怎麼調配黃狗、棕狗，或是黑狗？——狗與狼的遺傳調色盤

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

F 編按：本文編譯自 Live Science

貓是一種神秘而又引人注目的動物，牠們看似深居簡出，但擁有多元的聲音表達：從吸引人類注意的「喵喵叫」，到面對威脅時的「嘶嘶聲」與低沉的「咆哮」。

延伸閱讀：貓咪為什麼總愛對人喵喵叫？看貓如何用聲音征服人類的心

然而，細心的貓奴們可能會注意到，貓有時會對著窗外的鳥兒或屋內小動物玩具，發出一種獨特的「卡卡聲」或「咯咯聲」。這種聲音既像牙齒打顫，又好似一陣陣輕微的顫鳴，卻很難歸類到常見的喵叫或咆哮裡。這種名為「chatter」的行為，究竟在貓的生活中扮演什麼角色？目前科學界尚未對此有定論，但有幾種廣為討論的假說，或許能為我們提供一些思考方向。

卡卡叫：情緒的釋放或表達？

有些貓行為專家推測，貓咪在看到獵物（如窗外的鳥、老鼠）卻無法接近時，會因「欲捕無法」的挫折感或興奮感，發出這種「卡卡聲」。就像人類遇到障礙時，可能會發出抱怨的咕噥聲或乾著急的嘆息聲一樣，貓咪的「喀喀聲」也可能只是把當下的情緒外顯，並非有特別針對人或其他動物的溝通目的。

• 情緒假說：
  • 挫折：當貓看見鳥兒在窗外飛舞卻無法撲殺，內心焦躁，遂用聲音抒發。
  • 興奮：或許貓在準備捕獵時也感到高度亢奮，因此嘴部不自覺抖動並出聲。

要在科學上驗證「情緒假說」並不容易，因為需要同時測量貓咪行為和生理指標。例如，研究人員可能需要測量貓咪在卡卡叫時的壓力荷爾蒙變化，才能確認牠們究竟是帶著正面興奮，或是負面挫折的情緒。不過，由於貓的獨立特質，實驗設計往往困難重重，樣本量要足夠也不容易，所以至今沒有定論。

增強嗅覺？貓咪的「第二鼻子」

另一種說法則認為，貓咪發出「卡卡聲」時，可能同時開啟了其位於口腔上顎的「犁鼻器」（vomeronasal organ），也稱作「賈氏器官（Jacobson’s organ）」。這個感知器官能捕捉一般鼻腔聞不到的化學分子，如費洛蒙或特定氣味分子，因此對貓的求偶、社交和獵捕行為都非常重要。

• 嗅覺假說：
  • 張口呼吸：如果貓咪一邊「咯咯咯」地開合上下顎，可能在嘗試讓空氣（及其中所含的氣味分子）進入犁鼻器。
  • 蒐集更多環境資訊：在確定下手前，更完整的嗅覺分析或能提高牠們獵捕成功率，或是幫助判斷環境中是否有其他潛在威脅或機會。

然而，要科學驗證「增強嗅覺假說」同樣不簡單。研究人員不僅要觀察貓咪在卡卡叫時的行為，也需要測量牠們是否真的打開了更大的氣道，並在那個同時有效使用犁鼻器。這些行為與生理測量都必須在相對可控卻又不影響貓自由行動的實驗環境中進行，實務上難度頗高。

聲音模仿：貓咪的「偽鳥叫」？

第三種最有趣也最具「野性色彩」的假說，是「模仿獵物聲音」。在野外，一些中南美洲的小型貓科動物（例如：長尾虎貓，又稱美洲豹貓或瑪家貓，Margay）曾被觀察到，在捕獵小猴群時，發出類似猴子叫聲的音調；有些當地原住民族群也傳說，叢林裡的某些捕食者會模仿目標獵物的聲音來誘捕。由此推測，家貓看到鳥兒時發出的「卡卡聲」，可能包含些微模仿鳥兒啁啾的元素，試圖降低獵物警戒或甚至吸引獵物靠近。

• 模仿假說：
  • 案例參考：野生貓科動物曾出現學習或偽裝聲音的紀錄。
  • 家貓可能繼承的行為：家貓的祖先——北非野貓（African wildcat）及其他小型貓科物種，是否具備聲音模仿能力？這在生物演化研究上仍是未解之謎。
  • 缺乏大規模觀察：由於小型野生貓科動物研究資料有限，且家貓實驗更不易做大樣本長期追蹤，最終導致此理論尚未獲得廣泛實證。

貓咪行為研究的挑戰：野性祖先的重要性

探討貓咪行為，常常需要回溯至野生祖先的棲地環境。家貓（Felis catus）普遍被認為源自北非野貓（Felis lybica），然而，野貓習性的研究本就不多，尤其是關於聲音與捕獵策略更是資料有限。我們想知道「為什麼家貓會卡卡叫」，首先要確定：「牠們的野性祖先或其他小型貓科，也有同樣的行為嗎？」若有，家貓則可能繼承自古老基因；若無，則可能是家貓在與人類共處的環境中演化出的新行為。

再者，貓在實驗室中的「不可控」因素相當多。貓不像狗般樂於服從人類指令，常有自己的規律與個性。要在實驗情境下穩定地誘發貓的「卡卡叫」行為、同時檢測牠們的生理和心理反應，並確保每隻貓的個體差異都被考慮到，這些都對研究團隊是極大考驗。

對於許多貓奴來說，貓咪坐在窗邊，一邊盯著外頭的鳥兒或松鼠，一邊發出獨特的「卡卡聲」，是一幕既可愛又神祕的風景。究竟牠們是在抒發情緒、強化嗅覺、抑或真的在「假扮鳥叫」以誘捕獵物？目前沒有確切的答案。然而，也正因為這層未知，貓貓才更顯得迷人。

2024 年諾貝爾生理學或醫學獎榮耀地頒發給了兩位傑出的科學家——維克多·安布羅斯（Victor Ambros）和蓋瑞·魯夫昆（Gary Ruvkun），以表彰他們對 microRNA 的發現和研究。他們的工作揭示了一種過去人類一無所知的基因調控機制，不僅顛覆了我們對生物學的理解，還為未來全新的醫療技術開啟了大門。那麼，什麼是 microRNA？它是如何被發現的？又能用來治療哪些棘手的疾病？

microRNA 是什麼？

首先，讓我們澄清一個常見的誤解：microRN A並非我們熟知的 mRNA（信使 RNA）。microRNA，中文稱為微型核糖核酸，是一種長度僅有 20～25 個核苷酸的小型 RNA 分子。與長度動輒數百甚至數千個核苷酸的 mRNA 相比，microRNA 確實名副其實地「微」。

microRNA 本身並不會被轉譯成蛋白質，但它在基因調控中扮演著關鍵角色。它能夠與特定的 mRNA 結合，抑制或調節這些 mRNA 的轉譯，從而控制蛋白質的合成。這種調控機制被稱為「轉錄後基因調控」（post-transcriptional gene regulation），是細胞精確控制基因表達的重要方式。

它如何調控基因表現？

在細胞中，DNA 是遺傳信息的載體，但它需要通過轉錄和轉譯過程才能發揮作用。轉錄（transcription）是將 DNA 上的遺傳信息轉錄到 mRNA 上，而轉譯（translation）則是將 mRNA上的信息轉譯成蛋白質。

然而，microRNA 在轉錄與轉譯之間的關鍵環節發揮了調控作用。它可以與目標 mRNA 分子結合，阻礙或抑制其轉譯過程，從而控制特定蛋白質的生成。這就像是在烹飪過程中，microRNA 扮演了一個負責調整出菜速度的協調人員，決定了哪道菜（蛋白質）應該在何時上桌（被合成）。

更有趣的是，microRNA 與 mRNA 之間並非一對一的關係。一個 microRNA 可以調控多個 mRNA，而一個 mRNA 也可能受到多個 microRNA 的影響。這種多對多的關係，使得細胞內的基因調控網絡極為複雜，但也提供了極大的靈活性，讓細胞能夠精確地適應內外環境的變化。

microRNA 的發現經過

microRNA 的發現充滿了機緣巧合。上世紀 80 年代，安布羅斯和魯夫昆對基因在不同時序活化的機制深感興趣。他們選擇了秀麗隱桿線蟲（C. elegans）作為研究對象，這種微小的線蟲體長僅 0.1 公分，但擁有肌肉、神經等多種細胞類型，且全身透明，非常適合觀察和研究。

他們發現，當線蟲的 lin-14 基因發生突變時，線蟲會跳過幼蟲的第一發育階段，直接進入第二階段，導致成蟲體型較小。而當 lin-4 基因突變時，第一發育階段會被延長，成蟲體型較大。他們推測，lin-4 可能通過抑制 lin-14 的表現來調節線蟲的發育。

經過數年的研究，安布羅斯證明了 lin-4 會產生一段不編碼蛋白質的短鏈 RNA，這正是 microRNA。同時，魯夫昆發現，lin-14 的 mRNA 雖然正常轉錄，但在轉譯過程中被抑制，導致基因表達受阻。兩人的研究互相印證，揭示了 microRNA 如何通過結合目標 mRNA，控制基因的表達。

然而，這一重要發現並未立即引起廣泛關注。當時的科學界普遍認為，這種機制可能僅存在於線蟲中，對於其他生物並無意義。直到 2000 年，科學家們在多種生物中發現了類似的 microRNA，證明了這種調控機制的普遍性和重要性。

microRNA 可以用於治療哪些疾病？

microRNA 在生物的生命歷程中扮演著重要角色，從胚胎發育、器官功能到老化過程，都與其息息相關。目前，已發現的人類 microRNA 種類可能超過 2500 種，並且這個數字還在不斷增加。

在醫學領域，microRNA 的發現為多種疾病的治療帶來了新的希望。

1. 癌症治療

microRNA 與癌症的關係密切。研究發現，某些 microRNA 的異常表達可能導致細胞無限制地增殖，從而形成腫瘤。通過調節這些 microRNA 的表達，有可能抑制癌細胞的生長。目前，已有生物科技公司開始研發基於 microRNA 的抗癌療法。

2. 神經退行性疾病

在阿茲海默症、帕金森氏症等神經退行性疾病中，microRNA 也被發現參與了病理過程。調節特定的 microRNA，有望減緩疾病的進展，改善患者的生活質量。

3. 心血管疾病

microRNA 在心肌梗塞、心臟衰竭、動脈硬化等心血管疾病中也扮演著關鍵角色。通過調節相關的 microRNA，有可能促進心肌細胞的再生，恢復心臟功能。

4. 其他疾病

此外，microRNA 還與先天性聽力損失、眼科疾病、骨骼疾病、糖尿病、自身免疫疾病等多種疾病相關。研究者們正積極探索 microRNA 在這些領域的治療潛力。

挑戰與未來展望

儘管 microRNA 在醫學上具有巨大潛力，但要將其應用於臨床治療，仍然面臨著諸多挑戰。

1. 脫靶效應

由於 microRNA 可以影響多個目標 mRNA，調節一個 microRNA 可能會對多個基因的表達產生影響，導致不可預測的副作用。如何提高 microRNA 療法的精準性，減少脫靶效應，是一大難題。

2. 遞送系統

microRNA 分子在體內容易被降解，如何將其穩定地運送到目標細胞或組織，是技術上的另一個挑戰。需要開發高效、安全的遞送系統，確保 microRNA 能夠發揮預期的治療效果。

3. 安全性和有效性評估

任何新的治療方法都需要經過嚴格的安全性和有效性評估。microRNA 療法需要經過大量的臨床試驗，才能最終應用於臨床。

然而，這些挑戰並未阻止科學家們的熱情。隨著技術的不斷進步，我們有理由相信，microRNA 療法將在未來為人類的健康帶來重大突破。

結語

microRNA 的發現，不僅顛覆了我們對基因表達和調控的傳統認識，還為醫學領域帶來了革命性的變革。2024 年諾貝爾生醫獎的頒發，是對安布羅斯和魯夫昆兩位科學家傑出貢獻的最高肯定。

未來，隨著對 microRNA 研究的不斷深入，我們有望開發出更多基於 microRNA 的診斷和治療方法，為癌症、阿茲海默症、心臟衰竭等棘手疾病帶來新的希望。

如果你對生物醫學領域感興趣，或許下一個重大突破將由你來實現。microRNA 的故事告訴我們，即使是最微小的發現，也可能帶來巨大的改變。