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放開那個沙丁魚!

陸子鈞
・2012/04/06 ・1575字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 490 ・五年級

照顧基層小魚吧!一個獨立的研究團隊根據研究結果表示,越接近食物鏈底層的魚種,越需要受到保護,因為這些稱為餌料魚(forage fish )的魚種,是海鳥和其他海洋掠食者的重要食物來源,且正漸漸消失。研究結果已經用以規劃新的漁業政策,避免海洋生態系崩解。

研究團隊提到,新規劃的漁業政策能增加國家稅收,因為像是鮪魚的大型魚類,較它們的食物-餌料魚的收益高出許多。「研究團隊包括許多重量級人物」,南佛羅里達大學(University of South Florida)的漁業生物學家Steven Murawski表示,「他們提出的觀點,需要被認真看待。」不過實現研究團隊提出的建議,並沒有這麼容易。

餌料魚皆是一些小型魚類,像是鯡魚或沙丁魚,它們取食浮游生物,是海洋生態系中的初級消費者;大魚、海鳥和其他掠食者則以它們為食。3千1百萬噸的漁獲中-也就是37%全球捕捉的野生漁獲-大部份都變成魚油或拿去餵水族館、養雞,跟其他牲畜。不過餌料魚的族群卻受海洋環境和消長循環的支配。在20世紀,這個問題越顯嚴重,威脅到漁獲量。一些餌料魚族群,像是在美國大西洋沿海的沙丁魚群,已經因為過度漁撈而驟減,回復的速度非常緩慢。

這項皮優慈善信託基金會(Pew Charitable Trusts)贊助的研究,由紐約州立大學—石溪分校(Stony Brook University in New York)的Ellen Pikitch主持,招集13位頂尖科學家,費時三年,綜合過去的科學文獻,分析世界上72個海洋生態系的電腦模型,發現四分之三的生態系中,有至少一種海洋掠食者超過一半的食物組成為餌料魚。

研究團隊利用另一套模型,模擬漁撈如何影響餌料魚及以它們為食的掠食者的族群。他們發現,在既有的保育策略設定的最大持續生產量(MSY, Maximum Sustainable Yield)下,餌料魚族群有42%的崩解風險。若將現有的許可漁撈量限縮一半,風險則將到6%。減少漁撈,也能加速餌料魚族群回復的速度。「族群有良好的回復能力,如果我們人類不在它們衰退的時候又雪上加霜的話。」Pikitch說到。海洋掠食者也同樣得到好處;在傳統對餌料魚的保育策略下,掠食者在未來50年間,種群數量會減少28%;限縮一半的漁撈後,則數量只減少11%。大抵上,結果和去年發表的一篇研究(Impacts of Fishing Low–Trophic Level Species on Marine Ecosystems)相符。

此外,研究團隊還試圖提出建議,能達到起碼95%的信心水準,餌料魚業不會造成掠食者絕種。藉由國際自然保育聯盟(International Union for Conservation of Nature, IUCN)的標準,計算出漁業管理最保險的策略-隨著魚類族群減少,逐漸限縮許可的漁撈量。必須設下硬性停止點:捕魚不得移除任何如果在沒有捕魚行為下能存在的種群的60% (這是尚未被捕捉的生物質,以長期無捕魚行為下的平均值來定義)。新的策略能有效保護海鳥族群不至於絕種,因為牠們是最脆弱的掠食者。去年十二月,團隊中的一位成員還發表了一則研究,創造了「留三分之一給海鳥( Leave one-third for the birds)」的口號。

另一方面,該團隊也建議漁業管理者採取預防措施,建立餌魚種群的補撈上限。如果欠缺對種群的動態跟掠食者的資料的了解,不得捕撈超過20%的該種群總生物質量(biomass),如果是了解最透徹的種群,可以提高到70%,大多數的餌魚種群漁業都落在中間,所以不得超過40%,大約是目前允許標準的一半。這也納進了美國國家海洋與大氣管理((National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)的指導原則中,不過還沒被疏於管理的漁業業者採用。

限縮許可漁獲量也有經濟上的好處。很好明白,餌料魚比較值得回歸海洋,餵飽其他高經濟價值的魚類。據研究團隊估計,餌料魚的捕撈每年帶來56億美金的收益,然而,餌料魚養活其他經濟魚類,能帶來兩倍的收益!「這能讓人們重新思考漁業,」Pikitch說,「餌料魚對海洋生態系有重要的價值,而且這價值能換算成白花花的鈔票。」

不僅如此,深入分析還會發現更多像是漁業再生及生態觀光的收益。

這項發現非常重要,但也很難說服一些漁業業者。因為在區域尺度下,限制像是沙丁魚業者,可能會影響到他的生計,但好處卻是在鮪魚業者身上。

資料來源:ScienceNow: Little Fish Need a Break [2 April 2012]

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。


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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》