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不存在的某櫛角菊虎?——分類學家偵探事件簿(一)

蕭昀_96
・2017/10/07 ・2351字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 540 ・八年級
  • 文/蕭昀

基礎分類學是生物學研究的基礎,藉由正確的物種鑑定,我們得以檢索該物種的相關資訊,並開啟我們對物種認識的第一扇門,使我們能進行進一步的研究,有些人以為分類學研究不過就是發發新種、命個響亮的名字,其實不然。

分類學就只是取名大會?你太小看這門學問

在分類學研究中最重要(也是最枯燥 QQ)的部分,便是回顧前人描述的物種,重新對其物種假說地位進行檢驗,而檢視作為物種發表的實體存證──模式標本,看看前人命名的物種到底是所言不虛,還是一時意亂情迷,則是這個研究中無法避免的過程之一。

分類學家常常要到各大博物館進行館藏模式標本檢視,圖為筆者於北京中國科學院動物研究所檢查模式標本。

具有權威性的模式標本(我們通常稱為載/具名模式標本 Name-bearing type)有三類:

  1. 正模式標本(Holotype):由作者發表一物種時所指定的單一標本,為定義一物種學名在世上唯一的實體證據,有點像國際公斤原器的概念
  2. 群/總模式標本(Syntype):由作者發表一物種時所指定的複數標本,可以想成一次指定好幾隻正模式,在這群複數標本裡,每具標本皆對該物種學名有同等定義效力
  3. 選模式標本(Lectotype):選模為後來的學者重新指定一群群模式標本中的其中一隻為代表該物種的模式,由於一次指定一群標本為一個物種模式,很容易遇到該複數標本群包含好幾個物種,便可透過指定選模來解決
櫛角菊虎屬(Laemoglyptus)的成員外形激似螢火蟲,雄蟲觸角為櫛齒狀,此為大林櫛角菊虎 Laemoglyptus taihorinensis Wittmer, 1984。圖/蕭昀 攝。

兩個截然不同的名字,說的竟是同一種菊虎?

而這個關於菊虎的研究可以從我大一暑假說起,那時候剛開始逐步釐清/鑑定臺灣已知的菊虎物種,通常嘛……就是從種類數較少的屬別開始,櫛角菊虎一直是我還蠻感興趣的類群,因為外型太像螢火蟲,實在是蠻可愛的。

那時候檢視了國立自然科學博物館臺灣散佚海外博物珍品數位化計畫所拍攝的梭德氏櫛角菊虎 Laemoglyptus sauteri  Pic, 1921 群模式照片後大約確認了本種是雌蟲擁有櫛齒狀觸角的種類。

科博館臺灣散佚海外博物珍品數位化計畫所拍攝的模式標本照片。圖/擷取自國立自然科學博物館臺灣散佚海外博物珍品數位化計畫網頁。

後來意外地,我採集到了交配中的紅胸櫛角菊虎 Laemoglyptus rubrithorax (Pic, 1912) ,發現紅胸櫛角菊虎的雌蟲與梭德氏櫛角菊虎形態上沒有差異,且我們也一直沒有採過/檢查到任何疑似梭德氏櫛角菊虎的雄蟲過,我便強烈懷疑這兩個物種是否為同一種類。然而,當時我尚未檢查到紅胸櫛角菊虎的模式標本,不能判定我採集到的是否為真正的紅胸櫛角菊虎,也有可能我採到的即是交配中的梭德氏櫛角菊虎也說不準。

圖三、一對交配中的櫛角菊虎(羞),讓我發現紅胸櫛角菊虎和梭德氏櫛角菊虎似乎是同一個種類!?圖/方華德 攝。

沒有指定模式標本,一切都模稜兩可

2015 年,我和同學們在大二昆蟲生理學實習的課堂分組專題研究中,初探了大林櫛角菊虎 Laemoglyptus taihorinensis Wittmer, 1984 的交配行為,在研究的過程裡面,我們也發現除了雄蟲外生殖器和雌蟲末節腹板形態這兩個鑑定特徵,本屬的頭楯特徵也展現了雌雄二型性,並且在不同種間形狀不同。[註]

另外一方面,黑足櫛角菊虎 Laemoglyptus atripes Pic, 1921 的部分更是另一個謎團,本種一開始以一個變種 (variety)發表,而在當時,很多博物學家對於種下階層、個體色彩變異等判定是相當模糊的,本種的描述可想而知相當簡單。

由於那個年代沒有指定模式標本的共識、習慣,從文獻上僅能知道本種的正模式可能放在法國巴黎自然史博物館,在我幾年的研究裡也未發現可能為本種的物種,因此我對於到底黑足櫛角菊虎存不存在也是只有黑人問號。

黑足櫛角菊虎 Laemoglyptus atripes Pic, 1921 的原始描述僅有寥寥數語,圖/ Pic, M. (1921) Nouveautés diverses. Mélanges Exotico-Entomologiques 34: 1-32。

有幸看見巴黎館藏品,一切終於真相大白

一直到我大四去廣州中山大學交換,偶然的機會下,我有幸得以借閱法國巴黎自然史博物館的藏品,並順利找到黑足櫛角菊虎和紅胸櫛角菊虎的模式標本,不過,這幾種櫛角菊虎都是以雌蟲作為模式標本發表。

基於我在上述 2015 年初探所得的結果,我們針對頭楯形態和末節腹板形狀去進行詳細的形態學檢視,我確認黑足櫛角菊虎、紅胸櫛角菊虎和梭德氏櫛角菊虎是同一個物種,由於梭德氏櫛角菊虎的命名年代較早,故將前二者處理為後者的同物異名,同時指定了梭德氏櫛角菊虎的選模標本。

黑足櫛角菊虎 Laemoglyptus atripes 的正模式標本,典藏於法國巴黎自然史博物館。

分類學研究不只發現、描述未知的物種,更應回顧過去前人所做的研究,考據、檢視過往的文獻以及模式標本,檢驗他們所提出的物種假說。這個研究成果再次將臺灣產櫛角菊虎屬分類學往前推進了一步,除了感謝交換時期指導教授中山大學龐虹教授協助我借閱寶貴的模式標本,科博館的臺灣散佚海外博物珍品數位化計畫也在這個研究中扮演關鍵性的角色,突顯模式標本數位典藏的重要性。

  • 此研究成果於 2017 年 9 月 8 日,發表於國際期刊【動物分類群】(Zootaxa)。
  • 此文響應 PanSci 「自己的研究自己分享」,以增進眾人對基礎科學研究的了解。

參考文獻:

Hsiao, Y., Pang, H. 2017. Taxonomic notes on the genus Laemoglyptus Fairmaire from Taiwan (Coleoptera, Cantharidae). Zootaxa 4318 (3): 587-595. DOI: https://doi.org/10.11646/zootaxa.4318.3.10

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蕭昀_96
21 篇文章 ・ 10 位粉絲
澳洲國立大學生物學研究院和聯邦科學與工業研究組織─澳洲國立昆蟲標本館聯合培養博士生,國立臺灣大學昆蟲學系學士,中研院臺灣生命大百科(TaiEOL)編輯人員、泛科學專欄作者,曾任科博館昆蟲學組蒐藏助理。研究興趣為鞘翅目(甲蟲)系統分類學和古昆蟲學,博士研究主題聚焦在澳洲蘇鐵授粉象鼻蟲的系統分類及演化生物學,其餘研究題目包括菊虎科(Cantharidae)、長扁朽木蟲科(Synchroidae)、擬步總科(Tenebrionoidea)等,不時發現命名新物種,研究論文發表散見於國內外學術期刊 。因為攻讀博士所以持續焦慮中。


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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科技魅癮_96
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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》