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除了人,還有動物會跟著音樂打拍子嗎?

陳俊堯
・2013/04/14 ・983字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 407 ・四年級
加州海獅. 照片來源: Wikipedia
加州海獅. 照片來源: Wikipedia

節奏是人類音樂裡的重要成份,節奏重的音樂總會讓我們不由自主地動起腳來打拍子。到底動物能不能聽懂我們的音樂,聽得懂拍子,而且跟著拍子律動?除了人以外,過去只有鸚鵡和鸚哥曾經被研究人員證實可以模擬聽到的聲音唱歌。但是鸚鵡和鸚哥可能只是用嘴重播剛剛聽到的聲音,就像幼稚園小朋友可以大聲跟著唱動漫日文主題曲卻完全不懂意思一樣。有人提出這麼一個假設,動物跟著節奏進行打拍子這類規律性運動,是從模仿別的聲音的能力轉化而來的。如果這個假設是對的,那會學人唱歌的動物們,就是最有可能會打拍子的動物了。

打拍子這一點,到底是不是專屬於人類的能力?數年前有篇研究證實兩種鸚鵡真的會跟著音樂點頭打拍子,來看鸚鵡隨著 Queen 的 Another one bites the dust 跳舞。

鸚鵡起舞

現在又有一篇新研究的結果出來了。這篇研究的作者想找一種沒那麼會學別人唱歌的哺乳類來進行測試,如果哺乳類可以跟著拍子做動作(而不是跟著唱),那我們如果能看到打拍子的行為,就不會是來自學著唱的結果囉?結果他成功訓練一隻叫做蘿南(Ronan)的母加州海獅跟著沒有音樂的節拍左右擺頭。拍子變快時,蘿南頭的擺動也跟著拍子變快,如果把節拍換成音樂,蘿南也可以跟上。

海獅起舞

這個實驗的結果顯示海獅可以跟著節奏性的聲音刺激來打拍子,又在人類之外找到一種會跟著打拍子的生物。這個結果也挑戰前人認為動物得先能學唱歌,才會打拍子的假設,證實除了會學人唱歌的鸚鵡之外,不會學別人唱歌的海獅也會跟著音樂甩頭。

我們不知道是不是所有的海獅都有這樣的能力,也還不知道海獅是不是喜歡音樂,或許未來要在動物園為了海獅放它們喜歡的音樂跟記錄歌曲受歡迎程度排行榜(啊真的想太多)。所以到目前為止,跟著流行音樂打拍子暫時還是人類專有的樂趣。不過,就算是會打拍子人類,要能牢牢抓住拍子,完成 bass 狂人 Victor Wooten 的抓拍訓練可不容易啊,因為連他自己都不一定抓得到(哈哈哈)。

 

參考資料

  1. 鸚鵡研究原文. Schachner A, Brady TF, Pepperberg IM, Hauser MD. Spontaneous motor entrainment to music in multiple vocal mimicking species. Curr Biol. 2009 May 26;19(10):831-6.
  2. 海獅報導原文. ScienceDaily 2013/4/1. By Keeping the Beat, Sea Lion Sheds New Light On Animals’ Movements to Sound.
  3. 海獅研究原文. Cook P, Rouse A, Wilson M, Reichmuth C. A California sea lion (Zalophus californianus) can keep the beat: motor entrainment to rhythmic auditory stimuli in a non-vocal mimic. J Comp Psychol. 2013; DOI: 10.1037/a0032345

文章難易度
陳俊堯
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慈濟大學生命科學系的教書匠。對肉眼看不見的微米世界特別有興趣,每天都在探聽細菌間的愛恨情仇。希望藉由長時間的發酵,培養出又香又醇的細菌人。


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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科技魅癮_96
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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》