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我不是蚯蚓,我是海參

大海子
・2012/04/02 ・1804字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 476 ・五年級

「快看!好噁心喔!那邊有一條黑黑的好像大便耶」

「你看!你看!好大的一隻黑色蚯蚓喔」

珊瑚展示缸的擁有黑色圓滾外型身軀的蕩皮參常被誤以為是海洋大蚯蚓

小朋友大聲地吆喝家人前來看看他的新發現—海中蚯蚓,一群人頓時圍了上來,爭先恐後要看看海中的蚯蚓到底是何長相?是不是像一般常見的蚯蚓,身體長長的,體型圓滾滾的,還會一口一口地吃泥巴,最後還從肛門拉出一顆顆橢圓型的便便?

這樣一群人一邊看,一邊議論紛紛,最後終於得到結論:真的耶!真的是一隻超大隻的黑色蚯蚓,沒想到海中也會有蚯蚓。然後帶著志得意滿的表情,又繼續往海底隧道走去,讓站在旁邊聽了整場對話的我哭笑不得,覺得海洋教育好像應該再努力。

棘輻肛參是潮間帶中常見的海參家族之一
棘輻缸參是潮間帶中常見的海參家族之一

真是奇怪,明明牠就不是蚯蚓,為什麼遊客還一直找盡各種理由自圓其說地說服自己和別人呢?顯然人眼睛所看到的事物往往就是自己心裡所想要的,可牠明明就是一隻蕩皮參,是有著修長圓潤的身型,身體也可以伸縮自如,而且牠的確好像在抓泥巴吃,還一口接一口吃得津津有味;乍看之下牠還真有點像蚯蚓,連吃泥巴這件事也像;事實上蕩皮參與蚯蚓一點親緣關係都沒有,蚯蚓屬於環節動物,而蕩皮參則歸屬於棘皮動物,是海參的一種,與海星、海膽與陽燧足等有著密切的親緣關係,常可在恆春半島的岩礁潮間潮池中看到牠的身影,常與一群長相奇怪的表兄弟姊妹們如棘幅缸參,一起生活,大部分的時間都像挖土機一樣地在挖沙吃土,大量地過濾泥沙中味道鮮美的有機顆粒,隨著牠大口大口的吃沙挖土,許多雜石碎粒也被囫圇吞棗地嚥下肚去,再經過長長的腸道,有機碎屑被篩選了下來成為養份,而砂石則被混合壓縮成長條圓柱,經過缸門肌肉的一壓一縮,變成大小不一的橢圓形的糞粒丸留在沙灘上。

蕩皮參輻射狀的觸手是用來抓食泥沙的
蕩皮參輻射狀的觸手是用來抓食泥沙的

那為什麼牠會出現在珊瑚展示缸中呢?原因在於蕩皮參擁有如此高超技巧的去污能力可以清除沙中有機物,當然會成為維持珊瑚生態缸中乾淨水質不可或缺的好幫手。珊瑚的人工棲息的條件之一是要水質清澈,除了可以讓珊瑚體內共生藻可以得到充足的陽光之外,也可避免滋生細菌破壞水質。在天然的海洋環境中,生態系統本身有足夠的自淨能力清除環境中所產生的有機物,如食物碎屑、糞便甚至屍體等等,但是在人工飼養的環境之下,就要靠維生系統了,然而無論維生系統如何地有效率清除展示缸中的有機廢物,也會有漏網之魚,那些掉落在展示缸底的泥沙中的食物碎屑、魚群們的糞便等等,在在增加了不少水質的風險,這些沈積在泥沙中的有機物質,若不及時清除,就會開始腐敗,滋生細菌病毒,除了造成水質混濁之外,還會危害展示生物的健康。就像人在密閉的空間中,若不幸有人從身體排出噁心的廢氣時,身處在相同空間內的其他人都會受到池魚池之殃,相同的道理,展示缸內的有機廢物也是要儘快排除,以免危害展示生物本身的安全。

有『潮間帶推土機』之稱的蕩皮參正四處挖土覓食沙中的有機質
有『潮間帶推土機』之稱的蕩皮參正四處挖土覓食沙中的有機質

蕩皮參喜食泥沙中的有機物,就好像一具泥沙去污機器,終日挖土清泥,有效地將有機物一一清除,說不定連同一些有害的細菌,都一起被吞進蕩皮參肚裡消滅了,不僅把底沙清理的乾乾淨淨還能殺菌,這隻看起來黑色不起眼的生物,其實對於美麗的珊瑚礁生態有著不可磨滅的貢獻,原來美麗的背後都有不起眼的角色在撐腰。

外型不起眼蕩皮參在美麗的珊瑚生態展示缸中擔任清潔環境的重大工作
外型不起眼蕩皮參在美麗的珊瑚生態展示缸中擔任清潔環境的重大工作

本文原發表於國立海洋生物博物館59期

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大海子
53 篇文章 ・ 0 位粉絲
希望以人文關懷的觀點,將海洋生物世界中的驚奇與奧妙, 透過多媒體的設計與展現,分享個人心得給社會大眾, 期望能引起更多人關心海洋的公共議題, 為保護海洋略盡一份心力。


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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》