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Discovery鯊魚週:事實與造假

朱家安
・2013/08/08 ・1308字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 570 ・九年級

探索頻道最近的企劃引起不滿。他們用看似紀錄片的方式「報導」能把鯨魚咬成兩半的超級巨鯊(Megalodon),雖然片尾打出「片中一些事物與假設是編導而成,至今仍有人目擊海底生物」但能然無法阻擋正牌生物學家的憤怒指責:影片中的證據造假,甚至連受訪的科學家都是演員扮的。

面對批評,鯊魚週的執行製作索倫森為自己的節目辯護:

「超級巨鯊的存在是爭辯中的問題,至今還有95%的海域尚未探索,牠到底存不存在,誰也說不準的」
(It’s one of the most debated shark discussions of all time, can Megalodon exist today? It’s Ultimate Shark Week fantasy. The stories have been out there for years and with 95% of the ocean unexplored, who really knows?)

對索倫森的說法,可以有很多種回應。例如有些生物學家指出超級巨鯊的滅絕是學界共識,不是什麼「爭辯中的問題」。或者你也可以質疑,「95%的海域尚未探索」當做證據,到底有多少效力可以支持超級巨鯊存在可能性?畢竟全盤探索海域並非推論龐然大物存在與否的唯一方法。然而,在這裡我們必須注意,索倫森說法還有一個關鍵錯誤,是上面這類回應沒有觸及的。

事實與造假

人家抱怨說,你怎麼可以用關於巨鯊的假證據做節目,製作人回應說,唉唷,巨鯊搞不好真的存在啊。

這對話有點雞同鴨講,不是嗎?觀眾關切的是探索頻道是否偽造證據,或誤導觀眾以為畫面中的東西是巨鯊,這些事情跟巨鯊是否存在,是兩回事。難道巨鯊一旦存在,探索頻道拿大白鯊當巨鯊拍節目,然後叫工讀生裝宅扮成科學家受訪,就會比較情有可原嗎?

在科學進展途中,常常有先前被許多證據支持的假說,後來被推翻的情形。當這種情況發生,科學家不會因此說先前支持該假說的證據是「假證據」。比較恰當的說法應該是「我們以為那些證據支持某假說,我們錯了,因為我們發現有更好的方法可以說明那些證據」或者「我們以為那些證據支持某假說,我們錯了,我們必須另外找方法說明那些證據」。相對地,「假證據」是指偽造出來支持假說的證據。即使該假說後受到很好的驗證,廣泛被接受,那一批證據是假證據的事實,依然不會因此改變。人們造假的目的,通常是要別人相信某些說法是事實,但某個說法是否是事實,跟你眼前用來支持它的證據是否造假,這兩件事情有時必須分開討論。

或許有人會說,說探索頻道存心做偽證欺騙,好像有點超過,畢竟他們在片尾誠實宣告影片裡的內容並非都是真的,在這種情況下他們大不了就是成為「侏羅紀奇兵」那樣的節目:內容是假的,但不涉及欺騙。

問題是,探索頻道平常並不是以「提供關於自然的非真實影片」對外宣傳。剛好相反,它的臉書粉絲頁寫明了它們是致力於供應「有趣又有知識性的高品質真實內容」(highest quality non-fiction content that informs and entertains its consumers)。在這裡,探索頻道的瑕疵,跟以好男人形象獲得支持卻又外遇的明星類似。

當然,探索頻道的閱覽率不會因為這次鯊魚醜聞崩潰。事實上一定有很多人看了負面新聞,反而更想一睹這超扯的鯊魚特輯。然而,節目的表現,一定也會漸漸影響頻道的形象。若探索頻道希望自己「供應有趣又有知識性的高品質真實內容」的地位在大家心中屹立不搖,以後也必須特別注意自己是否在節目裡使用了會(就算只是短時間)誤導觀眾的手法。


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文章難易度
朱家安
19 篇文章 ・ 5 位粉絲
哲學研究生,努力用簡單有趣的方式推銷理性思考和分析哲學。


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霍亂也有自己的免疫系統?想要入侵人體,卻不想被感染!

寒波_96
・2022/05/19 ・3396字 ・閱讀時間約 7 分鐘

由霍亂弧菌(Vibrio cholerae)引發的霍亂,是常見的人類傳染病。有意思的是,霍亂弧菌這般能入侵生物體的細菌,本身也會被病毒等異形入侵,有免疫的需求。

引起霍亂的霍亂弧菌。圖 / Wikimedia

在最近發表的論文中,霍亂向我們展現了以前未知的免疫手法,不但能抵抗病毒,還能對付「質體」。霍亂究竟如何避免成為宿主的命運?質體又是什麼呢?[參考資料 1, 2]

細菌 vs 質體 vs 病毒大亂鬥:細菌也不想被寄生

細菌和人類一樣,都是用染色體上的 DNA 承載遺傳訊息。不過除了染色體以外,細菌也常常配備額外的「質體(plasmid)」,它們是 DNA 圍成的圈圈,獨立於細菌的染色體之外,具有自己的遺傳訊息,會自己複製。

細菌的遺傳物質,除了自己的染色體外,時常還額外攜帶數量不一的質體。圖/Bacterial DNA – the role of plasmids 

質體如果單方面依賴細菌供養、當個快樂的寄生蟲,那麼對細菌來說,質體就是個占空間的東西,只會耗費宿主的資源,對細菌是最差的狀況。但是,質體上也有基因,如果那些基因具備抗藥性等作用,那質體便對細菌有利。換句話說,質體和細菌的關係並不一定,有可能是有利、有害,或是沒有利也沒有害,視狀況而定。

細菌有時候具備攻擊質體的能力,例如近來作為基因改造工具而聲名大噪的 CRISPR,原本便是細菌用來抵禦病毒、質體的免疫系統。神奇的是,許多攻擊目標為質體的 CRISPR 套組,本身就位於質體上頭,令人懷疑其動機不單純。

比方說,A 質體攜帶一套攻擊 B 質體的 CRISPR,那麼 A 質體的目的,到底是保護自己寄宿的細菌不被 B 質體入侵,或是維護自己的地位不要被 B 質體搶走呢?不好說,不好說。

細菌對付質體的手段除了 CRISPR,還有一招是利用「Argonaute」蛋白質,啟動針對質體的排外機制;有時候兩者兼備,就是不給質體活路。[參考資料 3]

了解上述資訊,便能體會霍亂新研究的奧妙:質體無法生存的霍亂弧菌,既沒有 CRISPR,亦沒有 Argonaute,卻有以前不知道的另外兩招。

沒有質體的霍亂弧菌

儘管大家的印象中,霍亂就是一款危害人類的傳染病,不過野生的霍亂弧菌有很多品系,除了 O1 和 O139 兩個亞型之外,大部分其實不怎麼會感染人類。歷史上霍亂有過七次大流行,目前第七次大流行的型號為 O1 旗下的 E1 Tor,也稱作 7PET。

過往導致大流行的型號以及野生霍亂品系,細菌中一般都帶著質體,可是如今廣傳的 E1 Tor 卻常常沒有。假如人為將質體送進細菌體內,一開始倒是沒什麼阻礙,可是複製繁殖十代以後的細菌,卻幾乎不再擁有質體。

因此我們可以假設,霍亂第七次大流行的主角,可能比同類們多出些什麼,讓它新增了排除質體的能力。既然不是其餘細菌使用的 CRISPR 與 Argonaute,應該是某種目前未知的手段。

研究者一番搜尋後,從霍亂基因組上找到 2 處有關係的區域,稱它們為 DdmABC 和 DdmDE(Ddm 為 DNA-defence module 縮寫),兩者各自都有排擠新質體的能力,一起合作效果更好。

霍亂弧菌有 2 個染色體(左、右),DdmABC 位於第一號染色體(左)的 VSP-II 區域(圖中寫成 VSP-2),DdmDE 位於 VPI-2 區域。圖/Molecular insights into the genome dynamics and interactions between core and acquired genomes of Vibrio cholerae

兩套手法獨立運作,就是不要讓質體留下!

DdmABC 與 DdmDE 都能替霍亂細胞排除質體,但是運作方式不同。

DdmDE 會直接攻擊,令質體無法繼續在細菌體內生存,尤其容易攻擊比較小的質體;這個攻擊過程中,應該有其他蛋白質參與,不過詳細機制仍有待探索。

負責打擊質體的 DdmDE,其基因周圍還有兩套免疫系統的基因:R/M 與 Zorya,它們的任務都是消滅入侵的噬菌體(感染細菌的病毒)。因此霍亂的染色體上,這些基因共同構成一組對抗外來異形的陣地,稱為防禦島(defence island)。

DdmABC 則似乎更傾向「促進選汰」的手法,霍亂如果攜帶質體,不論質體自身大小,DdmABC 都會產生毒性;這使得質體數目較少的細菌,繁殖時產生競爭優勢,多代以後脫穎而出的霍亂,將剩下不再攜帶質體的個體。

有意思的是,霍亂細胞的 DdmABC 能排擠質體,也能屠殺入侵的噬菌體。所以它是一套雙重功能的免疫系統,同時防禦噬菌體和質體這兩種異形。

霍亂弧菌中 DdmABC 與 DdmDE 為兩套獨立運作的免疫系統,DdmABC 能排除入侵的病毒和質體,DdmDE 會直接攻擊質體。圖/參考資料 2

演化上 DdmABC 與 DdmDE 從何而來呢?在資料庫中比對 DNA 序列,ABCDE 這 5 個基因都找不到非常相似的近親基因,所以本題暫時不得而知。

其餘霍亂同類都沒有這兩串基因,所以它們是 E1 Tor 品系新獲得的玩意;幾個新基因組合形成新功能,或許有助於 E1 Tor 當年在霍亂內戰中勝出,成為第七次大流行的主角。總之,它們都通過長期天擇競爭的考驗,贏得一席之地。

質體對細菌可能有害也可能有利,若是通通不要,等於是徹底斷絕獲利的機會。如今廣傳的這款霍亂,為什麼演化成這般樣貌,值得持續探索。

一隻細菌配備對付不同入侵者的多款免疫系統,一如一艘巡洋艦配備的多款防禦系統,不論敵人從陸地、海面、空中發射飛彈,或是從海底用魚雷攻擊,都有防守的應變手段。然而,再怎麼周詳的防禦設計,都有被突破的機會。圖/wiki

戒備森嚴,多重防禦的細菌免疫

由這些研究我們可以觀察到,細菌儘管是只有一顆細胞的簡單生物,也配備多重免疫系統,抵抗各種入侵者。以極為成功的霍亂 E1 Tor 品系來說,它配備 R/M、Zorya、DdmDE 三款防禦病毒的機制,以及 DdmABC、DdmDE 兩套排擠質體的手法,能夠全方位對抗試圖入侵的病毒和質體。

霍亂弧菌之外的許多細菌,又配備記錄入侵者遺傳訊息的 CRISPR 系統,精準識別目標並且攻擊,類似人類的後天免疫。CRISPR 此一特質,使它變成智人的基因改造工具。

而類似先天免疫,無差別切割入侵者的 R/M 系統,其各種限制酶(restriction enzyme),早已從 1970 年代起成為常見的基因改造工具,可謂分子生物學實驗的元老。

新發現霍亂的 DdmABC、DdmDE 免疫系統,除了增加學術知識,也有應用潛力。探索細菌、質體、病毒間的大亂鬥,不只能認識更多免疫與演化,也可能找到對付細菌的新招,還有機會啟發分子生物學的新工具。

延伸閱讀

參考資料

  1. Jaskólska, M., Adams, D. W., & Blokesch, M. (2022). Two defence systems eliminate plasmids from seventh pandemic Vibrio cholerae. Nature, 1-7.
  2. Cholera-causing bacteria have defences that degrade plasmid invaders
  3. Kuzmenko, A., Oguienko, A., Esyunina, D., Yudin, D., Petrova, M., Kudinova, A., … & Kulbachinskiy, A. (2020). DNA targeting and interference by a bacterial Argonaute nuclease. Nature, 587(7835), 632-637.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁


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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。