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如果有一天,魚都不見了~世界會變得怎麼樣?——《下一個物種》

PanSci_96
・2019/07/29 ・3480字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 534 ・七年級

編按:魚群衰退後將會是哪個物種主掌整個海洋?地球走過 46 億年的生物演替後,生態系依舊瞬息萬變,演化的走向撲朔迷離,我們甚至不清楚現在的地球正面臨何等劇烈的變化,未來的物種的命運又會是如何。《下一個物種》美洲大赤魷的強勢崛起,帶我們一窺海平面下不為人知的故事,並重新思考海洋將來可能的模樣。

曾經的漁獲天堂:加利福尼亞灣

人類活動造成海洋環境變化的事實明擺在眼前,許多變化更是存在已久。位於墨西哥本土和下加利福尼亞半島 (Baja California Peninsula) 之間的加利福尼亞灣就是其中一個最顯著的例子。這裡曾因為擁有豐富的海洋生物,而獲得「下加利福尼亞漁閘」 (Baja Fish Trap) 的美稱。然而,過度捕撈、海洋酸化和暖化,已經改變這片著名海域的生態。曾吸引釣客來此的旗魚、劍旗魚和鯊魚,如今數量急遽減少,改由美洲大赤魷 (Humboldt squid) 和抹香鯨主掌新的生態。

美洲大赤魷似乎逐漸成為加利福尼亞灣的主宰。圖/BBC Earth

這裡的海洋環境依然稱得上原始。開上美國邊境之南的墨西哥一號高速公路,途中景色由火山、山嶽和飽受侵蝕的紅岩組成,穿越連綿的山谷,山谷中有外形如鞭的柱狀福桂樹 (boojum tree) 和巨大的武倫柱 (cardon cactus,一種摩天柱屬的仙人掌) 。邊境以南約八百公里處,海岸山脈的最高峰聳立於此,接著,當山勢走到深受法國文化影響的採礦小鎮聖羅薩利亞 (Santa Rosalía) ,便陡然往加利福尼亞灣的方向下降。六百萬至一千萬年前,下加利福尼亞半島開始和墨西哥本土分離,加利福尼亞灣於焉形成,造就一座地質變化萬千的半島和生物豐富多元的海灣。

下加利福尼亞半島。圖/WIKI

濕潤的晚風挾帶著專屬海洋生物的鹹味,為聖羅薩利亞鎮帶來涼意,此時漁民正前往碼頭準備上船,展開夜間捕撈作業,這是我最近一次造訪當地的記憶。來自史丹佛大學霍普金斯海洋研究站 (Hopkins Marine Station) ,人高馬大、親切和善,身懷許多有趣故事的生物學家威廉.吉利 (William Gilly) ,帶領一群研究生,跟著漁民同行出海。那時正值九月,每年此時,大自然給加利福尼亞灣的饋贈就是成群的鮪魚、劍旗魚和鯊魚,但近年來,魚群數量大幅下降。

魚群消失後,聖羅薩利亞鎮漁民的新歡是?

如今,聖羅薩利亞鎮的漁民改為追捕美洲大赤魷,牠們已然取代加利福尼亞灣的旗魚。漁民的捕撈作業依舊,只不過從黎明出海改為夜幕降臨後才出海。日落時分,我看著當地漁民加入潘加船隊 (pangas) ──潘加船是一種長近七公尺的小艇,搭載舷外引擎──從沙質海岸出發。當船隊在外海一點六公里處排成一列,加利福尼亞灣的海水也正好由藍轉黑,船上的有色燈泡在傍晚的陰影中閃閃發亮。漁民在手釣線上綁著會發出螢光鈎子,鈎上誘餌,用來釣魷魚。

由於聖羅薩利亞鎮漁民的目標改為美洲大赤魷,因此出海時間也延後至日落黃昏時。圖/pixabay

這些小艇說明了當地從事小型漁業捕撈活動的漁民愈來愈多,除了船尾那具引擎,他們鮮少依賴現代商漁業所使用的硬體設備。他們在下加利福尼亞半島沿岸外海未受規範的漁場,利用原始工具從事漁業。過去十年來,墨西哥漁業每年收獲五萬至二十萬噸的美洲大赤魷,主要都來自加利福尼亞灣,多數銷往中韓兩國。

美洲大赤魷英文俗名為 Humboldt squid ,乃是根據洪保德海流 (Humboldt Current) 而來。洪保德海流自智利最南端起,沿著南美洲西岸往北流動至秘魯北端。據信,下加利福尼亞半島的美洲大赤魷原本生存在南美洲外海的太平洋海域,而牠們究竟在何時來到下加利福尼亞半島附近的海域,至今仍是個謎。過去的歷史中,有少數幾起美洲大赤魷的目擊記錄發生在加拉巴哥群島以北的海域。

美洲大赤魷 (學名 Docidicus gigas) 不只入侵加利福尼亞灣,還沿著太平洋海岸向北擴散,遠至阿拉斯加,並沿著赤道向西擴散至夏威夷群島。

是誰扼殺了魚群,又推了美洲大赤魷一把?

二十世紀末,海洋中的有鰭魚類,如鮪魚、鯊魚、鰭魚和劍旗魚開始消失,美洲大赤魷似乎頂替了牠們在海洋中留下的空缺。魷魚的生命遠比其他魚類短,很少超過一年半。此外,魷魚的生殖效率高,面對漁業帶來的壓力時,比起生殖效率沒這麼高的魚類,魷魚的族群能夠更快回復。不過,吉利認為還有更重要的因素:魷魚較能適應低氧海水擴散的問題。這個海洋環境中的新興問題,或許是助長魷魚族群增長的推手。

有鰭魚類魚群開始消失,如鯊魚。圖/pexels

低氧海水區促進加利福尼亞灣的美洲大赤魷生物量 (biomass) 增加,這是氣候變遷造成的後果,原因很可能是因為海洋環流減少。低氧區和死區 (dead zone) 不同,死區是因為農業逕流流入海中而形成,但兩者同時發威將會帶來更嚴重的效應。能在低氧海水中存活的物種並不多,然而,這些低氧環境足以讓物種大量繁殖。各位看看,這不就是及時行樂的世代寫照嗎?能夠容忍有毒環境的少數物種,即將接掌世界,只不過把環境換成海洋罷了

因銅礦開採而促成的海洋監測計畫

十九世紀末,聖羅薩利亞發展為開採銅礦的重鎮,一九二〇年代後,銅礦開採殆盡,繁榮光景也隨之沒落。一八九七年,因興建巴黎鐵塔而聲名大噪的居斯塔夫.艾菲爾 (Gustave Eiffel) 在法國小鎮中心蓋了一座教堂,教堂拆解後,運到聖羅薩利亞鎮重新組裝,說明了這個採銅重鎮當時的財力多麼雄厚。如今,相較於更南方的瓦雅塔港 (Puerto Vallarta) 或阿卡普科 (Acapulco) ,這裡少了炫彩的燈光、酒吧或觀光景點。

近來,開採老舊礦床的新技術問世,聖羅薩利亞的銅礦再度復興。吉利想要知道,如果採礦設備重新運作,會帶來怎樣的長期影響。只不過,這次的礦業復興規模將遠大於十九世紀末,礦工將運用更大型的設備,在早已開採過的地層中,挖掘為數不多的銅礦。

聖羅薩利亞的礦業復興,正好促成了城鎮的海洋監測計畫。圖/wiki

吉利執行的計畫是在新礦床及其周邊地區,還有位於城鎮北方約三十公里處,一個較受保護的地區,監測潮間帶貝類生物的族群。吉利說道:「如果重新開採銅礦會干擾聖羅薩利亞外海的海洋環境,這項監測計畫的目的就是偵測這些擾動。我們很幸運,能夠在重大變化發生之前,就開始執行監測計畫。」近年,當地興建了一間科技學院,吉利就和這裡的學生一起合作。

溶氧極低層擴張中:喘不過氣的熱帶魚群

不過,此處及世界各地深海區的含氧量變化才是吉利最大的擔憂。他提到一篇德國基爾大學海洋物理學專家羅特.席塔瑪 (Lothar Stramma) 發表的期刊論文,席塔瑪在二〇〇八年主導一項研究,分析太平洋、大西洋和印度洋中六個不同地點的海域含氧量。結果發現,多數地點的低氧海水量都有明顯增加的趨勢,這些低氧區也就是所謂的溶氧極低層 (oxygen minimum zone) ,溶氧量已低於許多海洋生物的致死閾值。在東太平洋,溶氧極低原是一種自然現象,發生在海水上層,而今卻已朝各個方向蔓延至全球海洋。科學家認為,這是全球暖化帶來的改變。

溶氧極低層限制了熱帶海魚──如旗魚和鮪魚──的生存深度,將其棲地壓縮至海洋表層的狹小空間,導致牠們更容易被人類捕撈。

一般而言,太平洋的溶氧極低層的溶氧量較大西洋為低。德國海洋物理學家席塔瑪表示,二〇〇八年的研究中,大西洋溶氧值最低為飽和度百分之四十 (海洋表面為百分之百),太平洋溶氧極低層的溶氧飽和度則接近零。

這為海洋生物帶來嚴重後果。根據吉利的說法,當海水中的溶氧值只有百分之十,微生物無法利用氧氣、無法進行含氮化合物的新陳代謝,於是釋出威力強大的溫室氣體──硝酸鹽。吉利表示,「溶氧值為零的時候,微生物開始進行含硫酸鹽離子化合物的新陳代謝,並釋放硫化氫,造成致命影響。」二疊紀大滅絕期間,有幾處海洋因為失去海流循環,因而成了一灘死水。史密森尼研究院的厄文認為,出現在大氣中的硫化氫,很可能就是當時造成生物死亡的主要凶手之一。

——本文摘自《下一個物種》, 2019 年 4 月,臉譜出版

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發炎性腸道疾病的獵奇療法:來一杯「鉤蟲卵」吧!——《我們為什麼還沒有死掉?》

麥田出版_96
・2021/10/24 ・2290字 ・閱讀時間約 4 分鐘

• 作者/伊丹.班—巴拉克
• 譯者/傅賀

上一節,我提到了犬蛔蟲,我好不容易才忍住沒有提另外一種寄生蟲:蠕蟲。這類寄生蟲成員眾多,個個都是入侵或躲避免疫系統的行家,牠們有許多花招可以幫助牠們在人體內存活下來、繁榮昌盛。牠們之所以需要這些花招,是因為作為寄生蟲,牠們的個頭太大了,免疫系統不可能看不到牠們。即使是較小的蠕蟲物種,也有幾公釐長,跟病毒或細菌比起來,可謂龐然大物。

蠕蟲感染者的腸道 X 光照片,圖中黑線都是蠕蟲。圖/WIKIPEDIA by Secretariat

在世界上許多較貧窮的地區,由於衛生條件較差,蠕蟲帶來了無盡的痛苦:據統計,世界上約四分之一的人口感染了某種類型的蠕蟲。衛生機構正在嘗試使用預防、清潔的手段和抗蟲藥物來緩解疫情。與此同時,在已開發國家,人們已經成功消滅了蠕蟲疾病。

也許有點過於成功。

免疫反應有幾種不同的形式。我們理解得最透徹的兩種是 Th1 和 Th2(Th 代表輔助 T 細胞,這是一種重要的 T 細胞)。它們的細節比較複雜,但大體畫面是這樣的:這兩種反應處理的是不同類型的感染——Th1 類型的輔助 T 細胞會向吞噬細胞和胞毒 T 細胞發出啟動訊號。聽到「集結號」之後,這些細胞會追蹤並摧毀任何被病毒或特定細菌感染的人類細胞。與此相反,Th2 反應是直接攻擊那些尚未入侵人體的病原體,Th2 細胞會啟動一種叫作嗜酸性球(eosinophils)的免疫細胞,來殺死蠕蟲。只要一種 Th 反應上調,另外一種就會下調。這種機制是合理的,因為這樣可以節約身體的資源,並降低免疫反應的副作用。

TH2 細胞(左)正在被 B 細胞(右)活化。圖/WIKIPEDIA

蠕蟲激發的正是 Th2 反應。有人因此認為,此消彼長,在那些蠕蟲病發病率較高的國家,過敏反應( Th1)的概率恰恰因此更低。(在過去幾十年裡,已開發國家裡出現過敏反應的人越來越多)。流行病調查顯示:蠕蟲越是肆虐,過敏反應就越少。

蠕蟲採取的各種躲避和反擊策略,以及牠們的存在本身,都會對免疫系統產生影響。一個效果就是牠們會抑制發炎反應——要知道,世界上有許多人巴不得他們的發炎反應受到一點抑制呢。

因此,許多患有慢性自體免疫疾病(比如,發炎性腸道疾病)的人現在正在接受蠕蟲療法(用的是鉤蟲),針對其他發炎疾病的臨床治療也正在測試。

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鉤蟲, 被用在慢性自體免疫疾病的蠕蟲療法 。圖/WIKIPEDIA

這聽起來有點怪誕:有人竟希望——不,堅持要——被寄生蟲感染。他們向醫生求助,醫生給他們的藥是一小杯鉤蟲卵,然後他們就喝下去了。在他們的胃裡,這些卵會孵化,幼蟲會爬出來。然後,不知怎的,患者就感覺好多了。當然,鉤蟲不會存活很久(醫生選擇的物種並不會在人體腸道內存活很久,否則就會有新的麻煩了),因此,過一段時間,患者又要接受新一輪的感染,以維持免疫系統的平衡。

當然,如果我們可以不用蟲子(比如使用其中的有效成分,類似某種「鉤蟲萃取物」的藥物)就可以治療疾病,那就更好了。但是,目前還沒人知道到底哪些成分重要——而且似乎要見效,必須要用活的蠕蟲。

為了解釋關於蠕蟲的這個情況,研究人員提出了「老朋友假說」(old-friends hypothesis),這是「衛生假說」的一個改良版。你也許聽說過「衛生假說」,它已經流傳了很長一段時間,但直到一九八九年才由大衛.斯特拉昌(David Strachan)正式提出。他進行的流行病學調查顯示,那些在農場裡或田野邊上長大的孩子要比那些在城市裡長大的同齡人更少患上過敏。從此之後,「衛生假說」就被用於描述許多不同的觀念,其中一些得到了研究支持,而另一些則沒有。

總的來說,老朋友假說的大意是,人類的免疫系統是在一個充滿微生物的世界裡發育的,我們經常要跟許許多多的微生物打交道。我們已經看到了免疫系統跟腸道微生物的密切聯繫,但是這樣的親密關係也可能會擴展到病原體。免疫系統已經對一定程度的接觸和較量習以為常了。現代西方社會,是人類有史以來最愛清潔、刷洗、消毒的階段,我們受感染的機會大大減少——但這破壞了免疫系統的平衡。我們的免疫系統習慣了跟某些病原體對抗,一旦沒有了對手,它就會工作失常。因此,嬰兒和小朋友也許最好要接觸一點髒東西。

現代社會,是人類有史以來最愛清潔及消毒的階段,我們受感染的機會大大減少,但這破壞了免疫系統的平衡。圖/Pixabay

顯然,你不希望你的孩子臉上有霍亂弧菌,雖然研究人員在二○○○年發現結核病對預防氣喘有幫助,但這並不意味著你要讓孩子染上結核。但是「髒東西」裡含有許多常見病原菌的減毒突變株(不再那麼有害),這可能對孩子的身體有益。沒有它們,孩子日後也許更容易患上免疫疾病——比如過敏和自體免疫病。

問題是,要多乾淨才算乾淨,要多髒才算髒呢?抱歉,我真的不知道答案。

——本文摘自《我們為什麼還沒有死掉?》,2020 年 9 月,麥田

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麥田出版_96
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1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。
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