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從害蟲到模式生物,果蠅如何華麗轉身成為實驗室的寵兒?──《昆蟲誌》

左岸文化_96
・2018/03/31 ・4239字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 537 ・八年級

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編按:本文節錄自《昆蟲誌:人類學家觀看蟲蟲的 26 種方式》〈章節:字母 H 頭部與其使用方式〉。作者以人類學家的觀點,在本書中探討人類與昆蟲的愛恨情仇。在人類出現之前就已經稱霸世界的昆蟲,任憑人類愛之恨之也無可奈何之。昆蟲誌於科學的範疇之外,以字母開頭誌記「人類如何理解昆蟲、與之互動」,既瑣碎又綿密的脈絡。

從侵門踏戶住你家,到進入實驗室

圖/John Tann@flickr

果蠅很能適應實驗室裡的生活。也許適應得太好了。果蠅的繁殖速度很快(母果蠅能在十天內完成其繁殖週期,繁衍出四百隻甚或一千隻後代)。牠們的遺傳結構相當簡單(只有四到七個染色體)。而且,跟所有的有機體一樣,牠們也會基因突變。

1910 年,哥倫比亞大學的基因學家湯瑪斯.杭特.摩根(Thomas Hunt Morgan)於偶然間發現果蠅身上會出現極其明顯的突變現象,而且突變的地方很多。果蠅也因而立刻有了新角色,不再只是在曼哈頓上城於夏天期間穿門侵戶、到處聞來聞去、有可能留下來或離開的惱人小蟲。

就像幫果蠅立傳的勞勃.柯勒(Robert Kohler)所說,牠們變成了「同事」。沒多久摩根的實驗室就變成了果蠅的實驗室,也就是國際知名的「果蠅屋」(Fly Room),摩根與其他研究人員也很快就成為鑽研果蠅的科學家,還自詡為「果蠅人」與「果蠅學家」。

摩根的果蠅屋。 圖/左岸文化提供

很快地,果蠅也就成為世界各地基因實驗室的標準配備。的確,如同柯勒寫道,要不是果蠅有辦法扮演「生物繁衍反應器」的角色,並且在身上出現大量的突變現象,現代基因學可能也就不會那麼早就誕生了。

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果蠅的遺傳圖譜 By Thomas Hunt Morgan [Public domain], via Wikimedia Commons

早年,當摩根與他的「果蠅人」把果蠅納為實驗對象時,他們發現果蠅的突變能力實在太厲害,讓他們有點招架不住。突變果蠅大量出現,多的不得了。因為新資料的數量實在太大,他們必須採用新的實驗方法,一種以高效能為特色的方法,而這種被稱為「基因圖譜」(gene mapping)的新方法也立刻就成為基因研究的新特色。

為實驗室「量身訂做」的新品種果蠅

緊接著,受限於新方法,他們需要一種新的果蠅,一種很穩定的果蠅,好讓他們能夠很有信心地拿來與其他果蠅做比較。牠不能像實驗室以外的果蠅那樣具有天然的高可變性特色,凡是牠身上出現的變異,就一定是透過實驗而產生的突變,就像柯勒寫道,「他們將那種小小果蠅予以重新設計,打造成一種活生生的全新實驗室利器,就像顯微鏡、電流計或分析試劑一樣。

一種蠅類就此誕生。只要牠不要跟其他比較不標準的親戚混種,牠就是一種新的動物。研究人員發現,那種最具吸引力的變種果蠅比較適合用來繁殖,牠們的身軀龐大,交配慾望與生殖力都強,而且與「果蠅屋」外面那些飛來飛去的其他果蠅顯然不同。摩根注意到,這些果蠅「不會讓自己淹死或困在食物裡,或是拒絕從培養瓶裡面出來,諸如此類會讓實驗者不開心的行為。」

果蠅染色體位置與變異的關係。 By Twaanders17 (Own work) [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

新品種的果蠅非常合作,牠們樂於接受實驗,配合度高,能夠繳出各種精確的數據。牠們與實驗室外那些只在黎明與黃昏時出現的遠親們越來越不像,整天都很活躍,而且繁殖很準時。牠們大量繁殖,因此可以被用來進行各種各樣的大量實驗。若用最寬的數字來估計,為了在 1919 到 1923 年之間完成一般果蠅的基因圖譜,摩根與同事們「麻醉、檢視、分類與處理過的」果蠅數量,大約在一千三百萬到兩千萬之間。如此不精確的數字同時說明了果蠅地位的低下和這個數字之巨大。

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也許你會說:果蠅在進入實驗室之後,牠們的生活獲得保障,過得輕鬆而不缺食物。牠們不再需要覓食或躲避掠食者,幼蟲也不會遭到侵擾。直到進入實驗室之前,果蠅始終跟狗、老鼠、蟑螂與一些家中常見的昆蟲一樣,都是在夾縫中求生,牠們是人類的夥伴,與人類共享歷史,在我們旁邊和我們之間建立牠們的家園,既不是全然野生,也非居家的昆蟲(也許「共生」一詞比較適合牠們),在我們吃飯的地方吃飯,在人多的地方繁殖,而且無疑地,就算我們死了,牠們也能活下來。

果蠅第三染色體突變的翅膀。 圖/左岸文化提供

但是要在實驗室裡討生活也不容易。自從摩根的時代以來,數以十億計的大量果蠅曾接受過誘發性突變的實驗。就像柯妮莉雅.赫塞-何內格所見證的,牠們身上長出來的器官不是太多就是太少,有的是畸形,有的則長在不該長的地方(從眼睛長出腳,或者腳上面再長出另一隻腳,反正就是那麼一回事)。只要略施小技,就能讓牠們罹患亨丁頓氏舞蹈症、帕金森氏症或者阿茲海默症。牠們睡得不好,記憶大亂。牠們也會對乙醇、尼古丁與古柯鹼等物質上癮。簡而言之,就像柯妮莉雅所體悟到的,牠們肩負的任務是幫我們實現健康與長壽的美夢,同時也幫我們承受種種夢魘般的痛苦

果蠅的同源異型基因。sources:Wikimedia

為什麼我們不會對果蠅有惻隱之心?

實驗室果蠅不是普通的惱人小蟲,牠們肩負著幫助人類科學進步的重大使命,卻也只是一種「工具」。 圖/Harney @Pixabay

實驗室的果蠅變得越來越標準化,與牠們那些野生遠親的差別也越來越大,而就在牠們逐漸成為哥倫比亞大學果蠅研究室的產品時,摩根與其手下的果蠅專家們也越來越喜歡與敬重牠們,甚至跟遺傳學家約翰.霍爾丹(J.B.S. Haldane)一樣尊稱牠們為「高貴的動物」。有鑑於他們在繁殖果蠅的工作上投注那麼多心力,與牠們朝夕相處,而且雙方合作無間,他們會把果蠅擬人化,實在一點也不令人感到意外。但是,儘管如此,像他們那樣殘殺自己喜歡的動物,也是一件有點奇怪的事,不過我們也別忘了,高貴的行徑往往涉及犧牲,而且雙方可說是攜手踏上了一趟偉大的科學發現之旅,而這些犧牲原本就是故事的核心。

也許這點奇怪之處可以讓我們瞭解另一個更奇怪的地方:

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為什麼這種果蠅能夠與人類如此相似,似乎讓我們理所當然地把牠們當成人類在生物研究上的替身,同時卻又與我們截然不同,因此我們也可以如此自然而然地隨意摧毀牠們,不會有任何悔恨與顧忌?

果蠅打架的影像[1]令人感到困惑。我們實在沒想到,在與上海相距那麼遠的地方,這次不是蟋蟀,而是果蠅被當成一種純粹的實驗工具。果蠅居然會與一種沒有昆蟲相鬥文化的文化有所牽扯,被拍攝下來,還丟了腦袋。上海人在玩蟋蟀時有很清楚的界限,他們與蟋蟀的關係曖昧,喜愛牠們,但也很清楚牠們就只是蟋蟀。在聖地牙哥這裡,界線也很清楚,果蠅就是果蠅,也沒有曖昧的關係。聖地牙哥的實驗室裡,人蟲之間的相似性是可以量化的。即便數字並不是那麼精確無誤,但人類與果蠅之間事實上有很多共同的基因;就細胞的層次而言,人類與牠們有很多一樣的新陳代謝與傳遞訊息的通路;而且,很多腦神經科學家都願意承認,人類與果蠅有很多相同的行為,(而且他們也同意)兩者有很多相同的分子機制(molecular mechanism)。

被「模組化」的果蠅,生生死死都在試管裡面。圖/Oregon State University@flickr

這件事實在不怎麼美好,動物實驗就只是一種工具而已。透過實驗將生物予以模式化,理由在於我們想要將身體與靈魂加以分離,同時也分離了生物學與意識,還有物理學與形上學。如果我們能確認人蟲之間的相似與相異之處並不屬於同一個層次,就會比較容易下手。也就是我們必須用不同的基礎來分辨相似性與相異性,很清楚人與蟲的相似之處存在於基因裡,而相異之處則根本是不證自明的:斷定人蟲差異的標準來自於遠古的亞里斯多德時代,如今已成常識,顯然根本不須多加思索。我們大可以說牠們就只是昆蟲,人蟲之間的差異無庸置疑,我們也因而可以任意處置牠們。伊利亞斯.卡內提(Elias Canetti)深諳此一道理。他曾寫道,昆蟲是「化外之物」。

即便在人類社會裡,摧毀那些小小的生物也是唯一一種不會遭受懲罰的暴力行徑。牠們的血不會讓我們有罪,因為那種血與人血不同。我們不曾凝視牠們的呆滯眼神……至少在西方世界裡,牠們也不曾因為我們越來越關心生命(不管此一趨勢是否有實效)而獲得好處。

軀體與精神:是「社會性」造成差異嗎?

荷蘭哲學家兼人類學家安瑪莉.摩爾(Annemarie Mol)曾研究過動脈粥狀硬化症(atherosclerosis)的社會性,那是一種會讓動脈變窄,阻礙血液循環的疾病,一開始出現在腿部,接著會轉移到心臟去。摩爾是個敏銳的觀察者。她曾經旁觀動脈粥狀硬化症患者被解剖的過程,其中許多死者都是在醫院的療護之下病逝的。她注意到,當病理科醫師把厚厚的肉體劃開,進入屍體的循環系統時,總是會稍候片刻,拿一塊布把屍體的臉部遮住。

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根據此一動作,摩爾認為,事實上屍體所代表的是兩種存在物:身體只有一個,但卻蘊含兩種存在意義。被切割的身體是生物學上的身體,與人性的形上學無關,是一塊可以隨意支解,無名無姓的肉。但被切割的身體也是另一種存在物,它是一種具有社會性的身體,它有過去的種種經歷,有親友,一種曾經愛過也受苦過的身體,需要他人的謙遜對待,還有尊重與關注。摩爾的重點並不在於我們該去討論解剖桌上的身體是哪一種身體,而是要凸顯出兩種身體其實都在,用布遮臉的舉手之勞儘管簡單,也是對於身體社會性的確認。

By Francisco Romero Ferrero (Own work) [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

也許她所提到的那一塊布正足以指出,儘管兩者都會打鬥,但上海的蟋蟀不同於聖地牙哥的果蠅。也許兩者之間具有一種存在意義上的差異。在上海,每一隻蟋蟀都與許多蟋蟀同在,牠們彈性的身體都承載著許多經歷,許多朋友。牠們的身體讓許多人懷抱夢想,許多計畫就此展開與落空。如果牠們是鬥士,我們也是。至於聖地牙哥的那些果蠅,只是科學性的,是一種「活生生的實驗室利器,就像顯微鏡、電流計或分析試劑一樣」,其目標明確,角色也有清楚定義,不管死活都無關宏旨。

參考資料:

 

本文摘自《昆蟲誌──人類學家觀看蟲蟲的 26 種方式》,左岸文化出版

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左岸文化_96
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左岸的出版旨趣側重歷史(文明史、政治史、戰爭史、人物史、物質史、醫療史、科學史)、政治時事(中國因素及其周邊,以及左岸專長的獨裁者)、社會學與人類學田野(大賣場、國會、工廠、清潔隊、農漁村、部落、精神病院,哪裡都可以去)、科學普通讀物(數學和演化生物學在這裡,心理諮商和精神分析也在這裡)。

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人體吸收新突破:SEDDS 的魔力
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/03 ・1194字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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本文由 紐崔萊 委託,泛科學企劃執行。 

營養品的吸收率如何?

藥物和營養補充品,似乎每天都在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。但你有沒有想過,這些關鍵分子,可能無法全部被人體吸收?那該怎麼辦呢?答案或許就在於吸收率!讓我們一起來揭開這個謎團吧!

你吃下去的營養品,可以有效地被吸收嗎?圖/envato

當我們吞下一顆膠囊時,這個小小的丸子就開始了一場奇妙的旅程。從口進入消化道,與胃液混合,然後被推送到小腸,最後透過腸道被吸收進入血液。這個過程看似簡單,但其實充滿了挑戰。

首先,我們要面對的挑戰是藥物的溶解度。有些成分很難在水中溶解,這意味著它們在進入人體後可能無法被有效吸收。特別是對於脂溶性成分,它們需要透過油脂的介入才能被吸收,而這個過程相對複雜,吸收率也較低。

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你有聽過「藥物遞送系統」嗎?

為了解決這個問題,科學家們開發了許多藥物遞送系統,其中最引人注目的就是自乳化藥物遞送系統(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems,簡稱 SEDDS),也被稱作吸收提升科技。這項科技的核心概念是利用遞送系統中的油脂、界面活性劑和輔助界面活性劑,讓藥物與營養補充品一進到腸道,就形成微細的乳糜微粒,從而提高藥物的吸收率。

自乳化藥物遞送系統,也被稱作吸收提升科技。 圖/envato

還有一點,這些經過 SEDDS 科技處理過的脂溶性藥物,在腸道中形成乳糜微粒之後,會經由腸道的淋巴系統吸收,因此可以繞過肝臟的首渡效應,減少損耗,同時保留了更多的藥物活性。這使得原本難以吸收的藥物,如用於愛滋病或新冠病毒療程的抗反轉錄病毒藥利托那韋(Ritonavir),以及緩解心絞痛的硝苯地平(Nifedipine),能夠更有效地發揮作用。

除了在藥物治療中的應用,SEDDS 科技還廣泛運用於營養補充品領域。許多脂溶性營養素,如維生素 A、D、E、K 和魚油中的 EPA、DHA,都可以通過 SEDDS 科技提高其吸收效率,從而更好地滿足人體的營養需求。

隨著科技的進步,藥品能打破過往的限制,發揮更大的療效,也就相當於有更高的 CP 值。SEDDS 科技的出現,便是增加藥物和營養補充品吸收率的解決方案之一。未來,隨著科學科技的不斷進步,相信會有更多藥物遞送系統 DDS(Drug Delivery System)問世,為人類健康帶來更多的好處。

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采采蠅與寄生蟲,以及空氣中的油膩愛情
寒波_96
・2023/04/04 ・4059字 ・閱讀時間約 8 分鐘

非洲的采采蠅(tsetse fly)以吸血維生,但是它們也時常是錐蟲的宿主,如果吸食人血,便有機會將錐蟲傳染給人類,引發昏睡病,在非洲導致不少問題。

昆蟲常以費洛蒙作為溝通媒介,采采蠅也不例外。2023 年發表的新研究,找到幾款采采蠅使用的費洛蒙,能促進情慾交流;而且又發現感染錐蟲會改變費洛蒙組成,求偶時還會降低身價。

在非洲體驗大自然,務必注意采采蠅!圖/TripSavvy / Nez Riaz 

昆蟲的氣味語言

舌蠅屬(Glossina)旗下有多個物種統稱「采采蠅」,這項研究著重的是 Glossina morsitans,為求簡便,本文之後直接稱之為「采采蠅」。要注意還有不一樣的其他款采采蠅,本文後面會登場一種。

費洛蒙是生物排放到體外,用於溝通的訊號分子,可謂是昆蟲的化學語言。一如人類的花言巧語或暴言各有巧妙,各種昆蟲使用不同費洛蒙,能達到不同效果。

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從前對采采蠅的費洛蒙也不是一無所知,以前知道有一種化學分子 15,19,23-trimethylheptatriacontane,也叫作 morsilure,被采采蠅當作費洛蒙。此分子是主鏈為 37 個碳鍊長,總共有 40 碳的脂肪酸衍生物,而且含量非常多,5 天大的女生超過 4 mg。

有些費洛蒙輕盈,可以揮發;也有的飄不起來,要直接接觸。40 碳的分子體重太胖,只能直接碰觸,可以說是一種接觸式的油膩情慾。

傳宗接代,迅速而持久

新研究的目標是探討:采采蠅是否存在揮發性費洛蒙,又如何作用。比較效果之前,要先了解采采蠅情慾交流的正常狀況。

把沒有性經驗的一男一女擺在一起,20 組幾乎都迅速合體,在 15 秒內開始啪啪啪(請自行腦補音效);而且平均 do 愛 58.5 分鐘之久,持久力一級棒。

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讓一女一男共處一室,紀錄它們的交配過程。所有沒有性經驗的采采蠅,都在幾分鐘內合體,延續超過 55 分鐘。圖/參考資料1

拿來對照的對象,是常被當作實驗動物的黃果蠅(Drosophila melanogaster)。黃果蠅和采采蠅雖然都叫蠅,但是親戚關係比人和猩猩之差還要遠,不是最合適的比較對象,不過是最方便取得的材料。

黃果蠅平均要等 22 分鐘才男女合體,維持 20 分鐘左右,明顯不如采采蠅對性的渴望。然而,采采蠅的實驗,假如一方換成交配過的女生,原本興致高昂的男生竟然會完全不想 do 愛,判若兩蠅。

總之,采采蠅情慾交流的正常狀態是,由男生向女生求偶,女生很快接受。過程中吸引男生辨識的「女蠅味」是哪些費洛蒙呢?

空氣中充滿愛情的味道

采采蠅的費洛蒙是脂肪酸衍伸物,和果蠅、螞蟻一樣,能用有機溶劑己烷(hexane)分離。

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可是一開始實驗,把接觸采采蠅 10 分鐘的己烷塗在棒棒上,結果不論是有或沒有性經驗的男女,4 類原味樣品對男生都毫無吸引力。

做過實驗都知道,沒反應不能寫論文 💔。所以又把搜集費洛蒙的時間延長到 24 小時,這下就對惹 ❤️!

觀察得知,沒有性經驗的處女原味,能吸引 60% 男生;有性經驗的女生則是 27%;男蠅味對男生依然缺乏吸引力。

把采采蠅身上萃取的氣味,塗在棒棒上,觀察是否會吸引采采蠅。圖/參考資料1

「女蠅味」具體是什麼呢?用氣相層析質譜儀(Gas Chromatography Mass Spectrometry,簡稱 GC-MS)分離可得到 6 種化學物質。

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3 種是脂肪酸:16 碳的棕櫚酸、棕櫚油酸,以及 18 碳的油酸。3 種是脂肪酸加上甲基酯(methyl ester)的衍生物:methyl palmitoleate(MPO)、methyl oleate(MO)、methyl palmitate(MP)。

就算是做這一行的,大部分也會覺得那一串名詞彷彿火星文,反正就是好幾種結構略有不同的油。但是以訊號分子來說,重點不是有多油膩,而是這些分子會啟動哪些神經反應,又影響哪些行為。

費洛蒙有時候化學結構只差一點點,意義完全不同,就像人類講話,「我日常生性活潑,想要多交朋友」和「我日常性生活潑,想要多交朋友」意思就很不一樣。

采采蠅身體外,存在感最明顯的 6 種分子,包括 3 種脂肪酸以及 3 種脂肪酸衍生物。圖/參考資料1

饞她身子的味道,油膩的情慾語言

女蠅味 6 種成分逐一測試,女生們完全不為所動。至於男生,3 款脂肪酸都缺乏吸引力,不過 3 款衍生物都有吸引力,尤其是塗抹 MPO 的棒棒,能吸引 87% 男生,效果最強(有人覺得奇怪,比前述實驗 60% 更高嗎?應該是因為濃度更高,效果更強)。

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費洛蒙有具體的收訊器,訊號應該是透過觸角(antenna)上的感覺受器傳達,因為如果把觸角切除,男生也不會起反應。

為了進一步認識費洛蒙的效果,研究者又將費洛蒙塗在近親物種 Glossina fuscipes 身上。正常時這次的主角 Glossina morsitans 采采蠅男生,對異種女生不會有性趣;但是近親女 MPO 上身後,有 60% 男生會撲上來。

可見單單 MPO 這種化學分子,便對男生有強烈的誘惑力。可是這只是單方面的喜歡,近親女依然對異種男生毫無感覺,會把他們馬上踢開。

感受情慾的神經元

不一樣的費洛蒙,會激發不同感覺神經元,就像把某個開關打開。采采蠅的觸角上有許多微小的感覺零件(sensilla),各自配備不同的受器神經元。被激發的 sensilla 上存在兩款神經元 A 與 B,對不同物質起反應。

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MPO 會刺激 B 神經元,而且分隔一段距離,透過氣流傳送便有效果。由此判斷 MPO 是揮發性作用的費洛蒙。

但是同樣的距離,MO 與 MP 都不起反應。不過縮短到距離 1mm 後,MP 就能刺激 B 神經元,MO 則能同時刺激 A 與 B。這兩款費洛蒙僅管結構類似 MPO,卻要近到快直接接觸才有作用。顯然這種事不能看結構鍵盤辦案,要實測才知道。

測試費洛蒙是否可以透過氣流飄送,只有 MPO 能在比較遠的距離起作用。圖/參考資料1

奇妙的是,這些費洛蒙對近親物種 Glossina fuscipes 的神經元,幾乎都不起作用。因此上述費洛蒙與受器的組合,僅限於 Glossina morsitans 這款采采蠅,和其他物種未必有共通語言,近親即使收到也理解不能。

寄生錐蟲降低身價,采采蠅也是受害者

不少采采蠅體內存在錐蟲,吸血時成為傳播媒介。檢驗發現,錐蟲對采采蠅的影響也非常明顯,會大幅影響求偶選擇。

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采采蠅的求偶是男生提出要求,女生決定是否接受。觀察得知,有或沒有感染的兩男,如果和處女共處一室,女生接受兩者的機率差異不多。但是有或沒有感染的兩女,給男生選擇,男生 100% 挑選沒有感染的女生。

這麼看來,有錐蟲寄生的女生,在男生眼中是比較差的對象,但是不知道男生如何分辨。費洛蒙方面,被寄生的采采蠅又會多出 21 種揮發性小分子,也許有所影響,可惜這些氣味的具體作用仍不清楚。

采采蠅感染錐蟲與否,費洛蒙們明顯有別。圖為氣相層析在不同時間點,陸續分離出的分子,感染錐蟲的采采蠅多出許多種分子。圖/參考資料1

上述結果都是實驗室中的測試。采采蠅在野外活動時,或許大部份候選蠅都是感染錐蟲的不理想對象。野生的采采蠅實際上如何擇偶,也許是另一番光景。不過應該能推測,它們也不喜歡錐蟲。

食慾與情慾的開關一同打開,吃飯,順便do愛?

野生的采采蠅,要自己尋找對象。最容易碰到異性的場合是采采蠅餐廳,也就是被吸血的動物周圍。實際觀察到,采采蠅常常在獵物附近順便情慾交流。

動物散發的氣味分子,就像餐廳飄出的香味,吸引采采蠅前來覓食。有趣的是,獵物排放的 4-methylphenol、1-octen-3-ol 兩種揮發性物質,和采采蠅的揮發性費洛蒙 MPO 使用同一套神經受器。

或許采采蠅去吃飯,開啟食慾的同時,也一同釋放情慾的開關。交配和吃飯是兩回事,如果能一次滿足,也很棒。

如果對氣味在各種生物的角色有興趣,可以閱讀科普書你聞到了嗎?:從人類、動植物到機器,看嗅覺與氣味如何影響生物的愛恨、生死與演化》。

延伸閱讀

參考資料

  1. Ebrahim, S. A., Dweck, H. K., Weiss, B. L., & Carlson, J. R. (2023). A volatile sex attractant of tsetse flies. Science, 379(6633), eade1877.
  2. Chemical notes of tsetse fly mating

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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揭露臺灣地下的秘密——臺灣地質學之父林朝棨
PanSci_96
・2023/03/03 ・3722字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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  • 文/廖芷瑩

新北市八里區的十三行博物館,是證明臺灣先民擁有造鐵技術的證據,更是許多人假日郊遊的地點。但很少人知道,最早確認此地為臺灣珍貴遺址的人並非考古學者,而是地質學家林朝棨

新北市立十三行博物館。圖/wiki

翻開臺灣地質與考古紀錄,林朝棨這個名字更是不可不提。不僅重要的考古遺跡「左鎮文化」、「八仙洞」有他的足跡;林朝棨作為地質科學的翹楚,對於臺灣的礦脈研究也做出了巨大的貢獻。

上山下海,地質學霸的養成之路

羅馬不是一天造成,學霸更不會一日成就。學識豐富的林朝棨先生,因時代背景及家庭因素,漸漸踏上臺灣地質界先驅研究者之路。

1917 年(大正 6 年)林朝棨出生於豐原,是當地望族的後代,並跟著父親信仰基督教。他從小在學業方面就展現出聰穎的天資,因此進入臺中第二中學校(今臺中二中)就讀,並考進臺灣總督府「臺北高等學校」。臺北高等學校是當時在臺灣唯一的高中,入學者以日人為主,競爭非常激烈,可說比當今的臺灣大學還難考。

更重要的是,林朝棨在參與教會活動的時候,認識了也同樣對臺灣地質科學及考古學有貢獻重大的日治時期科學家早坂一郎。接下來幾年,他們在臺灣上山下海,親身踏查也認識臺灣這片土地的構成。臺灣有許多現在地質、考古方面的重要地點,都可以追本溯源自於他們的這些踏查。

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舉例來說,目前的「臺南左鎮化石園區」,正是起源自因 1930 年代當地保甲書記陳春木在該處撿到化石,加上早坂與林朝棨的研究發表,才讓世界看見臺灣化石的存在。此外,他們也一起發表了關於彰化八卦山及臺北市貝塚的發現,還有各式臺灣地質的紀錄。

而身為學霸的林朝棨,也在同時期完成臺北帝國大學地質古生物學科(現臺灣大學地質科學系)的學位,並成為第一屆唯一的一位學生。在眾多日本優秀地質科學家的教導與帶領下,他學習了理論與方法,並也完成無數次外地訪查,扎實的成為兼具理論與實作的研究者。而他所關注的臺灣土地相關的考古學與地質學,也在時代演進與諸多學者的努力下,一步步在臺扎根、也被更多人關注。

臺灣礦業發展背後的地質學推手

林朝棨的重要貢獻,除了地質學術研究外,他的許多發現更為臺灣現代化的發展打下科學基礎,像是對臺灣工業影響深遠的金礦、煤礦產業的礦脈,都在他的探究範圍內。

1930 年代,林朝棨從臺大畢業後,先是投入教職,一年後,他加入了「臺陽礦業株式會社」的行列(1935 年 4 月 16 日),成為社內的「地質士」,為企業在北部山區的挖掘做調查,甚至曾去到北朝鮮金礦進行考察,並藉此比較了解臺灣在地的礦脈及地質的構成。

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在那個年代經營「臺陽礦業」的顏家富可敵國,而北部山區的成千上萬人,都要依靠這些產業工作過活。林朝棨在礦業任職時完成的工作,正是讓家後來成為巨商的重要礎之一。此外,在離開礦業界的工作之後,林朝棨的研究工作依舊關心著臺灣的煤田與礦產來源,且持續在《臺灣礦業》等刊物上發表作品,為後代的研究者奠基了臺灣礦脈的研究基礎

林朝棨(右二)與富田芳郎教授(右一)同赴臺灣南部作地質調查(1934- 1935)。
林朝棨時任臺北帝大地質系助理教授。圖/《林朝棨先生紀念文輯》。

戰爭作為地質教學之路的偶然起點 至死方休

林朝棨出生在世間多紛擾的年代,學術之路並不平穩,更要接受戰爭的挑戰,但也因此打開他的眼界,為科學研究開創了新路。

1930 年代的輝煌時期結束,世界陷入戰爭的恐慌。身為臺灣人的林朝棨,原本很有可能被送到南洋當日本兵,或甚至更遠的地方協助戰爭。但幸好有早坂先生的協助,林朝棨遠赴當時滿洲國的新京工業大學(現長春大學工學院)擔任教職。雖然投入教職這歷程是是源自戰亂的插曲,但也因此將林朝棨他拉離了產業界,轉而投入教育工作。

自此,就是五十年不曾間斷的持續投入,直到他逝世前,依舊掛念著臺灣的地質學教育發展。

戰後國民政府來臺,林朝棨因熟悉閩南語、中文與日文,被政府重用,除了教學外,更被政府派任協助各項重要的能源工作。因為在他對臺灣的土地組成,有基礎的科學了解,因此不論是延續煤礦業、油田開發、山林開採與河川建設等,甚至是水庫的興利,都需要他與國外專家做溝通,並給予專業意見。

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林朝棨在民國五六零年代,一次次為臺灣的現代化工程多次環島探查,並擔任專業者的角色,為現代化建設把關。

應用專業與知識發光發熱的同時,林朝棨仍持續耕耘基礎研究。他於民國 52 年發表的〈臺灣第四紀〉一文,就奠定了臺灣近期的地質研究基礎。在《林朝棨先生紀念文輯》中,林朝棨的兒子林恩朋就提到,林朝棨對於古脊椎動物、考古學、甚至是人類學科皆有深厚的學識,加上原本地質學科學基礎,讓他得以在當時就有能力整合各學門、對臺灣的研究做出遠超過地質學科的貢獻。

除此之外,林朝棨面對各種階級的人,都不吝討論、鼓勵向學;在田野現場,不論是農夫、學生或勞工,任何人提出地質相關的疑問事項,他都會細心的一一查證並回應。林彭恩說,就是這種積極的態度,雖然讓他在晚年身體過度負荷、因而多次進出醫院,卻也驅使他成為頂尖的科學研究者,留下許多不凡的成就。

讓臺灣與世界相連 跨足考古與地質研究

除了文章開頭所提的左鎮人外,林朝棨在考古領域還有許多重要貢獻。在〈臺灣第四紀〉中,林朝棨認為第四紀的地層包含了近代人類發展的所有活動,因此十分重視此地層;在此發表中,他集結過往的田野成果,分類臺灣第四紀地層。延續這個研究,他對臺灣的考古有更深入的認識,也也陸續發表臺灣西南部之貝塚堆的研究(1961 年),以及金門貝塚堆的發現(1970、1971 年)。

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此外另一個重大的發現,還包括 1968 年 4 月 19 日,林朝棨與臺大人類學系宋文薰教授,率領臺大考古隊在臺東長濱的進行挖掘工作,之後學者將其命名為「長濱文化」,為臺灣舊時代時期代表的遺跡,也是臺灣歷史教科書中重要的一頁。

林朝棨的學術生涯,不只限於地質學與、考古學的成就更有許多跨領域、跨國界的交流與發現,塑造了當代臺灣學科的發展。國民政府來臺後,林朝棨也協助推動了許多現代化產業的科學研究基礎,並且影響了我們認識臺灣歷史的角度。就像是左鎮人與八仙洞,還有犀牛骨頭與各地的貝塚,在剛發現的時候只是林朝棨手上某個不起眼的石頭,但從後來的研究所驗證的來源與成分,卻將臺灣與世界相連,更與大歷史相綁。

地質、考古總帶來有枯燥且漫長的印象,長期深耕的林朝棨,在關鍵的年代推動了臺灣地質學界與業界進展,為後代留下不可抹滅的科學與文化資產。

註解

  • 關於礦業的研究論文,林朝棨多發表在《臺灣礦業》期刊上。此外,他也參與過《臺灣礦業史》,以及《臺灣通誌,經濟誌,礦業篇》的撰寫。

參考文獻

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