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想知道狗狗的年紀嗎?現在有更科學的算法啦!

Peggy Sha
・2019/11/22 ・2588字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 562 ・九年級

  • 2019/11/27 編註:文章內的公式僅適用於 1 歲以上的狗,原文沒有明確標明使用限制,特此更正。此外,7 周幼犬的年齡轉換是基於甲基化數據,亦同時修正原文敘述。

你是否曾經聽人跟你說「我們家狗狗現在 14 歲。」聽到這種說法,你會不會覺得好奇:欸?這樣是老還是年輕?

如果參考過去坊間流傳的說法「狗狗的一歲等於人類的七歲」,那我們可以推知這隻狗狗已經是隻百歲「狗」瑞了。這種換算法的道理其實十分簡單粗暴:狗的平均壽命大約為 10 年,人類則可以有 70 年,一歲等於七歲的換算大概就是這麼來的。

不過,現在科學家提出了另外一種更科學的換算方式,就讓我們一起來看看這條公式是怎麼來的吧!

你知道自己家裡的狗狗換算成人類年齡是幾歲嗎?圖/maxpixel

到底有多老?DNA 甲基化告訴你!

這種新的算式背後,主要是參考了「表觀遺傳時鐘」(epigenetic clock) 這個概念,這種方法可以利用人類 DNA 的「甲基化」(methylation) 來判斷人類的生理年齡。有些組織會將人的 DNA 甲基化狀態換算成年齡預估,甚至藉此預測我們所剩的生命。(這些做法也是有些爭議的,部分倫理學家擔心這些資料可能被保險公司等單位濫用QQ)

甲基化後的胞嘧啶。圖/wikimedia commons

而除了人類以外,有些其他物種也像我們一樣,會在年齡增長的過程中有 DNA 甲基化的現象,像是:老鼠、黑猩猩、狼,還有本篇的主角──狗,也就是說,牠們似乎也都有這個「表觀遺傳學時鐘」。

為了要知道動物們的時鐘和人類的時鐘有何不同,UCSD 的遺傳學家 Trey Ideker 和他的同事們就嘗試以狗為研究對象,至於選擇狗的原因,主要是因為牠們跟人類時常居住在相同的環境,接收的健康資源也不相上下。

你的老不是我的老?來對比一下吧!

無論是什麼品種的狗狗,基本上發展的軌跡都大同小異:在 10 個月左右進入青春期,在 20 歲前過世。不過,為了要更明確地找到跟老化有關的基因因素,Ideker 的團隊主要將研究對象鎖定在拉不拉多犬上。

研究人員掃描了 104 隻拉不拉多的 DNA 甲基化模式,這些狗的年齡跨距從 4 周到 16 歲都有。而後,研究者將數據與過去已經公開的 320 位人類(1 到 103 歲)和 133 隻老鼠的甲基化資料進行比對。

研究找來了 104 隻拉不拉多。圖/pxhere

這項分析發現了狗(至少拉布拉犬是如此)和人類的確在特定基因組有著類似的年齡相關甲基化現象。當研究員對比年輕人與年輕狗狗、老年人與老年狗狗的時候,這些相似之處則更加明顯。

更重要的是,他們發現到,在人與狗衰老的過程中,與發育有關的基因會有類似的甲基化,這代表什麼呢?這表示「衰老」有某些方面其實是發育的延續,而不是另一個獨特的過程,而這些轉變,至少在部分哺乳類變化並不大。

人們原本就知道,當狗狗變老的時候,牠們會患上與人類相似的慢性疾病,生理功能也會因此退化。而這項研究則讓我們更加確定,在老化的過程中,類似的分子變化也會隨之產生。未參與研究的生物老年學家 (biogerontologist) Matt Kaeberlein 則表示:「實驗美好地展現出人類和狗共享了表觀遺傳時鐘的保守特徵」。

新算式出爐啦!快來算算看!

實驗團隊對比了狗兒甲基化變化的比率與人類的表觀遺傳時鐘,而後得出了一個比坊間版本來得複雜一些的公式。如果你想知道如何換算,公式長這樣:

狗狗的人類年齡=16 (狗實際歲數的自然對數)+31

根據甲基化的數據,人類的生命階段和狗狗的年齡似乎就可以搭得上線了。舉例來說,一個 7 周大的幼犬跟 9 個月大的人類寶寶差不多大(沒錯就是那個流著口水準備長牙齒的階段)。再對比一下拉不拉多的平均壽命(12 歲)和全球人類的平均壽命(70 歲),有沒有發現也對得上呢!

總體而言,犬類的表觀遺傳時鐘轉得比人類來得快多了,如果依照公式來看,一隻兩歲的拉不拉多雖然看上去還像隻小狗狗,但牠其實已經中年了,而後,時鐘的變化會逐漸趨緩。

拉不拉多可能看上去很小,但其實已經是中年囉!圖/maxpixel

另一位演化生物學家和老化專家 Steve Austad 則對於實驗的結果其實並不感到意外,另一方面,他認為這種技術如果應用於不同品種的生命週期等相關研究的話,說不定會有更多更加有趣的發現。

相關的新研究現在也正不斷進行,像是 Kaeberlein 所帶領的「狗狗年齡計畫」,就準備為不同品種的狗狗們的表觀遺傳資料建檔。他們希望透過這種方式,可以找出為什麼有些狗會在年紀比較小的時候得病或較早死亡,而其他的狗狗卻能活得健康長久。

不過,在更多新研究出現之前,相信現在的公式已經很能夠滿足你的好奇心了,所以,你家的狗狗到底是人類年齡的幾歲呢?

註解:

直接套公式(此公式僅適用一歲以上的狗):狗狗的人類年齡=16* ln(狗實際歲數)+31

ln為自然對數,就是以 e 為底的對數,至於常數 e 到底是什麼,這就說來話長了……(延伸閱讀:史上最多產的數學家,歐拉忌日|科學史上的今天:9/18

套用這個公式的計算方式,基本上也可以理解成從人類的角度來說,狗狗長大的速度很快:第一個半年就等於人們的 19.9 歲,第一年等於 31 歲,第二年等於 42 歲;但之後的老化速度相較來說就比較慢:活了十五年的狗狗等同人類 74.3 歲,活了二十年則等同 78.9歲。

參考資料:

  1. Here’s a better way to convert dog years to human years, scientists say Science
  2. What’s The Real Human Equivalent of Your Dog’s Age? Here’s a New Formula sciencealert
  3. DNA時鐘:從DNA甲基化來觀察老化現象 investigator
  4. 表觀遺傳學 維基百科
  5. 甲基化 維基百科
文章難易度
Peggy Sha
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

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鑑識故事系列:命根子沒了?!狗咬或自宮?
胡中行_96
・2022/11/14 ・2064字 ・閱讀時間約 4 分鐘

在義大利,有一名長期酗酒的 81 歲老翁,罹患肝硬化和心血管疾病,曾經腦出血,臀部有褥瘡。癡呆症解開了禮教的束縛,是為性抑制解除(sexual disinhibition),於是老翁在性方面較為灑脫;而被害妄想(persecutory delusions)則令他無故惶恐,偏好在枕頭下藏刀防身。平時與他相伴的,是一條未結紮的混種公狗。不過牠身形嬌小,[1]大概無法帶來安全感。

2001 年九月某個早晨的 11 點半,老翁意識不清,躺在庭院的血泊之中。身上僅穿內衣,底緣沾著些許血漬,受傷的下體鮮血淌流。發現他的照顧者立即叫救護車,並知會老翁的親戚。趕來的急救人員,注意到老翁雖然性器與下腹有血,手掌和手臂倒是乾淨。調查人員抵達時,數名親戚早已率先到場,也不曉得有無亂動東西。現場沒有太多血液,更找不到兇器,或是掙扎、竊盜的痕跡。連枕頭下的刀,都不知道哪去了。既然老翁就醫,他的狗便得去住收容所。小狗在途中嘔吐,穢物被打包送驗。 [1]

1.膀胱;2.恥骨;3.陰莖軸;4.海綿體;5.龜頭;6.包皮;7.尿道口;8.乙狀結腸;9.直腸;10.精囊;11.射精管;12.前列腺;13.尿道球腺;14.肛門;15.輸精管;16.附睪;17.睪丸;18.陰囊。圖/Tsaitgaist on Wikimedia Commons(CC BY-SA 3.0)

搶救

在醫院急診室裡,昏迷指數、血壓及血紅素,都低於正常標準的老翁,被插管並推進開刀房。手術團隊為他清創,縫合海綿體,重建殘餘的尿道球腺,再插上尿管。接著轉至加護病房,輸血、施予氧氣,並打強心針。[1]遺憾入院兩天後,他還是離開了人世。[1, 2]

死因

陰莖損傷而失血致死的案例,實為罕見。老翁年邁,傷勢嚴重,以及原本就欠佳的健康狀況,都是不可排除的因素。死後翌日驗屍,法醫認為老翁死於去勢造成放血,進而導致的缺氧缺血性腦病變(hypoxic ischemic encephalopathy)」。[1]那麼「去勢」到底如何發生?

圖/Karsten Winegeart on Unsplash

狗啃?

小狗嘔吐物的化驗結果,顯示裡頭摻雜牠主人的陰莖組織。[1, 2]然而,光是曉得命根子進過狗胃,並無法證明是牠啃斷的。畢竟小狗說不定只是巧遇斷肢,咬起來品嚐。這時候就要參考其他證據,來做判斷。由於老翁是在醫療介入後身亡,因此無法從其下體採集小狗的唾液DNA,或是做咬痕跟牙齒的比對。除此,區別治療和其他行為留下的生理改變,也是別具挑戰。在這種情況下,閱讀病歷紀錄格外重要。[1]

根據負責手術的外科醫師描述,老翁陰莖傷口的下緣整齊;上緣卻呈現不規則的鋸齒狀,且有皮下出血的抓痕。換句話說,下面為銳器所傷;其餘的則狀似被狗襲擊。法醫在驗屍時,也再次肯定死者右髖關節、右鼠蹊部和左大腿內側,的確都有平行的長條狀傷痕。(驗屍照,請慎入。)[1]

下一步,便要推演事情發生的順序,並且判定小狗是否有罪。首先,狗在攻擊的時候,犬齒通常會刺穿對方的皮膚,留下孔洞;其他牙齒咬入肉裡;同時頭部擺動,以撕裂組織。再來,狗必須先把人弄倒,才能傷害後者較高的身體部位。此案中,老翁的下肢缺乏咬痕,全身也無抵禦的創傷。所以,他或許已經躺在地上,狗才來攻擊,而且他沒有自衛。此外,從傷口的型態看來,陰莖應該不是小狗咬斷的。[1]

自宮?

另方面,銳器創傷的產生,有兩種可能的途徑:自宮或遭人砍傷。老翁只穿內衣,下體沒有遮蔽,彷彿刻意做好準備;[1]但是這也符合他性抑制解除的常態。[1, 2]若說有些自殺者,會在劃下關鍵的一刀前,先在周圍割出淺層傷口。[3]此特點就沒有出現在他身上,更何況靠毀壞下體自殺的案例鮮少。如果不是自殺,而是因性別錯置或宗教信仰對陰莖自殘,則通常以三、四十歲的男性為大宗。老翁明顯超過這個年紀。還是說他恰好沒穿褲子,偏偏未知的加害者突然現身?此人非要出奇不意,動作迅速,才能省去一陣扭打。這樣便可解釋為何沒有抵禦的跡象。[1]

關於老翁去勢的原因,鑑識團隊終究沒有結論。唯一值得慶幸的是,檢方酌情饒了小狗一命。[1]後來此案以其特殊性,分別於 2005 和 2022 年兩度登上鑑識期刊。[1, 2][註]

  

【備註】

2022 年 10 月,最新一期的《鑑識科學、醫學暨病理學》(Forensic Science, Medicine, Pathology),提到此案曾出現在 2005 年的《國際鑑識科學》(Forensic Science International)裡。[1]儘管兩篇論文中,有一位同樣的作者,而且案情描述幾乎完全相同,但少數細節卻有巨大差異。比方說,老翁的年齡竟然從2005 年那篇的 72 歲,變成 2022 年這篇的 81 歲。[1, 2]

參考資料

  1. Simonit F, Moreschi C, Desinan L. (2022) ‘A fatal and unusual genital mutilation in an elderly man as a result of sharp force injuries and domestic dog predation’. Forensic Science, Medicine, Pathology.
  2. Mazzolo GM, Desinan L. (2005) ‘Sharp force fatalities: suicide, homicide or accident? A series of 21 cases’. Forensic Science International, 17, 147, Suppl: S33-5.
  3. Vanezis P. ‘8-75 Hesitation Wounds’. In Pathology of Sharp Force Trauma. CRC Press.
胡中行_96
64 篇文章 ・ 23 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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狗狗嘔吐有可能是犬蛔蟲感染嗎?要如何預防?
陳泰諺_96
・2022/11/06 ・2775字 ・閱讀時間約 5 分鐘

當家裡狗狗出現嘔吐、消瘦的情況,造成的原因可能有很多,其中一種可能會是感染了犬蛔蟲 Toxocara canis。其中 canis 指的是犬科動物,因此可以從學名得知,牠對犬科動物具有相當高的針對性。

但犬蛔蟲是什麼?當狗狗感染了犬蛔蟲時會有什麼其他症狀?又要如何預防呢?跟著本文,讓我們一一了解!

Toxocara canis 是什麼?

在分類學上,Toxocara canis 為動物界(Animalia),線蟲動物門(Nematoda),色矛綱(Chromadorea),小桿目(Rhabditida),蛔蟲科(Ascarididae),弓首蛔蟲屬(Toxocara)。是一種犬科動物的腸道性線型寄生蟲,主要寄生於宿主的小腸內。

在生活史的方面,Toxocara canis 的生活史中,Toxocara canis 的終宿主為犬科動物,若誤進入其他種類動物,例如:兔、鴨等,則該動物將成為 Toxocara canis 的中間宿主,Toxocara canis 將在該動物體內形成被囊並等待該動物被最終宿主食入。

在繁衍與傳染方面,剛產下的未成熟卵將與排泄物一同排出,並在環境中存在約 3 至 4 星期轉變成為成熟卵後,經過中間宿主或直接被終宿主食入後,得以完成其生活史。

(圖一)Toxocara spp. 生活史。圖/Center for Disease Control and Prevention,2019

外型與結構上,Toxocara canis 為雌雄異體,雄性成蟲可長達 4 至 6 釐米,雌性成蟲則可長達 6.5 至 15 釐米,其中雄性尾端具有用於繁殖的針狀體(見圖 2-3)。幼蟲型態的 Toxocara canis 可分為 Level 1 至 Level 3 階段,Level 1 至 Level 3 階段皆存在於其卵殼內,並於蟲卵進入宿主體內後以 Level 3 階段型態破殼而出,最終成長成 Level 4 階段的成蟲。

(圖二)Toxocara canis 成蟲。圖/Mahdy O A,2020

Toxocara canis 會對狗狗造成什麼傷害?

Toxocara canis 寄生於犬科動物體內時造成的傷害的原因主要分為兩種,「幼蟲移行」與「腸道寄生」。

一、幼蟲移行

當蟲卵進入犬科動物體內後,幼蟲會破殼而出,並寄生於小腸內,此時幼蟲可能隨機性移行至其他器官,造成宿主的內臟損傷。值得注意的是,若成蟲受到刺激也會出現同樣的行為,並且可能造成比幼蟲還要更巨大的傷害。

除此之外,幼蟲有可能移行至咽喉與胸部區域,導致宿主出現「噁心」、「嘔吐」等症狀,此時可通過肉眼發現宿主嘔吐物內含有寄生蟲蟲體。應避免宿主或其他動物前去舔食嘔吐物,以防止幼蟲再度回到宿主腸道內生長、繁殖或傳染給其他動物。

二、腸道寄生

Toxocara canis 主要寄生於宿主的小腸,並在其寄生期間吸食宿主養分成長,因此受到感染的宿主,可能出現「營養不良」、「消瘦」等症狀。當寄生數量增加至一定數量時,宿主腹圈可能出現明顯增大的情況,在進行 X 光等圖像檢查時,也可看見其腸道遭到寄生蟲寄生的影像。

也因為腸道寄生的原因,被寄生的宿主可能會有「拉肚子」或「腹痛」的症狀,因此飼主可從被寄生的動物糞便中用肉眼觀察道寄生蟲蟲體。

此外,Toxocara canis 寄生時所產生的排泄物及分泌物,可能導致宿主出現「過敏反應」,且上述排泄物及代謝產物,皆可能對宿主造成一定的毒性,並累積於體內,對宿主造成一定的傷害。

當發現家中的寵物出現以上症狀或相關寄生蟲感染,請盡速前往獸醫院諮詢專業獸醫師,接受更為完整的檢查及治療!

如何檢測 Toxocara canis

在獸醫院,臨床上的檢測有許多種,透過直接塗抹法、集卵法等方式取得樣本後使用光學顯微鏡進行檢查,或使用 DNA 比對檢測檢查。當飼主發現寵物嘔吐物或糞便中的蟲體與蟲卵,以下兩種情況透過肉眼或光學顯微鏡便可進行簡單辨別。

一、蟲體構型

Toxocara canis 的成蟲長度約 4 釐米至 15 釐米,在感染動物的排泄物皆可能發現蟲體,可透過複式顯微鏡或手機的顯微功能進行簡單的觀察。

Toxocariasis 屬的雄性成蟲尾端具有獨特的針狀體(見圖 2-3),而 Toxocariasis 屬的吻部皆為三嘴唇構成(見圖 2-2),以上特徵皆可幫助辨認感染寄生蟲的屬及種別。

二、蟲卵構型

Toxocara canis 的蟲卵大小約 90x75μm,相較於 Toxocariasis 屬的其他寄生蟲,其擁有較為獨特的蟲卵構型,牠的蟲卵為次球形,凹凸的外表,部分人稱其為高爾夫球(見圖 3),因為這種獨特的外表,因此你可先觀察其蟲體的外型確認其為 Toxocariasis 屬的寄生蟲後,再透過蟲卵的獨特構型,來確認感染的是否為 Toxocara canis

以上所敘述之檢測方式僅供飼主更加了解 Toxocara canis 的相關知識,若發現寵物出現感染症狀,請迅速送至附近的獸醫院進行專業診斷與治療!

(圖三)Toxocara canis 蟲卵與 Toxocara leonina 蟲卵比較。圖/University of Saskatchewan,2021

如何預防 Toxocara canis

面對 Toxocara canis,我們該如何避免家裡的狗感染?雲林縣斗六市弘安動物醫院院長周俊宏獸醫師說:「一般在臨床上,都是透過定期接受健康檢查及注射疫苗與投餵藥物、勸導飼主注意環境衛生的清潔並定期檢查清掃、提醒飼主生食所帶來的風險,來進行相關寄生蟲的預防。」因此寄生蟲預防方面主要有:

一、例行性驅蟲

由於環境中必定存在寄生蟲,因此遭到感染是不可避免的,所以進行定期性驅蟲能有效降低寄生蟲感染對於家裡寵物的傷害與影響。

二、環境衛生清潔

蟲卵可能以任何方式被攜帶進入家中,也可能因家裡寵物曾經感染過,而存在家中的環境,當寵物康復後可能又因此遭到二次感染,所以注意環境的清潔度能有效避免寵物遭到感染。

三、避免生食

寄生蟲蟲卵可能存在於生鮮蔬果的表面以及肉類食品中,在餵食方面應避免生食而導致家中寵物誤食入蟲卵導致感染。

四、注意飲用水

未知來源的水可能含有寄生蟲蟲卵,在給予家中寵物飲用前,應先將水煮沸再給予飲用,進而避免其導致感染。

參考資料

  1. Center For Disease Control and Prevention(2019). Toxocariasis.
  2. Cathy Meeks(2020). What Causes Roundworms in dogs and How to Get Rid of Them. PETMD. https://www.petmd.com/dog/conditions/infectiousparasitic/c_multi_ascariasis
  3. Georgi JR, Georgi ME(1990).Parasitology for Veterinarians 5th Edi. W.B. Sanunders Company, Philadephia, PA, USA.
  4. Hansa D. Bhargave, MD(2020). Roundworms in Dogs. https://pets.webmd.com/dogs/roundworms-dogs
  5. Mahdy O A, Mousa W M, Abdel-Maogood S Z, Nader S M,&Abdel-Radi, S (2020). Molecular Characterization and Phylogenetic Analysis of Toxocara Species in dogs, Cattle and Buffalo in Egypt. Helminthologia 57(2), (83-90).
  6. Overgaauw, P. A. M. (1997). Prevalence of intestinal nematodes of dogs and cats in the Netherlands. Veterinary quarterly, 19(1), 14-17
  7. Santos, S. V. D., Santos, F. H. Y., Lescano, S. A. Z., Santos, D. M. D., Tiago, É. D. S., Fonseca, G. R., … & Chieffi, P. P. (2017). Migration pattern of Toxocara canis larvae in experimentally infected male and female Rattus norvegicus. Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical, 50, 698-700.
  8. Stephen J. Ryan (2013). RETINA. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781455707379000862
  9. University of Saskatchewan(2021) 。Toxocara Canis。https://wcvm.usask.ca/learnaboutparasites/parasites/toxocara-canis.php
  10. Warren, G. (1970). Studies on the morphology and taxonomy of the genera Toxocara Stiles, 1905 and Neoascaris Travassos, 1927.Zoologischer Anzeiger,185(5/6).
  11. 殷國榮 (主編)(2007)。醫學寄生蟲學。科學出版社。
  12. 劉振軒、林中天、林永昌、楊清文(2007)。犬疾病診斷與防治指引,第二版。行政院農業委會動植物防疫檢疫局。
陳泰諺_96
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嘉華中學,一位正在努力朝自己目標前進的學生。

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原來這裡也有數學?病毒的形狀、DNA 的結構都與數學有關!——《生物世界的數學遊戲》
天下文化_96
・2022/10/25 ・2015字 ・閱讀時間約 4 分鐘

二十面體與小兒麻痺病毒

菸草嵌紋病毒是螺旋柱狀體,還有一種常見的病毒形狀則是二十面體。有些科學家稱二十面體為「自然界偏好的形狀」,因為這種形狀在病毒上很是普遍,譬如天花病毒、小兒麻痺病毒、疱疹病毒,以及蕪菁黃嵌紋病毒(turnip yellow mosaic virus)。

一九八六年,荷格爾、周瑪麗及菲爾曼三人發現了小兒麻痺病毒的結構。這種病毒是由四種蛋白質單元(每一單元有六十個複本)所組成,排列出來的形狀帶有二十面體所具有的對稱性。要描述小兒麻痺病毒的結構,最簡單的方法是由一個十二面體和一個二十面體的合併來開始討論。組合成的立體看起來像一個每面都有微凹的五面體的十二面體(圖三二)。湯普生若知道這種結構,一定會很喜歡:這比放射蟲的主觀想像繪製圖還要使人信服。

足球的外型為截角二十面體。圖/維基百科

另外,這種結構是基於某種原因、某種病毒結晶學原理而存在的:正如晶格是由大量原子所形成的最小能量結構,近似球形的多面體則是由少量的相同單元所形成的最小能量結構。在規則的正立體當中,二十面體與球最為近似,但是你仍然可以利用五邊多面體和六邊多面體的混合體,來更逼近一個球。現在使用的足球就是一個例子:足球的外形基本上是二十面體,不過卻是截去了每一個角的二十面體。

在這樣一個多面體中,一定有剛好十二個面是五邊形;六邊形的面的數目,則取決於一系列特殊的代數形式,也就是所謂的「幻數」(magic number);大部分的數字都不是幻數。小於三百的幻數為 12、32、42、72、92、122、132、162 、192、212、252 及 272。這些數字在病毒的結構中扮演了特殊角色,正如費布納西數在植物結構中扮演的特殊角色。

(圖三二)小兒麻痺病毒的結構示意圖:把十二個五角錐(b 圖折疊後就是五角錐)黏在一個十二面體(a 圖是把十二個面攤開),做成一個三維的模型(如 c 圖)圖/
《生物世界的數學遊戲》。

事實上,能夠以大致規則的方式幾乎併成球面的同一蛋白質單元的數目,就是幻數。

下面這些證據,顯示病毒知道這種限制。蕪菁黃嵌紋病毒有三十二個單元,而人類多瘤性病毒、BK 病毒及兔子乳頭瘤病毒有七十二個單元。(人類多瘤性病毒與兔子乳頭瘤病毒幾乎相同,只不過互為鏡像。)

REO 病毒有九十二個單元,單純疱疹(由於第一型的感染部位大多為口腔周圍,所以也稱為口唇疱疹)病毒有一百六十二個單元,雞腺病毒有兩百五十二個單元,犬類傳染性肝炎病毒則有三百六十二(這也是幻數)個單元。

還是要靠數學

要證明數學模式對於形成地球生命(我們知道的唯一一種生命)的重要性,再沒有比 DNA 更令人信服的證據。DNA 之所以扮演這種角色,是因為本身的簡單幾何模式——雙螺旋。就某種意義而言,由於關鍵特徵不在螺旋,而是互補的鹼基配對,因此這不只是一種「合乎邏輯」的模式。

DNA 的關鍵特徵是互補的鹼基配對。圖/維基百科

演化在創造地球上的生命時所用的基礎,正是這個並存於觀念與物理定律中的模式,在這層基礎之上,其他的模式也建造了起來,特別是遺傳密碼——這種「準數學」之謎。為什麼是這種特殊的密碼? 基本上,任何密碼都可以,但捷足者先登,哪一種先被建造了,就有可能壓倒群雄,因為生命可以生生不息地繁衍。或許克里克是對的,遺傳密碼是一種「凍結的偶發事件」;或許何諾斯夫婦是對的,遺傳密碼亦來自深藏於物理定律中的深奧模式。

DNA 對於更廣義的生命(不再是這裡所談的生命)所扮演的角色有多重要?假定還有很多其他種類的分子可以複製,也可以把大量資訊編成密碼,那為什麼我們得到的是 DNA,而不是其他分子?

也許 DNA 是在宇宙各處都可運作的唯一一種,也許 DNA 是唯一能夠輕易從原始地球化學混合物質中演化出來的東西,也許 DNA 本身就是一次凍結的偶發事件——第一種脫穎而出的「可複製與編碼」的分子系統,開始時由於還沒有多少競爭,而使自己趁機占據地球,接下來又因為自己已經占據要津,使其他競爭者更加沒機會進行競爭,因而成為主宰者。

我不清楚。但我知道,如果沒有數學,我們就永遠無法探知。

——本文摘自《生物世界的數學遊戲》,2022 年 9 月,天下文化,未經同意請勿轉載。

天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。