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「如果要變成一種海洋生物,想變成哪種?」海生館館長王維賢博士表示……

PanSci_96
・2012/12/03 ・4207字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 481 ・五年級

11/14結束在屏東來義高中的PanSci TALK 360 第二場後,小編P跟Z,加上胖卡計畫的AJ三人,並沒有離開屏東,而是滿心歡喜地摸魚去……

▲超遠的!!

▲開車開到天都暗了……

透過海生館的陳勇輝主任(也是PanSci的台柱作者)引介,我們來到台灣五大科教展館中人氣最旺的屏東國立海洋生物博物館。跟位於基隆的海科館同期展開籌備作業的海生館,進度比海科館快很多。自2000年8月「台灣水域館」開館以來,創下許多博物館界的記錄,也是第一個以BOT方式成功經營的社教館所。在豔陽始終高照的國境之南,館長王維賢博士接受了PanSci小編的專訪:

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P:為何離開教職,成為海生館的館長?

王:那時候從UC San Diego(加州大學聖地雅各分校)拿到博士學位之後回國,在中山大學海資所(海洋資源所)任教。前任的方館長要退休的時候,就找了我,問我有沒有意願。當時我在中山大學擔任副校長,在跟校長及其他同仁討論過後,大家都很支持,於是我就從一個很繁忙的工作換到另一個更繁忙的工作,今年是我到任的第六年。

P:如果要變成一種海洋生物,想變成哪種?

王:(驚!)(思考很久……)我還真沒想過這問題……我不知道,但我肯定想當野生生物。我還真不知道牠們在想什麼(編:大家都不知道呀…除了…),如果可以的話,我想變成跟人類比較近的野生海洋生物,像是海洋哺乳類-鯨豚類的,感覺比較有智慧,似乎能懂人類的思考。

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P:海生館對周圍在地社區的影響是什麼?

王:我自己就是屏東人,剛調到海生館的時候我都跟同事說,以前我在中山大學,家在高屏溪的另一邊,我終於過河了(眾人笑)。雖然我家不在海生館附近,但是小時候常常放假的時候就到車城一帶玩,其實海生館周圍對我來說很親切。

屏東雖然有墾丁、南灣,但是離開了熱門景點,其實社區的發展都很慢,城鄉差距很大,社區的成員也相對是社會上弱勢的族群。我擔任館長之後,跟同仁有個共識,就是除了海洋生物研究、展示之外,還要幫助周圍的社區;另一方面也是因為海生館算是社會教育單位,和周圍社區的互動也是功能之一。教育部前陣子也提出一個概念,希望能以各博物館為圓心,向周圍擴散影響力。所以我們海生館希望能盡量和社區結合在一起。

像是我們同仁在元宵節的時候,就辦過海洋生物的猜燈謎;還辦過新移民姊妹的研習活動,幫她們能熟悉台灣文化,比較知道怎樣和長輩互動。附近有幾間民宿很積極學習新的東西,海生館就會輔導他們規劃生態旅遊,或是傳授自然解說教育。這些或許跟原本的博物館業務關係比較遠,但我們的同仁都很願意做,我也認為應該要持續。

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海生館在推動很多事情的時候,我們第一個想到的會是恆春在地。像是我們後場(編:指非遊客進入的研究區或水族養殖區)一開放,第一個邀來參觀的就是附近的中小學。

另外,前陣子海生館拿到美國博物館協會的獎-2012博物館連結獎助計畫「Museums Connect」,全球只有十座博物館得獎(編:掌聲鼓勵!!)。所以接下來海生館會與一間美國的博物館合作,兩地的博物館各自選定附近的一所中學,規劃兩邊的交流,我們這邊會集合恆春國中跟車城國中的學生。對方的中學叫做「High Tech High School」,我們一開始聽到名稱還以為弄錯了!後來才弄清楚那是一所位在科技園區的中學,學生家長很多都是高知識分子,學生資質也不錯。不過一般來說,台灣學生數理表現比較美國學生平均還好,所以交流比較不會有太大的落差。

指向光電建築的王館長

預計明年暑假要啟用的光電館會成為海生館跟後面社區的連接點。後面的社區是後灣,社區營造做得非常好,我們館內同仁也有參與。光電館之後會變成海生館的展館之一,不過特別的是它是一個開放空間(編:哦?怎麼說);它不需要經過收票亭,與社區直接相通,而且有動線能直接進到海生館。因為人潮來來往往,所以那裡也很適合辦一些開放的教育活動,BOT的廠商也覺得很好,因為能吸引更多人參觀。

P:海生館的未來方向是?

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王:我希望海生館成為世界一流的博物館!雖然路還很遙遠,但是期待有一天能像史密斯桑尼(Smithsonian)一樣,只要提到這個博物館,大家就馬上想到在展示、典藏及研究的傑出表現。

現在海生館除了展示、教育以外,還有很多研究計畫,還有些養殖的專利跟海洋生物的相關技術轉移。最令人驕傲的就是珊瑚繁殖技術;我們可自行繁殖的珊瑚大概有一百多種。有時候我們會被問到館內展出的許多美麗珊瑚是不是我們直接從海裡取得的,(編:還有人會這樣懷疑呀?)最好的方式就是帶他去看我們的後場。 除提供展場展示供遊客參觀外,還可以供珊瑚相關研究,減少野外採集的壓力,也可以應付海域珊瑚復育的需求。

P:目前海生館經營最辛苦的部分在哪?最喜歡跟討厭的又是哪個部分?

王:海生館在籌備的時候政府就規劃以部分委外經營的方式來運作,這顯示當時政府就預見未來的財政已經無法負荷一個這麼大的博物館了。對民間業者來說,營利是最重要的,要是沒賺錢,就不會經營下去。另一方面,公部門也要監督業者的營運是否符合海生館的教育宗旨,比方我們就堅持不能賣活體生物,像是很多地方都在販賣的小魚、水母、小海葵之類的,這就和我們推動生態保育的宗旨不符。我們也要求展示品質;舉例來說,如果有個投影設備老舊了,我們要請業者更換,但這對業者來說就是開銷、成本啊。所以同仁花蠻多心力在和業者溝通,這需要很多技巧、不容易,我就很佩服同仁;業者可能也覺得這筆生意難作呀,我們意見這麼多(笑)。

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海生館的編制小,比較扁平化,要推動事情的時候比較有效率。我很喜歡整個館都動起來的樣子。

P:海生館有打算要展示深海生物嗎?

王:不太容易。館內只有深海生物標本,沒有活體展示。第三館世界海域館有針對深海的主題,不過是以動畫的方式呈現,算是蠻大膽的嘗試,因為一般水族館都是有水的展示,而我們的概念是無水的水族館。世界上少數水族館有深海生物的活體展示,不過維護很辛苦,而且展示效果不太理想,因為深海生物棲息的環境都是黑漆漆的,不太適合觀察。

P:您專長在海洋化學、環境荷爾蒙,怎樣將自己的專業跟海洋生物連結?

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王:我回國之後就在中山的海洋資源系。聽系名就知道領域很廣,除了生物之外,還有像是海洋化學、海洋地質、海洋物理等都包含在內。我自己專長是環境化學,特別是環境荷爾蒙。在系上服務是蠻愉快的經驗,可以跟不同領域的教授交流,很有趣。海洋科學是一門綜合科學,許多議題需要從不同角度切入,跟不同專家合作。在很多計劃中,跟我互動最多就是生物學家,雖然我不懂生物,但是在他們(生物領域的老師)的薰陶之下,多少有了些生物學的概念。舉例,若是環境荷爾蒙的議題,我負責研究這些物質在海洋中的來源、怎樣作用,然後讓生物專家來研究對生物的影響。

P:對現在國內的環境議題的看法如何?有什麼是我們可以做的?

王:我覺得台灣這十幾年來進步很快,民眾比以前還更關心公共議題,或許也是地方不大,所以訊息傳遞很快。我剛回台灣的時候,國內剛好環保意識抬頭,環境運動很盛。後來很多明顯的環境問題大多都受到控制,像是排黑煙的煙囪跟各種顏色都有的廢水都少了。一些比較深入的問題,像是環境荷爾蒙,還是存在,但是反應的速度比以前快很多,很快就會有檢驗、規範來解決,公民的聲音也比較容易被聽見。我想我們做研究可以把一些環境問題點出來,讓民眾可以重視,也能督促政府單位解決。

當然環境問題會一直發生,不過整個來說我是樂觀看待。

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P:遇到動物保護人士批評活體展示,您會怎麼回應?

王:這問題是所有水族類博物館、動物園的「宿命」。活體展示其中一個目的就是為了教育,親眼看到這些生物的感覺就是很強烈,跟在書上、螢幕上看的感覺不同。比如說今天你不會莫名其妙說要保育北極熊吧?但如果親眼看過牠們,感覺牠們很可愛、有靈性、也許是游泳的姿態很美……怎樣的,才會對牠們的處境有同情。

我想,我們在跟飼養的生物相處時,最重要的是盡到照顧的責任。這些生物是在「犧牲奉獻」,所以我們在專業上,我們都盡量提供最好的照顧,像是最好的水質、餌料,如果有生物生病,其實我們都很擔心。

我們很感謝關心動物福利的人士,因為他們的關心,所以我們才會思考怎樣去改進。比方像小白鯨的展示,其實博物館不能做動物表演,但是還是有一些圈養的訓練是必要的,例如為了要健康檢查,此外,牠們在自然環境中也有一些行為本來就存在;所以我們在訓練的時候,會順便加入一些解說教育,例如當白鯨將訓練員從水中頂上來的時候,其實這跟他們在原始環境中會頂冰塊的行為是一致的。對我們來說,我們不認為這樣算是表演,但不免遭受到質疑,我們討論很久,最後決定就不這樣做,只是開放讓民眾參觀白鯨的定期健康檢查還有平常訓練,旁邊加上解說員解說。長期看起來是個不錯的結果。

左邊展示的是國內廠商取海葵意象設計出的精品燈飾,主要外銷歐洲。

落山風超人,出發!

海生館真的好大。採訪完之後,P、Z、AJ三人各自分頭到各處參觀,但是因為時間有限,實在看不完,加上摸魚摸到有點心理不安,所以又很宅地在海生館拿出筆電開始工作…

不過因為海生館實在太多寶可以挖了,所以之後肯定還要再來囉~

最後一個問題,一樣要來反問各位了:你到過海生館嗎?你記憶最深刻的是哪個部份呢?對海生館有哪些想法呢?請跟我們分享吧!我們會再轉達給王館長喔!

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PanSci_96
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LDL-C 正常仍中風?揭開心血管疾病的隱形殺手 L5
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/06/20 ・3659字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 美商德州博藝社科技 HEART 合作,泛科學企劃執行。

提到台灣令人焦慮的交通,多數人會想到都市裡的壅塞車潮,但真正致命的「塞車」,其實正悄悄發生在我們體內的動脈之中。

這場無聲的危機,主角是被稱為「壞膽固醇」的低密度脂蛋白( Low-Density Lipoprotein,簡稱 LDL )。它原本是血液中運送膽固醇的貨車角色,但當 LDL 顆粒數量失控,卻會開始在血管壁上「違規堆積」,讓「生命幹道」的血管日益狹窄,進而引發心肌梗塞或腦中風等嚴重後果。

科學家們還發現一個令人困惑的現象:即使 LDL 數值「看起來很漂亮」,心血管疾病卻依然找上門來!這究竟是怎麼一回事?沿用數十年的健康標準是否早已不敷使用?

膽固醇的「好壞」之分:一場體內的攻防戰

膽固醇是否越少越好?答案是否定的。事實上,我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種:高密度脂蛋白(High-Density Lipoprotein,簡稱 HDL)和低密度脂蛋白( LDL )。

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想像一下您的血管是一條高速公路。HDL 就像是「清潔車隊」,負責將壞膽固醇( LDL )運來的多餘油脂垃圾清走。而 LDL 則像是在血管裡亂丟垃圾的「破壞者」。如果您的 HDL 清潔車隊數量太少,清不過來,垃圾便會堆積如山,最終導致血管堵塞,甚至引發心臟病或中風。

我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種:高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)/ 圖片來源:shutterstock

因此,過去數十年來,醫生建議男性 HDL 數值至少應達到 40 mg/dL,女性則需更高,達到 50 mg/dL( mg/dL 是健檢報告上的標準單位,代表每 100 毫升血液中膽固醇的毫克數)。女性的標準較嚴格,是因為更年期後]pacg心血管保護力會大幅下降,需要更多的「清道夫」來維持血管健康。

相對地,LDL 則建議控制在 130 mg/dL 以下,以減緩垃圾堆積的速度。總膽固醇的理想數值則應控制在 200 mg/dL 以內。這些看似枯燥的數字,實則反映了體內一場血管清潔隊與垃圾山之間的攻防戰。

那麼,為何同為脂蛋白,HDL 被稱為「好」的,而 LDL 卻是「壞」的呢?這並非簡單的貼標籤。我們吃下肚或肝臟製造的脂肪,會透過血液運送到全身,這些在血液中流動的脂肪即為「血脂」,主要成分包含三酸甘油酯和膽固醇。三酸甘油酯是身體儲存能量的重要形式,而膽固醇更是細胞膜、荷爾蒙、維生素D和膽汁不可或缺的原料。

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這些血脂對身體運作至關重要,本身並非有害物質。然而,由於脂質是油溶性的,無法直接在血液裡自由流動。因此,在血管或淋巴管裡,脂質需要跟「載脂蛋白」這種特殊的蛋白質結合,變成可以親近水的「脂蛋白」,才能順利在全身循環運輸。

肝臟是生產這些「運輸用蛋白質」的主要工廠,製造出多種蛋白質來運載脂肪。其中,低密度脂蛋白載運大量膽固醇,將其精準送往各組織器官。這也是為什麼低密度脂蛋白膽固醇的縮寫是 LDL-C (全稱是 Low-Density Lipoprotein Cholesterol )。

當血液中 LDL-C 過高時,部分 LDL 可能會被「氧化」變質。這些變質或過量的 LDL 容易在血管壁上引發一連串發炎反應,最終形成粥狀硬化斑塊,導致血管阻塞。因此,LDL-C 被冠上「壞膽固醇」的稱號,因為它與心腦血管疾病的風險密切相關。

高密度脂蛋白(HDL) 則恰好相反。其組成近半為蛋白質,膽固醇比例較少,因此有許多「空位」可供載運。HDL-C 就像血管裡的「清道夫」,負責清除血管壁上多餘的膽固醇,並將其運回肝臟代謝處理。正因為如此,HDL-C 被視為「好膽固醇」。

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為何同為脂蛋白,HDL 被稱為「好」的,而 LDL 卻是「壞」的呢?這並非簡單的貼標籤。/ 圖片來源:shutterstock

過去數十年來,醫學界主流觀點認為 LDL-C 越低越好。許多降血脂藥物,如史他汀類(Statins)以及近年發展的 PCSK9 抑制劑,其主要目標皆是降低血液中的 LDL-C 濃度。

然而,科學家們在臨床上發現,儘管許多人的 LDL-C 數值控制得很好,甚至很低,卻仍舊發生中風或心肌梗塞!難道我們對膽固醇的認知,一開始就抓錯了重點?

傳統判讀失準?LDL-C 達標仍難逃心血管危機

早在 2009 年,美國心臟協會與加州大學洛杉磯分校(UCLA)進行了一項大型的回溯性研究。研究團隊分析了 2000 年至 2006 年間,全美超過 13 萬名心臟病住院患者的數據,並記錄了他們入院時的血脂數值。

結果發現,在那些沒有心血管疾病或糖尿病史的患者中,竟有高達 72.1% 的人,其入院時的 LDL-C 數值低於當時建議的 130 mg/dL「安全標準」!即使對於已有心臟病史的患者,也有半數人的 LDL-C 數值低於 100 mg/dL。

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這項研究明確指出,依照當時的指引標準,絕大多數首次心臟病發作的患者,其 LDL-C 數值其實都在「可接受範圍」內。這意味著,單純依賴 LDL-C 數值,並無法有效預防心臟病發作。

科學家們為此感到相當棘手。傳統僅檢測 LDL-C 總量的方式,可能就像只計算路上有多少貨車,卻沒有注意到有些貨車的「駕駛行為」其實非常危險一樣,沒辦法完全揪出真正的問題根源!因此,科學家們決定進一步深入檢視這些「駕駛」,找出誰才是真正的麻煩製造者。

LDL 家族的「頭號戰犯」:L5 型低密度脂蛋白

為了精準揪出 LDL 裡,誰才是最危險的分子,科學家們投入大量心力。他們發現,LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質,其成員有大小、密度之分,甚至帶有不同的電荷,如同各式型號的貨車與脾性各異的「駕駛」。

為了精準揪出 LDL 裡,誰才是最危險的分子,科學家們投入大量心力。發現 LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質,其成員有大小、密度之分,甚至帶有不同的電荷。/ 圖片來源:shutterstock

早在 1979 年,已有科學家提出某些帶有較強「負電性」的 LDL 分子可能與動脈粥狀硬化有關。這些帶負電的 LDL 就像特別容易「黏」在血管壁上的頑固污漬。

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台灣留美科學家陳珠璜教授、楊朝諭教授及其團隊在這方面取得突破性的貢獻。他們利用一種叫做「陰離子交換層析法」的精密技術,像是用一個特殊的「電荷篩子」,依照 LDL 粒子所帶負電荷的多寡,成功將 LDL 分離成 L1 到 L5 五個主要的亞群。其中 L1 帶負電荷最少,相對溫和;而 L5 則帶有最多負電荷,電負性最強,最容易在血管中暴衝的「路怒症駕駛」。

2003 年,陳教授團隊首次從心肌梗塞患者血液中,分離並確認了 L5 的存在。他們後續多年的研究進一步證實,在急性心肌梗塞或糖尿病等高風險族群的血液中,L5 的濃度會顯著升高。

L5 的蛋白質結構很不一樣,不僅天生帶有超強負電性,還可能與其他不同的蛋白質結合,或經過「醣基化」修飾,就像在自己外面額外裝上了一些醣類分子。這些特殊的結構和性質,使 L5 成為血管中的「頭號戰犯」。

當 L5 出現時,它並非僅僅路過,而是會直接「搞破壞」:首先,L5 會直接損傷內皮細胞,讓細胞凋亡,甚至讓血管壁的通透性增加,如同在血管壁上鑿洞。接著,L5 會刺激血管壁產生發炎反應。血管壁受傷、發炎後,血液中的免疫細胞便會前來「救災」。

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然而,這些免疫細胞在吞噬過多包括 L5 在內的壞東西後,會堆積在血管壁上,逐漸形成硬化斑塊,使血管日益狹窄,這便是我們常聽到的「動脈粥狀硬化」。若這些不穩定的斑塊破裂,可能引發急性血栓,直接堵死血管!若發生在供應心臟血液的冠狀動脈,就會造成心肌梗塞;若發生在腦部血管,則會導致腦中風。

L5:心血管風險評估新指標

現在,我們已明確指出 L5 才是 LDL 家族中真正的「破壞之王」。因此,是時候調整我們對膽固醇數值的看法了。現在,除了關注 LDL-C 的「總量」,我們更應該留意血液中 L5 佔所有 LDL 的「百分比」,即 L5%。

陳珠璜教授也將這項 L5 檢測觀念,從世界知名的德州心臟中心帶回台灣,並創辦了美商德州博藝社科技(HEART)。HEART 在台灣研發出嶄新科技,並在美國、歐盟、英國、加拿大、台灣取得專利許可,日本也正在申請中,希望能讓更多台灣民眾受惠於這項更精準的檢測服務。

一般來說,如果您的 L5% 數值小於 2%,通常代表心血管風險較低。但若 L5% 大於 5%,您就屬於高風險族群,建議進一步進行影像學檢查。特別是當 L5% 大於 8% 時,務必提高警覺,這可能預示著心血管疾病即將發作,或已在悄悄進展中。

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對於已有心肌梗塞或中風病史的患者,定期監測 L5% 更是評估疾病復發風險的重要指標。此外,糖尿病、高血壓、高血脂、代謝症候群,以及長期吸菸者,L5% 檢測也能提供額外且有價值的風險評估參考。

隨著醫療科技逐步邁向「精準醫療」的時代,無論是癌症還是心血管疾病的防治,都不再只是單純依賴傳統的身高、體重等指標,而是進一步透過更精密的生物標記,例如特定的蛋白質或代謝物,來更準確地捕捉疾病發生前的徵兆。

您是否曾檢測過 L5% 數值,或是對這項新興的健康指標感到好奇呢?

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螃蟹有痛感嗎?我們是怎麼知道的?
F 編_96
・2025/01/16 ・1669字 ・閱讀時間約 3 分鐘

F 編按:本文編譯自 Live science

螃蟹一直是海鮮美食中的明星,從油炸軟殼蟹到清蒸螃蟹,餐桌上經常見到牠們的身影。有地方也習慣直接將活螃蟹丟沸水煮熟,認為這能保留最多的鮮味。過去人們認為甲殼類缺乏複雜神經結構,不會感受到痛苦,因此不必過度憂心道德問題。但近年來,越來越多研究開始挑戰此一想法,指出螃蟹與龍蝦等甲殼動物可能具備類似疼痛的神經機制。

以前大家相信甲殼類缺乏複雜神經結構,但近期這一認知逐漸受到質疑。 圖 / unsplash

甲殼類是否能感覺到痛?

人類長期習慣以哺乳類的神經構造作為痛覺判斷依據,由於螃蟹沒有哺乳動物那樣的大腦腦區,便被認為只憑簡單反射行動,談不上真正「痛」。然而,新興科學證據顯示包括螃蟹、龍蝦在內的甲殼類,除了可能存在被稱為「nociceptors」的神經末梢,更在行為上展現自我防禦模式。這些研究結果顯示,螃蟹對強烈刺激不僅是本能抽搐,還有可能進行風險評估或逃避策略,暗示牠們的認知或感受方式比我們想像更精緻。

關鍵證據:nociceptors 與自我保護行為

近期實驗在歐洲岸蟹(Carcinus maenas)中觀察到,當研究人員以刺針或醋等刺激手段測量神經反應,牠們顯示與痛覺反應類似的神經興奮;若只是海水或無害操作,則無此現象。此外,透過行為實驗也可看出,寄居蟹在受到電擊時,會毅然捨棄原本的殼子逃離電源,但若同時存在掠食者味道,牠們會猶豫要不要冒著風險離開殼子。這些結果使科學家認為,螃蟹並非單純反射,而可能有對於痛感的判斷。若只是「低等反射」,牠們不會考慮掠食風險等外在因素。

痛覺與保護:實驗結果引發的道德思考

以上發現已在科學界引發廣泛關注,因為餐飲業與漁業中常見「活煮」或「刺穿」處理螃蟹方式,如今看來很可能讓牠們承受相當程度的不適或疼痛。瑞士、挪威與紐西蘭等國已開始禁止活煮龍蝦或螃蟹,要求先以電擊或機械方法使其失去意識,試圖減少痛苦。英國也曾討論是否將甲殼類納入動物福利法保護範圍,最後暫時擱置,但此爭議仍在延燒。

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英國對於是否將甲殼類列入動物福利法的保護範圍,有所爭議。 圖 / unsplash

部分學者保持保留態度,認為雖然甲殼類展現疑似痛覺的行為與神經反應,但與哺乳類相同的「主觀痛感」仍需更多研究證明。大腦與神經系統結構畢竟存在很大差異,有些反射也可能是進化而來的自衛機制,而非真正意義上的感受。然而,科學家普遍同意,既然相關證據已經累積到一定程度,毋寧先採取更謹慎與人道的處理模式,而非輕易推卸為「牠們不會痛」。

海洋生物福利:未來的規範與影響

如果螃蟹被證實擁有痛覺,將牽動更廣泛的海洋生物福利議題,包括鎖管、章魚或多種貝類也可能具有類似神經機制。人類一直以來習慣將無脊椎動物視為「低等生物」,未必給予與哺乳類相同的法律或倫理關注。但若更多實驗持續指出,牠們同樣對嚴重刺激展開避痛行為,社會或終將呼籲修訂漁業與餐飲相關法規。未來可能要求業者在捕撈與宰殺前使用電擊或麻醉,並限制活煮等方式。這勢必對漁業流程與餐廳文化造成衝擊,也引發經濟與文化折衷的爭議。

龐大的實驗數據雖已暗示螃蟹「會痛」,但確鑿的最終定論仍需更多嚴謹研究支持,包括更深入的大腦活動成像與突觸路徑分析。同時,落實到實際操作也需追問:是否存在更快、更人道的宰殺或料理方式?能否維持食材鮮度同時保障動物福利?這種思維轉變既考驗科學進程,也考驗人類對自然資源的態度。也許未來,既然我們仍會食用海產,就該以最小痛苦的方式對待那些可能感受痛苦的生物,為牠們提供基本尊重。

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F 編_96
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一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃

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深海發現大型礦場和「暗氧」!是能源危機的希望還是潘朵拉之盒?
PanSci_96
・2024/09/21 ・2334字 ・閱讀時間約 4 分鐘

深海的暗氧:無光環境中的神秘氧氣生成

深海,被譽為地球最後的未開發疆域,隱藏著許多不為人知的奧秘。數千公尺深的海底沉積了數量龐大的多金屬結核,這些礦物因含有大量珍貴金屬,對現代技術,尤其是能源轉型,至關重要。然而,科學家在探索這些結核的過程中意外地發現了一種神秘的現象:暗氧,即在無光的深海環境中生成氧氣的過程。這一發現不僅可能改變我們對海洋生態系統的理解,還可能重新定義地球早期生命起源的故事。

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長期以來,科學界普遍認為氧氣的生成依賴於光合作用。光合作用是植物、藻類及一些細菌透過陽光將水和二氧化碳轉化為有機物並釋放氧氣的過程。這一過程主要發生在地球表層和淺水區域,是維持大氣和海洋中氧氣含量的核心機制。根據這一觀點,只有在陽光能夠到達的區域,氧氣才能被生成。因此,對於深達數千公尺的深海區域,我們的認識是,氧氣主要來自於表層水透過洋流輸送到深處。

然而,深海中缺乏光源,光合作用無法進行,這意味著氧氣在深海中的供應受到限制。雖然洋流能夠在一定程度上將氧氣輸送到深海,但這一過程極其緩慢,往往需要數百年甚至上千年才能完成一次循環。因此,科學家一直認為深海是一個缺氧的環境。

多金屬結核的發現,是新能源的關鍵,還是海洋生態的災難?

在這樣的背景下,科學家對深海進行了更深入的探索,並發現了錳結核(英語:Manganese nodules),又被稱為多金屬結核這一珍貴資源。多金屬結核是富含金屬的岩石,其主要成分包括鈷、錳和鎳等金屬。這些結核廣泛分佈於全球深海區域,尤其是太平洋海域,儲量高達數兆噸。這些金屬對綠色能源技術,如電池生產,具有極高的價值,吸引了全球各國的關注。

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然而,這些結核不僅是地球資源的寶藏,它們還隱藏著另一個重要的發現。2013 年,科學家安德魯·斯威特曼(Andrew Sweetman)在太平洋克拉里昂-克里珀頓區域進行深海研究時,意外地發現,在封閉的深海水域中,氧氣濃度竟然有所增加。這一現象引發了科學界的極大關注。

科學家探索深海的多金屬結核時,意外發現「暗氧」的存在。 圖/envato

暗氧的生成機制

斯威特曼的研究團隊推測,深海中的多金屬結核可能在某些化學條件下,充當了天然電池。這些結核通過電化學反應將水分解為氧氣和氫氣,從而在無光的環境中產生了氧氣。為了驗證這一假設,團隊在實驗室中模擬了深海環境,並確實觀察到氧氣從結核生成的現象。

不過,這一過程並非如想像中簡單。根據實驗數據,某些海底結核表面的電壓僅為 0.95 伏特,卻能夠生成氧氣,這與理論上需要的 1.6 伏特電壓不符。研究團隊進一步推測,這可能與結核的成分有關,例如含鎳的錳氧化物可能起到了催化作用,降低了反應所需的能量。此外,結核表面的不規則排列及空隙可能也促進了電子轉移和水的分解。

暗氧的發現挑戰了我們對氧氣生成的傳統理解。過去我們認為,地球上的氧氣主要來自於光合作用,但這一現象表明,甚至在無光的深海環境中,氧氣也能通過無機物的電化學反應生成。這意味著,我們對於地球早期氧氣循環及生命演化的認識可能存在重大疏漏。

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尤其值得注意的是,多金屬結核的形成需要氧氣,而這些結核大量出現在深海中,是否表明早期地球上就已經存在非光合作用的氧氣生成機制?如果是這樣,暗氧是否可能推動了地球上生命的起源?這一問題仍然未有定論,但暗氧的發現無疑為生命起源的研究開闢了一條新的途徑。

未來的挑戰:開採深海資源還是守護地球最後的「淨土」?

除了科學研究的價值,多金屬結核也吸引了全球對於深海資源開採的興趣。這些結核富含稀有金屬,特別是對電池生產至關重要的鎳和鈷。然而,大規模的深海開採可能會對海洋生態系統造成嚴重破壞。

對於發現的深海資源,是要開採?還是選擇守護海洋生態? 圖/envato

首先,深海採礦可能導致噪音和光污染,破壞深海生物的棲息地。此外,採礦過程中產生的懸浮物可能對海洋生物,尤其是水母等生物造成生理負擔。研究顯示,水母在模擬的採礦環境中會因應對懸浮物而消耗大量能量,這可能削弱其免疫系統並降低生存率。

因此,雖然深海資源的開採看似能解決當前的能源危機,但國際間對此議題的爭議仍然持續。全球已有32個國家支持暫停或禁止深海採礦,呼籲進行更多的生態影響研究以確保環境保護。

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暗氧的發現,不僅為科學研究帶來新的挑戰,也為深海資源的開採提出了更高的要求。在能源危機與生態保護之間,我們需要尋找平衡點。未來的技術或許能夠在不破壞環境的情況下,模擬自然過程生成多金屬結核,從而實現可持續的資源開採。

此外,暗氧現象的發現也為探索外星生命提供了新的思路。當我們在其他行星上發現氧氣時,不一定意味著那裡存在光合作用生物,可能是類似多金屬結核的無機反應在默默進行。這一發現或許將改變我們對地外生命的定義與尋找方式。

深海的秘密仍在不斷被揭開。從暗氧的發現到多金屬結核的開採,這片未開發的疆域將在未來的科學探索與資源爭奪中扮演至關重要的角色。無論是能源危機的解決還是生態系統的保護,我們都應以謹慎且負責任的態度面對這一未知的領域,避免打開潘朵拉之盒。

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