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台灣的「博比特蟲」 ──躲藏在潮間帶的磯沙蠶

活躍星系核_96
・2017/11/20 ・3685字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 528 ・七年級

文/李彥輝(生態環境調查工作者)

「海底陷阱」博比特蟲(Bobbit worm)

博比特蟲 (Eunice aphroditois) 圖片來源:Eunice aphroditois @wiki 

提到博比特蟲(Bobbit worm),想必大家會想到網路上流傳的影片:一種疵牙裂嘴的潛伏在海底沙中的蠕蟲,當哪個倒楣鬼路過時,就猛然伸出去咬住拖到洞穴裡。

網路上的影片或文章介紹博比特蟲時,也會有簡單介紹:這是一種環節動物門(Annelida)、多毛綱(Polychaeta)、磯沙蠶屬(Eunice)、學名為 Eunice aphroditois 的多毛蟲,生活在印度­洋、太平洋、大西洋較溫暖的海域,通常約 1 公尺長、2.5 公分寬,是一種體型很大的磯沙蠶

事實上,除了 博比特蟲(Eunice aphroditois),還有其他大型的磯沙蠶,文獻紀錄裡面,有發現 5 毫米的種類,也有長至 6 公尺的紀錄;此外,雖然磯沙蠶大多為 100 至 200 節,但也有 35 節與 1500 節的兩個極端的紀錄。

目前全世界的磯沙蠶屬共有 259 種,廣泛分布於潮間帶到深海的海洋底棲環境,特別是熱帶淺海的珊瑚礁岩等含石灰質的環境。在生態地位上,被視為造成生物侵蝕作用(bioerosion)[註 1] 的主要生物種類之一,通常是鑿洞生物演替(succession of borers)[註 2] 趨於成熟之後的常見物種。

提到這邊,台灣有沒有像博比特蟲這樣子的磯沙蠶呢?台灣有多少種磯沙蠶呢?答案是有的,台灣目前發現有 6 種,2 種為新紀錄種、4 種為世界新種,其中有大型的磯沙蠶還帶著「番刀」呢!以下就一一的介紹台灣的磯沙蠶。

台灣的磯沙蠶

1. 節鬚磯沙蠶Eunice annulicirrata Miura, 1986)

節鬚磯沙蠶(1.0x 4X -5mm)。 圖片來源:李彥輝

按照學名直翻中文,稱為節鬚磯沙蠶,最明顯的是牠擁有長且像念珠形狀一節一節的觸角,擁有梳狀的鰓(pectinate branchiae),因為鰓絲(branchial filament)很多,看起來就像是一把把長梳子。牠的體型不大,目前已發現最大的個體約 5 公分長、0.3 公分寬,不過是不完整的標本,真正的長度未知。

世界上有發現節鬚磯沙蠶的地方,目前是日本的相模灣到種子島、父島,從潮間帶到 170 公尺深的亞潮帶(潮間帶低潮線以下一直到 20 至 30 公尺深的海域)都有分布。而台灣目前採集到標本的地方是新北市的蚊子坑、屏東縣的後壁湖與核三廠入水口。此外,筆者檢視小琉球海洋志工隊清理上來的海洋垃圾時,也發現了這種磯沙蠶。

2. 扁磯沙蠶Eunice dilatata Grube, 1877)

扁磯沙蠶(20mm)。圖片來源:李彥輝

直接翻譯學名的話,稱為扁磯沙蠶,最明顯的特徵就是身體後段體型是扁平的,像是被卡車輾過一樣。牠的觸角形狀像手指,有不明顯的分節;也有梳狀的鰓,不過比較短,鰓絲數目少,看起來像是金龜子鰓葉狀的觸角,屬於體型較大的磯沙蠶,目前已發現最大的個體約 24 公分長、0.5 公分寬。

世界上目前有發現的地方是南半球的帝汶島,北半球日本南部的天草,東南方的父島、母島,西南方的種子島、與論島、沖繩、西表島,以潮間帶為主要分布區。台灣採集到標本的地方則有屏東的萬里桐、核三廠入水口、墾丁,以及台東的基翬和花蓮的石梯坪。

3. 基翬磯沙蠶Eunice jihueiensis Hsueh & Li, 2014)

基翬磯沙蠶(4x 2.0X-1mm)。圖片來源:李彥輝

這個物種最早被發現的地點在台東的基翬,因此學名也以發現的地點命名。牠的觸角是指狀的,但是沒有分節,像香腸一樣,並有單一的鰓絲,屬於小型的磯沙蠶,個體長度約 2 公分、寬 0.8 公分,發現的環境是珊瑚礁與藻礁的潮間帶區域。看到這邊想必各位會納悶,介紹得這麼簡單,這種磯沙蠶有甚麼特別的?為什麼會被認為是新種?

在提到這種磯沙蠶特別的地方之前,先談到在磯沙蠶屬的分類鑑定時,會按照鰓的分布特徵、跟一種稱為亞足刺鉤(subacicular hook)的構造,用顏色跟末端的型態做為分群(Group),以便可快速的比對相似的種類。而基翬磯沙蠶按照上述的分群方式去比對,發現座落在沒有近似種可以比對的群,所以說,基翬磯沙蠶特別的地方,是鰓的分佈狀況跟亞足刺鉤(subacicular hook)型態結合起來的特徵,是世界上未發現的種類。

4. 網紋磯沙蠶Eunice reticulate Hsueh & Li, 2014)

網紋磯沙蠶(4x 0.8X-5mm)。 圖片來源:李彥輝

這種磯沙蠶特別的地方在於背側有蛇紋狀、具金屬光澤的花紋,這個特徵在全世界已知的種類上都沒有描述到,所以稱為網紋磯沙蠶,不過這個花紋是隨著磯沙蠶長大、體型逐漸發育才越來越明顯的。牠的觸角形狀像手指,有不明顯的分節。這種磯沙蠶也有像長梳子的鰓,是體型較大的種類,個體長度約 26 公分、寬 0.6 公分。發現的環境是珊瑚礁與藻礁的潮間帶區域。

台灣採集到標本的地方包括新北市的蚊子坑、屏東核三廠入水口、台東的基翬。

5. 石門磯沙蠶Eunice shihmenensis Hsueh & Li, 2014)

石門磯沙蠶(4x 2.5X-1mm)。 圖片來源:李彥輝

這個物種首次被發現的地點為新北市的石門,因此以發現的地點命名。牠是一種小型的磯沙蠶,長度只有 1.2 公分,最寬約 0.09 公分。牠的觸角成棒狀,像肥短的鑫鑫腸。牠最大的特徵是沒有鰓,全世界已知的種類共有 9 種是沒有鰓的,這種是第 10 種。發現地點在潮間帶的藻礁環境。

6. 達悟磯沙蠶Eunice taoi Hsueh & Li, 2014)

達悟磯沙蠶(50mm)。 圖片來源:李彥輝

這是一種大型的磯沙蠶,長度有 56 公分,0.4 公分寬,牠的體型是目前台灣已發現的磯沙蠶種類裡面最大的,有 600 多節的紀錄,可以說是台灣的博比特蟲了。牠的觸角尖細狀沒有分節,有梳狀的鰓,不過比較短,鰓絲數目少。牠最特別的地方,是具有一種稱為複合刺形剛毛(compound spinigers)的構造,全世界已知的種類原只有 3 種,這是第 4 種,而此一複合刺形剛毛的外觀,就像是有長柄的原住民番刀。

達悟磯沙蠶右 25 疣足上的複合刺狀剛毛(1000X-0.05mm) 圖片來源:李彥輝

在網路上流傳影片裡的博比特蟲,都是住在沙地裡面,但是這個物種不僅是住在珊瑚礁或藻礁等環境,還會在裡面鑽洞,構築皮質(leathery)的蟲管,居住在裡面。達悟磯沙蠶的蟲管會延伸出礁岩表面數公分長,甚至可達 30 到 40 公分,上面往往長滿藻類,以致外觀常常看不出來是蟲管。

達悟磯沙蠶的蟲管。 圖片來源:李彥輝

每根蟲管的主幹挺直,形狀有點波浪狀,有互生的開口位於每個波鋒處。有些蟲管也發現在東部的砂岩與頁岩上,可從潮間帶分布至亞潮帶約 5-7 公尺深。台灣採集到此物種的標本的地方,有屏東萬里桐、台東的伽路蘭、基翬、衫原,花蓮石梯坪。此外,筆者在花蓮港外海潛水的時候,在消波塊上面也有發現這種蟲管,在小琉球潮間帶跟浮潛的時候也有發現,可以說是廣泛分布在台東跟台灣南部的生物礁環境。

最後談談為這個物種命名時發生的小插曲,筆者原本想將這種命名為「台灣磯沙蠶」,原本滿心期待的可以用「台灣」( taiwanensis)來命名新物種,可是在投稿審核的階段,對方來信說「台灣」這個種名已經有人使用在特磯沙蠶屬(Euniphysa)的物種上了,由於與磯沙蠶屬形態特徵很相似,未來有可能將特磯沙蠶屬歸類在磯沙蠶屬裡面,所以建議我們再取新的名字。收到這樣的回覆,心裡正覺得奇怪,當初在做文獻回顧的時候,台灣明明沒人研究過這個題目啊,結果一查,原來是中國人發表的新物種,因採集地點是在「台灣海峽」而以台灣命名,遇到這種狀況,心裡免不了嘀咕。因此只好另外取名,最後決定採用代表台灣海洋文化的達悟族來命名。另外,雖然筆者還未去過蘭嶼,但是我相信這種磯沙蠶遍布台東的珊瑚礁、藻礁海岸,那裡理應也會有這種磯沙蠶才是。

生長在易被忽視的海濱 尚待研究的磯沙蠶

台灣目前發現的磯沙蠶大多生長在珊瑚礁、藻礁的環境,但對於牠們的生態習性、以及牠們對珊瑚礁或藻礁影響的研究都還付之闕如。台灣擁有豐富多元的海岸環境,除了潮間帶,還有亞潮帶至深海,以及最近爭議不斷的桃園藻礁,可能都還存有未被發現的種類,值得大家花費心思挖掘跟探索。

*本文轉載自環境資訊中心

注解:

  • 注 1:bioerosion:生物對海洋硬基質的侵蝕作用,可由軟體動物、多毛類、帚蟲動物、海綿、甲殼類、海膽以及魚類所造成的,主要探討對珊瑚礁的影響,作用方式為刮蝕、刻蝕、或是鑿洞。
  • 注 2:succession of borers:探討新形成的死亡珊瑚礁體,鑽孔生物添入的演變過程,主要有微藻、真菌、海綿、軟體動物、多毛蟲、星蟲動物。這些鑽孔生物在死亡的珊瑚礁造成蜂窩狀的結構,使珊瑚礁結構變得脆弱,進而讓更多鑽孔的生物添入,持續影響讓孔洞變大。

參考資料

  1. Day, J.H. (1967) A Monograph on the Polychaeta of Southern Africa, Part I. Errantia. British Museum (Natural History) Publications, London, 374-393 pp.
  2. Fauchald, K. (1986) Revision of the Types and Key to the Species of Eunice (Eunicidae: Polychaeta) from the Australian Region. Records of the Australian Museum, 38, 241-262.
  3. Fauchald, K. (1992) A revision of the genus Eunice (Eunicidae: Polychaeta) based upon type material. Smithsonian Contributions to Zoology, 523, 1-422.
  4. Grube, A.E. (1877) Anneliden-Ausbeute S.M.S. Gazelle. Monatsbericht der Koniglich Preussischer Akademie der Wissenschaften zu Berlin, 1877, 509–554.
  5. Hartman, O. (1944) Polychaetous Annelids. Part V. Eunicea. Allan Hancock Pacific Expeditions, 10, 1-237.
  6. Hsueh, P.W. & Li, Y.H. (2014) New species and new records of eunicids (Polychaeta, Eunicidae) from Taiwan. Zootaxa (3802), 151-172.
  7. Hutchings, P.A. (1986) Biological destruction of coral reefs. Coral Reef, 4, 239-252.
  8. Hutchings, P.A. (2008) Role of polychaetes in bioerosion of coral substrates. Current Developments in Bioerosion, Erlangen Earth Conference Series, 2, 249-264.
  9. Lu, H. & Fauchald, K. (2000) A phylogenetic and biogeographic study of Euniphysa (Eunicidae, Polychaeta). Journal of Natural History, 34, 997-1044.
  10. Eunice aphroditois. Wikimedia
  11. World Register of Marine Species. WoRMS

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文章難易度
活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia


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就是想知道十萬個植物的為什麼!解開植物生長之謎的駭客兼翻譯——蔡宜芳專訪

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/04/06 ・3848字 ・閱讀時間約 8 分鐘

本文由 台灣萊雅L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃,泛科學企劃執行。

2018 年「台灣傑出女科學家獎」傑出獎第十一屆傑出獎得主

  • 中研院分子生物研究所特聘研究員蔡宜芳,畢業自台灣大學植物系,在美國卡內基美隆大學(Carnegie Mellon University, CMU)取得博士,後於加州大學聖地牙哥分校(University of California, San Diego, UCSD)進行博士後研究,研究專長為植物分子生物學。主要從事細胞膜蛋白的功能研究,在硝酸鹽轉運蛋白研究領域有卓越貢獻。2021 年蔡宜芳特聘研究員榮獲美國國家科學院(National Academy of Sciences, NAS)外籍院士(international members)。

如果妳撿到蔡宜芳掉的手機,可能很難立即知道失主是誰,甚至有點摸不著頭緒:因為她手機裡超過 80% 的照片,都是植物。為何會選擇植物作為研究領域?身為中研院分子生物研究所特聘研究員,在植物分子生物學領域貢獻卓著的她卻說,這個決定其實「不太科學」,因為起心動念是自己「真的很喜歡植物」。

因為喜歡所以好奇,因為好奇而想要知道更多:許多 love story 都是這樣開始的,而研究領域的開展又何嘗不是一場超浪漫故事呢?也因為一般人都不夠認識植物,聽不懂植物的細語呢喃,更需要蔡宜芳這般熱愛植物的科學家,擔任植物駭客兼翻譯,讓不辨菽麥者也能偷聽花開的聲音。

故事,從一株異變的阿拉伯芥開始說起。

植物對於氮肥的攝取機制與調控方法正是蔡宜芳的研究主題。圖/劉志恒攝影

分子生物學突破:發現植物吸收硝酸鹽的關鍵蛋白 CHL1

上世紀 50 年代起的「綠色革命」,大幅提升了糧食生產量,餵飽了激增的地球人口,「氮肥」在其中功不可沒。它對植物開花結果至關重要,然而植物透過什麼機制攝取氮肥?如何調控才能更有效地吸收?蔡宜芳研究的正是其中的分子機制。

氮,是生物存活的重要元素;從推動光合作用的葉綠素、各種代謝反應的酵素,到與遺傳相關的核酸中,都有氮的存在。但對植物來說,要取得氮元素卻出乎意料地困難;大氣的組成中近五分之四為氮氣,但是除了藉由少數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,吸收的型態有「氨鹽」與「硝酸鹽」,其中又以硝酸鹽為主。

但是,硝酸鹽是帶電離子,無法自行通過脂質構成的細胞膜,那到底植物如何利用硝酸鹽呢?為了解開這個長年來的謎題,蔡宜芳將目光投向一棵無法正常吸收硝酸鹽的阿拉伯芥突變株,並利用當時最新發展出來的分子生物技術,試圖找到出關鍵基因。蔡宜芳表示,這個無法正常吸收硝酸鹽的突變株,在她約 10 歲時就被荷蘭研究者發現,這麼多年來在傳統技術底下被研究得相當透徹;卻直到她開始進行博士後研究,伴隨植物分子生物相關技術發展,才有方法找到關鍵的轉運蛋白。

這樣的研究自然充滿了挑戰,因為新技術還不穩固,就連實驗室老闆都曾勸她放棄。不願投降的她,決定一邊持續研究氮代謝,一邊到其他研究室學細胞膜研究的新技術,1994 年,蔡宜芳從美國回到台灣,持續研究進一步發現, 位在植物細胞膜上的 CHL1 硝酸鹽轉運蛋白,除了作為硝酸鹽的「搬運工」,還有其他異想不到的功能。在你我的印象當中,植物是被動的吸收養分:但其實當土壤中的的硝酸鹽變化時,植物會主動改變硝酸鹽的運作模式,這就是蔡宜芳團隊在 2003 年的重大發現。運作模式的改變正來自於 CHL1 蛋白的磷酸化轉換,因此 CHL1 蛋白也具備作為「傳令兵」的功能。透過 CHL1,植物便能感應周圍的硝酸鹽濃度,幫助植物調控基因表現,以便能更有效率地利用硝酸鹽。

掌握硝酸鹽吸收的調控,在農業領域十分有發展潛力,蔡宜芳的研究進一步轉向,對接實際應用,期盼為農業的永續未來提供新解方。除了 CHL1硝酸鹽轉運蛋白的機制外,她也針對阿拉伯芥如何吸收與輸送硝酸鹽到不同組織的分子機制展開探索。近期更研究探討是否能以育種或基因調控的方式,增進植物吸收硝酸鹽的效率。由於硝酸鹽非常容易在環境中流失,因此多數的氮肥施放到田間後,植物也往往吸收不了;如果可以改善植物的吸收效率,就能減少施肥的浪費,連帶減少製造氮肥耗用的能源,也讓農作物長得更好。

好消息是,透過基因調控,蔡宜芳團隊已經在阿拉伯芥、菸草及水稻上實驗成功,並取得相關專利,期待未來將授權給生物科技公司進行下一步。

培養科學研究必備品:好奇心、科學思辯與毅力

蔡宜芳從事研究的初衷是因為對植物的喜愛與好奇心,對她來說和植物有關的十萬個為什麼,猶如始終永遠拼不完的大型拼圖,從小時候就在蔡宜芳的心中佔據了重要位子,於是她「追根究柢」(如字面上意義),想靠自己解開植物現象背後的秘密。

人們對自己不了解又無法回嘴的植物充滿了誤解,往往覺得植物跟動物一點也不同,然而在蔡宜芳看來絕非如此,她表示,已經有研究發現,當我們這些動物咬下蔬菜的瞬間,植物裡頭負責傳導的的鈣離子就會產生變化。「大家都覺得植物不會動不會叫,但其實植物是有感知的。」蔡宜芳表示,植物其實都知道,只是用我們不懂的方式在表達,要靠研究才能一句一句地破解植物的密語。

圖/劉志恒攝影

當然研究也不能自己埋頭苦幹,交流非常重要。蔡宜芳擔任植物學期刊 《Plant Physiology》 編輯多年,但回憶起剛建立獨立實驗室的階段,面對那麼多來自審稿人的刁鑽問題,當時的自己也難免生氣。一旦轉換身份成為審稿人,被審的經驗也讓她更明白審查論文時該注意的重點,一來一往的思辨與答辯,反而讓她覺得很好玩。

「我自己有個突破,是因為被質疑的時候很生氣,可是不能光氣,也要想辦法解決。就在生氣的時候,想出來的方法,最後變成我們實驗室很新的工具。」而她也認為自己在替《Nature》等重要期刊審稿時,認真地給出言之有物的評論,幫她累積了領域內的信譽,才讓期刊編輯的位置找到了她。

蔡宜芳曾擔任植物學期刊《Plant Physiology》編輯。圖/《Plant Physiology》網頁截圖

像投稿審稿這般來回思辨的訓練,對科學家的養成非常重要,然而蔡宜芳觀察,科學思辨在台灣教育裡比較缺乏。她舉例,在美國課堂上,老師會要學生先讀一篇論文,接下來整堂課則要學生批評論文有什麼問題。「我們在台灣被訓練的人,都會把 paper 當作傳世經書在讀,讀懂它就覺得很開心了——要去批評它,我們真的沒有習慣。」蔡宜芳坦言那過程對她來說曾經非常痛苦,但會痛就代表該變。

她就此改變了思路:面對知識,蔡宜芳要求自己不僅要讀懂,還要有餘力批評它,說出對、錯在哪裡。蔡宜芳認為,科學就是得永遠抱持著質疑的態度,在不疑處有疑,才能找到真正的答案。「在我自己的實驗室裡面,我也一直在逼學生要去思考」。

蔡宜芳在實驗室中,會不斷要求學生思考、批判。圖/劉志恒攝影

而除了好奇心及思辨能力之外,蔡宜芳認為「毅力」也是科學家在科學界持續前進的重要特質。經驗告訴她,在科學研究中遇見失敗比遇見成功的次數多太多了,革命十次稀鬆平常,如何二十次甚至三十次之後還能繼續往前走?那絕對需要強大的毅力來抗壓才行。

說到壓力,身為科學界的女性,蔡宜芳認為,自己的成長環境中,性別造成的影響並不大,以她所在的中研院分生所為例,研究人員性別比例很平均。但若深入細究,「無意識偏見」(unconscious bias)仍難以避免。她以自己帶過的學生為例,生科領域在大學時期男女比例大約是各半,但隨著碩士、博士一路往上,男性的比例逐漸多於女性。因為許多女學生在面臨職涯選擇的時候,往往會被迫以家庭或是男性伴侶的事業為優先,這種狀況回過頭來又讓部分老師覺得「教育女生有時會是浪費」,成為惡性循環。

榮獲過許多科學成就獎項的她,時常是唯一獲獎的女性,而就在接受採訪不久前,她又獲頒一個獎項,直到頒獎當天的照片寄回到所上,「一片黑西裝裡面,就我穿黃色!」她笑道。所上第五屆台灣女科學家傑出獎得主鍾邦柱老師看到照片時,也對她苦笑說:「哎,革命尚未成功,同志仍需努力。」

「先不要去想會有這個東西,做該做的事情。真正不平的時候,不要安靜不講。」儘管環境仍待改變,蔡宜芳建議女科學人自己先跨出一步,就如同她自己一路走來的態度。

一株莫名異變的阿拉伯芥,遇上一位不放棄的科學家兼植物迷,造就了改變農業、甚至是整體生態未來的契機。如果妳的手機也跟蔡宜芳一樣,裝的幾乎全是自己感興趣、想研究的東西的照片,請別質疑自己是不是怪怪的,或許妳也將靠著研究,改變世界,這是我能想到最浪漫的事了。

台灣傑出女科學家獎邁入第 15 年,台灣萊雅鼓勵女性追求科學夢想,讓科學領域能兩性均衡參與和貢獻。想成為科學家嗎?妳絕對可以!傑出學姊們在這裡跟妳說:YES!:https://towis.loreal.com.tw/Video.php

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