”在這個大鼠模型世界中,可以看見相同的行為一再重複,基本上這意味著「這種行為」使大鼠獲得報償。”

身為此報償之力量的一種測試,另一項實驗被設成要給自由大鼠一個選擇:解救牠的同伴或是大啖巧克力。二個拘禁器與大鼠都放在籠中,一個拘禁器內含籠友,另一個則放了一堆巧克力片。雖然自由大鼠在釋放同伴之前有機會吃光所有的巧克力,但牠同樣喜歡在開啟內裝巧克力的拘禁器前,先打開包含其同伴的拘禁器。

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“這相當引人注目,” Mason, PhD,神經生物學教授。”那告訴我們,幫助牠們的籠友在本質上與巧克力同樣重要。如果牠想要的話,牠大可把所有的巧克力都藏起來,但牠沒有。我們都大吃一驚。”

現在,這個移情作用行為的模型業已確立,研究者們完成額外的實驗。因為並非每一隻大鼠都學會開門並釋放其同伴,所以研究能比較這些個體,尋找這些行為差異的生物學來源。初步結果指出,雌性與雄性相比更有可能變成開門者,也許這反映出移情作用在為母期間(motherhood)的重要角色,並提供了另一條研究途徑。

“這個移情作用與幫助行為的模型,為構成其基礎的神經生理學機制的闡明開闢了道路,那到目前為止仍無法接近,” Bartal 表示。

這些實驗也提供更進一步的證據指出,移情作用驅使的幫助行為並不為人類所獨有 — 而且指出智人(Homo sapiens)可能從其大鼠表親那裡學到了教訓。

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“當我們在沒有移情作用的情況下行動,我們正在反對我們的生物遺傳,” Mason 表示。”如果人類能更常傾聽他們的生物遺傳,我們會變得更好。”

資料來源:PHYSORG:Helping your fellow rat: Rodents show empathy-driven behavior[December 8, 2011]

轉載自only-perception

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妳/你好,我是來自火星的火星人,畢業於火星人理工大學(不是地球上的 MIT,請勿混淆 :p),名字裡有條魚,雖然跟魚一點關係也沒有,不過沒有關係,反正妳/你只要知道我不是地球人就行了... :D

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從奈米微塵到化學氣體, HEPA 與活性碳如何聯手打造純淨空氣?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/17 ・4433字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 Amway 委託,泛科學企劃執行。

很多人可能沒想到,無論是家用的空氣清淨機,還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠,它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩,而是一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網
在半導體產業的無塵室中,「乾淨」的定義極其殘酷:一粒肉眼看不見的灰塵,就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢 / 圖片來源:envato

到底怎樣才算是「乾淨」?這不是什麼靈魂拷問,而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中,「乾淨」的定義極其殘酷:一粒肉眼看不見的灰塵,就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞,甚至能成為台積電(TSMC)決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中,雖然不需要生產精密晶片,但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密,卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康,你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此,空氣議題早已超越單純的環保範疇,成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

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很多人可能沒想到,無論是家用的空氣清淨機,還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠,它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩,而是同一件看起來平凡無奇的東西:一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信,就憑這層厚度不到幾公分的板子,能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎?

這片大家都聽過的 HEPA 濾網,裡面到底是什麼?

首先,我們必須打破一個直覺上的誤解:HEPA 濾網(High Efficiency Particulate Air filter)在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5,是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物,它們能穿過呼吸道直達肺泡,並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本,在工廠與汽車尾氣中,還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1,甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」(UFP,即 PM0.1)。 UFP 不僅能輕易進入血液,甚至能繞過血腦屏障(BBB),進入大腦與胎盤,其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣,單靠孔目大小來「過濾」粒子,那麼為了攔截奈米微粒,濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡,一般人認為的「乾淨」,在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米3 奈米(相當於頭髮直徑萬分之一)的晶片而言,空氣中一顆微小的塵埃,就是一顆足以毀滅世界的隕石。

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因此,傳統的過濾思維並非治本之道,我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形,最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身,誕生於曼哈頓計畫!

1940 年代,製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而,若將排氣直接排向大氣,會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾(Irving Langmuir),他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」(Absolute Filter),其內部並非有孔的篩網,而是石綿纖維。

有趣的來了,如果把過濾器放到顯微鏡下,你會發現纖維之間的空隙,其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢?這是因為在奈米尺度下,物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時,並非走直線,而是會受到空氣分子撞擊,而產生「布朗運動」(Brownian Motion),像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時,布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動,最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時,靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客,就這樣被永久禁錮迷宮中。

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現在最常見的 HEPA 材料,是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間,它們在濾網內隨機交織,像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後,並非僅僅面對一層薄紙,而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層,微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外,HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵,那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀,中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐,目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒,而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺:過濾不是越快越好嗎?

其實,這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管,如果你捏住出口,水流會變得湍急;若將出口放開並擴大,雖然總出水量不變,但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言,當表面積越大,單位面積所需承載的空氣量就越少,空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久,增加被捕捉的機會。此外,越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」,延長了使用壽命,這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

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然而,即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter),但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ,其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物,去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念?塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子,大小約在 2 至 200 微米;細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米,細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」,大多數的病毒(如流感、新冠病毒)都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說,基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上,它更獲得英國過敏協會(Allergy UK)認證,能有效處理 19 大類、102 種過敏原,濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室,就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷,就是「硼 (Boron)」 / 圖片授權:Shutterstock

然而,同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室,就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷,就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中,硼是常見的 P 型摻雜物,用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕,進而釋放出極微量的硼離子,就可能直接污染晶圓,改變其導電特性,導致晶片報廢。

此外,無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA(超低穿透率空氣濾網) 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中,任何多穿透的一顆微塵,都代表著一筆不小的經濟損失。

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為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率,材料學家搬出了塑膠界的王者,PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕,還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維,其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕,但它既昂貴且物理上也很脆弱,安裝時若不小心稍微觸碰,數萬元的濾網就可能報銷。因此,你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此,在空氣濾淨系統中,還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網,就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附?

好不容易將微塵擋在門外時,危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王:AMC(氣態分子污染物)

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒,但面對氣態分子時,就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般,能輕易穿過物理濾網的縫隙,其中包括氮氧化物、二氧化硫,以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物(VOCs)。

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為了對付這些幽靈,我們必須在物理防線之外,加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同,這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理(Impregnation)」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質,在活性碳上添加不同的化學藥劑:

  • 酸鹼中和:對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體,會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑,透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之,如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑,就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
  • 物理吸附與凡德瓦力:對於最麻煩的有機揮發物(VOCs,如甲醛、甲苯),因為它們不具酸鹼性,科學家會精密調控活性碳的孔徑大小,利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力(凡德瓦力),像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。
活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附? / 圖片來源:Amway

空氣濾淨的終極邏輯:物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境,活性碳的運用並非「亂槍打鳥」,而是一場極其精密的對戰策略。

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工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告,像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝,打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區(Photolithography),晶圓最怕的是人體呼出的氨氣,此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和;而在蝕刻區(Etching),若偵測到酸性廢氣,則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯,是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中,雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析,但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯,正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網,更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳,科學界有個關鍵指標:「比表面積(Specific Surface Area)」。活性碳的孔隙越多、表面積越大,其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳,並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理,打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克,但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字,相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積,是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是,它還添加了雙重觸媒技術,能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線,能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體,或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來,成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說,無論是造價百億的半導體無塵室,還是守護家人的空氣清淨機,其背後的科學邏輯如出一轍:「物理濾網攔截微粒,化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作,空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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聊八卦可以防止我們被朋友搭便車、詐騙?——《人類文明》
天下文化_96
・2024/06/17 ・1337字 ・閱讀時間約 2 分鐘

間接互惠的要件之一:聊八卦

間接互惠(indirect reciprocity)的概念認為,受益者並不是直接回報給同一位利他的施恩者,而是會把恩惠轉給其他人。A 幫助 B,B 再幫助 C,C 再幫助 D,依此類推。於是,恩惠就能在社群裡傳出去,遲早也能回到 A 身上。種下的因,總有一天能得到最後的果。

而且這還能談到下一個層次:如果有個 Z,在 A 幫助 B 時,親眼見證了這件事,發現 A 是個慷慨的好人,他也會因為想和 A 建立關係,所以願意幫助 A。於是,就算這兩個人無法符合直接互惠所需要的「後會有期」條件,也能因為整個群體的利他行為而受益。樂於助人,自己就更可能得到幫助,至於那些不想幫助別人、只想貪小便宜的人,則是可能遭到懲罰或受到排擠。像這樣的間接互惠,是人類一種格外複雜的合作形式,需要兩項其他動物都辦不到的條件。

第一項條件是,不管互動雙方的行為是慷慨是自私,除了需要有目擊者親眼看到,還必須能把這項寶貴的資訊,分享到整個群體共有的資料池。也就是說,社群成員得愛聊八卦才行。如果大家都能知道某個人不值得信任、總是只接受別人幫助卻都不回報,等到下次這個人又碰上麻煩,社群成員就不會再伸出援手。

英文有句諺語說「騙子發不了財」(cheats never prosper),但不能說完全正確:騙子常常在短時間內還是能得逞,特別是在那些規模比較大、大家彼此比較不認識的社群;只是遲早仍然會東窗事發,讓自己名聲掃地。所以,想讓間接互惠的機制不被那些只想貪小便宜的人搞垮,聊八卦就是一個關鍵的必備條件,而且無論是營火旁、或是茶水間,人類實在是哪裡都能聊。事實上,相較於其他靈長類動物是用理毛之類的活動來建立關係,人類是以閒嗑牙、聊八卦取代了這些活動。

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想讓間接互惠的機制不被那些只想貪小便宜的人搞垮,聊八卦就是一個關鍵的必備條件!圖/envato

像這樣把個別成員的行為,拿來在社群裡大談特談(就像是一個由閒聊建立起的社群網路),就會打造出一套名聲系統,可用來判斷適不適合試著和某個人合作。某人對待他人慷慨大方,就能建立良好的名聲;老愛占別人便宜,也就會惡名遠揚,讓人知道以後可得敬而遠之。行為友善的人,其他人在未來幫助他們的機率也會比較高,於是在天擇的機制裡就能占點上風。所以說到頭來,仍是演化塑造了人類的心理,讓我們在意自己的名聲,聊八卦就成了確保大家別心存僥倖的機制。

在一個會聊八卦的社會裡,生活的第一守則就是要小心自己做的事;或者更重要的是,要小心自己做的事給別人的觀感。於是,人類社會也就成了一個人人都在猜測別人想法的社會——須推斷別人的動機與態度,評估自己的行為在他人眼中的樣貌,好維護自己在外的名聲。我們所謂的「良心」就是這樣的產物之一:內在的這股聲音,警告我們可能有人在看,要我們想想別人可能的觀感,好讓自己免受社會的制裁。

——本文摘自《人類文明:生物機制如何塑造世界史》,2024 年 05 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

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天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

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我們的遺傳差異有多大?基因竟會影響我們的教育程度!——《我們源自何方?》
馬可孛羅_96
・2023/03/19 ・2958字 ・閱讀時間約 6 分鐘

族群間差很大?

要了解遺傳學家為何不再和人類學家手牽手,不再認為人類族群之間的差異小到微不足道,只要看看「基因組部落格主」(genome blogger)就可以知道。

在基因組革命開始之後,人們便在網際網路上熱烈討論關於人類變異的論文,有些基因組部落格主後來精通於分析網路上公開的基因組資料。

相較於絕大多數的學術界人員,基因組部落格主的政治態度往往偏向右派,拉茲布.可汗(Razib Khan)與迪奈可斯.彭迪可斯(Dienekes Pontikos)發表了各族群特徵的平均差異,其中包括了身體外貌和運動能力。

許多基因部落格組認為學術界人士刻意忽視了族群間的差異。圖/envatoelements

部落格「歐洲基因」(The Eurogenes)中,「哪個古代民族散播了印歐語系語言」這樣激起反應的標題,往往會有上千個留言灌爆。這個非常敏感的議題在第二部分中討論了,那些印歐語系者的擴張過程,被當成建立國家神話的基礎,有的時候受到濫用,如同納粹德國時期的狀況。

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基因組部落格主的信念,有部分來自於在討論各族群之間生物性差異時,學術界人士並沒有保持科學家追求真實的精神。基因組部落格主很樂於指出一項矛盾:學術人士基於政治正確所傳遞的訊息,說族群之間的特徵無法區別,但是在他們發表的論文中得出的科學結果卻不是這樣的。

族群內的差異比族群間大

我們知道的實際差異有哪些?我們無法否認,各族群之間有顯著的平均遺傳差異,不只有膚色,還包括了體型、消化澱粉與乳糖的效率、在高海拔地區呼吸的難易程度,以及某些疾病的罹患率。這些還只是我們剛發現的差異而已。

我預料,不知道更多的人類族群之間的差異,是因為能夠找出這些差異的適當統計資源還沒有投入。人類大部分的特徵,一如呂文廷所說,在族群內的差異要大過族群之外。

這代表在任何的族群中,如身高等絕大部分的特徵,都有位於高低兩個極端的個體存在,例如很高與很矮的人。但是這並沒有排除各族群之間在特徵上有細微的平均差異存在。

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高矮差異不分族群。圖/envatoelements

幾乎每次回爭論,傳統教條都沒能站穩腳跟。二○一六年,我參加了一場約瑟夫.葛拉夫(Joseph L. Graves)在哈佛大學皮博迪考古與民族學博物館(Peabody Museum of Archaeology and Ethnography)的演講,主題是種族與遺傳學。在演講中,葛拉夫舉出五個能夠大幅影響皮膚色素沉積作用的突變,在不同族群中這五個突變出現的頻率差異很大。

他把這個五個突變和腦中上萬個會在腦中活動的基因比較。他指出,會在腦中活躍的基因和那五個和色素沉積的基因不同,會在許多部位活動。有些突變會推動認知和行為出現某個面向的特徵,但是另一些突變會推動的是別的面向,各種作用相加就平均掉了。

但他的論點其實並不可行,因為在實際的狀況下,如果天擇對兩個分開的族群施以不同的壓力,有許多突變所影響的特徵,會如同那些受到少數突變影響的特徵,讓兩個族群之間產生平均差異。事實上,已知有由許多突變所影響的特徵(可能如同行為和認知),如同膚色這種由幾個突變所影響的特徵,也受到天擇篩選。目前最佳的例子是身高。

身高是由基因組中數千個有變異的位置所決定的,二○一二年,喬爾.赫斯霍恩(Joel Hirschhorn)領導的分析研究指出,天擇對於那些位置的篩選結果,使得歐洲南部人的身高平均來說比歐洲北部人矮。

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身高並不是唯一的例子,強納森.普瑞查德(Jonathan Pritchard)所帶領的研究指出,至少從兩千年前,天擇就作用在英國人許多特徵的遺傳變異之上,結果包括嬰兒頭部平均來說比較大,女性臀部也是(可能是為了要在生產時配合嬰兒頭部的增大)。

遺傳變異間接影響教育程度

遺傳差異間接影響到教育程度與認知行為。圖/envatoelements

人們很容易會想,遺傳影響體型是一回事,但是影響認知和行為特徵又是另一回事。不過這種界線已經打破了。如果你加入了某個疾病的遺傳研究,得填寫表格,註明自己的身高、體重和受教育時間長度。

丹尼爾.班傑明(Daniel Benjamin)和同事彙整了四十萬名有歐洲血統者的受教育資料,那些人提供自己的基因組資料,以供研究各種遺傳疾病。

班傑明等人找到了七十四個在受教育時間長的人中更為常見的遺傳變異,那些變異在受教育時間短的人中比較少見。這樣研究已經去除了受到研究族群中各種會造成影響的差異,結果很紮實。這些科學家還指出,雖然平均來說,社會影響力在這方面要大過遺傳,但是從遺傳去推測受教育時間長短的準確度不容忽視。

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他們指出針對受到研究的歐洲血統族群,設計一個遺傳預測方式,計算出其中完成十二年教育的概率為百分之九十六,而最低的則為百分之三十七。

那些遺傳變異怎麼影響到教育程度?馬上浮現的猜想是它們會直接影響學業能力,但這可能是錯的。

一項包含了十萬多名冰島人的研究指出,那些遺傳變異也會讓女性生第一個小孩的年紀增加,而且造成影響的程度要遠大於對於受教育時間的影響。那些變異可能是以間接的方式發揮作用,讓人們比較晚有小孩,使得小孩必較容易接受完整的教育。

這個結果指出了,在我們發現控制行為的生物性差異時,這些差異發揮功用的方式往往和我們無知的猜想不同。

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各族群間影響教育程度的突變在出現頻率上的平均差異,還沒有找出來。但是在冰島,從遺傳上預期年長者整體上受教育的時間要長過年輕人,這點讓我們警覺。

領導這項冰島研究的奧古斯丁.江(Augustine Kong)指出,這項結果代表了在上個世紀,天擇作用不利於預期受到有更多教育的人身上,就像是篩選出比較年輕就有孩子的狀況。

遺傳變異透過生孩子的時間間接影響孩子的教育程度。圖/envatoelements

由於在單一族群中,影響受教育時間的遺傳成因顯然於一個世紀內因為受到了天擇壓力而產生明顯的改變,那麼這個特徵在各族群之間出現差異也是極有可能之事。

影響歐洲血統教育程度的遺傳變異,是否會對於非歐洲血統者的行為發生影響,或是對結構不同的社會系統發生影響?這些沒有人知道。不過,如果那些突變對於某一個族群的行為會發生影響,很可能對於其他族群也發生影響,縱使這些族群的社會狀況有所差異。

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在遺傳所影響的行為特徵中,教育程度可能只是冰山一角。其他人也和班傑明一樣,發現了能夠預測行為特徵的遺傳因素,其中一項研究調查了七萬多人,發現到在二十多個基因中的突變適合用來預測在智力測驗中的表現。

——本文摘自《我們源自何方?:古代DNA革命解構人類的起源與未來》,2023 年 3 月,馬可孛羅出版,未經同意請勿轉載。

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囓齒目動物展現「移情作用」所驅使的行為
only-perception
・2012/01/18 ・1880字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 522 ・七年級

根據一項由芝加哥大學神經科學家所完成的新研究,他們在實驗室大鼠中觀察到囓齒類動物因移情作用(empathy,同理心,譯註:同情心是 sympathy)驅使而產生幫忙行為(helping behavior)的第一個證據,那一再解放受到拘禁的同伴。

這項觀察(發表在今日的 Science 中),使利社會(pro-social)幫忙行為的起源在演化樹中的放置位置比先前所以為還要更早。雖然移情作用的行為曾在非人類靈長類以及其他野生物種中非正式地被觀察過,不過在這之前卻未曾在實驗室設置裡的囓齒目動物身上觀察到這種概念。

“這是幫忙行為被大鼠移情作用觸發的首個證據,” Jean Decety,PhD 表示,芝加哥大學 Irving B. Harris 心理學與精神病學教授。”文獻中有許多想法顯示,移情作用不為人類所獨有,且在猿類中已獲充分證明,但在囓齒類動物中,那卻仍不十分清楚。我們將一系列基於囓齒動物之移情作用的、幫助行為的實驗證據匯總,而那真的是它第一次被看見。”

這項研究證明移情作用驅使行為的深層演化根源,Jeffrey Mogil 表示,McGill 大學 Pain Studies 的 E.P. Taylor 教授,他研究過老鼠的疼痛情緒感染(emotional contagion)。

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“乍看之下,這超越了移情作用,這是利社會行為,” Mogil 表示,他並未牽涉這項研究。”在更深入研究之前,那超越了已被證明的,而且那令人印象非常深刻,尤其是這裡並沒有什麼先進的技術。”

這些實驗,由心理學畢業生、第一作者 Inbal Ben-Ami Bartal 以及共同作者 Decety 與 Peggy Mason 所設計,將二隻平常關在同一個籠子的大鼠放入一個特別的測試競技場。一隻大鼠被留置在一個拘禁裝置中 — 一個封閉的管子,附有一個從外面碰觸開啟的門。第二隻大鼠自由地在籠中繞著拘禁裝置漫步,能夠看見與聽見牠被關捕的「籠友(cagemate)」,但沒有被迫採取行動。

研究者觀察到,當自由大鼠的籠友被關起來時,牠顯得比平常測試時更加激動。平常的時候,這隻大鼠被關在一個拘禁器是空的籠子中。這種反應提供了某種「情緒感染」的證據。這種現象常在人類與動物身上觀察到,在其中實驗對象共享另一實驗對象的恐懼、悲痛甚或所遭受的疼痛。

雖然情緒感染是「移情作用」最簡單的形態,不過大鼠的後續動作明顯地組成了主動幫忙行為,一種更複雜的移情作用表現。在數日的拘禁過程之後,自由大鼠學會如何開啟拘禁器的門,並使其籠友重獲自由。雖然起先動作很慢,不過一旦大鼠發現釋放其同伴的方法後,只要一放入測試競技場中,牠幾乎是立刻採取行動。

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“我們並沒有以那種方式訓練這些大鼠,” Bartal 說。”這些大鼠之所以學習是因為牠們受到某種內在的東西刺激。我們並沒有告訴牠們如何開啟那扇門,牠們之前並沒有獲得任何開啟那扇門的經驗,因此那門很難開。不過牠們試了又試,最後終於辦到了。”

為了控制其他足以導致大鼠解放其同伴的「非移情作用」動機,研究者進行更進一步的實驗。當一個填充玩具大鼠至於拘禁器時,自由大鼠並沒有開門。當開門把牠的同伴放到一個分離的隔間時,自由大鼠持續碰開這扇門,這使得社交互動的報償(reward of social interaction)被排除在動機之外。對於大鼠的行為,實驗者留下「受移情作用刺激的行為」這個最簡單的解釋。

“除了終結被捕大鼠的苦難之外,這裡沒有會採取這種行動的其它原因,” Bartal 表示。”在這個大鼠模型世界中,可以看見相同的行為一再重複,基本上這意味著「這種行為」使大鼠獲得報償。”

身為此報償之力量的一種測試,另一項實驗被設成要給自由大鼠一個選擇:解救牠的同伴或是大啖巧克力。二個拘禁器與大鼠都放在籠中,一個拘禁器內含籠友,另一個則放了一堆巧克力片。雖然自由大鼠在釋放同伴之前有機會吃光所有的巧克力,但牠同樣喜歡在開啟內裝巧克力的拘禁器前,先打開包含其同伴的拘禁器。

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“這相當引人注目,” Mason, PhD,神經生物學教授。”那告訴我們,幫助牠們的籠友在本質上與巧克力同樣重要。如果牠想要的話,牠大可把所有的巧克力都藏起來,但牠沒有。我們都大吃一驚。”

現在,這個移情作用行為的模型業已確立,研究者們完成額外的實驗。因為並非每一隻大鼠都學會開門並釋放其同伴,所以研究能比較這些個體,尋找這些行為差異的生物學來源。初步結果指出,雌性與雄性相比更有可能變成開門者,也許這反映出移情作用在為母期間(motherhood)的重要角色,並提供了另一條研究途徑。

“這個移情作用與幫助行為的模型,為構成其基礎的神經生理學機制的闡明開闢了道路,那到目前為止仍無法接近,” Bartal 表示。

這些實驗也提供更進一步的證據指出,移情作用驅使的幫助行為並不為人類所獨有 — 而且指出智人(Homo sapiens)可能從其大鼠表親那裡學到了教訓。

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“當我們在沒有移情作用的情況下行動,我們正在反對我們的生物遺傳,” Mason 表示。”如果人類能更常傾聽他們的生物遺傳,我們會變得更好。”

資料來源:PHYSORG:Helping your fellow rat: Rodents show empathy-driven behavior[December 8, 2011]

轉載自only-perception

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妳/你好,我是來自火星的火星人,畢業於火星人理工大學(不是地球上的 MIT,請勿混淆 :p),名字裡有條魚,雖然跟魚一點關係也沒有,不過沒有關係,反正妳/你只要知道我不是地球人就行了... :D