無名指比食指長很多的人，運動能力比較好？

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

天擇與性擇：決定人類性別差異的雙重力量

大衛．吉里（David C. Geary）在他大辦公室窗台上一本像電話簿一般厚的字典旁，放著一個女性頭骨，她俯視著密蘇里大學的校園。吉里說：「你可以看出它的顱腔很小。」吉里有張瘦削的臉，青綠色的眼珠，額前一綹灰白鬈髮看上去有點像個問號，為他的臉賦予一股好問的氣息。他開玩笑說：「她的腦大概只有我們的三分之一那麼大，所以她得待在字典旁邊，勤加練習。」吉里指的是他的「露西」頭骨等比縮小模型，而露西（Lucy）正是現代人著名的阿法南猿（Australopithecus afarensis）祖先，她的骨頭是在衣索比亞發現的，年代距今 320 萬年前。

吉里花很多時間思索大腦。他是認知發展心理學家，研究生涯主要投入於理解孩童如何學習數學，而這讓他從 2006 年到 2008 年進入布希總統召集的「全國數學顧問小組」（National Mathematics Advisory Panel）。他在性別差異研究方面也是活的資料庫。

吉里從 1980 年代還在加州大學河濱分校讀研究所時，就對人類性別差異的演化很感興趣，但考慮到生物性別差異（至少是那些超出生殖器以外的差異）的研究，本質上經常引起焦慮，吉里等到獲得終身教職之後，才開始發表人類演化方面的研究結果。接著他就爆發了。他和人合寫出一本厚達千頁的教科書，這僅僅彙集了過去一百年關於性別差異（從出生體重到社會態度）的每一項嚴肅科學研究的結果。

吉里對運動界最有趣的貢獻，是 550 頁的大部頭書《男性、女性：人類性別差異的演化》（Male, Female: The Evolution of Human Sex Differences），雖然他在我出現在他辦公室門口之前，可能還沒有這麼認為。這本書是把針對人類性別差異做過的所有研究納入性擇架構的第一本著述。

查爾斯．達爾文（Charles Darwin）首先闡明了「性擇」的原則，不過比起他的另一個獨創概念「天擇」，性擇得到的主流大幅報導少了許多。天擇指的是人類 DNA 當中，應自然環境而留存或拔除的改變；而性擇是指由於競爭擇偶，而廣傳或消亡的那些 DNA 的改變。性擇是人類大部分性別差異的源頭，對理解人類運動能力至為重要。

在兩性的身體差異當中，男性通常比較重、比較高，手臂和腿相對於身高來說比較長，心臟和肺也比較大。男性慣用左手的機率是女性的兩倍──這在一些運動項目上是優點。^〔3〕男性脂肪較少，骨密度較高，攜氧紅血球較多，骨骼較重而能支撐更多肌肉，而且臀部較窄，因此跑步更有效率，跑跳時受傷的機會減少──譬如前十字韌帶撕裂傷，就很常發生在女運動員身上。凱斯西儲大學（Case Western Reserve University）人類學兼解剖學教授布魯斯．拉提摩（Bruce Latimer）說：「女性骨盆較寬，與膝蓋的角度就比較大，所以會浪費很多力氣去壓縮髖關節，這對前進沒有幫助。……骨盆越寬，浪費的力氣越多。」

兩性在身體方面極明顯的一項差異在於肌肉量。男性身體內任何一塊空間裡堆積的肌纖維比女性多，而且上半身的肌肉量比女性多出 80%，腿部則多 50%。這意味著兩性上半身的肌力相差了三個標準差。也就是說，若從街上拉一千個男性，有 997 人的上半身會比普通女性強壯有力。

吉里說：「上半身的肌力差異，就跟你在大猩猩身上看到的差不多。差異非常大。大猩猩是人類近親當中雌雄差異最大的，雄性的體型大約是雌性的兩倍大，所以體型大小的差異比人類大，但上半身力氣的差異差不多。」

我們和大猩猩相似的原因，正反映性擇如何塑造出人類（與大猩猩）的運動能力。倘若你想了解某物種的雄性或雌性體型是否比較大、是否比較孔武有力，那麼這個訊息特別有用：哪個性別的潛在繁殖率較高。

由於懷孕期和哺乳期很長，雌性大猩猩大約每四年才會產下一隻小猩猩。雄性大猩猩會建立並捍衛自己的妻妾群，所以潛在繁殖率高出許多。但每出現一隻妻妾成群的雄性大猩猩，就會有幾隻雄性大猩猩完全沒有繁殖機會，以致牠們要為多隻雌性激烈競爭，而這種「雄性間競爭」屬於搏鬥，至少是裝作要搏鬥的架勢，於是天擇就會凸顯讓大猩猩看起來比較會打架的表徵。吉里解釋說：「雌性有較高繁殖率的那些物種，情況就反過來了，雌性的體型會比較大，也比較具攻擊性。」負責照顧卵的雄海馬會偏好壯碩的雌海馬，就不令人意外了。

在更難靠體力巡邏保護的競爭區域，如天空，雌性的擇偶眼光就更加重要，這時天擇會凸顯一些像鳥羽顏色鮮豔動人、求偶鳥鳴聲悅耳等雄性表徵。但對於主要在陸地上生活的靈長類動物，如大猩猩和原始人類，肉搏戰可能就很重要，而演化彰顯了蠻力。

這一切都蘊涵了某些與人類有關、關於我們這種地球上的靈長類動物、特別是跟男性有關，而且不太討喜的看法：男性身上選出某些表徵的目的，是讓他們能夠弄傷、殺死或者至少威嚇彼此，而且最有辦法弄傷、殺死或威嚇其他男性的男性，有時會利用這份成就和多位女性成為配偶，生下許多子女。

證據的分量證實了上述這兩個含意。在狩獵採集社會中，約有 30% 的男子在搏鬥或打劫中死於其他男子之手，而且搏鬥或打劫經常是為了爭奪女人。哈佛大學心理學家史蒂芬．平克（Steven Pinker）的著作《人性中的良善天使》，談的是人類暴力的歷史與暴力在現代社會的減少。他在談到自己這本書時便說：「結果發現（湯瑪斯．）霍布斯是對的。在自然狀態下，人的生命是汙穢、野蠻、短暫的。」

至於第二個含意，即我們的祖先會爭奪多位配偶，從遺傳學證據來看是不容置疑的。由於父親的 Y 染色體 DNA 只會傳遞給兒子，只有母親會傳遞「粒線體 DNA」，所以我們可以分頭上溯母系和父系的祖先。世界各地的研究結果都很清楚：不論科學家朝哪裡看，我們的男性祖先都少於女性祖先。要孕育出目前的世界人口數，需要的亞當比夏娃少了許多。（在某些情況下居然明顯如此：有 1,600 萬個亞洲男性〔即世上男性人口的 0.5%〕有一部分的 Y 染色體幾乎相同，遺傳學家認為這可能來自以后妃上百人著稱的成吉思汗。）

在雄性間有激烈競爭的物種和靈長類身上，看得到另一個模式：對搏鬥很重要的體能，會透過青春期在雄性身上增強。對於迅速發育中的成年動物或成人，青春期凸顯了其在繁殖上很快就會需要的特質。因此，如果揮拳、擲石塊等運動特徵對繁殖很重要，就會在青春期增強。同樣的，男性完全遵循暴力的靈長類模式。女孩發育得比較早又快，男孩的青春期又晚又長，所以有更多時間成長，他們的運動能力也在這段期間爆發。

青春期的劇變：為什麼男孩在體能上後來居上？

男孩和女孩在十歲以前身體很相似，女孩長得比較高，已經有稍多的體脂肪，但一些運動特徵在男女孩身上幾乎無法區分開來。十歲男孩和女孩的最快跑步速度幾乎一致，直到十四歲之前還是相近，而當男孩到十四歲時，就很像服了天然類固醇。

十四歲時，已經拉開的投擲差距會變成顯著的鴻溝。男孩發育出更強壯的手臂、更寬闊的肩膀；到十八歲時，普通男孩的投擲距離可以達到普通女孩的三倍遠。成年男性還會發展出比男孩和成年女性更難擊倒的特徵：有比較重而可以保護眼睛的眉弓，且下顎增大，讓臉部在承受重擊時更有回復能力。玻璃做的下巴顯然不符合男性祖先的條件。

睪固酮在男性青春期急劇分泌，也會刺激紅血球生成，因此男性可用的氧氣比女性多，這也讓男性對疼痛比女性不敏感^〔4〕──就像接受睪固酮注射的動物和人一樣。

接近十四歲左右，普通女孩逐漸逼近她生涯中的最快速度了。還未進入青春期的九歲男孩和女孩，短跑項目的分齡世界紀錄幾乎不相上下，這個年紀在運動方面的性別差異沒什麼生物學上的理由。然而過了十四歲，這些紀錄就不再屬於同一個運動世界了。^〔5〕

在某些情況下，進入青春期的女性，其某些運動特質會變得更糟。由於雌性素導致脂肪堆積在變寬的臀部，大多數女孩在垂直跳項目上會停滯不前或退步。就連最瘦的馬拉松成年女子選手，努力減掉大約 6% 到 8% 的體脂肪，還是男子選手的兩倍。

針對奧運選手所做的研究都顯示，女運動員在某些項目的重要特徵，就是她們不像其他女性發育出較寬的臀部。如果女子體操菁英選手的身高或臀部突然明顯增長，她們的運動生涯高峰可以說就結束了。體型大小增加得比肌力快，攸關空中動作的動力體重比（power-to-weight ratio）就會朝錯誤的方向發展，她們在半空中做旋轉的能力也是如此。

據稱，在二十歲時女性體操選手就過了顛峰期，而男性體操選手仍處於生涯初期。國際奧會在確定女子體操選手董芳霄比最低參賽年齡十六歲還小兩歲之後，取消了中國隊在 2000 年雪梨奧運時奪得的女子體操團體銅牌。我們很有把握，在男子體操比賽中絕對不會看到類似的造假醜聞。如此說來，有些女運動員具備的優勢，來自某些更常見於男性身上的特徵，例如低體脂肪、窄臀等。

現在看來，1970 年代和 1980 年代時，女性在田徑運動方面之所以趕上男性的主要原因，以及《自然》期刊上的論文並未說明的原因，在於她們都只是透過注射睪固酮，來彌補所欠缺的 SRY 基因。從 1960 年代開始，冷戰競賽擴及運動場，有計畫地給女孩用禁藥（往往是在她們渾然不知的情況下），在像東德這樣的國家很普遍。

從那個時代起，最需爆發力的比賽項目的頂尖參賽女性情況變得更糟，舉例來說，女子組推鉛球的前八十名紀錄，就有七十五個是在 1970 年代中期到 1990 年創下的，而且多半來自中東歐國家。

第八十個成績是東德選手海蒂．克里格（Heidi Krieger）擲出來的，數十年後她在法庭上作證，說東德有系統地讓女性使用禁藥。那時她的身分已變成安德列斯．克里格（Andreas Krieger），由於使用大量類固醇（睪固酮的結構類似物）以致身體變得男性化，她最終選擇像男性一樣生活。時至今日，幾乎所有女子組短跑和爆發力型項目的世界紀錄，都是在 1980 年代創下的，這證明了男性荷爾蒙對女性選手具有強大效應。

使用禁藥的極端時代一結束，有和沒有 SRY 基因的人之間的成績差距，就重新拉開了。現在我們很清楚，在大部分運動項目中，男性勝過女性的遺傳優勢非常強大，最好的解決之道就是把男女分開來。

西北大學費恩柏格醫學院（Feinberg School of Medicine）臨床醫學人文與生物倫理教授、運動性別檢測史權威愛麗絲．德雷格（Alice Dreger）告訴我：「在運動方面把女性區隔開來，是因為許多項目中最優秀的女子選手，無法跟最優秀的男子選手競爭。大家都心知肚明，但沒有人願意說出來。基於我認為的各種好理由，女性的身體構造就像某類殘疾人士。」

判斷誰能獲准進入該類別，在 2009 年世界田徑錦標賽時是一大難題，當時800公尺賽跑的南非年輕黑馬卡絲特．賽門亞（Caster Semenya），回頭朝肌肉發達的肩膀後方望了一眼，就一路領先到底，奪得世界冠軍。賽門亞的對手在全球媒體上嘲笑她。決賽中名列第五的俄羅斯選手瑪莉亞．薩維諾娃（Mariya Savinova）語帶譏諷說：「你們看看她。」她指的是賽門亞的窄臀和宛如鎧甲般的軀幹。然而，光看著她是看不出答案的。

世界錦標賽後，有報導指稱賽門亞有隱睪，沒有卵巢或子宮，而且有高濃度的睪固酮。（賽門亞未曾證實該報導或做出回應。）如果屬實，那麼應該把她歸入哪個類別？耶魯大學小兒科學教授麥倫．吉內爾（Myron Genel）表示，若想開始按照特定生物表徵來細分運動類別，「就必須進行像『西敏寺狗展』這樣的國際比賽，每個品種都有專屬的競賽。」西班牙跨欄選手馬丁內茲－帕提尼奧有 Y 染色體也有 SRY 基因，但由於她對睪固酮的作用不敏感，所以最後獲准參加女子組競賽。

2012 倫敦奧運前夕，由於賽門亞一例持續引發爭議，國際田徑總會和國際奧會宣布，將採睪固酮濃度作為性別判斷依據。不單要測分泌的睪固酮量，還要測身體能夠利用的量。

睪固酮濃度值並非連續的。典型女性體內的睪固酮濃度為每公合（deciliter，一公合等於 100 毫升）血液低於 75 毫微克，男性一般是在 240 到 1,200 毫微克之間，因此男性濃度範圍的最低值，仍比女性的最高值高出 200%。2011 年，全美大學體育聯盟經某個贊同全美女同志權益中心（National Center for Lesbian Rights）的智囊團指導，決定凡是接受變性手術成為女性的男性，都必須停賽一年等睪固酮濃度下降，才可以加入女子隊伍。

睪固酮的威力：它如何讓男性在運動中佔據優勢？

由此可以看出，大家已把睪固酮視為男性運動能力優勢的根源。不過，它可能不是唯一的源頭。我訪談研究雄性素不敏感症候群女性患者的內分泌學家時，他們全都認為，像馬丁內茲－帕提尼奧那樣染色體為 XY，卻根本無法利用睪固酮的女性，在體育圈裡的人數超出人口比例，而非低於比例。

1996 年亞特蘭大夏季奧運，即進行口腔擦拭取樣檢測的最後一屆奧運，發現 3,387 名參賽選手中有 7 位女性（大約是 1/480），帶有 SRY 基因且患有雄性素不敏感症候群。據估計，雄性素不敏感症候群的典型發生率，介於 1/20,000 和 1/64,000 之間。

五屆奧運會中，平均每 421 名女性參賽者，就有 1 人經判定有 Y 染色體，因此在世界最大的運動競技舞台上，患有雄性素不敏感症候群的女性人數大幅超出人口比例。如此說來，除了睪固酮，帶來優勢的東西也許和 Y 染色體有關。

患有雄性素不敏感症候群的女性，四肢的比例往往比較像男性，她們的手臂和腿相對於身體的比例比較長，平均身高也比一般女性高個十公分。譬如身高一米八的巴西排球選手、2000 年奧運銅牌得主艾麗卡．寇因布拉（Erika Coimbra），就是少數幾位患有雄性素不敏感症候群，而且名字被公開的運動員。（我訪談過的其中兩位內分泌學家說，在模特兒界，染色體為 XY 的女性也有人數遠多於典型發生率的現象，因為她們除了身高很高又有雙長腿外，外形上往往也非常女性化。在個人醫療資料不幸在媒體上曝光之前，高金髮的寇因布拉有「巴西芭比」的稱號。）

染色體為 XY 且對睪固酮不敏感的女性，身高之所以增高可能是成長期延長所致，因為她們沒有聽從荷爾蒙的停止訊息，也可能是 Y 染色體上會影響身高的基因導致的。多一個 Y 染色體的男性往往長得很高，國際高個子俱樂部（Tall Clubs International）裡身高最高的會員戴夫．拉斯姆森（Dave Rasmussen）有 221公分高，他就是染色體為 XYY 的男性，他父母親的身高分別是 193 公分和 175公分。

《英國運動醫學期刊》曾有篇論文指出，染色體為 XY 的女性人數超過人口比例，這個現象僅僅「觸及體育界雙性人問題的表面」。休士頓的內分泌科醫生傑夫．布朗（Jeff Brown）就在幫助一些最優秀的美國運動員（他的病人總共奪得十五面奧運金牌），他治療過許多患有局部 21-羥化酶缺乏症（partial 21-hydroxylase deficiency）的女性奧運選手，這種疾病會在家族中擴散，導致睪固酮分泌過量。^〔6〕據布朗估計，這種病症在女性運動員當中的人數嚴重超出人口比例。布朗說：「問題可能是，那會不會讓她們比沒有此病症的人更有優勢？答案當然是肯定的。但那是老天賜予的。……我在跳躍運動員、短跑及長跑選手當中都看過這種疾病。」

沒有哪位科學家能夠聲稱，自己了解睪固酮對個別運動員有何確切影響，不過 2012 年有一項研究，花了三個月追蹤包括田徑和游泳等多項運動的女運動員，結果發現，菁英級競技者的睪固酮濃度，一直維持在非菁英級的兩倍以上。而且還有具渲染力的趣聞軼事。^〔7〕

五十五歲的醫學物理師喬安娜．哈珀（Joanna Harper）生為男兒身，後來轉變成女性，而且恰好也是全美成績優異的分齡賽跑選手，她在 2004 年 8 月開始，用荷爾蒙療法抑制體內的睪固酮，身體轉變成女性之後，她就像任何一位優秀的科學家一樣，開始收集數據。哈珀認為她會逐漸變慢，但意外發現自己在第一個月結束前已經越跑越慢，越變越虛弱無力。

她說：「我在跑步時沒覺得不同，但就是不像以前那麼快。」哈珀在 2012 年奪得全美 55 至 59 歲組越野跑冠軍，不過年齡和性別分級的成績標準卻顯示，哈珀如今身為女性的表現，與過去身為男性的表現具同樣的競爭力。也就是說，女身哈珀相對於女性而言的表現，和轉變前相對於男性的表現一樣好，但是遠比她自己的高睪固酮前身跑得慢。

哈珀在 2003 年以男子的身分，在波特蘭主辦的赫爾維提亞半程馬拉松（Helvetia Half-Marathon）以 1 小時 23 分 11 秒完賽，而於 2005 年以女子的身分在同個比賽中跑出 1 小時 34 分 01 秒的成績，男身哈珀的完賽時間比女身時間每英里快了大約 50 秒。她也收集了其他五名從男變女的賽跑者的數據，發現全都顯示她們的速度大幅減慢。有位跑者連續十五年參加同一個 5K 賽，前八次以男性的身分，後七次是在進行過睪固酮抑制治癒後以女性身分參賽；結果，男性身分的成績始終在 19 分鐘以內，女性身分一直超過 20 分鐘。^〔8〕

為何女性在耐力賽中仍然可以勝過男性？

因此，男性典型的荷爾蒙模式（高睪固酮）、骨架（身高較高、肩膀較寬、骨密度較高、手臂較長、臀部較窄）和基因（SRY 及其他基因），能夠賦予某些運動優勢。那麼接下來就有個有趣的演化問題，即：為什麼女性還會擅長運動？

就像男性祖先，我們的女性祖先也需要夠擅長運動，才能長途跋涉、背孩子和木柴、砍樹、挖塊莖。不過，女性不太有機會打鬥、奔跑，或是由爬樹等費力的活動去練就出上半身的肌力。吉里和其他幾位科學家告訴我，女性擅長運動的部分原因，或許是男性也擅長運動。

想一想類似的問題：為什麼男性有乳頭？答案是因為女性有乳頭，所以男性也有。乳頭對於女性成功繁殖是絕對必要的，而在男性身上又沒什麼害處，沒有非捨棄不可的天擇壓力。哈佛大學人類學家丹．李伯曼（Dan Lieberman）研究的，是肌耐力跑（endurance running）在人類狩獵和演化上的作用，他就曾告訴我：「男性和女性不能完全分開來設計，不能像訂紅色或藍色車子那樣訂製我們。我們的基本生理特性大致相同，只有一點點差別。如果女人不需要跑步，你就可以辯稱她們的腿部不需要充當彈簧的跟腱，但這要怎麼辦到？你必須讓某個性別失去跟腱。」相反的，自然界替人類保留了一套系統，讓荷爾蒙能夠選擇性地啟動基因來達成不同效果，而不是讓大量基因產生變化。

男人和女人有幾乎完全相同的基因，但那些很小的基因差異，如 SRY 基因，會引發大量的生理結果，這會導致比賽場上的龐大差距，而不僅僅是影響身高、四肢長度之類的明顯固定特徵。男性的肌肉在舉重時增長得比女性更快，心臟對肌耐力練習的反應也比女性大又快。所以，Y 染色體上有一些小小的 DNA 差異，最後會影響此人的可訓練性（trainability，指目標能力因訓練而進步的幅度）。

而且影響其人是否為可造之才的，不只有這條染色體上的基因。

——本文摘自 大衛・艾普斯坦（David Epstein），《運動基因：頂尖運動表現背後的科學》，2020 年 12 月，行路出版，未經同意請勿轉載。

註解：

• 慣用左手的人很少，所以對手不常面對左撇子，腦中的對應身體動作資料庫也就很淺陋，套用科學家的話來說，這就給了左撇子「負頻率相依優勢」（negative frequency dependent advantage）。以 1980 年莫斯科奧運花式擊劍賽為例，進入決賽的六個人全是左撇子。法國科學家夏洛特．弗里（Charlotte Faurie）和米榭爾．雷蒙（Michel Raymond）分析了徒手搏鬥較多的土著社會中，左撇子比例較高的情況，他們和其他研究者假設，天擇把左撇子視為一種搏鬥優勢而留下了一些人，特別是男性。
• 認為女性因為要經歷分娩過程而比男性更能忍受疼痛，這種看法是個迷思，針對該主題做過的每項研究都反駁了這個論調。女性對疼痛比較敏感，成為慢性疼痛病患的機率更大。
  不過，女性在臨近分娩時的確對疼痛變得比較不敏感。
  
• 400 公尺短跑紀錄：
  九歲男孩：1:00.87　十四歲男孩：46.96
  九歲女孩：1:00.56　十四歲女孩：52.68
  
• 布朗也在男性病患身上看過局部 21- 羥化.缺乏症，但效果沒那麼引人矚目。布朗表示，大體來說，菁英運動員的內分泌系統與大多數成年人明顯不同。他說：「運動員有各種獨特的特徵，就荷爾蒙環境而言，他們就生得跟我不一樣。」
• 研究運動員和睪固酮的生理學家克里斯提安．庫克（Christian J. Cook）說：「有個正在浮現的模式是，頂尖級的瞬間爆發力型菁英女運動員，睪固酮濃度往往和男性比較相近……那些女性往往很有本事藉由訓練增添爆發力。」庫克在 2013 年所做的小型研究發現，睪固酮濃度較高的女運動員，會比睪固酮濃度較低的夥伴選擇更劇烈的肌力訓練。
• 我跟哈珀初次進行訪談，是為了 2012 年《運動畫刊》的文章〈跨性別運動員〉，這篇報導是我和帕布羅．托雷（Pablo S. Torre）一起寫的。我和帕布羅還採訪了凱．阿倫斯（Kye Allums），他曾是喬治華盛頓大學女子籃球隊員，也是史上第一位公開跨性別的 NCAA 一級男籃球隊選手。為了變成男性之身，阿倫斯最近開始注射睪固酮。他說他的手腳和頭部已經有所增長，聲音越來越低沉，開始長出少量鬍子，而且能夠跑得更快。醫學研究已經在病患身上發現，睪固酮的施打劑量，與增加的肌肉量和肌力之間有相依關係。

性感，是人人都想擁有的，不論是性感的對象或是性感的自己，前者是我們潛意識與生理上想追求的，而達成後者則有機會吸引更多或更性感的前者。在追求性感的同時，你知道性感也是有代價的嗎？讓我們來看看生物學中的性擇 (sexual selection) 與免疫累贅假說 (immunocompetence handicap hypothesis) 如何道出性感、睪固酮、免疫力與寄生蟲間糾纏的關係。

與天擇衝突的性擇

許多雄性動物有著極為誇張的性徵與繁殖行為，例如孔雀的華麗的飾羽或青蛙的洪亮的鳴叫聲等，在幾百年前即受到博物學家的關注（圖一）。這些用來吸引異性的特徵很明顯不利於個體生存，不太可能是天擇 (natural selection) 下的產物，達爾文提出天擇說時當然不會遺漏這些神奇的現象，他將其寫入在 1871 出版的《The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex》中，這也是演化生物學中「性擇」研究的起點。

性擇可說是跟性感度有關的擇汰，和天擇在概念上非常類似，都是生物在時間軸上的幸運遊戲，將越多基因傳至下一代的就是贏家，反之為輸家。兩種擇汰不同的地方在於天擇是個存活遊戲，活越久代表越適合所在的環境，能夠產生更多子代，留下更多自身基因；性擇則僅跟性吸引力有關，吸引力越高代表越多交配機會，子代的數量也會隨之增加。

很顯然的，這兩個遊戲有些許衝突，擁有美麗長尾的孔雀雖然性感，但是這顯眼的特徵讓牠更容易死於天敵的掠食，瘋狂鳴叫的雄蛙可吸引許多雌蛙，但也會因力竭或是被天敵偵測而亡。在資源有限的情況下，生物如何權衡投資在存活與性吸引力的資源量，即成了演化生物學中的焦點。

「累贅假說」是什麼？

Zahavi 在 1975 年提出經典的累贅假說 (handicap hypothesis) ¹，綜合性擇與天擇概念，解釋這些誇張的性徵怎麼演化來的──顯眼的特徵帶有成本，浮誇者將無法承受過高的成本而被淘汰，依據自身身體情況適度展現特徵的個體與其基因隨時間演進而被保留了下來，進而使此特徵變成誠實的性徵，異性便依據此特徵挑選狀況良好的另一半（圖二）。

直白的說，性感是有代價的，吹牛會死，只有誠實的傢伙和誠實的訊號留了下來，這訊號則成為性感的象徵。

累贅假說是這兩個世代以來最有影響力的演化理論， Hamilton 和 Zuk 緊接著在 1982 年提出了包含寄生蟲這外在擇汰壓力的模型²，指出寄生蟲與疾病的存在即是性徵成本的來源，將會促進誠實性徵的演化，於是性感與寄生蟲搭上了線。接著 Folstad 和 Karter 更進一步提出了結合生理機制的「免疫累贅假說」，把睪固酮、免疫力、寄生蟲和性感度通通串在了一起³。

對於雄性動物來說，睪固酮是調控性徵和繁殖行為的主要賀爾蒙，其與免疫系統也息息相關。免疫累贅假說認為，睪固酮一方面增強性徵，一方面則降低免疫力，進而使得寄生蟲或病源感染更加嚴重，形成性徵的成本，長時間下將促進性徵的演化（圖三A）。此假說提出生理機制連接累贅假說與寄生蟲模型，直指睪固酮是形成繁殖與存活權衡的關鍵。

簡而言之，想要又 man 又帥，必須適度提升睪固酮濃度，然後承受免疫力下降和寄生蟲增加的代價，過度性感是行不通的，因為吹牛的個體會死於時間的洪流中。

這個假說牽涉了行為生態學、內分泌學、免疫學與寄生蟲學，引起各方專家前仆後繼的投入研究，科學家們很快的在實驗室與自然環境中找到免疫累贅的證據，例如：家雞 (Gallus domesticus) 在免疫選殖十幾個世代過後，發現雞冠這個重要性徵與免疫力呈現權衡關係，高免疫力公雞的雞冠只有低免疫力公雞的一半不到（圖三B）。又或著在不少蜥蜴中，睪固酮與外寄生蟲正相關的現象，像是廣布歐洲的沙蜥 (Lacerta agilis)、北非的阿爾及利亞奔蜥 (Psammodromus algirus)、以及台灣的翠斑草蜥 (Takydromus viridipunctatus) 等，都是睪固酮越高的雄蜥有越嚴重的外寄生蟲感染（圖三C）。目前脊椎動物中的五大類群（魚類、兩生類、爬行類、鳥類、哺乳類）中，符合免疫累贅假說的研究案例比比皆是。

直至今日，這篇原始文獻已經被引用了兩千六百次，顯示這個假說的火紅程度。

撲朔迷離的關係

不過科學家眉頭一皺，發現案情並不單純。在大量的研究中，有著不顯著統計、奇怪趨勢、甚至和預期完全相反的案例相繼出現了。例如歐洲樹蛙 (Hyla arborea) 近年的研究就是反例之一，睪固酮操作後免疫力不但沒有下降，有些個體的免疫力居然還上升了！斑胸草雀 (Taeniopygia guttata) 的相關研究也發現提升睪固酮不一定會導致免疫力下降，有更多其他生理因素（壓力激素和代謝等）參與其中，讓整體情況更顯得樸朔迷離。這些案例代表免疫累贅假說有誤嗎？鳩竟是生理的糾葛？還是演化的糾纏呢？讓我們繼續看下去。

在免疫累贅假說發表的 12 年後，一篇研究統整性的回顧了所有直接檢驗此假說的案例研究⁴，發現只有爬行類研究出現預期的睪固酮濃度與外寄生蟲數量正相關，其他類群的整合性證據都普普通通，不顯著或是僅邊緣顯著而已，無法完全支持免疫累贅假說。這篇研究也點出整個假說非常複雜，牽涉免疫學、寄生蟲學這兩個演化生物學家和生態學家不太熟悉的領域，相異且過於簡化的免疫測量與寄生蟲量化方式讓整體趨勢更加模糊。

於是支持與反對的科學家們依據這些論點持續的進行研究，在近十年來慢慢對這複雜的關係抽絲剝繭。綜合近年幾篇重要研究，有三個重點需要注意：

1. 免疫功能的複雜性，單一的免疫指標未必能夠代表整體免疫力，而且免疫力也會反過來影響睪固酮濃度，其與睪固酮間的雙向關係需要考慮。
2. 性賀爾蒙影響免疫與寄生蟲的路徑不只一條，如氧化相關路徑（透過氧化壓力間接影響免疫力）與行為路徑（改變行為直接影響被寄生率）等，都是原始假說沒考慮到的路徑。
3. 寄生蟲是集合名詞，是高度多樣的類群，不同類寄生蟲對於宿主免疫力與行為的改變，很可能有多樣性的反應。
4. 各研究方法上的相異性需要納入考量，才能更準確的看出整體趨勢。

所以現在究竟是什麼情況呢？又 12 年多過去了，2017 年另一篇整合分析研究出爐⁵，這次總共總結了 122 篇直接檢驗免疫累贅假說的研究，並且將研究類型（操作型或相關型）、實驗環境（野外或室內）、賀爾蒙處理方式、免疫力測量方式等因子納入分析中。

整體的結果顯示，在操作性的實驗中，睪固酮的提升確會造成免疫力的下降，進而產生繁殖和存活間的權衡關係。儘管性徵、睪固酮、免疫力與寄生蟲間的關係依然非常複雜，這篇研究認為目前相關研究的整體趨勢支持免疫累贅假說。

所以結論是？

免疫累贅假說將性徵、睪固酮、免疫力與寄生蟲四者做生理上的連結，指出性吸引力增加的同時伴隨著免疫成本，這個成本長時間的作用下將促進誠實性徵的演化。儘管參與此假說的各因子都是相當複雜的學門，彼此間又有著千絲萬縷的糾結關係，整體來看，目前的研究證據支持這個假說機制面的預測，至於演化上的預期呢？仍然有待科學家們的後續研究，或許 12 年後會有另一個小結。

總而言之，各位追求性感的同時，不要忘記在演化生物學中性感是有代價的！

參考文獻

1. Zahavi A. 1975. Mate selection: a selection for a handicap. Journal of Theoretical Biology 53, 205–214.
2. Hamilton WD, Zuk M. 1982. Heritable true fitness and bright birds: a role for parasites? Science 218, 384–387.
3. Folstad I, Karter AJ. 1992. Parasites, bright males, and the immunocompetence
   handicap. American Naturalist 139: 603–622.
4. Roberts ML, Buchanan KL, Evans MR. 2004. Testing the immunocompetence handicap hypothesis: a review of the evidence. Animal Behaviour 68: 227–239.
5. Foo YZ, Nakagawa S, Rhodes G, Simmons LW. 2016. The effects of sex hormones on immune function: A meta-analysis. Biological Reviews 92: 551–571.