殺害新英格蘭小海豹的元兇：新型禽流感

本文與 BRITA 合作，泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎？

如果你回到兩百年前，試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水，可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐，氣味刺鼻，甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水，被戲稱為「流動的污水」，當時的人們雖然知道水不乾淨，但卻無力改變，導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

幸運的是，現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物，但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰，哪些技術真正有效？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展，面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊，甚至未經處理的地下水，導致傳染病肆虐。

1854 年，英國醫生約翰·斯諾（John Snow）透過流行病學調查，發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關，這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度，促使公衛政策改革，加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初，英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒，成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率，這一技術迅速普及，成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾，尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後，惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年，後藤新平出任民政長官，他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設，對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題，他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓（William Kinnimond Burton） 來台，規劃現代化的供水設施。在雙方合作下，台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年，全台已有 16 座現代水廠，有效改善公共衛生，為台灣城市化奠定關鍵基礎。

進入 20 世紀，人們已經可以喝到看起來乾淨的水，但問題真的解決了嗎？ 科學家如今發現，水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物，甚至微量的內分泌干擾物，這些看不見、嚐不出的隱形污染，正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此，濾水技術迎來了一波科技革新，活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透（RO）等技術相繼問世，各有其專長：

• 活性碳吸附：去除氯氣、異味與部分有機污染物

• 離子交換樹脂：軟化水質，去除鈣鎂離子，減少水垢

• 微濾技術、逆滲透（RO）技術：攔截細菌與部分微生物，過濾重金屬與污染物等

這些技術相互搭配，能夠大幅提升飲水安全，然而，無論技術如何進步，濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯，決定了水質能否真正被淨化，而現代濾水器的競爭，正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是，最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能？

濾芯的壽命與更換頻率：濾水效能的關鍵時刻濾芯，雖然是濾水器中看不見的內部構件，卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例，其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂，能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質，並過濾鉛、銅等重金屬，同時軟化水質，提升口感。

然而，隨著市場需求的增長，非原廠濾芯也悄然湧現，這不僅影響濾水效果，更可能帶來健康風險。據消費者反映，同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯，顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全，建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯，避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙，正面則可看到 BRITA 商標，以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣，並且沒有拉環設計，底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節，才能確保濾芯發揮最佳過濾效果，讓每一口水都能保證潔淨安全。

不過，即便是正品濾芯，其效能也非永久不變。隨著使用時間增加，濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞，導致過濾效果減弱，濾水速度也可能變慢。而且，濾芯在拆封後便接觸到空氣，潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯，不僅會影響過濾效能，還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質，形成「過濾器悖論」（Filter Paradox）：本應淨化水質的裝置，反而成為污染源。為此，BRITA 建議每四週更換一次濾芯，以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題，BRITA 推出了三大智慧提醒機制，確保濾芯不會因過期使用而影響水質：

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈：即時監測濾芯狀況，顯示剩餘效能，讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒：掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間，自動提醒何時該更換，減少遺漏。

3. LINE 官方帳號自動通知：透過 LINE 推送更換提醒，確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天，濾芯已不僅僅是過濾裝置，更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備，成為了健康生活的關鍵。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

人類對潔淨飲用水的追求，從未停止。19世紀，隨著城市化與工業化發展，水污染問題加劇並引發霍亂等疾病，促使濾水技術迅速發展。20世紀，氯消毒技術普及，進一步保障了水質安全。隨著科技進步，現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術，去除水中的污染物，讓每一口水更加潔淨與安全。

今天，消費者不再單純依賴公共供水系統，而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如，BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求，從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題，去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%，並通過 SGS 檢測，通過國家標準水質檢測「可生飲」，讓消費者能安心直飲。

然而，隨著環境污染問題的加劇，真正的挑戰在於如何減少水污染，並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具，更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備，它象徵著人類與自然的對話，提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利，更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源，且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

無法分辨成體和幼體的生物

小孩與大人不一樣。但是有些生物的幼體形態與成體型態相同。

舉例來說，鱷魚的幼體與成體幾乎長得一模一樣，剛破蛋而出的鱷魚寶寶已經具有完整的鱷魚外形，出生後逐年長大，巨大的鱷魚可以長達好幾公尺。不過鱷魚的成長速度在不同環境和溫度下不盡相同，光從大小無法判斷年紀，只看外形也無法分辨是成體或幼體。有些生物的成體和幼體的形態則相差甚遠，好比蝴蝶和蛙類；也有些生物的成體和幼體沒有太大區別，如同鱷魚。

這兩類生物的差別是什麼？

海葵就是幼體和成體相差很多的生物。海葵幼體是一種很像水母的生物，叫做「浮浪幼蟲」 。浮浪幼蟲在海中自由自在漂游，找到喜歡的岩石區時就會落腳，落腳後就不再移動，附著在岩石上長成海葵。移動是海葵幼體的重要任務，長大後的海葵則是肩負產卵留下子代的使命。

蛙類和蝴蝶的成體與幼體形態也各不相同，不過任務分配上與海葵不同，負責移動的是成體不是幼體。
由此可見，如果一個生物的幼體與成體各有不同任務，彼此的形態就不會相同，而沒有區分任務的生物就具有相同形態。

人類的大人與小孩 

我們人類又是什麼情況呢？ 

人類不會因為長大而生出翅膀或尾巴消失。人類的大人和小孩的外型非常相似，但並非完全相同的個體。舉例來說，嬰兒在我們眼中看起來就很可愛。

小孩子可愛的祕密在於他們的寬額頭。嬰兒的眼睛和鼻子集中在臉的下半部，額頭顯得很寬闊，寬額頭會使得整張臉看起來就惹人憐愛。而且嬰兒頭大、四肢短，整體感覺圓滾滾的，帶有人類大人不具備的「可愛感」。假如出現了一個比成年人更巨大的嬰孩，所有人應該還是能夠辨識出他是個嬰兒。人類不像鱷魚，我們不會分辨不出來誰是大人、誰是小孩。 

人類的大人和小孩具有不同的外型。除了人類，貓狗的寶寶也長得很可愛，即便是凶猛的獅子與灰狼，牠們的幼崽看起來還是很討喜。哺乳類動物的一大特徵，就是「幼體很可愛」。

嬰兒為什麼可愛？

哺乳類動物的嬰兒擁有可愛的外型。

人類出生後先是嬰兒，嬰兒長大是兒童，童年時期的人類依然保有他們的可愛，但是在長大的過程中卻會漸漸失去這種特質。

蛙類的成體和幼體雖然具有不同形態，但是蝌蚪並不是很可愛；蝴蝶小時候是毛毛蟲，反而比較多人覺得毛毛蟲噁心，只有少數人認為牠們可愛。 

既然如此，哺乳類動物的嬰兒為什麼會可愛？

原因就在於，嬰孩需要大人的保護。哺乳類動物具有育幼行為，牠們的子代需要親代的養育。小孩的可愛外形是為了獲得大人的保護。烏龜以堅硬的龜殼防身，毛毛蟲透過毒毛保護自己，而哺乳類動物的嬰兒則是把「可愛」當護身符。 

嬰兒的額頭很寬。為什麼額頭寬看起來就比較討人喜歡呢？因為大人的腦袋裡內建了寬額頭等於可愛的程式。 證據就是只要額頭寬，不管是不是嬰兒看起來都很萌。不過額頭寬並不是為了可愛。

如果說紅燈是「停止」的信號，寬額頭就代表「不可以攻擊」與「要保護他」的信號。

對於哺乳類動物來說，大人要保護小孩，小孩要被大人保護。大人與小孩的外型相似卻又不盡相同，因為他們肩負不一樣的任務。這樣說來，小孩的任務是什麼呢？小孩的任務很明確，就是「長大」。一個人要有健全的童年，才能成為健全的大人，這就是小孩的任務。

不過近年來人類的大人和小孩越來越難區別了。 總覺得不像小孩的小大人一直在增加，長不大的巨嬰也很多。

——本文摘自《生物轉大人的種種不可思議：每一種生命的成長都有理由，都值得我們學習》，2023 年 8 月，商周出版，未經同意請勿轉載。

長期以來，動物著色策略一直都是博物學家和哲學家感興趣的話題，甚至在 2000 多年前亞里士多德的《動物史》中也早已出現過相似的議題^[34]。在過去的幾個世紀中，科學家們開始認真探索動物顏色是如何產生的^[45]，並闡明它們可能的功能^{[11, 12, 57]}。

其中哺乳類的顏色一般都被認為是比較單調的^[8]，印象中雖然有看過五色鳥、變色龍和箭毒蛙等顏色鮮豔的動物了，但相比之下五顏六色的哺乳類確實難以想像，這不禁讓人思考是不是有哪些演化環節造成如此的差異？

本篇文章將以多元的觀點作切入，一步步探討為什麼哺乳類著色（coloration）會不夠豐富，並且梳理其中相關議題的脈絡。

什麼影響著色策略？

首先釐清這個問題必需要分成幾個層次。

• 發色機制

除了生物螢光（biofluorescence）外，所有動物顏色都是由兩種主要機制所產生的：（1） 色素著色以及 （2） 結構著色^[16]。

舉例來說，藍色顏料在自然界其實是稀缺的，大部分鳥類的藍色羽毛（如台灣藍鵲）就是利用結構著色，而不是藍色色素^{[2, 35, 42]}。

其中生物色素如類胡蘿蔔素（carotenoid），吸收光譜約為 400–500nm，能在動物體內產生紅色至黃色，而黑色素在所有可見波長範圍內都表現出高吸光度，真黑素（eumelanin）產生黑色至金色；棕黑素（phaeomelanin）產生淡黃色至淡紅色^{[21, 28, 36]}。

而不同於其他脊椎動物，目前除了洪都拉斯白蝙蝠（Ectophylla alba）能夠在皮膚中累積類胡蘿蔔素以外^[22]，大部分哺乳類都只能在皮膚與毛髮中產生黑色素^[7]。

• 視覺系統

再來必須意識到的是，我們人類所感知到的顏色與其他動物自己所感知到的顏色是兩回事。

生物的體色對於各式各樣的行為和演化研究非常重要，這些信號包括隱蔽（crypsis）、擬態（mimicry）、警戒色（warning coloration）、花果著色以及雌雄二型性（sexual dimorphism）等^{[4, 18]}。

對於這些特徵來說，真正重要的是這些信號的目標受眾的色覺（color vision），無論是捕食者、傳粉者還是潛在配偶等^[23]。所以有人就認為顏色不是物體的固有屬性，而是能感知它的生物體視覺系統屬性^[17]。

換句話說，根據動物光感受器的吸收光譜的不同，從物體反射的波長光譜將被感知為不同的顏色^{[17, 24]}。而關於色覺的差異，不同種類的視蛋白（opsins）就代表著不同的吸收光譜，然而在當代主要脊椎動物群中，四種視蛋白（代表四色視覺）是廣泛存在於各種鳥類、魚類和爬蟲類中的，但意外的是大部分哺乳類卻是雙色視覺^[6]。

重要的演化事件——夜行瓶頸（nocturnal bottleneck）

所以是什麼造成哺乳類與鳥類、爬蟲類的視覺差異？

• 時間背景

時間拉回到 2.5 億年前左右，哺乳動物最早是從三疊紀的獸孔目祖先演化而來，根據對化石證據的分析推斷，這些幾乎是夜行性的小型食蟲動物^[31]，關於這個現象有些議題會專注於討論視覺^{[50, 58]}，而有些會談地更全面^{[48, 60]}。具體的夜行瓶頸假說最初是由Menaker等人制定^{[20, 43]}，內容主要是推測一些類哺乳爬蟲類動物（合弓綱）在 P/Tr 事件（二疊紀／三疊紀滅絕事件）中倖存下來，並大約發展了 1.45 億年後形成了所謂的「中生代哺乳類」（圖1）。

• 生態背景

夜行瓶頸假說認為早期哺乳動物在中生代期間會面臨到日行性爬蟲類（主龍類，如恐龍）的競爭^{[10, 29, 43, 58]}，而這一系列的適應性變化使早期哺乳動物能不用受太陽輻射和環境溫度的限制下在夜間進行活動，並促進其內溫系統的發展^[23]。相對地，長期適應夜間活動可能使光感受器（photoreceptor）發生巨大變化，包括未充分利用之光感受器功能與紫外線保護機制的喪失^[23]。

• 視覺光感受系統

視錐細胞（cone cells）和視桿細胞（rod cells）內的感光色素皆是由視蛋白組成，而視蛋白基因可分為五個亞型：（sws1、sws2、rh1、rh2 和 lwS）^{[13, 59]}，它們的接收光譜範圍可以參考（圖2）。

儘管可能所有五種視蛋白基因早期都存在於合弓綱中，但隨著真獸下綱（eutherian）的演化輻射，視蛋白基因的多樣性就開始急劇減少了^[13]（圖1）。首先所有哺乳類祖先都丟失了 rh2 基因，雖然單孔目動物（鴨嘴獸和針鼴等）還是有保留著 sws1 基因，但是卻失去其功能，隨即真獸下綱也丟失了 sws2 基因，只剩 sws1 和 lwS 能表達^[13]，導致至今大部分的哺乳類都屬於雙色視覺 ^{[14, 56]}（表1）。

• 非視覺光感受系統

儘管在整個哺乳動物演化過程中，色覺的變化是被認為神經生態適應最經典的例子之一，但事實上夜行瓶頸在塑造非視覺光感受（non-visual photoreception）方面，也發揮了相當的影響力^[23]。其中黑視蛋白 （melanopsin，Opn4） 就扮演了非常重要的角色，它負責晝夜節律的光誘導及調節其他生理反應^[23]，例如：身體色素沉著的變化^[51]、瞳孔收縮^[38]、褪黑激素抑制^[39]、睡眠誘導^[40]及暗光運動^[19]（dark photokinesis^[註2]） 等。

黑視蛋白有 Opn4X 和 Opn4M 這兩種基因（Opn4M 是 Opn4X 的基因重複變體），它們廣泛存在於非哺乳動物脊椎動物中，但 Opn4X 在早期哺乳動物演化中丟失^{[3, 15]}（表1）。至於這兩個基因的差異並不明顯，主要在於組職表達模式的不同^[26]，且至今仍然沒有完全理解為什麼所有現存哺乳動物中保留的是 Opn4M 而非 Opn4X^[23]。

其他哺乳類的著色特例

• 舊世界猴

約 8–9 千萬年前第一批靈長類動物出現了^{[5, 54]}，雖然這些早期靈長類通常也被認為是夜行性的^[41]，但隨後有許多靈長類動物譜系開始漸漸適應白天活動。直至大約 3–4 千萬年前，不同於其他哺乳類，所有狹鼻小目（catarrhine primates，包含舊世界猴、猿類與人類）都藉由基因重複多產生了一個 LWS 基因^{[44, 9]}，而這種革新開始提供靈長類重新擁有了三色視覺的能力。例如山魈因此得以演化出藍色的臉譜，但牠們利用的原理是相干散射（coherently scattering）^[49]，而不是單純的色素。

2022/07/06 編按：
多出來的 LWS 基因只是感測綠色，和藍色的山魈臉譜沒關係，前後並沒有因果關係。

• 能生物螢光的哺乳類

生物螢光簡單來說就是生物將短波長的光吸收後並重新發射成長波長的光，與舊印象不同，有趨勢顯示越來越多哺乳類物種被發現能夠進行生物螢光，雖然生物螢光的生態功能與起源目前還有爭議，但可能與中新世古氣候及物種的生活型態具有密切關係^[25]。

目前已知的在紫外線下具有生物螢光毛皮的哺乳類物種中，全部都是夜行性的，其中包括：鴨嘴獸^[1]、美洲飛鼠屬 （ Glaucomys spp.）^[32]、跳兔（Pedetes capensis）^[46]和一些負鼠科 （ Didelphidae）物種^[47]。

• 非洲金鼴

非洲金鼴（Amblysomus hottentotus、Amblysomus septentrionals、Chrysochloris asiatica ＆ Eremitalpa granti）是一群撒哈拉以南特有的視力退化食蟲性穴居動物^[33]，牠們的毛髮具有特殊的虹彩（iridescent），能反射出藍綠色的高光，並且在電子顯微鏡下Snyder等人發現這些槳狀毛髮的超微結構^[53]，這構造除了能成色外還具有增加毛鱗耐磨性與減少摩擦力等功能，他們假設：因為缺乏視覺能力，非洲金鼴的虹彩既不是性擇的產物，也不可能起到偽裝的作用，唯一的可能就是毛髮在這種結構下能夠幫助非洲金鼴在地下移動時，減少在泥沙中的湍流，而毛髮的虹彩可能就只是演化下的副產品。

哺乳類的著色並沒有想像中的單調

雖然本篇的先入為主認為哺乳類的著色就是不豐富的，但如果論及花紋以及圖案了話，也有觀點是認為哺乳類的著色其實是很多樣的^[8]，況且如上面所提及的案例，就算以我們人類的視角，也有越來越多證據顯示某些哺乳類的顏色也沒那麼單調。正如前面所說的對於動物的著色而言，真正重要的是訊息的接受者，所以如果侷限於人類的視角了話，其實是難以了解其全貌的。

最後要提醒的是，即使夜行瓶頸影響了之後哺乳類的視覺系統，很多證據也顯示視覺與著色之間是有共演化關係的，特別是那些具有婚姻色或雌雄二型性的物種，但是對於隱蔽與偽裝色等來說，證據其實是有限的^[37,55]，更何況有如同非洲金鼴一樣的個案存在^[53]。所以總體而言，這算是一個還滿複雜的議題，某些時候在宏觀演化學上不一定有所謂的必然^[27]，演化並不是說一定會這樣發展或那樣發展，更多的其實是要看這些生物在一定時空間尺度下要如何應對及適應。

註解

1. 演化輻射指的是一個演化支多樣化的一個過程^[52]。
2. 暗光運動指的是動物在缺乏眼睛等感光器官下，所進行的隨機尋光行為^[19]。

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