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「貓的 20 種叫聲研究」搞笑諾貝爾獎帶你揭開貓狗的真面目!(上集) ft.曾柏諺【科科聊聊 EP67】

PanSci_96
・2021/11/19 ・2830字 ・閱讀時間約 5 分鐘

泛泛泛科學 Podcast 這裡聽:

「喵星人」的心思總是太難猜,連叫聲也很費解,鏟屎官們是否常常誤觸地雷?2021「搞笑諾貝爾」特輯第二彈由 y 編與泛科學作者曾柏諺,解析今年生物學獎的得獎研究:「貓咪如何以 20 種叫聲與人類溝通」。各位貓奴們,來學習聽懂主子的命令吧!

兩人也將從「狗派」與「貓派」的角度,分享各式阿貓阿狗的趣味研究,重新認識貓咪表情與小狗眼神的意涵,了解他們究竟代表安全、焦慮還是逃避型依戀?揭開毛小孩的真面目,就在本集!

圖/Pixabay
  • 01:46 原來泛科學是貓派集合地

「你是貓還是狗派?」向來是最受歡迎的人類二分法,理論上這兩派的人數應該要差不多,不過根據泛科學官網的數據顯示,貓類文章的流量,長期以來都比起狗類文章高出許多,這個現象一直是 y 編心中的不解之謎。然而,y 編也分享到自己身為「狗派」是出於理性的選擇,柏諺則是因為小時候曾被校狗追咬,而由「狗派」轉為「貓派」。

  • 08:14 如何歸結出 20 種叫聲?

本次獲得「搞笑諾貝爾」生物學獎的瑞典學者舒茲(Susanne Schötz),從語音學角度研究,針對 40 隻貓 780 餘次的叫聲,歸結出「貓咪如何以 20 種叫聲與人類溝通」,替各位貓奴們解解惑。「語音學」(Phonetics)主要研究人類如何使用不同器官與部位,發出相異頻率、時長、振幅的聲音,組成日常表達的字詞以傳遞訊息。而舒茲即是以此種方式,研究貓叫聲的頻率、音色等差異,藉以了解「貓語」的奧妙。

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延伸閱讀:鏟屎官們聽令!貓咪如何透過 20 種叫聲支配人類?【2021搞笑諾貝爾-生物獎】

  • 12:46 療癒「呼嚕聲」代表貓咪心滿意足

節目中,也特別播放舒茲研究中的幾種貓咪聲音。「呼嚕聲」與「友善的顫音」,皆屬於貓較平靜與和善時的叫聲。柏諺以養貓經驗說明,發出「呼嚕聲」時,貓多半處於舒服放鬆,或身心感到滿足時的狀態,例如:舒適午後被主人按摩撫摸時,可能會發出此聲響;「友善的顫音」則可能是貓對某事物產生好奇時,像看見窗外鴿子時,較有可能會製造的聲音。

  • 15:38 發出「引擎發動聲」是要大爆發了嗎?

當貓發出有敵意的「咆嘯聲」時,柏諺形容很像「引擎準備發動」的聲音,而前述的「呼嚕聲」則較接近人類打呼或者「引擎怠速運轉」的聲響;另外一種表現警告的「嘶嘶聲」,則可能是遇見陌生事物,嚇到毛豎起來時會出現的聲音。相對於狗較與人親近,柏諺也形容貓與人的關係更像是室友,平常較不會有那麼多「碎念」。

  • 19:00 貓語研究 VS. 喵說 APP

本項研究中,舒茲請貓的飼主將攝影機戴在頭部,以第一人稱視角,紀錄貓所經歷的各種生活情境,歸結出貓在「尋求關注、感到滿足、不滿、覺得有壓力」四種向度時,會產生相異的聲調,當情緒處於前兩者較正面時,語調會相對上揚,情緒處於後兩者較負面時則會下降。

然而,亞馬遜「Alexa」的前工程師 Javier Sanchez ,曾在去年開發 APP「喵說」(MeowTalk),同樣蒐集貓在不同情境下的叫聲,讓機器歸結出 13 種不同的「貓語」。最終讓使用者可透過 APP 判斷自錄的貓語意涵。雖然以上兩種判斷貓語的方式,都還無法完整詮釋貓想表達的內容,但仍可初步判斷貓的情緒狀態。

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  • 22:38 貓語行不通,看表情可嗎?

加拿大貴湖大學(University of Guelph)曾進行研究,找來 6000 位受試者觀看貓的影片,抽掉聲音及背景雜物等資訊,僅讓受試者從貓咪表情,判斷其情緒是正面或是負面。結果顯示,受試者的答題正確率僅有 59%,顯示貓的「高深莫測」並非僅是傳言,不過仍有 13% 的人表現特別好,答題正確率落在 75% 以上。

延伸閱讀:原來貓咪有表情,只是鏟屎官看不懂?

  • 24:38 貓狗對人的依戀程度其實差不多

另一項動物實驗,動物學家 Kristyn Vitale 分別針對 38 隻貓、59 隻狗,讓飼主離開貓狗所處空間,隔兩分鐘後再回原位,觀察貓狗對此的反應,判斷牠們對人是屬於「安全性依戀」,還是「不安全性依戀」(包含逃避與焦慮兩類型)。根據實驗結果,65.8% 的貓屬安全性依戀,34.2% 屬不安全性依戀,狗的數據則分別為 64.3% 及 35.7%,顯示兩者對人的安全依戀率,其實非常相近。

延伸閱讀:各位貓奴們看過來!該如何知道家裡的寵物是哪種依戀風格呢?

  • 29:25 小狗眼「確認過眼神」的小心機

相對於貓的表情難以解讀,近年多項研究皆指出,狗會透過挑眉、眼睛往上看、吐舌頭等,積極表現臉部表情,以獲得人類的關愛及照顧,令 y 編在看完研究文章後,開始對狗的「小狗眼」表情有戒心。柏諺也說明,狗與貓對人的互動反應如此不同,源於狗或狼皆屬群居動物,懂得與周遭群體交流,相對而言貓可能僅有繁殖或必要時才會群聚,顯得較獨來獨往。

延伸閱讀:確認過眼神,臉上多兩條肌肉讓狗狗賣萌無辜動人

  • 33:55 多挑幾次眉比較容易被帶回家?

英國學者 Bridget Waller 的研究中,拍攝 29 隻狗與研究員的互動,紀錄分析狗的表情、搖尾巴時長、從籠內靠近人的時長,以及被領養前待在收容所的天數。最終得出的結果顯示:狗在兩分鐘內做 5 次挑眉的動作,待在收容所的平均時間為 49.83 天;挑眉 10 次,時間縮短為 34.88 天;挑眉 15 次,則再減少至 28.31 天。而「搖尾巴的時長」則與被領養天數較無關,也顯示出狗的臉部表情,更有助於牠們博得人類歡心。

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  • 38:50 沒有小狗眼的竟是「月月」

另一位英國學者 Juliane Kaminski 曾解剖 4 匹狼、6 隻狗,發現狗的眼睛內緣上方,皆有一條發達的「內側提眼角肌」(levator anguli oculi medialis muscle, LAOM),讓狗狗得以擠出彷彿隱藏在皮毛之下的內眉毛(inner eyebrow),因此能使用「小狗眼」對人類擠眉弄眼,而狼則沒有這條肌肉。不過,眾人喜愛的「月月」哈士奇,同樣也沒有此條肌肉,研究者猜測可能因是他們為較古老的犬種。

柏諺也特別解釋道,狗並非直接由狼所演化,而是約三萬三千年前,狼與狗的通同祖先,所分支出的後代。某一群可能對人較友善,攻擊性較低,且消化道能適應人的食物,因此被馴化成狗;另一群可能維持其狩獵習慣,成為今日我們所認識的狼。

搞笑諾貝爾歷年的得獎研究,貓狗主題佔了大宗。上集介紹了貓語,以及柏諺補充的小狗眼神研究,我們下集就來細數更多更奇葩的阿貓阿狗研究吧。

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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【貓奴指南】把「貓界大麻」貓薄荷抹在身上,除了方便吸貓/給貓吸還有什麼作用?
PanSci_96
・2024/02/20 ・512字 ・閱讀時間約 1 分鐘

為什麼貓這麼喜歡貓薄荷呢?

原來是貓薄荷裡的荊芥內脂導致貓咪吸了貓心大悅,不住翻滾、流口水、打呼嚕。

但是,貓薄荷不是對所有貓都有用。不到六個月的小貓似乎不會有反應,而且有的貓喜歡,有的貓不喜歡……咦,這還和遺傳有關係嗎?

想要同時驅蚊,又讓貓貓情不自禁饞你身子嗎?那你一定要試試貓薄荷!

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荊芥內脂不只會讓貓咪快樂似神仙,也會活化蚊子體內的受體蛋白,接觸到的蚊子會產生搔癢和刺痛感。哈哈小蚊子,你也來嘗嘗癢癢痛痛的痛苦!

給你的貓貓來點刺激的快樂草吧!

延伸閱讀

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鑑識故事系列:狗咬狗,滿嘴…mtDNA
胡中行_96
・2023/08/14 ・1957字 ・閱讀時間約 4 分鐘

愛犬慘死,兇手逍遙法外。縱然不是每個人都如電影《捍衛任務》的 Johon Wick,身懷絕技,謀求私刑正義;[1]透過科學管道,至少可以討個答案,獲得心靈平靜。義大利某隻母的傑克羅素㹴(Jack Russell Terrier),橫屍寵物旅館的院子,得年 8 歲。犬舍的網子破裂,有向內拉扯的痕跡。寵物旅館老闆養的3隻荷花瓦特犬(Hovawart),嫌疑重大;然而事後到場的獸醫,卻認為野生狐狸或海狸才是罪魁禍首。傑克羅素㹴的主人心有不甘,遂找上波隆那的一所動物疾病預防研究機構(L’Istituto Zooprofilattico Sperimentale della Lombardia e dell’Emilia-Romagna)。[2]

非當事傑克羅素㹴。圖/Oskar Kadaksoo on Unsplash

解剖狗屍

這隻傑克羅素㹴死後,在日均溫 7 °C 的環境,被擱置 18 到 20 個鐘頭。接著於 − 18 °C 的冰庫裡,凍了 1 個月,才被研究機構拖出來驗屍。從外觀看來,牠生前的健康狀況良好。不過,毛皮沾血,且有 14 道 7 至 10 公厘,略呈橢圓,邊緣清楚的咬傷,分佈於頸、肩、胸、肋弓、大腿(照片)和鼠蹊。另外,腰部還有個 10 公分長,2.5 公分寬的大傷口。剝掉狗皮後,可見創傷頗深:左邊頸、胸的肌肉浸潤於血中;胸腔與腹腔內,也有輕微出血;肋間肌、肋膜及腹壁穿孔;並有一根肋骨骨折。綜合以上,牠顯然死於咬傷穿透胸部,[2]使空氣在肋膜腔中累積而壓迫肺臟,[3]所導致的氣胸(pneumothorax)。[2]那麼究竟是什麼動物如此殘暴?

nDNA vs. mtDNA

兇手遺留在死者身上的 DNA,是指認身份的好線索。[2]細胞中的細胞核(nucleus)和粒線體(mitochondria)都含有 DNA,[4]分別簡稱為 nDNA 與 mtDNA,兩者並不相同。以人類為例,前者包含從雙親得來的 2 至 3 萬個基因;後者則有 37 個,主要遺傳自母親。[5]分析 nDNA 的短縱列重複序列(short tandem repeat;STR),也就是一些鑑別度高的小片段;[4]或是單核苷酸多型性(single nucleotide polymorphism;SNP),即DNA序列中單一鹼基的變異,[6]便能辨識個體。[2]

以此案來說,最理想的作法,當然是從㹴犬身上的咬傷取樣,分析 nDNA,再比對兇嫌的樣本。可惜屍體於運送的過程中,大概已經受到汙染,驗了也未必準確。再加上寵物旅館的老闆,絕不可能讓3隻荷花瓦特犬配合調查,這個辦案方向根本毫無希望。[2]

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好在天無絕人之路,數根 5 到 10 公分不等,顏色有深有淺的毛髮,不僅卡在死者的牙縫裡(照片),還纏於腳掌上。它們出現的位置奇怪,長得又跟梗犬的不同,或許正是來自兇手。儘管鑑識採集的毛髮時常不帶毛囊,[2]而髮幹的 nDNA 含量又極低,不過會有相當充足的 mtDNA,[7]可以辨識物種。於是,鑑識人員挑了最長又最完整的 4 根送驗。[2]

死者的腳掌,纏著兇嫌的毛髮。圖/參考資料 2,Figure 3(CC BY 4.0)

狼 vs. 犬

毛髮 mtDNA 分析的結果,顯示其來源非狼即犬,才不是獸醫瞎說的狐狸或海狸。如果進一步由傷口位置,回推攻擊方式,嫌疑範圍又會縮得更小:[2]

狼(Canis lupus)作為掠食者,攻擊講求效率。最好不太耗費能量,便獵得豐美肉食。特別是遇到傑克羅素㹴,這種小型犬的時候,會朝頸部直接咬死,然後狼吞虎嚥。此外,該寵物旅館附近,沒有狼出沒。[2]

相對地,狗(Canis lupus familiaris)打起架來,才會全身從頭到尾胡亂咬。好不容易把對方搞癱了,卻放著全屍一口沒吃。因此,本案的兇手應該是中、大型犬,而且當時有機會與死者接觸的,唯有那 3 隻毛髮長度和顏色,與證物完全吻合的荷花瓦特犬。[2]

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非當事荷花瓦特犬。圖/Oxborrow on Wikimedia Commons(Public Domain)

身後貢獻

鑑識團隊完成狗主人託付的任務後,撰文介紹將 mtDNA 的細胞色素 b 基因(cytochrome b gene),放大並定序,最後確認物種的細節。[2]雖然不曉得他們的努力,是否有助司法公道,但是好歹已為學術研究貢獻心力。天下蒼生多少默默無聞,死後被立碑著傳的又有幾個?一隻備受寵愛的傑克羅素㹴,能榮登學術期刊,也算不枉此生。

  

參考資料

  1. ‘John Wick’. IMDb. (Accessed on 02 AUG 2023)
  2. Roccaro M, Bini C, Fais P, et al. (2021) ‘Who killed my dog? Use of forensic genetics to investigate an enigmatic case’. International Journal of Legal Medicine, 135, 387–392.
  3. McKnight CL, Burns B. (15 FEB 2023) ‘Pneumothorax’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
  4. Department of Emergency Services and Public Protection. ‘Nuclear DNA’. U.S. Connecticut’s Official State Website. (Accessed on 01 AUG 2023)
  5. Storen R, Smith E. (11 JUN 2021) ‘Mitochondrial donation in Australia.’ FlagPost by Parliament of Australia.
  6. Gunter C. (01 AUG 2023) ‘Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs)’. U.S. National Human Genome Research Institute.
  7. Tridico SR, Koch S, Michaud A, et al. (2014) ‘Interpreting biological degradative processes acting on mammalian hair in the living and the dead: which ones are taphonomic?’. Proceedings of the Royal Society B, 2812014175520141755.
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胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。
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