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塔斯馬尼亞惡魔面臨的曙光與噩夢

Heiman
・2012/09/11 ・1907字 ・閱讀時間約 3 分鐘
大家還記得之前葉綠舒老師介紹塔斯馬尼亞惡魔受頑疾威脅的文章嗎?隨著袋狼的逝去,這些碩果僅存的最大型肉食有袋動物正面臨有史以來最大的絕種危機:一種自然發生,具傳染性的惡魔臉部腫瘤疾病(Devil Facial Tumour Disease,簡稱DFTD)自1996年現身後已消滅了整個族群的85%,做成了超過十萬隻惡魔病亡,並且持續擴散中。動物學家們紛紛預測,若人類再不出手相救,這個惡魔小弟將可能要跟隨袋狼大哥一去不返了。以下介紹的兩個最新研究,分別為這些惡魔及喜愛牠們的人類帶來了一個好消息和一個壞消息。


塔斯馬尼亞惡魔
Image: Byronsdad/iStockphoto/Science Alert

好消息是,動物學家發現了癌細胞通過動物行為入侵惡魔的重要傳染模式,有望以此減低感染。澳洲塔斯馬尼亞大學動物學部的Rodrigo Hamede博士團隊於06及10年間,每三個月就於兩個地點設置數十個陷阱,為期十天。期間他們記錄捕捉到的惡魔的受傷狀況及檢驗牠們是否生有腫瘤。結果發現:一、腫瘤大多數生於口部。二、若一隻塔斯馬尼亞惡魔被咬的次數愈少,則牠感染DFTD的風險會顯著地愈高。同時,因為被咬得愈少代表愈會咬人、愈具攻擊性,因此換句話說,愈具攻擊性的惡魔愈受DFTD所威脅。

綜合以上兩點,可以結論說:原來這些動不動就開咬的高攻擊性惡魔並不是DFTD的「超級傳播者」(造成絕大部份感染的少數個體),相反,牠們是「超級接受者」。牠們是因為咬了較低攻擊性的惡魔身上的腫瘤而受到口部感染,而非因為被較高攻擊性的惡魔咬了。由此看來,咬人似乎是更主要的感染途徑。

葉綠舒老師的文章提到基因體分析可幫助圈養繁殖計劃找出親緣關係遠的惡魔們拿來交配,從而提高惡魔們的基因多樣性,好減慢DFTD散播。幸運的話,甚至可以找到具有DFTD抵抗力的個體來繁殖出更多有抵抗力的後代。現在,這個新研究也為基因體分析圈養繁殖計劃新增了一個可能選項:先找出受DFTD影響較少的族群跟其他族群的基因差異,遺傳學家再和行為學家合作取得更多仔細數據去定義「膽小」及「大膽」的惡魔類型,最後利用這些資料進行減少攻擊性的選擇繁殖,以繁殖出更多從天性行為獲得適應力的後代,去減弱DFTD的散播。

雖然自然選擇下,惡魔自然會向低攻擊性的方向演化,但面對那麼強的傳染病威脅,來不及演化而絕種也是相當可能的。因此,實有必要以人工選擇去強化自然選擇,加速演化。雖然還要更多研究工作才能有效地制定執行管理策略,但保育塔斯馬尼亞惡魔的曙光總算又增強了一分。

壞消息則是這種癌細胞早已煉成了長生不死之身。因此,事與願違,DFTD的感染能力及散播速度將不會自然地下降,甚至很可能變強。澳洲悉尼大學獸醫部的Kathy Belov博士團隊研究DFTD癌細胞染色體的端粒(Telomere),得出這個驚人結論。

端粒是染色體末端的DNA重複序列,像保護蓋一樣防止染色體磨損,保持其完整性,最終防止細胞系的老化。研究團隊原先估計,當DFTD細胞在感染者體內自我複製形成腫瘤時,DFTD細胞會像一般細胞一樣,每次分裂後端粒都會縮短,並累計縮短到一定長度後停止分裂。那麼,DFTD細胞自1996年出現後分裂了數十億次,應該總會出現某程度的劣化吧?可是,研究結果指出,儘管DFTD細胞被證實為自然界其中一種最古老的傳染性癌細胞,DFTD細胞的自我複製速度仍沒減慢過半點。原來DFTD癌細胞和人類的癌細胞一樣,端粒被端粒酶(Telomerase)維護而不會縮短,使癌細胞的分裂不受限制。研究論文的共同作者Beata Ujvari感言DFTD的長壽穩定叫人驚訝,並慨嘆研究揭露DFTD不死身一事使人沮喪。

研究甚至發現,惡魔體內的DFTD癌細胞端粒長度不但沒有縮短過,更和端粒酶的活性一同隨時間增長。這是首次發現端粒酶的活性可以隨時間增強。未來研究方向將會檢驗端粒酶的活性增強會否加速惡魔體內的DFTD癌細胞分裂。雖然還未有研究證據,但仍有合理懷疑作出最壞打算:DFTD的散播速度很可能加強。

因此,「我們是時候加倍努力去保護這物種(斯馬尼亞惡魔)不至絕種。我們發現既DFTD不可能自然消滅,即是說現時的主要希望就只有讓惡魔們不受感染。圈養繁殖計劃是拯救這標誌性的物種不至完全消失所必須的。」Beata Ujvari如是說。研究人員亦指疫苗的開發急不容緩。

最後,我希望基因體分析幫助下的人工選擇繁殖——不論是葉綠舒老師文章提到的抵抗力及親緣差異選擇,還是本文介紹的低攻擊性行為選擇——可以有效減少DFTD傳染率並為疫苗開發爭取時間。

塔斯馬尼亞惡魔北鼻 (影片)
於6:23可聽到惡魔北鼻的叫聲
(本人攝於澳洲墨爾本的Healesville Sanctuary)

參考原文:
基因體分析幫助塔斯馬尼亞惡魔
Aggression endangers Tassie devils
Tasmanian devil disease is immortal (內有原研究論文的連結)

文章難易度
Heiman
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動物科學碩士,主修動物行為及動物福利,喜歡動物行為訓練,亦對動物演化及自然生態互動充滿興趣。學士時代主修動物學及生態學。

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更人道及環保的肉類來源?——淺談「實驗室裡養的鮭魚片」

九姨_96
・2021/09/25 ・2832字 ・閱讀時間約 5 分鐘

那是個典型的炎熱的加州夏日,我剛剛從阿拉斯加釣鮭魚回來。這次的釣魚之行跟之前比不算成功,我的嚮導說,外海的商業漁船過度捕撈及氣候的變化,現在越來越少鮭魚回到河裡,他們擔心未來的魚只會越來越少。非常應景的,我一回來就訪談了一家在舊金山叫 Wildtype 的生物新創公司,他們成功在實驗室生產出鮭魚片。

這個公司是由心臟科醫師/細胞生物學家 Aryé Elfenbein 及耶魯商學院的 Justin Kolbeck 共同創立的。之所以成立這個公司,原因是 Aryé 在醫學領域見識到了,細胞全能性所帶來的可能,也看到了目前海洋及河川污然及過度捕撈的現況。而 Justin 則是因為在阿富汗的經歷,親身體驗過 food insecurity 這件事情有多麽嚴重,進而思考是否有辦法讓資源匱乏的地區也能夠獲得新鮮的食物。

在這樣的前提之下,讓他們重新思考,是否人類真的需要透過動物才能獲取肉?於是,他們在 2019 年一同成立了 Wildtype 這間公司,希望在這海洋、河川資源逐漸匱乏、到處都是塑膠微粒、重金屬的環境下,可以提供一個更永續、更安全、更人道的方式來獲取肉。

而當他們決定這個目標後,他們開始思考要往哪個方向去做,而最後選擇鮭魚主要有三個考量:第一,鮭魚是世界第二大的消費魚種,若能生產鮭魚,對於減少濫捕的會有顯著助益;第二,身為心臟科醫師的 Aryé 認為若要生產商品,也希望將世界帶到比較健康的方向去。富含 Omega-3 的鮭魚,將對大眾的健康更有助益;第三,鮭魚目前市場價格約在每磅 8 美元,比起每磅 1 美元的雞肉,鮭魚的市場價格能提供他們更多的研發空間。

Justin Kolbeck 與 Aryé Elfenbein。圖/作者提供

用「啤酒槽」養出鮭魚細胞?

美國人吃鮭魚,其實只有魚側面的兩塊菲力,其他的部分包括魚頭及內臟,大約有五成的魚體都會在處理後丟棄。於是 Aryé 與 Justin 思考,是否可以生產需要的部位就好?

答案是肯定的,而且其實製作起來更可行,生產魚片還是比生產魚頭來的單純很多。

實驗室鮭魚有兩個主要步驟,第一步在生物反應器(bioreactor)放大細胞數量。就像啤酒發酵槽,在生物反應器裡面放入細胞生長所需的最佳營養,並透過不間斷的打氣循環,讓細胞在裡面懸浮生長。

這個過程,細胞數量通常呈指數性的生長,短短幾週可以生長到萬倍之多。不過有一點要非常注意,整個細胞培養的過程必須是無菌狀態。如若不然,即使只是一個細菌、一顆黴菌孢子,在這麽營養的生長環境之下,也會跟著目標細胞一起被放大數萬倍。

像啤酒發酵槽的「生物反應器」。圖/Wildtype

第二步是讓細胞在支架裡生長。這裡他們利用植物纖維製作出支架,將細胞循軌跡生長,進而成為漂亮的魚片。不過我很好奇,那個鮭魚肉典型的白色紋理是怎麼做到的?Aryé 說那是脂肪細胞。

簡單來說,在生物反應器生長的這群細胞,就像是幹細胞一樣,尚未分化成不同功能的細胞[註1]。他們發現,透過改變支架的軟硬程度,及調整培養基的成分,可以誘導尚未分化的鮭魚細胞,分化成肌肉細胞或脂肪細胞,進而產生橘白相間的鮭魚肉。

培養出的魚肉品質如何?味道好嗎?

由於這個產品從收穫到包裝幾乎沒有時間差,我很好奇這個魚肉到底味道如何?一般市場買到的魚,即使處理得非常快速,還是跟現釣的相去甚遠,魚腮、黏液、內臟、血液,都會帶有腥味。Aryé 笑著說,沒錯啊就像現釣。

現在人其實非常少能接觸到極新鮮的魚,所以大家習慣的魚其實都是有點魚味的。所以他們在試吃的過程,很多人的反應都是他們的魚肉沒有味道,因此後來他們還特別去研究,增加一點空氣接觸,讓肉熟成一下,產生魚味。

關於保存期限,Aryé 表示,由於魚肉是在無菌狀態下生產的,所以非常非常耐放。他們目前還沒有做過完整的儲藏性實驗,但合作的廚師把他們的魚肉(未拆封狀態)放在冰箱一個月之後,吃起來還是超級新鮮。

甚至放置在室溫之下,目前的結果顯示幾天之內都不會腐敗。雖然仍需要更進一步的實驗,但如果結果屬實,短期運輸就能不需要冷鏈,除了降低運輸成本,也可以運送到冷鏈不發達的地區。

用鮭魚細胞培養的鮭魚片。圖/Wildtype

根據一篇 2019 年的訪問[註3],因為結構的問題,這個魚肉產品煮完會散掉,因此只能生食,在我看來這樣可能會降低消費者的購買興趣。Aryé 表示這點已經克服,只需要多培養一些時間,讓細胞間的結構比較扎實,就可以正常烹煮了。所以他們的產品現在可以做各種烹調法,不再局限於生食而已。同時,他們也正在規劃試吃間(tasting room),之後有進一步消息會再行公告。

潛在的吃素市場

我在進行這個訪問之前,先在我的個人臉書做了市調,結果反應最熱烈的是吃素的朋友。除了天生吃肉會過敏、一輩子要吃素的族群以外,很多人吃素是因為抱持著不殺生、不剝削動物、環境保護的原則。

雖然還有一些道德性的思考需要去界定到底吃鮭魚細胞算不算殺生,但普遍吃素的朋友都會願意去嘗試這樣的商品,並非常期待這樣的商品能夠趕快出現在市場上。

目前 Wildtype 的鮭魚,仍在小量生產的試驗階段,所以價格還是很高。目前做一盤六片的鮭魚握壽司,要價 50-100 美金。但他們很有信心,在持續的研發跟改良之後,他們最終希望售價可以降到一磅 10 美金左右,讓消費者可以在 Trader Joe’s(美國的平價超市)之類的商店輕鬆購買。

人造鮭魚還算是「魚」嗎?

目前 Wildtype 尚未拿到 FDA 核准上市的認證,因為這是一個非常嶄新的產品,法規和食品標準都尚未成形。但 Aryé 透露目前的溝通都算順利,他們被要求提供的資料及數據都算合情合理。

我繼續問,那這樣的商品可以被標示為鮭魚嗎?他說這個問題也在討論之中,但應該不會直接就寫鮭魚肉,畢竟和傳統捕撈的鮭魚不同,而且他們也希望告訴消費者這是鮭魚細胞製作而成,並不是源自於傳統的鮭魚。

但根據耶魯消費者中心的市調[註3],由於這個概念太新了,無論是「實驗室鮭魚」、「人造鮭魚」、「人工培養鮭魚」等等,目前並沒有一個名詞可以讓消費者馬上理解。

所以 Aryé 覺得最後可能會像 Impossible burger 那樣,在商品名稱下直接加一個描述句「使用植物製成的漢堡」。而他們公司希望可以在商品名稱 Wildtype salmon 之下,標註「本產品使用鮭魚細胞並在食物加工場域製作」。

最後,他也補充一個很有趣的點:根據他們內部的市調,成人消費者對於這個新概念很難理解,但五歲小孩們卻都能馬上領會。可見以人工培養鮭魚細胞對於下個世代而言是很自然的事。

文獻資料

  1. Wild Type’s Cell-Based Salmon Costs $200, But Not For Long
  2. Allan, S. J., De Bank, P. A., & Ellis, M. J. (2019). Bioprocess design considerations for cultured meat production with a focus on the expansion bioreactor. Frontiers in Sustainable Food Systems, 3. 44-44.
  3. Labeling the future: ______ salmon

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九姨_96
21 篇文章 ・ 524 位粉絲
九姨(Joy),留美園藝博士,副修食品。 現為加州最大草莓苗圃公司研究員。 閒暇時後喜歡做菜和寫文章,並刊載於個人粉專 Joy’s wild garden。
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