動物的尿尿工程學（上）：為什麼小孩尿尿的時間跟大人一樣長？——《破解動物忍術》

哺乳動物的毛髮功能

所有哺乳動物都有毛髮（即使是醜得離譜的裸鼴鼠^註也有幾根陰毛），或多或少罷了，不過人類算是其中毛髮最少的。毛髮的主要功能是為我們的祖先們保暖，人全身約有五百萬根毛髮，其中大部分每天生長約○．四公釐（○．○二英寸）。這毛髮量聽起來好像很多，但與海狸上百億的毛髮和灰蝶的一千億根毛相比，這個數字就顯得微不足道了。

人類在演化過程中捨棄掉如此多毛髮，這在靈長類動物中絕無僅有，發生的原因目前尚不清楚。基因中有跡象顯示，我們約在一百七十萬年前就不再努力長毛了。

人類捨棄掉這麼多毛髮的原因

人類的體毛生長可能已轉化為青春期後的第二性徵，當我們準備好生育時才會出現。有個有趣的觀點是這樣的，人類毛髮脫落是因為跳蚤等體外寄生蟲作祟。

當人類的社群性格發展得更加明顯，群聚生活變得更緊密，跳蚤和蝨子的問題會變得更令人在意──將容易窩藏寄生蟲的毛髮削減掉，可避免牠們大批繁殖侵擾而造成破壞。

另外有個理論認為，人類學會用火之後，濃密的毛髮可能就成了一種負擔──毛髮稀疏的人引火自焚的機率比較小──但這個說法有點站不住腳。

你閱讀本節時或許已經發現，我們對毛髮的了解遠不及我們所未知的。為什麼有些人頭髮是捲的，有些是直的，為什麼我們有頭皮屑，為什麼陰毛如此粗硬，這些都是待解的科學謎團。

一步一步解開毛髮的謎底

雖然如此，但基本生物學原理套用到所有毛髮上都還是說得通的。毛髮從深陷皮膚的毛囊中發芽，細胞在那裡分裂和繁殖，將毛髮從真皮乳突中擠出，有點像擠牙膏。你的頭髮在夏天長得比冬天時更快，毛髮的學術名稱為複層鱗狀角質化上皮（stratified squamous keratinized epithelium）。

複層意味著它是一層又一層細絲拼排而成，鱗狀表示它表面的細胞扁平，角質化上皮是一種由角蛋白組成的動物組織，角蛋白是相當特殊的纖維蛋白，許多堅韌而靈活的動物身體部位都由這種基礎材質構成，包括頭髮、指甲、爪子和蹄子。

毛髮實際上已經死了，裡面沒有生化活動，但讓我們截取一根髮絲的橫切面來看看。它由三個主要的同心環組成：位於中心的是柔軟細緻、相對無明顯結構的髓質。

包圍它的是皮質，皮質為毛髮提供堅韌強度和支撐結構，並賦予其顏色（取決於黑色素含量）。然後是角質層外殼，其表面覆蓋著一層油性防水脂肪，只有薄薄的一個分子那麼厚。

毛髮的生長週期可謂絢爛又奇特，可分成三個發育階段，你身上的每根毛必定處於其中之一：較長的毛髮生長期；較短的衰退分解階段，此時毛囊收縮；以及休止期，此時原本的毛髮脫落，新的毛髮開始生長。

註解

• 裸鼴鼠是哺乳類動物中唯一的溫度順應者（thermoconformer），牠們與昆蟲一樣，實際上是冷血動物，不必為調節體溫的事操心。

——本文摘自《有點噁的科學：尷尬又失控的生理現象》，2023 年 8 月，時報出版，未經同意請勿轉載。

長久以來，生物學家一直都在探討為什麼斑馬會有如此奇怪的黑白斑紋，直到他們談話的當下，卡羅依然在探究這個問題。他告訴梅林，其中最早出現、最廣為人知也令人意外的推測，是認為這些斑紋其實是斑馬的保護色。斑馬身上的黑白條紋毛色能夠擾亂掠食者（如獅子、鬣狗）的視線，讓牠們看不清楚斑馬的輪廓，也可以讓斑馬的身影融入周遭聳立的樹木之間，又能夠在斑馬跑動時讓其他動物感到視線模糊。

但梅林對這些說法抱持著存疑的態度，她回想自己當初的反應：「我那時候表情應該很怪。我對他說：『大部分的肉食性動物都是在夜晚獵食，而且牠們的視覺根本不如人類靈敏，因此很有可能根本看不到那些斑紋。』」提姆這時驚訝地忍不住脫口而出：「什麼？」

斑馬紋隱身術

人類視覺處理細節的能力幾乎比其他任何動物都來得好；梅林也發現，正是因為這種特別敏銳的視力，人類才成了少數能夠看見斑馬條紋的物種。她和卡羅找了個光線明亮的日子，計算出擁有絕佳視力的人類能夠在一百八十二公尺左右之外的距離就分辨出斑馬身上的黑白條紋，獅子則得拉近到八十二公尺左右的距離才看得出來，鬣狗更是要到四十五公尺左右的距離才看得清楚。一旦到了掠食者最常打獵的黃昏或清晨時分，牠們則得再拉近約莫一半的距離才能看見斑馬身上的紋路。

所以梅林的想法沒錯：斑馬身上的條紋不可能是牠們用來匿蹤的保護色，因為掠食者都得靠得很近才看得到這些紋路，然而假如真的距離這麼近，這些天生的獵人早就聽見或聞到斑馬的蹤跡了，實在無需仰賴視力。在肉食動物與斑馬平時間隔的距離之下，這些紋路其實根本都融成了一片灰濛濛的顏色；對正在打獵的獅子來說，斑馬看起來跟驢子其實也沒什麼不同。

人類其實視力超好的？

動物的視覺敏銳度以單位視角週期數（cycles per degree）為測量單位——這個概念剛好可以用剛剛的斑馬條紋來做例子。各位伸出手臂並豎起大拇指，你的指甲大約可以代表一單位視角；以你的手臂為距並涵蓋四周三百六十度的距離範圍來說，各位應該可以在指甲上畫了六十至七十條黑白條紋的情況下，依然辨識得出黑白條紋之間的區別。因此人類視覺敏銳度的單位視角週期數便約為六十至七十；目前的最高紀錄是來自澳洲的楔尾鵰（Aquila audax），牠們的視覺敏銳度之高，單位視角週期數高達一百三十八。

楔尾鵰擁有動物世界中最細的光受體，這也使牠們的視網膜裡可以密密麻麻地塞滿大量光受體；有了這些細窄的感光細胞，楔尾鵰敏銳視力的畫素大約是人類的兩倍，也因此可以在大約一點六公里之外的距離看見小小一隻大鼠。

然而老鷹和其他猛禽卻是少數視覺比人類敏銳得多的物種。感官生物學家愛倫諾．凱福斯（Eleanor Caves）搜羅了上百種動物的視覺敏銳度，發現人類的視力幾乎超越了所有物種。除了猛禽以外，就只有其他靈長類動物的視覺敏銳度能與我們比肩了。

各種動物的視覺敏銳度以單位視角週期數表示如下：章魚為四十六、長頸鹿為二十七、馬為二十五、獵豹為二十三，視力表現還算不錯；而獅子卻只有十三，僅略高於人類法律中定義為全盲的單位視角週期數：十。然而其實除了上述物種之外，大部分動物的視覺敏銳度都低於人類視為全盲的門檻，其中包括半數的鳥類（令人意外的是，蜂鳥和倉鴞都在此行列之中），大部分的魚類與所有昆蟲；例如蜜蜂的單位視角週期數竟只有一，這也就表示你伸出去的那隻大拇指在蜜蜂眼裡就代表著一個畫素，至於拇指上畫的其餘細節在牠們眼中都是一團模糊。另外還約有百分之九十八的昆蟲視力比這還要更弱。

凱福斯說：「人類真的很怪。我們的其他任何感覺根本連摸都摸不到可以稱為頂尖的邊，卻唯獨在視覺敏銳度上傲視群雄。」矛盾的是，人類雖有優良的視力，卻也因此失去了能夠欣賞其他環境界的視野，因為「我們以為自己看得到的，其他物種一定也能看見；認為那些對人類來說顯而易見顯眼的事物，對其他動物來說也一定難以忽視。但實際上卻並非如此。」凱福斯如此說道。

——本文摘自《五感之外的世界》，2023 年 8 月，臉譜出版，未經同意請勿轉載。

一年一度、讓你廢到笑出來的搞笑諾貝爾獎，今年在美東時間 9 月 14 日下午 6 點準時直播。

今年的主題為「水」，這次 10 項獲獎都或多或少與「水」有關（但大部分是口水），現在就快讓我們一起來看看今年的得獎快訊，並一起期待後續的個別研究報導吧～

化學和地質獎：為什麼地質學家與古生物學家會舔化石

這是一封說明「過去」地質學家與古生物學家，為什麼會有舔化石習慣的「快訊」（發表在期刊上，但被歸類為快訊），這封快訊說了幾個故事，其中最讓我印象深刻的，是「義大利地質之父」的喬瓦尼·阿爾杜伊諾（Giovanni Arduino，1714-1795）用自己的舌頭「品嚐」這些化石，分類出可能是史上第一個「地質時期」

故事的亮點是引用了喬瓦尼·阿爾杜伊諾的研究紀錄，看起來就像是個美食家在品嚐化石。

• 原文研究： “Eating Fossils,” Jan Zalasiewicz, The Paleontological Association Newsletter, no. 96, November 2017.  palass.org/publications/newsletter/eating-fossils 

文學獎：重複寫字，直到感覺不對勁

A 編小學時，曾被老師罰抄生字 100 遍，寫到一半突然懷疑這個字是不是這樣寫，趕緊回頭看前面寫的字，還把課本翻出來看才確定自己沒有寫錯。

上述的情境，稱為「猶昧感」（Jamais Vu），「猶昧感」是「既視感」（Deja Vu）的反義詞，描述人們對熟悉的事物，突然感到陌生，也是這篇論文主要探討的主題。

這研究的笑點在於他的實驗，他們讓受試者一直重複寫同一個字，跟小學被老師罰抄生字一樣。

實驗中，約有三分之二的受試者體驗到「猶昧感」，這些受試者大約在重複 30 次或一分鐘後開始感到異狀。另外，研究也發現平常越容易發生「既視感」的人，也更容易發生「猶昧感」，未來「猶昧感」的相關研究，可能會加深我們對「既視感」的理解。

• 原文研究： “The The The The Induction of Jamais Vu in the Laboratory: Word Alienation and Semantic Satiation,” Chris J. A. Moulin, Nicole Bell, Merita Turunen, Arina Baharin, and Akira R. O’Connor, Memory, vol. 29, no. 7, 2021, pp. 933-942.  doi.org/10.1080/09658211.2020.1727519

機械工程獎：死靈機器蜘蛛

會招喚骷髏或操縱屍體的死靈法師稱為 Necromancer，而科學家再次中二病發作，把用液壓操控的蜘蛛屍體，稱作 Necrorobotics 死靈機器。

我跟同事討論這種死靈機器，算不算是一種仿生科技？他覺得是，我覺得不是，你們覺得呢？

• 原文研究：“Necrobotics: Biotic Materials as Ready-to-Use Actuators,” Te Faye Yap, Zhen Liu, Anoop Rajappan, Trevor J. Shimokusu, and Daniel J. Preston, Advanced Science, vol. 9, no. 29, 2022, article 2201174.  doi.org/10.1002/advs.202201174

公共醫學獎：斯坦福馬桶

恩，就是接上各種感應器的物聯網馬桶，能即時檢測使用者的糞便與尿液。這東西最酷的是能「肛門辨識」，只要坐到馬桶上，斯坦福馬桶就能透過肛門的型態，辨識出使用者！

因為這個獎項，我才知道原來每個人的肛門都長得不一樣……謝謝你，搞笑諾貝爾獎。

• 原文研究：
  •  “A Mountable Toilet System for Personalized Health Monitoring via the Analysis of Excreta,” Seung-min Park, Daeyoun D. Won, Brian J. Lee, Diego Escobedo, Andre Esteva, Amin Aalipour, T. Jessie Ge, et al., Nature Biomedical Engineering, vol. 4, no. 6, 2020, pp. 624-635.  doi.org/10.1038/s41551-020-0534-9
  • “Digital Biomarkers in Human Excreta,” Seung-min Park, T. Jessie Ge, Daeyoun D. Won, Jong Kyun Lee, and Joseph C. Liao, Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, vol. 18, no. 8, 2021, pp. 521-522.  doi.org/10.1038/s41575-021-00462-0
  • “Smart Toilets for Monitoring COVID-19 Surges: Passive Diagnostics and Public Health,” T. Jessie Ge, Carmel T. Chan, Brian J. Lee, Joseph C. Liao, and Seung-min Park, NPJ Digital Medicine, vol. 5, no. 1, 2022, article 39.  doi.org/10.1038/s41746-022-00582-0
  • “Passive Monitoring by Smart Toilets for Precision Health,” T. Jessie Ge, Vasiliki Nataly Rahimzadeh, Kevin Mintz, Walter G. Park, Nicole Martinez-Martin, Joseph C. Liao, and Seung-min Park, Science Translational Medicine, vol. 15, no. 681, 2023, article eabk3489.  doi.org/10.1126/scitranslmed.abk3489

傳播獎：嗎話說著倒能你？

趣有超也獎學播傳，心擔別，的常正是來過反來起看子句得覺在現你！

你有試過快速把彩虹的顏色順序倒著背，或是把你說話中的每個名詞都倒過來講嗎？大家都知道這超難，但這份研究中的兩位受試著確有著超強「顛倒單字或語句」的能力。

研究對象以西班牙語為母語，他們能在對話中輕鬆地將 banana 念成 ananab，或是將「 basket is fun」念成「nuf si teksab」。研究著重在這兩位有著特殊能力的人，推理、記憶能力是否優於常人，以及大腦灰質、白質比例與一般人（對照組）是否有差別。

大腦如何組織語言一直都是個有趣的研究題目，像是為什麼中文的序順不會響影到閱讀，這也是 A 編跟大家都一樣好奇的。而了解大腦語言是如何形成的，也能推進對於失語症、癡呆症的症狀研究。

• 原文研究：“Neurocognitive Signatures of Phonemic Sequencing in Expert Backward Speakers,” María José Torres-Prioris, Diana López-Barroso, Estela Càmara, Sol Fittipaldi, Lucas Sedeño, Agustín Ibáñez, Marcelo L. Berthier, and Adolfo M. García, Scientific Reports, vol. 10, no. 10621, 2020.  doi.org/10.1038/s41598-020-67551-z

醫學獎：屍體兩個鼻孔的鼻毛數量是否一致？

俗稱鬼剃頭的「圓禿」（Alopecia areata）不只會頭髮脫落，同時睫毛、眉毛與鼻毛也會脫落，其中，鼻毛脫落會增加得到過敏、呼吸道感染的機率。

由於鼻毛的相關研究非常少，為此，研究者調查 20 具「遺體」的鼻毛數量與長度，並收集相關病史、死往原因…等數據，來評估正常人的鼻毛數量與長度。研究結果顯示，平均每個鼻孔的鼻毛數量約為 120~122 根，左右鼻孔並沒有顯著差異，鼻毛平均長度大約是 1 公分。

• 原文研究：“The Quantification and Measurement of Nasal Hairs in a Cadaveric Population,” Christine Pham, Bobak Hedayati, Kiana Hashemi, Ella Csuka, Margit Juhasz, and Natasha Atanaskova Mesinkovska, Journal of The American Academy of Dermatology, vol. 83, no. 6, 2020, pp. AB202-AB202.  doi.org/10.1016/j.jaad.2020.06.902

營養獎：電流有一股「電味」

日本明治大學教授宮下芳明 （Homei Miyashita）與他的團隊，發現在筷子與吸管上附加微弱電流，會改變食物的味道。

他們發現微弱電流刺激舌頭時，會產生一股「電味」（論文上寫 Electric taste，你說我要怎麼翻比較好） 。這股「電味」味道如何呢？基本上沒有味道（不能啟動味覺細胞），但如果有其他味道存在，例如鹹味（氯化鈉）或鮮味（麩胺酸鈉），電味會讓食物吃起來更鹹或更鮮。

接著，他們發明了連著電線的通電筷子與吸管（看起像整人玩具），證明了通電筷子與吸管確實能在不改變食物味道的情況下，讓人們吃進更少的鹽跟味精。

• 原文研究：“Augmented Gustation Using Electricity,” Hiromi Nakamura and Homei Miyashita, Proceedings of the 2nd Augmented Human International Conference, March 2011, article 34.  doi.org/10.1145/1959826.1959860

教育獎：系統性研究課堂上感覺無聊的學生與老師

你覺得上課無聊嗎？多半人都會問答「是」，而這系列研究仔細分析了為什麼上課無聊，且越來越無聊的原因。

你可能會想：「那不就是老師上課很無聊啊，老師不有趣阿。」我只能說你們這樣太沒同理心了，搞不好老師也在想：「教你們真無聊！」

所以，研究者第一個想探討的問題是：「老師如果覺得無聊，會不會讓學生也覺得無聊。」先說結論，不會。

雖然學生不會刻意去了解老師的心情。但如果學生明確感受到老師很無聊，像是死氣沉沉地念課文，學生就會覺得這堂課更無聊，進而影響學習動機與學習成效。某種程度上，研究還是印證了「老師不有趣覺得無聊」這件事，但老師是否在強顏歡笑，這就不得而知了。

另一個問題則是：「是不是想著上課很無聊，就會覺得更無聊？」沒錯，的確是這樣！只要上課前預期這堂課很無聊，那這堂課就會比你預期的還要更無聊！

• 原文研究：
  • “Boredom Begets Boredom: An Experience Sampling Study on the Impact of Teacher Boredom on Student Boredom and Motivation,” Katy Y.Y. Tam, Cyanea Y. S. Poon, Victoria K.Y. Hui, Christy Y. F. Wong, Vivian W.Y. Kwong, Gigi W.C. Yuen, Christian S. Chan, British Journal of Educational Psychology, vol. 90, no. S1, June 2020, pp. 124-137.  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31342514/
  • “Whatever Will Bore, Will Bore: The Mere Anticipation of Boredom Exacerbates its Occurrence in Lectures,” Katy Y.Y. Tam, Wijnand A.P. Van Tilburg, Christian S. Chan, British Journal of Educational Psychology, epub 2022.   doi.org/10.1111/bjep.12549

心理學獎：你會跟著抬頭看天空嗎？

他們到底在看什麼？眼前一群人停下腳步抬頭看著上方，你一定會跟著將視線移向相同的地方，看看他們到底在看什麼。

沒錯，這就是著名的從眾效應，或稱做群聚效應、羊群效應。這個1969年進行的經典實驗，應該很多人也聽說過。Stanley Milgram、Leonard Bickman、Lawrence Berkowitz 三人組，在紐約的街道上測試要有多少人同時往上看，才能吸引其他人也駐足湊熱鬧。

這個實驗能得獎感覺毫不意外，甚至覺得怎麼現在才得獎！

群聚效應引響甚遠，因為整個社會的運作都養類人與人之間的互動與連結。不管是跟風買東西、參與熱鬧的大型活動、政治意識型態的抉擇等等，都能看到群聚效應影響著人們的身影。

大家都有可能是羊群裡面的羊。

• 原文研究：“Note on the Drawing Power of Crowds of Different Size,” Stanley Milgram, Leonard Bickman, and Lawrence Berkowitz, Journal of Personality and Social Psychology, vol. 13, no. 2, 1969, pp. 79-82. psycnet.apa.org/doi/10.1037/h0028070

物理學獎：一群鯷魚能影響海流？

一隻拍翅膀的蝴蝶能讓海的對面產生颶風，那一群在海中游泳的鯷魚呢？他們可能直接影響了洋流與海面的大氣流動。

如果要計算颱風能量或是海洋鹽分的變化，我們通常會考慮海面風速與氣壓，要不然就是洋流、海溫和密度的垂直梯度等等。但這份研究發現，我們或許忽視了大海居民造成的影響。

研究發現只要到了鯷魚的產卵季，當天晚上海面附近海水的垂直混合程度會增加10~100倍。也就是這群游動的小魚們，像是攪拌棒一樣攪混了上層海洋，程度相當於地球物理現象造成的影響，對海溫與營養鹽分布的作用可能比我們想像的還大。

• 原文研究： “Intense Upper Ocean Mixing Due to Large Aggregations of Spawning Fish,” Bieito Fernández Castro, Marian Peña, Enrique Nogueira, Miguel Gilcoto, Esperanza Broullón, Antonio Comesaña, Damien Bouffard, Alberto C. Naveira Garabato, and Beatriz Mouriño-Carballido, Nature Geoscience, vol. 15, 2022, pp. 287–292.  doi.org/10.1038/s41561-022-00916-3