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動物中也有「左撇子」

科學松鼠會_96
・2012/10/26 ・2339字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 522 ・七年級

左撇子,別自卑!

你是左撇子嗎?如果答案肯定,你就屬於在人群中只佔十分之一的少數派。在學習、生活中,也許你曾遭遇過一些尷尬和痛苦,比如,吃飯的時候怕和你的筷 子打架,誰都不願意挨著你坐。比如,從左至右的書寫過程中,手指會蹭花剛剛寫下的字。再比如,手工課上用剪刀會讓你的左手痠疼……。

不僅如此,在曾經愚昧的社會時期,左撇子還因為是少數派而常常遭受歧視,甚至在今天的英文中,還有「Sb. has two left feet」(某人有雙蠢笨的腳)這樣蔑視左撇子的俚語,而right(右)則代表「正確、可以、權力」等等積極的含義。 隨著社會的開明程度不斷提高,左撇子們的境遇變得越來越好,甚至在某些領域還獨佔鰲頭。比如,在體育競賽中,左撇子的擊劍手、棒球投球手、拳擊手,相比於 同實力右撇子選手,則更容易獲得勝利。再來看一個事實,在美國的倒數前7任總統中,有4位都是左撇子——福特、老布什、克林頓和奧巴馬(圖1)。左撇子並非生理缺陷,而是正常的遺傳現象,科學家稱它為「偏側優勢」。

【圖1:美國的左撇子總統們】

動物世界中的左撇子

動物世界中也有偏側優勢的現象嗎?有,沒準你家的貓咪就是常喜歡用左前爪的左撇子呢。來自英國的研究人員以42只家貓為研究對象,讓它們完成一項複 雜的取食任務——從一個窄口罐子中取出金槍魚肉(圖2)。結果發現,在十幾次的取食測試中,21只母貓有20只都使用右爪。而21只公貓中有20只習慣用 左爪……研究人員說,家貓對左右爪的使用偏好只有在完成一些較複雜的任務時才十分明顯。這就好比對人來說,打開一扇門用左右手都可以輕鬆搞定,但涉及用筷 子或寫字這樣的複雜行為時,就開始體現出左手或右手使用偏好。用你家裡的貓咪驗證一下這個實驗吧?當然,前提是你家的咪咪沒有結紮。

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credit: CC by Martijn Nijenhuis@flickr

【圖2:貓咪的偏側優勢 】

按照上面的實驗結論,貓咪們是「男左女右」的堅定執行者,寵物狗們則沒有這麼統一。澳大利亞悉尼大學獸醫學院的保羅·麥克里維(Paul McGreevy)博士領導的研究小組在對270只種類不同的狗進行長期觀測後發現,15%的狗是右撇子,15%的狗則是「左撇子」,剩下70%的狗沒有明顯的使用偏好。麥克里維認為,左撇子或右撇子的狗更容易被訓練成為適合特定工作的狗,比如導盲犬或警犬。那些對左爪或右爪缺乏使用偏好的狗更容易對聲音 產生恐懼。他說:「如果一隻狗被打雷聲或鞭炮聲嚇得半死,顯然它不適合做緝毒犬或導盲犬。」推廣麥克里維博士的方法,可以幫助人們在訓練特種狗(圖3)和 挑選優秀的寵物狗時,節約大量的時間和金錢。

【圖3:有偏側優勢的狗有出色的表現】

如何判斷你家的寵物狗是「左撇子」還是「右撇子」?並不是一件容易的事情。麥克里維和他的研究小組準備了一種圓筒狀的容器,裡面盛好狗食。接受測驗的狗要 吃容器裡的食物,就必須用一隻爪子按住容器,使之靜止不動。每隻狗接受100次這樣的測驗,然後研究人員根據這100次內這隻狗使用左爪和右爪的偏好,判 斷這隻狗是「左撇子」還是「右撇子」。有時候,僅判斷一隻狗的偏側性就需要花費4小時左右時間。如果你的時間充裕,不妨在家中試試看? 家裡養的寵物鸚鵡的同學們!如何來檢測你家的鸚鵡是哪側優勢呢?可以準備一些水果給它,看它最經常用哪只爪子來抓。科學家們的研究指出,大部分鸚鵡都是左 撇子(圖4)。

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【圖4:大部分鸚鵡是左撇子】

想一想,在田徑場上跑步時,你喜歡逆時針還是順時針跑?大部分人及正規的競賽都選擇逆時針方向奔跑,這是因為我們人類的心臟在身體的左側,相對右側更沉, 逆時針繞圈更穩定。因此,右腿比左腿邁的步子更大的「左腿主導馬」(左撇子馬),因左拐時更具優勢而更受到騎手們的青睞。有些馴馬者還會採用遮住馬的左 眼,鼓勵馬兒更大幅度地去邁右腿的方式來調整那些「右腿主導馬」(右撇子馬),以便它們能更好地競賽。 軟體動物蝸牛,好像沒有明顯的肢體來表決自己對於左還是右更青睞,但通過它們硬殼上的清晰螺紋,科學家發現,在已知的70000種蝸牛中只有大約10%是 左旋的(左撇子),右旋的(右撇子)佔了絕大多數(圖5)。

 【圖5:大部分軟體動物的殼是右旋的。圖片出處

2009年一篇來自著名科學期刊Nature的文章指出,決定蝸牛的殼左右旋轉的是一個名叫Nodal的基因。該基因在蝸牛受精卵分裂成4個細胞時開始起作用,如果將這個基因掩蓋住,不讓它作用,蝸牛的殼的螺旋現象就消失了。

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【圖6:a,e為對照;b,c,d,f,g,不同程度地掩蓋了Nodal基因,正常情況下產生的螺旋消失了。圖片出處

結語

其實,在動物世界中,無論是哺乳動物、鳥類、魚類還是無脊椎動物,這樣的偏側優勢現象到處都是。它的成因,是演化長河中,和多變的環境不斷相互適應的過程中,變得日趨複雜的神經系統。

  1. 美國總統中的左撇子們(NYT)
  2. 貓咪的性激素決定左右撇(英國貝爾法斯特女王大學一個研究小組在2009年8月第78期《動物行為學》雜誌上報告)
  3. 狗狗左撇子
  4. 鸚鵡大多數是左撇子:(1)Zeigler, H. Phillip & Hans-Joachim Bischof, eds. Vision, Brain, and Behavior in Birds. Cambridge, MA: MIT Press, 1993. 239. (2)Parrots prefer ‘left handedness’
  5. 蝸牛的殼

轉載自科學松鼠會|作者:段玉

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科學松鼠會_96
112 篇文章 ・ 6 位粉絲
科學松鼠會是中國一個致力於在大眾文化層面傳播科學的非營利機構,成立於2008年4月。松鼠會匯聚了當代最優秀的一批華語青年科學傳播者,旨在「剝開科學的堅果,幫助人們領略科學之美妙」。願景:讓科學流行起來;價值觀:嚴謹有容,獨立客觀

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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精神個案系列:罌粟上癮的天鵝與鸚鵡
胡中行_96
・2023/06/25 ・2539字 ・閱讀時間約 5 分鐘

中歐國家斯洛伐克西南部,緊鄰匈牙利的邊界上,有個人口約3萬幾千人的小鎮,叫作 Komárno。[1-3]農夫 Balints Pam 在當地種植罌粟已有多年,卻是第一次見到這種景象:[4]根據歐洲的新聞媒體報導,由於近年氣候變化,喀爾巴阡山脈地區冬季溫暖,許多野生天鵝全年滯留,不再隨季節移動。[4]候鳥遷徙的主要目的為覓食,[5]既然不走了,缺乏食物的時候,多少便去田裡逛逛。Balints Pam 的作物當然也難逃一劫。[4]

罌粟田示意圖。圖/Katarzyna Pe on Unsplash

罌粟

在罌粟屬(Papaver)之下,鴉片罌粟(Papaver somniferum L.)和渥美罌粟(Papaver setigerum D.C.)這兩個種,皆含有嗎啡(morphine)、可待因(codeine)、蒂巴因(thebaine)、那可汀(noscapine或narcotine)與罌粟鹼(papaverine)。不過,以上 5 個鴉片生物鹼(opium alkaloids)在鴉片罌粟中的含量,均勝過渥美罌粟。[6]因此,作為經濟作物,種植前者才划算。

鴉片罌粟的花瓣脫落後 5 至 10 天,可以收成其蒴果中的乳膠,乾燥即為鴉片(opium),也就是萃取嗎啡等藥物的原料。如果整株草本植物擺著任它繼續長,接下來在成熟的蒴果裡,便會有能以機器採收,適合做麵包及糕點的罌粟籽。1970 年代以前,人們以為乳膠流完才生出來的罌粟籽,不含藥用成份。後來才發現,原來它們亦有鴉片生物鹼,吃了藥檢也會呈陽性。好在經過清洗和其他處理後,含量會降低。科學家推測,這是因為罌粟籽在蒴果裡成長時,只是外面沾到乳膠,內部並不受影響。[6]

罌粟乳膠。圖/George Chernilevsky on Wikimedia Commons(CC BY-SA 4.0)

捷克與斯洛伐克一帶,常見的鴉片罌粟品種裡,[註1]11 個得在春季播種;另外 3 個則於冬季種植。[7]若在 2 月底到 3 月初,埋下前者的種子;大約同年 7、8 月,即可收成。[8, 9]2023 年 2 月,滂沱降雨在 Balints Pam 的田裡,匯成一潭大水窪。飲水和春芽引來了野生天鵝。[4]

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經濟損失

前述的種植、採收與清洗等方法、程序和注意事項,是給人類參考的;入侵Balints Pam家罌粟田的天鵝,才不管那麼多。牠們從根到花,一網打盡。[4]以成年的疣鼻天鵝(mute swan;學名Cygnus olor)為例,一隻體重約 11 到 19 公斤,每日食用的植物可達 4 公斤重。[10] [註2]牠們從零星造訪,到呼朋引伴,最後毒癮已深,對罌粟田趨之若鶩,流連望返。4 個月下來超過 200 隻天鵝,破壞了 5 公頃的田地,造成 Balints Pam 約 1 萬歐元的損失。更慘的是,由於以往牠們極少傷害作物,所以斯洛伐克的農業保險和國家補償,都不涵蓋此項。[4]

成群的天鵝來了…當然不只男版《天鵝湖》的陣仗。圖/New York City Center on Giphy

嗑毒的鸚鵡

全球許多地方均有合法的罌粟種植產業,例如:中南美洲、加拿大、澳大利亞、印度、中國、羅馬尼亞、匈牙利、伊朗、土耳其、西班牙、法國、英國、荷蘭、奧地利、德國、波蘭、捷克和斯洛伐克等。[6, 11]其中印度也有類似的案例,不過搞破壞的是鸚鵡。[12]

2015 年該國的某些罌粟田,開始有鸚鵡出現。2017 年政府為此發出警告。然而鸚鵡聰明絕頂,刻意降低行動的音量,並選在農夫劃開蒴果後進攻。當農地採用擴音廣播嚇阻,癮頭難戒的鸚鵡不僅沒嚇得鳥獸散,還拿出鳥窮則啄的決心,力拼到底。[12]且不論這驅趕成效有多失敗,為何同樣遭殃,斯洛伐克農夫 Balints Pam 卻沒有積極抵禦?

印度罌粟田裡的鸚鵡。影/Asian News International on Twitter

垂死的天鵝

天鵝在斯洛伐克屬於保育類動物,別說舉槍射殺,就連攪擾都算違法。因此,這則關於天鵝的故事,雖不如《天鵝湖》般淒美,但註定是齣悲劇。Balints Pam 田裡的天鵝疲倦、恍惚,飛不起來,而且即至 2023 年 6 月為止,已有幾十隻中毒身亡。[4]那麼現在該怎麼辦呢?

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抓天鵝?讓專業的來!圖/New York City Ballet on GIPHY

「農民應該申請下一季的豁免權,以便驅離鳥類。」自然保育部門的官員口氣事不關己:「早在那裏的就用手趕走,除此以外別無他法」。[4]事發 4 個月後,Balints Pam 終於獲得許可,請動保人員來把天鵝抓去勒戒。[13]

滯留斯洛伐克罌粟田的天鵝。影/DW News on Twitter

  

備註

  1. 品種(varieties)是種(species)下面的分類。[14]
  2. 網路上的中、英文新聞報導,似乎都沒指出種類;但是從參考資料 13 的影片看來,像是疣鼻天鵝。
  1. Komárno“. (29 OCT 2014) Encyclopædia Britannica, UK.
  2. European Union. ‘Komárno’. Travel to Slovakia. (Accessed on 20 JUN 2023)
  3. Nitriansky kraj – Characteristic of the region’. (24 FEB 2023) Statistical Office of the Slovak Republic.
  4. In Slovakia, swans became “drug addicts” after feasting in a poppy field’. (11 JUN 2023) Baltics News, Estonia.
  5. Ramon A. (17 FEB 2021) ‘Climate change affects birds in Europe and North-America differently than in the Mediterranean, and could expose them to a climate trap’. CREAF el Blog, Spain.
  6. Carlin MG, Dean JR, Ames JM. (2020) ‘Opium Alkaloids in Harvested and Thermally Processed Poppy Seeds’. Frontiers in Chemistry, 8:737.
  7. Mikšík V, Lohr V. (2020) ‘The Czech Republic Producer of Breadseed Poppy’. Ministry of Agriculture of the Czech Republic.
  8. Farmers’. Sotiva Seed Ltd, Hungary. (Accessed on 20 JUN 2023)
  9. Košťál D, Čechovičová G. (07 MAY 2019) ‘Traditional and More Desired Poppy’. Grand Magazine, Slovakia.
  10. Invasive species: mute swan’. (15 JUN 2017) Environment and Climate Change Canada, Government of Canada.
  11. Yazici L. (2022) ‘Influence of different sowing times on yield and biochemical characteristics of different opium poppy (Papaver somniferum L.) genotypes’. Journal of King Saud University – Science, 34(8):102337.
  12. Felton J. (02 MAR 2019) ‘Opium-addicted parrots are wreaking havoc on poppy farms in India’. Business Insider, U.S.
  13. Curr M. (14 JUN 2023) ‘Poppy-addicted swans go cold turkey’. Deutsche Welle, Germany.
  14. Oxford University Press. ‘Variety’. Oxford Reference, UK. (Accessed on 21 JUN 2023)
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左撇子是遺傳嗎?基因對慣用手扮演的角色——《左撇子的隱形優勢》
如何出版
・2023/05/08 ・928字 ・閱讀時間約 1 分鐘

從日本的人口總數來看,左撇子的比例大約有 10 %。

那麼,左撇子和右撇子是如何決定的呢?

右撇子有演化上的原因嗎?

關於決定慣用手的因素,有好幾種說法。

首先是人類的心臟偏左側,所以需要在保護自己要害的同時用右手作戰,所以右撇子才會越來越多。另一個是環境因素,因為早在石器時代就已經有很多右撇子,才做了很多右手使用的工具。還有個說法是人類為了運用更複雜的工具來打獵,開始需要透過語言溝通交流,於是屬於語言腦的左腦較為發達的人,才會經常運用可以控制左腦動向的右手。

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基因的角色

為何在人類進化的過程中右撇子越來越多,目前還沒有找出確切的原因。

不過,我認為決定右撇子和左撇子的主因,多半是取決於基因的影響。

根據麥克麥納斯.I.C 和 布萊登.M.P 在 1992 年的統計結果,雙親都是右撇子的話,孩子是左撇子的機率只有 9.5 %。右撇子配左撇子的父母,則是有 19.5 % 的機率生出左撇子;而父母都是左撇子的話,孩子有 26.1 %的機率是左撇子。

圖/《左撇子的隱形優勢》

實際上我的家人也是,我的兒子是左撇子,妹妹的兒子也是左撇子,感覺得出來有左撇子的家庭比較容易生出左撇子的孩子。

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但是,現在尚未發現可以決定慣用手的基因。

不過,目前已經慢慢證實左撇子擁有特定的基因群組了

應該有不少人在孩提時代是左撇子,卻被迫矯正成右撇子吧。我原本也是左撇子,曾有一段時期很討厭自己無法跟別人一樣任意活動右手,所以才自己學會使用右手。

總而言之,現階段已經可以得知,決定慣用手的因素除了遺傳以外,還有出生後的環境影響。

——本文摘自《左撇子的隱形優勢:看過上萬人腦部影像的名醫教你將天賦才華發揮到120%的關鍵》,2022 年 3 月,如何出版,未經同意請勿轉載。

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動物中也有「左撇子」
科學松鼠會_96
・2012/10/26 ・2339字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 522 ・七年級

左撇子,別自卑!

你是左撇子嗎?如果答案肯定,你就屬於在人群中只佔十分之一的少數派。在學習、生活中,也許你曾遭遇過一些尷尬和痛苦,比如,吃飯的時候怕和你的筷 子打架,誰都不願意挨著你坐。比如,從左至右的書寫過程中,手指會蹭花剛剛寫下的字。再比如,手工課上用剪刀會讓你的左手痠疼……。

不僅如此,在曾經愚昧的社會時期,左撇子還因為是少數派而常常遭受歧視,甚至在今天的英文中,還有「Sb. has two left feet」(某人有雙蠢笨的腳)這樣蔑視左撇子的俚語,而right(右)則代表「正確、可以、權力」等等積極的含義。 隨著社會的開明程度不斷提高,左撇子們的境遇變得越來越好,甚至在某些領域還獨佔鰲頭。比如,在體育競賽中,左撇子的擊劍手、棒球投球手、拳擊手,相比於 同實力右撇子選手,則更容易獲得勝利。再來看一個事實,在美國的倒數前7任總統中,有4位都是左撇子——福特、老布什、克林頓和奧巴馬(圖1)。左撇子並非生理缺陷,而是正常的遺傳現象,科學家稱它為「偏側優勢」。

【圖1:美國的左撇子總統們】

動物世界中的左撇子

動物世界中也有偏側優勢的現象嗎?有,沒準你家的貓咪就是常喜歡用左前爪的左撇子呢。來自英國的研究人員以42只家貓為研究對象,讓它們完成一項複 雜的取食任務——從一個窄口罐子中取出金槍魚肉(圖2)。結果發現,在十幾次的取食測試中,21只母貓有20只都使用右爪。而21只公貓中有20只習慣用 左爪……研究人員說,家貓對左右爪的使用偏好只有在完成一些較複雜的任務時才十分明顯。這就好比對人來說,打開一扇門用左右手都可以輕鬆搞定,但涉及用筷 子或寫字這樣的複雜行為時,就開始體現出左手或右手使用偏好。用你家裡的貓咪驗證一下這個實驗吧?當然,前提是你家的咪咪沒有結紮。

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credit: CC by Martijn Nijenhuis@flickr

【圖2:貓咪的偏側優勢 】

按照上面的實驗結論,貓咪們是「男左女右」的堅定執行者,寵物狗們則沒有這麼統一。澳大利亞悉尼大學獸醫學院的保羅·麥克里維(Paul McGreevy)博士領導的研究小組在對270只種類不同的狗進行長期觀測後發現,15%的狗是右撇子,15%的狗則是「左撇子」,剩下70%的狗沒有明顯的使用偏好。麥克里維認為,左撇子或右撇子的狗更容易被訓練成為適合特定工作的狗,比如導盲犬或警犬。那些對左爪或右爪缺乏使用偏好的狗更容易對聲音 產生恐懼。他說:「如果一隻狗被打雷聲或鞭炮聲嚇得半死,顯然它不適合做緝毒犬或導盲犬。」推廣麥克里維博士的方法,可以幫助人們在訓練特種狗(圖3)和 挑選優秀的寵物狗時,節約大量的時間和金錢。

【圖3:有偏側優勢的狗有出色的表現】

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如何判斷你家的寵物狗是「左撇子」還是「右撇子」?並不是一件容易的事情。麥克里維和他的研究小組準備了一種圓筒狀的容器,裡面盛好狗食。接受測驗的狗要 吃容器裡的食物,就必須用一隻爪子按住容器,使之靜止不動。每隻狗接受100次這樣的測驗,然後研究人員根據這100次內這隻狗使用左爪和右爪的偏好,判 斷這隻狗是「左撇子」還是「右撇子」。有時候,僅判斷一隻狗的偏側性就需要花費4小時左右時間。如果你的時間充裕,不妨在家中試試看? 家裡養的寵物鸚鵡的同學們!如何來檢測你家的鸚鵡是哪側優勢呢?可以準備一些水果給它,看它最經常用哪只爪子來抓。科學家們的研究指出,大部分鸚鵡都是左 撇子(圖4)。

【圖4:大部分鸚鵡是左撇子】

想一想,在田徑場上跑步時,你喜歡逆時針還是順時針跑?大部分人及正規的競賽都選擇逆時針方向奔跑,這是因為我們人類的心臟在身體的左側,相對右側更沉, 逆時針繞圈更穩定。因此,右腿比左腿邁的步子更大的「左腿主導馬」(左撇子馬),因左拐時更具優勢而更受到騎手們的青睞。有些馴馬者還會採用遮住馬的左 眼,鼓勵馬兒更大幅度地去邁右腿的方式來調整那些「右腿主導馬」(右撇子馬),以便它們能更好地競賽。 軟體動物蝸牛,好像沒有明顯的肢體來表決自己對於左還是右更青睞,但通過它們硬殼上的清晰螺紋,科學家發現,在已知的70000種蝸牛中只有大約10%是 左旋的(左撇子),右旋的(右撇子)佔了絕大多數(圖5)。

 【圖5:大部分軟體動物的殼是右旋的。圖片出處

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2009年一篇來自著名科學期刊Nature的文章指出,決定蝸牛的殼左右旋轉的是一個名叫Nodal的基因。該基因在蝸牛受精卵分裂成4個細胞時開始起作用,如果將這個基因掩蓋住,不讓它作用,蝸牛的殼的螺旋現象就消失了。

【圖6:a,e為對照;b,c,d,f,g,不同程度地掩蓋了Nodal基因,正常情況下產生的螺旋消失了。圖片出處

結語

其實,在動物世界中,無論是哺乳動物、鳥類、魚類還是無脊椎動物,這樣的偏側優勢現象到處都是。它的成因,是演化長河中,和多變的環境不斷相互適應的過程中,變得日趨複雜的神經系統。

  1. 美國總統中的左撇子們(NYT)
  2. 貓咪的性激素決定左右撇(英國貝爾法斯特女王大學一個研究小組在2009年8月第78期《動物行為學》雜誌上報告)
  3. 狗狗左撇子
  4. 鸚鵡大多數是左撇子:(1)Zeigler, H. Phillip & Hans-Joachim Bischof, eds. Vision, Brain, and Behavior in Birds. Cambridge, MA: MIT Press, 1993. 239. (2)Parrots prefer ‘left handedness’
  5. 蝸牛的殼

轉載自科學松鼠會|作者:段玉

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科學松鼠會_96
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科學松鼠會是中國一個致力於在大眾文化層面傳播科學的非營利機構,成立於2008年4月。松鼠會匯聚了當代最優秀的一批華語青年科學傳播者,旨在「剝開科學的堅果,幫助人們領略科學之美妙」。願景:讓科學流行起來;價值觀:嚴謹有容,獨立客觀