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我是誰?我在哪?我要幹嘛?那些微生物透過氣味洩漏的小秘密——《我擁群像》

臉譜出版_96
・2020/04/08 ・2734字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 526 ・七年級

  • 作者/艾德.楊(Ed Yong);譯者/田菡、楊仕音、劉蓉蓉

如果列出某個微生物群落中的所有物種,就可以知道它們是誰;如果列出這些微生物的所有基因,就可以知道它們有什麼能力1。但如果列出微生物產生的所有化學物質(它們的代謝物),你就可以知道這些物種實際上在做什麼

到目前為止,我們已經看到許多化學物質,例如共生因子多醣 A,以及麥克弗爾-奈發現能調控短尾烏賊的兩種 MAMP(微生物相關分子結構),除此之外,還有成千上萬種科學家們剛開始試著瞭解其功能的分子2

這些物質是動物與共生菌交流的方式,現在有許多科學家都試圖「竊聽」這些對話,不過「竊聽」的人不只他們。微生物製造的分子也可以釋出到宿主體外,飄盪在空氣中,把訊息傳到遠處。如果你到非洲莽原上,或許可以「嗅」到一點蛛絲馬跡。

非洲莽原上的微生物分子

所有非洲的大型掠食動物中,就屬斑點鬣狗 (spotted hyena) 最樂於社交。獅群可能有十幾頭,但一群鬣狗可以多達四十到八十隻。

這就是斑點鬣狗。圖/Wikipedia

牠們不會整群都一直待在同一個地方,而是一天之內多次拆散、重組成小群體。鬣狗群的社交動態,使牠們成為新一代野外生物學家研究的超棒主題。

「你可以觀察野外的獅子,但牠們只會躺在那裡;你也可以投入好幾年的時間研究狼群,但只會看到牠的糞便或聽到牠的嚎叫聲,」鬣狗迷凱文.賽伊斯 (Kevin Theis) 說,「但是研究鬣狗⋯⋯你會看到打招呼、入團、領導和順從的信號。你可以看到小鬣狗試圖在大家族中找到自己的位置,移入的雄鬣狗試圖觀察家族中有誰,牠們的社交生活非常複雜。」

鬣狗會使用各種不同的信號來應對複雜的社交,其中也包括化學訊息。斑點鬣狗會跨立在長草間,從屁股擠出氣味腺 (scent gland),當腺體擦過草莖,會在上面留下一層薄薄的黏液,顏色從黑到橘都有,質地有稠也有稀,而氣味呢⋯⋯「對我來說,它聞起來像發酵中的腐質土,但有些人覺得比較像切達起司或廉價肥皂。」賽伊斯說。

獅子王中也有斑點鬣狗的蹤跡喔!圖/GIPHY

賽伊斯已經研究鬣狗的黏液多年,但當有個同事問他,「細菌是否也有參與這種黏液的形成呢?」他被問倒了。

接著,他發現早在 70 年代,就有科學家提過類似的想法,認為許多哺乳動物的氣味腺中含有細菌,使裡面的脂肪和蛋白質發酵,產生不太好聞的氣味分子散播在空氣中。

微生物組成的差異是否可以解釋為什麼不同的動物都帶有其獨特的氣味呢?還記得聖地牙哥動物園有爆米花香味的貄貓嗎3

微生物也能當作身分徽章,透露宿主的健康狀況和其他資訊。當動物們互相玩耍、爭鬥和交配時,也可能分享彼此的微生物,使這群動物擁有牠們獨特的味道。這個假說挺合理的,但當年的人們很難進行驗證,不過幾十年過去,現在賽伊斯掌握新的遺傳檢測工具,這個問題迎刃而解。

他在肯亞從七十三隻被麻醉的鬣狗身上蒐集氣味腺黏液樣本,在定序常駐微生物的 DNA 後看見,新發現的細菌種類竟比之前所有研究所發現的總和還多。他還發現,這些細菌與其產生的化學物質在斑點鬣狗和條紋鬣狗間、不同群的斑點鬣狗間、雄性和雌性之間,以及是否處於發情期的個體之間都有差別4

連是否處於發情期的個體之間都有差別呢!圖/toyengel@Pixabay

也因為這些差異,氣味腺黏液就像用化學物質畫出的塗鴉,可以顯示留言者是誰、什麼物種、年紀多大,以及是否準備交配。鬣狗藉由讓草莖沾上有味道的微生物,在整片莽原上揮灑著自己的印記。

不過,這仍然是個假說。「我們必須能操控和氣味相關的微生物群落,看看氣味特徵是否會因此改變,」賽伊斯說,「然後,我們需要證明,當氣味改變時,鬣狗真的會注意到並做出反應。」

同時,科學家也在其他哺乳動物的氣味腺和尿液中發現類似的情形,包括蜥蜴、狐獴、獾、老鼠和蝙蝠。老狐獴的味道與「青春的芬芳」截然不同;公象的「男人味」也與母象的「女人香」不同。

這些氣味會不會能傳遞一些訊息呢?

接下來,輪到我們了。人類的腋下與鬣狗的氣味腺沒什麼不同,同樣溫暖潮濕,而且充滿細菌。

每個物種都有自己專屬的氣味,棒狀桿菌會將汗液轉化,發出類似洋蔥的味道,並將睾固酮轉化成香草或尿液的味道,或甚至沒有味道—端看嗅聞者的基因而定。

每個人都有自己獨門的味道。圖/StockSnap@Pixabay

這些氣味能當作有效的信號嗎?當然可以!

腋窩的微生物組成非常穩定,因此連帶使我們腋下的氣味也很固定。每個人都有自己獨門的味道,在一些實驗中,志願者能從 T 恤上的氣味區分衣服的主人,甚至可以分辨出同卵雙胞胎身上不同的氣味。我們或許就像鬣狗一樣,也可以藉由嗅出微生物發出的訊息,來蒐集彼此的資訊。

除了哺乳動物,沙漠飛蝗 (desert locust) 的腸道細菌會產生一些聚集費洛蒙,使原本孤身的昆蟲變得成群結隊,形成一個足以鋪天蓋地的大群集;德國蟑螂的腸道細菌也解釋了為什麼牠們都有聚集在彼此糞便周圍的噁心癖好;巨牧豆樹蟲 (giant mesquite bug) 依賴共生菌製造一種警戒費洛蒙,告知彼此小心危險5

動物為什麼要倚賴微生物製造這些化學信號呢?賽伊斯的理由與羅爾斯、金和哈德菲爾德相同:這是「不可避免的」。

世界各處都能被釋放揮發性化學物質的微生物占據,如果這些化學信號能反映出對某些特徵(比如性別、力量或生育能力)的有用線索,宿主動物就可能演化出能散發氣味的器官來滋養和保護這些微生物,使意外獲得的線索最終變成大鳴大放的公開信號。

因此,藉由製造出能在空氣中傳播的訊息,微生物可以把影響的範圍擴張到自己宿主以外,去改變其他動物的行為。如果這是對的,微生物可以影響宿主附近動物的群體行為,也就不足為奇了。

註解:

  1. 這是單就理論來說。實際上,我們仍不知道大多數這些基因的功能,但總有一天,知識的落差終究會被補齊。
  2. 微生物代謝物的重要性詳見 Dorrestein et al., 2014, Nicholson et al., 2012, and Sharon et al., 2014。
  3. 獵豹的尿液聞起來也像爆米花。如果你正在非洲莽原行駛,聞到濃郁的奶油爆米花香可要小心了。
  4. Theis et al., 2013.
  5. 氣味腺的研究:Archie and Theis, 2011;Ezenwa and Williams, 2014;同卵雙胞胎氣味研究:Roberts et al.,2005;蝗蟲、蟑螂和巨牧豆樹蟲的研究:Becerra et al., 2015;Dillon et al., 2000;Wada-Katsumata et al., 2015.

——本書摘自《我擁群像:栽進體內的微米宇宙,看生物如何與看不見的微生物互相算計、威脅、合作、保護,塑造大自然的全貌》,2019 年 10 月,臉譜出版

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臉譜出版有著多種樣貌—商業。文學。人文。科普。藝術。生活。希望每個人都能找到他要的書,每本書都能找到讀它的人,讀書可以僅是一種樂趣,甚或一個最尋常的生活習慣。

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偏食是因為懷念媽媽?人們如何喜歡上某些氣味——《舌尖上的演化》
商周出版_96
・2023/01/04 ・1884字 ・閱讀時間約 3 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

讓人懷念的好氣味

關於第一個人們如何學會喜愛香料的問題,其實比較容易回答。打從胎兒還在母親子宮裡的時候, 就會開始學習享受某些香料的香氣﹙以及風味﹚,並在出生之後繼續強化這些他們學到的經驗。

在懷胎期間,母親所吃的食物的味覺和氣味,胎兒一樣會接觸並品嚐到。食物中的化學物質會進入羊膜液、跑進胎兒的鼻子裡:胎兒有辦法嗅聞自己身處的那片小小海洋。胎兒似乎先天就傾向認定,在自己悠游的環境中所聞到的母體香氣是令人愉悅、在出生之後也值得追求的好香氣。就算那香氣是來自植物的防禦性成分也一樣。

母親懷孕期間的飲食習慣對小寶寶有很大的影響。圖/envatoelements

舉例來說,母綿羊食用大蒜後,牠們的羊膜液聞起來也會帶有大蒜中的防禦性物質的氣味。聞到這種氣味的綿羊胎兒,在出生之後便會因為有過接觸經驗,而較為偏好那種氣味。

若是在懷孕大鼠的羊膜液中注入大蒜萃取物,大鼠的小孩在出生後,只要聞到大蒜的氣味就會不由自主地開始噘起粉紅小嘴吸吮起來、並四處尋找母親。「你在哪裡,我親愛的蒜味媽媽?」

母親懷孕期間的飲食會影響小嬰兒喜歡的氣味

對人類進行的研究,實驗侵入性沒有那麼高,不過結果依然類似。法國國家科學研究中心﹙National Center for Scientific Research,CNRS﹚的貝諾瓦.夏爾﹙Benoist Schaal﹚及其同事們在一項研究中,比較了兩群來自法國阿爾薩斯地區﹙Alsace﹚的女性。

在其中一群女性懷孕的最後十天,研究人員提供了大茴香口味的薄荷糖、餅乾和糖漿任她們盡情享用。對於另外一群女性,研究人員則不提供任何大茴香口味的食物,也要求她們不要食用任何含大茴香的食物﹙她們顯然有遵照指示﹚。研究者藉此比較,這兩群女性所產下的新生兒,對於大茴香氣味來源的茴香腦的偏好程度是否有所不同。

懷孕期間沒有吃大茴香的母親,嬰兒出生後接觸到稀釋的茴香腦樣本時通常會露出不悅的表情。相反地,懷孕期間有吃大茴香的母親,生下的嬰兒則比較可能會將頭轉向茴香腦,伸出舌頭,並做出彷彿是在舔嘴唇的動作。

另一項對人類進行的研究顯示,母親在懷孕期間如果曾吃過大蒜,新生兒聞到大蒜的氣味時便會噘起雙唇吸吮。同樣地,在懷孕期間吃豌豆、四季豆以及如卡芒貝爾乳酪、蒙斯特﹙Munster﹚乳酪及埃普瓦斯乳酪﹙Époisses﹚等氣味濃郁的乳酪,也有研究發現會導致相似的效果。

母親在懷孕期間曾吃過豌豆、四季豆和其他綠色蔬菜的八個月大的嬰兒,會偏好綠色蔬菜帶有的氣味﹙2-異丁基-3-甲氧基吡嗪,2 – isobutyl -3 – methoxypyrazine﹚;若是母親在懷孕期間吃過氣味濃郁的乳酪,嬰兒則會偏好二甲硫醚﹙dimethyl sulfide,在氣味濃郁的乳酪以及大蒜中都存在的成分﹚。

在哺乳期間有吃魚的母親,養出的嬰兒也通常會喜歡魚味或起碼是喜歡魚中含有的三甲胺﹙trimethylamine﹚分子的氣味。在有吃魚的母親的羊膜液及母乳中,都可以找得到三甲胺的蹤跡。羊膜液及母乳中的氣味所造成的這些現象,似乎可以維持到童年時期或更久之後,雖然並不總是如此  。

小寶寶會較容易習慣或喜歡上媽媽懷孕時吃過的東西。圖/envatoelements

信任的氣味=媽媽的味道=喜歡!

大自然告訴人類以及其他動物,要信任他們的母親和母親吃下肚的食物的氣味。在過往人類祖先規模較小的族群中,母親所吃的東西的氣味,通常就等同於族群中其他成員所吃的東西的氣味,少有例外。

人類身為哺乳動物的一員,透過在出生前及出生後的嗅覺學習,得以一代一代累積對自己有益或有害的食物知識,甚至不需要人教。回想一下黑猩猩的飲食傳統:對黑猩猩寶寶來說,出生前的學習,也許就已經足以讓牠們認識很多該吃的食物,特別是氣味強烈的食物。

人類與黑猩猩六百萬年的共同祖先大概也一樣。現代人類確實是如此,而且還有個額外的特徵:人類使用語言的能力,能幫我們為這套傳承偏好的古老系統再添加一層複雜度。

我們母親的身體教導了我們要喜愛什麼風味,而父母的話語也再三提醒此事。除了這兩方面的影響,整個社群中其他人的行為以及飲食習慣,也會助我們一臂之力,時時提醒我們人類喜愛什麼風味。因此,我們的老祖宗應該很容易就學會了如何喜愛香料,同時也忘記了自己並非自古以來總是喜愛香料。

——本文摘自《舌尖上的演化》,2022 年 12 月,商周出版出版,未經同意請勿轉載。

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為什麼東西會這麼好吃?是嗅覺、回憶還是化學鍵?——《完美歐姆蛋的化學》
日出出版
・2022/12/30 ・2854字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

嗅覺:廚房的第一道防線

嗅覺是我們在廚房裡的第一道防線,主要功能是防止我們接觸到可能會致命的東西,例如細菌。

有極小比例的人缺乏嗅覺,他們不僅無法擁有品嚐食物的完整體驗,也不具有可以防止我們吃下腐壞或變質食物的人類直覺。

我真的認識一位沒有嗅覺的人,有一次他媽媽去看他,結果一踏進他的公寓就差點吐出來。原來是有壞掉的雞肉埋藏在冰箱的某個角落,但是他聞不到。

嗅覺是我們在廚房裡的第一道防線。圖/pexels

至於對其他人來說,如果餐點聞起來和吃起來都很美味,兩種感官會結合在一起,形成所謂的風味。餐點的風味會讓人有所反應——而且每個人都有自己最喜歡的風味組合。

話雖如此,全世界的每一種風味,從 Kraft 起司通心粉,到頂級餐廳的菜單,都是由四個分子組成:水、脂肪/油、蛋白質和碳水化合物。

味蕾的辨識能力:離子通道

人類的大腦非常擅長解析這些味道在微觀層次上的差異;事實上,大腦甚至可以分辨出我們是在攝取單醣還是多醣(也就是糖還是澱粉)。

這是因為我們的味蕾會辨識各式各樣的分子,然後傳送訊息給大腦。例如,當味蕾辨識出氫離子(H+),我們會覺得食物有酸味;另一方面,鹼金屬則會讓食物帶有鹹味。

就烘焙層面來說,這一點之所以很重要,是因為我們的大腦可以辨別單醣—水果混合物中的糖—和多醣—低筋麵粉中的澱粉—之間的差異。

我敢說,派是最讚甜點的原因,正是甜(單醣)和鹹香(多醣)混合。(我也許有點偏頗——我有說過我媽會做無敵好吃的派嗎?)

我們的味蕾會辨識各式各樣的分子,然後傳送訊息給大腦。圖/pexels

我們的味蕾可以辨識各種分子,是因為大腦會監測特定離子在所謂的離子通道中的濃度,以剛才的例子來說就是 Na+ 和 H+。

這些離子通道位於人體器官中的細胞,並提供特別的途徑讓離子可以在人體內移動,就像道路可以讓汽車從一個地方移動到另一地。

當我們咬下含有大量鹽的食物,大腦會察覺到在舌頭上的離子通道移動的鈉離子數量增加。而當水合氫離子的濃度上升,大腦則會馬上知道我們正在吃有酸味的東西。

而且,這一切都是瞬間發生。我們的大腦真的很強大。

各種味道的差別:化學鍵

從分子的層次來說,鹹/酸和甜/鹹香之間有個非常明顯的差異——分子之間的鍵。有鹹味和酸味的食物利用的是離子鍵,有甜味和鹹香的食物則是利用共價鍵。

這就是為什麼我們可以忍受非常甜的食物,卻無法接受超級酸的食物。舉例來說,吃藍莓派的時候,我們的味蕾會立刻辨識出甜味,但由於我們在吃甜食,離子通道並沒有派上用場。

基於相同的道理,苦味的程度會維持不變,因為濃度不影響整體的味道。不論你是喝一滴或一杯,味道都是一樣苦。

由於甜、鹹香和苦味不需要經過人體內的離子通道就能抵達大腦,這三種味道通常會被歸為同一類。這些味道源於特定的共價分子和味蕾細胞膜中的受器所產生的化學反應。

這種反應發生的瞬間,我們的大腦就會察覺到甜、鹹香或者苦的味道。再次強調,這整個過程花不到一秒鐘。

甜、鹹香和苦味不需要經過人體內的離子通道就能抵達大腦。圖/pixabay

既然談到了這個話題,我想要快速釐清一個常見的誤會。人的整個舌頭可以相對平均地嚐到總共五種味道,也就是說味蕾並沒有分區!舌頭的每一吋都可以分辨出你的派有多甜。

總而言之,食物有五種主要的味道:甜、鹹、酸、鮮和苦。(鮮[umami]這個詞源自日語,字面上的意思就是美味,不過大多數人會用鹹香[savory]來表達這個概念。) 烘焙高手會利用這五種味道來組合出無限多種美妙的風味。

看看經典的大黃派就知道了,內餡有 4 杯大黃(酸味)、2/3 杯糖(甜味)和一小撮鹽。再加上一點檸檬汁(更多酸味),就可以呈現出完美平衡的鹹—甜—酸可口風味。

經典的大黃派可以呈現出完美平衡的鹹-甜-酸可口風味。圖/pexels

不過我覺得特別有趣的地方在於,從化學的角度而言,每個人對相同的分子組合都有各自的解讀。有些人討厭大黃派,我卻完全吃不膩,為什麼呢? 

口味喜好常與過去經驗綁在一起

風味喜好完全取決於愉悅的心理狀態,這可以解釋為什麼人有最喜歡的食物,還有最喜歡的顏色、電影、歌曲等等。雖然大腦中的化學極為複雜,但一般來說,心理學家多半都認同一個理論:人之所以有最喜歡的東西,是源於他們首次接觸到這個東西時的正面經驗……而且他們的大腦會因此對不同的化學受器產生反應。

以食物來說,大多數人最愛的食物都是在年紀非常小的時候就固定下來。

我這麼愛大黃派,很有可能是因為這是我人生中第一次吃到的派。那種甜—酸—鹹合而為一的風味,震撼了我幼小的心靈,後來我再也沒吃過任何勝過那次體驗的派。

味蕾辨識力可以訓練,也可能會退化

不過這套通用的理論有個例外:其實你可以訓練舌頭辨識出更多風味。就像你可以為了準備馬拉松或足球比賽而鍛鍊肌肉,只要努力、認真和大量接觸,你就可以學會辨識食物中的不同分子。

成功之後,這些人通常會發現一些自己開始喜歡上的新食物,這都是因為他們的味覺變得更加敏銳——簡單來說,他們可以辨識出的風味種類變多了。

有些人的味覺非常敏銳;舉例來說,我有遇過一些烘焙師可以立刻辨認出燕麥餅乾裡的一絲肉豆蔻味,或是有些老饕可以吃出自己最愛的泰式餐廳在某一種咖哩中加了哪一種魚露。

有些老饕可以吃出自己最愛的泰式餐廳在某一種咖哩中加了哪一種魚露。圖/pexels

不過大部分的人年紀越大(或是菸抽的越多),大腦就越難解讀來自舌頭的訊號。

簡直就像是味蕾——或分辨離子和共價鍵分子的能力——折損或變遲鈍了,尤其是當你邁入老年。

所以,趕緊趁你還年輕的時候,多出去走走嘗試新食物吧。烤個大黃派和蘋果派,看看你比較喜歡哪一種。

——本文摘自《完美歐姆蛋的化學》,2022 年 12 月,日出出版出版,未經同意請勿轉載。

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細菌會說話嗎?來自生物世界最早的聲音!——《傾聽地球的聲音》
商周出版_96
・2022/12/12 ・2595字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

生物的聲音最早來自細菌,向周遭水域釋出幾不可聞的低語,或嘆息或愉悅。

如何聽見細菌的聲音

如今我們能分辨細菌的聲音,靠的是最靈敏的現代儀器。寧靜實驗室裡的麥克風能夠收到來自枯草桿菌(Bacillus subtilis)菌落的聲音,這是土壤和哺乳類動物腸道常見的細菌。這些聲音放大之後,聽起來像從緊閉的閥門逸出的嘶嘶蒸氣。當擴音器對長頸瓶裡的細菌播放類似的聲音,細胞會加速生長,這種現象背後的生化原理仍是個謎。

我們也能「聽見」細菌的聲音,方法是將細菌放在極微小的支柱頂端,當細菌被放置在這個微小支柱上,它的細胞表面的任何振動,都會牽動支柱。

科學家因此可以用雷射光鎖定支柱,記錄並測量這些動態。透過這種方法,我們發現細菌時時刻刻顫動著,製造出持續性的聲波。這些聲波的高峰與低谷,也就是細胞的振動幅度,大約只有五奈米,是細菌細胞寬度的千分之一,比我說話時聲帶振動的幅度小五十萬倍。

細胞會發出聲音,是因為它們持續在動。

它們仰賴數以千計的內在流動與韻律存活,而這些律動都經由化學物質的反應與連結塑造或調節。基於這樣的動態,也難怪它們的細胞表面會產生那麼多振動。我們對這些聲音的無視令人不解,尤其如今的科技已經允許人類的感官進入細菌的領域。

細菌時時刻刻都在震動,持續發生聲波。圖/pexels

細菌是在溝通嗎?

在學習過程中,從來沒有人要求我在實驗中用耳朵聆聽。細胞的聲音不只存在我們的感知邊緣,也存在我們的想像之中,被我們的習慣與先入為主的看法定型。

到目前為止,只有二十多份學術論文探討細菌的聲音。同樣的,我們雖然知道細菌表面的蛋白質可以偵測物理動作,比如切斷、延展與碰觸,但這些感應器如何與聲音產生作用,還需要進一步研究。也許這其中存在著文化偏誤。身為生物學家,我們太沉迷於視覺圖表。

細菌會說話嗎? 它們會藉由聲音跟彼此溝通,就像它們會透過化學物質在細胞之間傳遞訊息一樣嗎? 由於細胞之間的溝通是細菌的基本活動之一,乍看之下聲音似乎是可能的通訊手段。

細菌是群聚生物,它們以緊密交織的薄膜或團塊的形式生活在一起。某些化學或物理攻擊輕易就能殺死單一細胞,卻傷害不了它們。細菌的壯盛仰賴網絡內的團隊合作,而就基因與生化的層級而言,它們彼此始終不斷在交換分子。

只是,儘管它們接觸到與自己類似的聲音時會加速生長,代表它們可能「聽得見」,但到目前為止,還沒有人記錄到細菌間以聲音傳訊的實例。

聲音的通訊或許不適合細菌族群。它們生活的範圍極為狹窄,分子能在幾分之一秒內就從一個細胞抵達另一個細胞。細菌內部有數以萬計的分子,是規模龐大又複雜的現成語言。對細菌而言,化學物質通訊或許比較省力迅速,也比聲波更為精密。

細菌可能「聽得見」彼此的聲音。圖/envato.elements

寂靜的生命世界

大約有二十億年的時間,細菌和外形與它們類似的親族古細菌是地球上僅有的生物。阿米巴原蟲、纖毛蟲和它們的親族這類比較大型的細胞,大約在十五億年前演化出來。這些較大的細胞又稱真核生物,後來演化出植物、真菌和動物。單一的真核細胞就跟細菌一樣,會持續不斷的振動,好像也不靠聲音彼此溝通。酵母菌細胞不對伴侶歌唱;阿米巴原蟲也不會大聲警告近鄰。

最早的動物延續這份沉寂。這些海洋動物的身體像圓盤或褶絲帶,是由一縷縷蛋白質纖維連結而成的細胞所構成。如果我們現在能將牠們拿在手上,觸感會像片狀海帶,又薄又有彈性。牠們的化石殘骸藏身在有五億七千五百萬年歷史的岩石裡。這些海洋動物統稱為埃迪卡拉動物群(Ediacaran fauna),名稱取自這些化石出土的澳洲山區。

埃迪卡拉的動物軀體過於簡單,看不出牠們的來源,也沒有留下任何蛛絲馬跡,好讓我們將牠們歸類於如今已經發現的族群。沒有節肢動物的分段式盔甲;沒有魚類背部的硬質脊柱;沒有嘴、腸道和器官。還有,幾乎也能確定牠們沒有發聲結構。

這些動物的軀體沒有任何部分能製造出連貫性的刮擦聲、爆破聲、重擊聲,或撥弦聲。現今的一些動物外形與牠們類似,結構卻比較複雜,比如海綿、水母和海扇,同樣也不會發出聲音,顯示這些原始動物的聚落一片靜寂。除了細菌和其他單細胞生物的低語,演化只為地球添加了碟狀或扇形軟體動物周遭潑濺回旋的水聲。

生物世界第一道聲響:「纖毛的出現」

長達三十億年的時間裡,生命幾乎靜默無聲,唯一的例外是細胞壁的振動,和早期圍繞動物周遭的渦流。可是在那漫長、靜謐的歲月裡,演化創造出一個後來改變地球聲響的結構。這個創新產物是細胞膜上一根擺動的細毛,它能幫助細胞游泳、前進和搜集食物。

這根細毛又稱纖毛,能夠探入細胞周遭的液體。很多細胞擁有多根纖毛,靠一團團或一片片纖毛的擺動增加游泳能力。我們還不清楚纖毛是怎麼演化來的,不過它們最初可能是細胞內部蛋白質結構的延伸。水中的所有動態都被傳送到纖毛核心內的活蛋白質,再傳回細胞。

這種傳送作用後來變成生命體覺察聲波的基礎。纖毛會改變細胞膜和分子的電荷,藉此將細胞外部的動態轉譯成細胞內部的化學語言。到如今,所有動物都利用纖毛來感知周遭的聲音振動,使用的可能是專門的聽覺器官,或遍布在表皮與體內的纖毛。

如今地球上豐富多樣的動物聲音,包括我們自己的聲音,是源於十五億年前的纖毛的雙重傳承。首先,演化透過纖毛在細胞與動物軀體上的各種配置,創造多樣化的感官體驗:我們人類的耳朵只是聆聽的一種媒介。其次,某些動物第一次覺察到水中的振動後,又經過許久才找到利用聲音彼此溝通的方法。

這兩種傳承――聲音的感知與表達――的交互作用,增加了演化的創造力。當我們為春天的鳥鳴、嬰兒對語言的察覺,或夏季夜晚昆蟲與蛙類活力十足的大合唱驚奇讚嘆,就是沉浸在纖毛的奇妙傳承裡。

——本文摘自《傾聽地球之聲》,2022 年 11 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

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