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墓仔埔小派對:那些在墓碑上生活的小東西們(*゚∀゚*)

MiTalk
・2019/02/13 ・1936字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 503 ・六年級

陳俊堯
慈濟大學生命科學系 助理教授

 

 

Life after death,死亡國度現生機

Live after death 是英倫重金屬名團 Iron Maiden 在 1985 年發行的現場錄音。這張專輯的封面是樂團吉祥物乾屍 Eddie 從墳墓裡復活,背後是自己大大的墓碑。假鬼假怪的封面加上高速厚實的金屬,當年血氣方剛的我愛死這一味了,還在校慶時把專輯封面拿去當班上鬼屋的海報。三十多年過去,Iron Maiden 依然以高能量金屬在樂壇走跳,只是我已經退化為坐辦公桌的中年大叔,抱著 bass 想念已逝的年少輕狂。

不過,在 Science 雜誌上這篇以 Life after death 為題目的報導,還是馬上抓住了我的注意。雖然內容不是談 Iron Maiden 的音樂,但卻是個極為有趣的研究。Eddie 從石棺裡死而復生,而這篇研究裡談的,是在死人墓地裡繁衍生息的微生物。好奇妙的棲地選擇!

這篇研究看的是長在墓碑上的微生物。其實想想,以墓碑當做研究題材真是個聰明的選擇。首先墓碑是石頭,可以用來研究在石頭上生長的微生物。這環境不太優良,所以沒有高到嚇死人的生物多樣性要擔心。墓碑容易找,而且全球都有分佈,要做各個地理區的比較不成問題。墓碑上記載的時間,就是一塊全新石板被放在當地開始進行微生物生長實驗的時間。而且墓碑還有各種材質,同個墓園裡還找得到各種不同材質的墓碑。做野外實驗最怕樣點碰到人為干擾,但是墓園裡清淨得很,也不用擔心有人想把墓園填平去做別的用途。這真是個絶佳的研究主題。

大膽能吃嗎?墓碑細菌群的養分哪裡來?

墓碑絶對不是個好環境。這不是說墓園很可怕,而是石頭上沒養份又沒水,太陽直射時就得忍受沒辦法逃離的紫外光加高溫。讓我們來看看到底是什麼樣的細菌,有本事住在墓碑上。

這個研究請採樣志工帶著剛拆封的牙刷,在墓碑上把 100 平方公分範圍裡的東西刷下來,總共收集了來自美國、西班牙、哥倫比亞、丹麥、比利時等地的 149 個樣本,送回實驗室分析。在經過 DNA 萃取之後,進行後續微生物組成判讀。

在這些墓碑上,有 33% 的序列來自 Proteobacteria,其中包括分解能力很好的 Sphingomonadales 群細菌。有 15% 是能行光合作用的 Cyanobacteria,在照得到大量陽光的地方看到它們蠻合理的。其餘序列主要來自耐命的 Bacteroidetes(14%) 和 Actinobacteria(13%),以及在貧瘠的養份狀況下能存活的 Acidobacteria(6%)。以抗紫外線能力聞名的 Deinococcales 數量不少,還有很多有固氮潛力的 Frankiales 存在。在真核生物方面,真菌佔了 47%,綠藻佔了 33%,這些系列有不少來自真菌和綠藻共生而成的地衣,跟我們平常看到的石頭表面差不多。

研究團隊蒐集來自各國各地墓碑,總共有149個樣本。圖/pixabay

一方墓養一方菌?石材造就菌種大不同

那在這 149 個樣本上出現的微生物像不像呢?他們發現不同地區的墓碑上面長了不一樣的微生物,推測微生物組成會跟當地的氣候(像是溫度濕度)有關。這些墓碑主要石材是石灰岩和花崗岩,而不同的石材上面出現的微生物組成不同,這個差異比不同地點造成的影響還大。

為什麼材質不同會有這麼大的影響呢?他們比較了這些菌種的生理特性,發現花崗岩上的菌種比較耐酸,可能是因為石灰岩的碳酸鈣成分維持了中性和弱鹼性的環境。而從總基因體 (metagenome) 定序結果也發現,花崗岩墓碑上的菌群有比較多抗酸基因,而石灰岩墓碑上的菌群有比較多光合作用相關及抗紫外線的基因。他們還比較了墓碑的年代和墓碑的方向(影響日照強度),結果發現這兩個因素不太影響微生物相組成。沒想到在墓碑上也能找到這麼有趣的微生物生態故事。

© Copyright Des Blenkinsopp and licensed

看到這裡,你應該有個疑問:這研究很有趣,但是這個研究結果有什麼實際用途嗎?

其實有喔。這些在石頭表面的微生物會促進石材的風化,而很多古老建築和紀念碑的材質都是石頭,如果能搞清楚這些微生物到底在石頭上做了什麼,或許可以幫助我們保存這些具有歷史意義的建物。這群科學家推測,在花崗岩上的細菌設法產生大量的酸,把石頭裡的草酸溶解出來作為養分,所以必須耐酸。這些細菌的存在可能會加快石材的風化。但是在石灰岩上有碳酸根的中和效果,環境偏中性,所以有比較多光合生物生長來提供養分,跟花崗岩相比就是個完全不同的環境。這樣的研究結果,或許能提供後人做為保護古蹟時的策略參考。

參考文獻

  1. Ash, C. 2018. Weathering life after death. Science 360(6386), 281-2.
  2. Brewer TE, Fierer N. 2018. Tales from the tomb: the microbial ecology of exposed rock surfaces. Environ Microbiol. 20(3):958-70.

 

本文轉載自MiTalkzine,原文《在死亡國度裡找到生機》

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喝母乳的寶寶能提升神經認知功能?——是真的!而且「曾經喝過就有效」

查克爸
・2021/10/26 ・3015字 ・閱讀時間約 6 分鐘

喝母乳的寶寶,真的會更聰明嗎?母乳不僅能夠提供小寶寶所需的營養以及免疫力,而透過母親的生理機制,更能將各種符合自己孩子需求的成分,客製成孩子專屬的母乳。需要發育大腦,就多給些相關的成分,如果要長肌肉也沒問題,媽媽隨時隨地都準備為孩子產製最適合的母乳,這可是任何產業都難以複製的機能。因此母乳被說是對寶寶是最好的禮物,想當然各種與母乳哺育相關的研究主題,便是眾多學者探討了解的目標。

其中,研究智力發展應該是最吸引人的主題之一,不過目前為止也是有研究指出,母乳哺育的孩子,他們的平均智商與沒有母乳哺育的孩子相差無幾,這不知潑了多少人一身的冷水,掃了無數爸媽的興致。但以前的證據說智商沒差異,不代表新的研究一樣沒差異,科學這件事就是會不斷變化,產出新的結論,全世界仍有不少研究都提出母乳可能使寶寶更聰明。

這次要介紹的羅徹斯特大學醫學中心(URMC)神經科學研究所(Del Monte Institute for Neuroscience)的成果就是其中之一,他們這次提出的新證據是與認知能力有關,而且他們的結論應該會讓人眼睛一亮,因為他們發現,母乳哺育的時間長短與 9-10 歲兒童的部分認知發展有關連,而且只要孩子有吃母乳一段時間就可以看出差異[1]

人類積極探索智力,母乳與智力的關係更是熱門主題之一。圖/Pixabay

改變研究方向,找出母乳與智力之間的正向證據

隨著各種研究產出,我們得以知道智力受到很多變項影響,尤其是與父母親直接相關的因素,例如父母的社經地位、智力程度、學經歷等都可能使孩子擁有較高的智力。換句話說,也就是研究者比較了相同教育程度或是經濟程度的母親後,結論是不管有沒有哺餵母乳,他們孩子的智商分數可能相近。

既然知道多種因素可以影響智力,便要在研究方法的設計下足功夫,因為要盡可能控制所有影響,讓母乳哺育的小孩,以及沒有母乳哺育的小孩都能在同一個基準線上比較,才能看出客觀上的差異,或可說是未能控制好混雜因素[2]

不過就如開頭所說,研究目標、方法不同,看到的成果就不一樣,羅徹斯特大學醫學中心這篇藉由分析青少年大腦認知發展研究計畫[3](The Adolescent Brain Cognitive Development Study;ABCD Study)數據的報告,就看到了母乳與認知的正向關係,改而分析更細項的各種認知能力[4],其涉及了執行與感知、學習、記憶、理解、意識、推理、判斷、直覺和語言相關的等各種任務技能。

認知能力分好多,研究分析哪些?

這個認知研究採用 ABCD 研究數據來探討,但為了減少測量誤差的影響(例如孩童曾經暴露會接觸酒精的環境、未參加訪視的兒童等因素),研究者最終保留了 9,116 名兒童的數據,並以此分析母乳哺育時間與神經認知能力之間的關係。那列入分析的認知能力向度有哪些?

向度一共有三項,而且跟每個人都有關,分別是一般能力(general ability)、執行能力(executive function)以及記憶力(memory),而這三項能力各自有其解釋在,如一般能力,美國心理學會對此提出的解釋定義是,一種可以被衡量的能力,且被認為是基礎能力,用來處理所有與智力相關的任務。

再來是執行能力,這個能力則可用來管理和控制工作記憶、注意力,也跟抽象思考等種種認知過程有關,像是設定目標、想像並預見;最後一個是大家耳熟能詳的記憶力,是透過大腦系統所儲存的訊息,是能回憶特定訊息或曾經有過的經歷。

不過這些能力的發展程度真的能評量嗎?放心,各項認知能力背後有眾多的研究依據,也發展出各種不同的測量方式來評定。像是「魏氏兒童智力量表的矩陣推理測驗」就在這個研究被用來測量知覺推理和組織、空間訊息處理等相關的能力;而美國國立衛生研究院的 NIH Toolbox®-Cognition battery,也在這個研究裡被整合運用評估兒童的神經和行為功能。最後通過次數以極多的神經認知測驗,也才讓研究結果得出有吃母乳的小朋友,是能改善某個認知能力。

針對各種能力、認知所開發的測驗,不斷的被開發出來並應用。圖/Pexels

母乳真的有助於認知能力!是哪一項呢?

研究要分析的有一般能力、執行能力以及記憶力,那究竟哪像能力獲得提升呢?鏘鏘,從數據提供的結論是一般能力(general ability)與母乳哺育的時間長短有顯著關聯[1]。但你可能會說「怎麼才提升一種能力?」,這時候我們要關注的是,在心理學上的一般能力也包含多種能力,一般能力只是所有分向能力的統整稱呼。

研究中把這九千多位 9-10 歲的孩子,依照他們吃母乳的時間長短分成四組,第一組是 0 個月的控制組,接著是三組母乳哺育的實驗組,分別是 1-6 個月、7-12 個月以及吃母乳超過 12 個月的寶寶,可以看到在母乳哺育期最短的 1-6 個組別寶寶,他們在一般能力的測驗結果,比起沒吃母乳的寶寶有所提升,而且隨著母乳哺育的時間變長,孩子們在一般能力的發展程度也越來越高。

用另外一個角度來看研究結果就是,今天有某一個家庭選擇餵養母乳,即便哺育期間落在有點長又不算太長的 2 個月或是半年內,對寶寶的神經認知發展來說也是有幫助的,這也符合研究人員的設定目標,因為這有望幫助改善人們的動機,讓更多人想要母乳哺育,不只告訴每個家庭們可以量力而行,也藉此呼籲政府、社會企業能夠更設身處地為媽媽們著想。

母乳哺育與一般能力認知的關聯性較高,且隨著期間變長而增加。資料/參考資料1

研究成果重要,但更該考慮「人」

各種母乳相關的科學證據報告,讓母乳對孩子的好處不言而喻,這次介紹的研究也是,也的確可以藉由這些證據協助家庭做出決定,讓他們決定是否要餵養母乳,但這篇研究成果的重點,是希望能夠「鼓勵」家庭選擇用母乳哺育寶寶,而不是「非得要」。

不可否認的是,母乳哺育對媽媽們是一個壓力來源,常常聽到「給寶寶最好的」,反而讓各種美好變成壓力,像是聽到哪位媽媽不給寶寶吃母乳,各種批評襲來,不餵母乳變成一種罪過。而如果選擇母乳哺育,又可能因為家人不支持而宣告放棄。

母乳對寶寶有幫助,但家人彼此間的支持才更重要。圖/Pixabay


研究也實實在在告訴我們,餵養母乳的意願及時間長短,可是牽涉眾多因素,其中個體因素如教育程度、年齡會改變想法,還有環境和社會文化影素也會影響,例如就業問題、丈夫支持程度、家人態度也都大大的參雜其中[6]

因此每個家庭間的討論、媽媽的個人意願都很重要,有了共識後再來下決定,而當你們決定好要給寶寶母乳,又就差那決定性的臨門一腳時,不妨想想這篇研究提出的結論,「只要曾經給寶寶喝母乳,便有機會提升他特定的認知能力喔」。

參考資料

  1. Lopez, D. A., Foxe, J. J., Mao, Y., Thompson, W. K., Martin, H. J., & Freedman, E. G. (2021). Breastfeeding Duration Is Associated With Domain-Specific Improvements in Cognitive Performance in 9-10-Year-Old Children. Frontiers in public health, 9, 657422. https://doi.org/10.3389/fpubh.2021.657422
  2. Walfisch, A., Sermer, C., Cressman, A., & Koren, G. (2013). Breast milk and cognitive development–the role of confounders: a systematic review. BMJ open, 3(8), e003259. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2013-003259
  3. https://abcdstudy.org/
  4. https://dictionary.apa.org/cognitive-ability
  5. Natland ST, Andersen LF, Nilsen TI, Forsmo S, Jacobsen GW. Maternal recall of breastfeeding duration twenty years after delivery. BMC Med Res Methodol. 2012 Nov 23;12:179. doi: 10.1186/1471-2288-12-179. PMID: 23176436; PMCID: PMC3568415.
  6. Shi, H., Yang, Y., Yin, X. et al. Determinants of exclusive breastfeeding for the first six months in China: a cross-sectional study. Int Breastfeed J 16, 40 (2021). https://doi.org/10.1186/s13006-021-00388-y

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查克爸
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查克爸|醫學生物技術領域 碩士,現職為開發自然科學評量工具的研究 人員,將各種研究設計為科學教育評量工具的同時,也投入喜愛的科普領域。
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