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迷戀海洋

科學松鼠會_96
・2013/10/28 ・3854字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 483 ・五年級

文/

一直都覺得,海洋生物有種神秘的魅力。

可當真要以美為主題,具體用文字來寫某個物種時,一下又不知怎樣做才好,眼前閃現的都是些游移不定的光影。

就像一部電影所描述的:幽藍幽藍的海,小船的尾跡裡發比夜空裡還要多的星光,忽然揮著長翅的巨獸從水中躍出,將身披的海水裡的星光打碎,藍綠色的火花飛濺……這樣的場景,若不是用眼睛親見,只靠無力的文字來欣賞它在是有點浪費審美情操。

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少年Pi的這一段鏡頭並非奇幻,最多只是誇張。它可以是這顆星球上最微小的發光生物和最大的動物一起創造出的真實景象。它們生活的世界,海洋,我們人類只探索了大約5%。迷人的,是海的深邃。地球上的生命誕生於此,這裡充滿著無限可能。

並不是鯨本身會發出藍綠色的螢光,發光的是沾在鯨身上的海水裡的一類單細胞生物,它們靠兩根鞭毛的擺動游泳,被簡單粗暴地稱作雙鞭毛蟲類(Dinoflagellata),有的還能光合作用,因此又叫雙鞭毛藻,或者因為細胞穿著盔甲而被叫做甲藻,這些稱呼是植物學家和動物學家在搶生意的例證。

實際上,雙鞭毛蟲並非植物或動物,而是古老的「原生生物」,我們熟悉的多細胞動物或植物的最基本形態在地球上初次亮相,比它晚了好幾億年。順帶提一句,包括燉老鴨湯用的海帶在內的不少多細胞藻類,其實也跟植物關係不大,它們祖上和雙鞭毛蟲跟沾親。

不進行光合作用的雙鞭毛蟲,主要吃矽藻為生,而進行光合作用的種類,似乎是吞掉了矽藻沒有消化掉,而讓矽藻成了細胞裡的一部分,持續用陽光製造營養。矽藻是一大類外殼是二氧化硅為主的光合生物,二氧化硅也是沙子的主要成分,矽藻們就像漂在海裡曬太陽的活的沙子。下次你去海邊旅遊,必須要帶上顯微鏡,不論是水邊的沙子還是水裡的矽藻,都是異常美麗的東西。

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圖為顯微鏡下形形色色的矽藻

是不是看上去很好吃?很多動物也是這麼想的。矽藻和與它喜結連理的冤家雙鞭毛蟲,是海岸最常見的生產者,食物鏈的最底層。光合的雙鞭毛蟲有眼睛,可以據此向著光游動,有的種類的眼睛甚至有作為鏡頭的晶體以及類似視網膜一樣的感光膜,對於一個單細胞生物來說,這就像是個奇蹟!

好像偏離主題有點遠了……雙鞭毛蟲發光是跟前面完全不同的故事。因為想吃它的動物很多,雙鞭毛蟲感受到水裡的擾動就會發光,想吃它的傢伙就暴露在了聚光燈下,也許它會逃走或被自己的冤家發現吃掉,這樣雙鞭毛蟲就有了生存的機會。

當雙鞭毛蟲很多時,拍打在岸邊的浪都會發光。比如2009的年元旦節在澳大利亞東南岸的礁湖裡就出現了夜光藻(Noctiluca scintillans)的爆發。實際上不用跑到澳大利亞,這類雙鞭毛蟲長江口也有,人為污染海洋造成的赤潮,也有雙鞭毛蟲爆發的參與,於是白天紅色的浪頭在晚上也會發出藍光,連聊齋裡都有描述。不過由於赤潮產生的毒素,這奇麗景象對於別的海洋生物來說是場災難。

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2009年1月1日澳大利亞海邊礁湖裡的夜光藻爆發,右邊是這種單細胞生物的特寫照片

還好,並不只是生態災難發生時才有美景。海洋生物發光,是常態而不是特例。1832年1月,年輕的達爾文搭乘貝格爾號經過加那利群島的特內裡費島時,在筆記中寫到「在船的航跡和一些地方,大海在發光,那是一種均勻的,有點像銀河的色彩。」半年後,達爾文航行到了南美的拉普拉塔河口,又一次遇到發光的海洋,這次他看到的是圓形環狀的光斑。

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生物發光需要可以氧化的螢光素,和催化這個反應的蛋白質螢光素酶。這個從螢火蟲發光得出的結論對於海洋生物也適用。在海洋裡,”螢火蟲”到處都是:單細胞生物、海綿、珊瑚、水母、烏賊、章魚、磷蝦、各種蝦和別的甲殼類、海星、魚類……尤其是在陽光無法到達的深海,生物發出的光是視覺能派上用場的唯一理由。

在李安的電影裡,還出現過許多種發光的水母。有的水母是靠它體內的共生的雙鞭毛蟲的細胞來發光,但有的水母也可以自行發光。對了,2008年的諾貝爾化學獎桂冠,就由發現水母的綠色螢光蛋白的科學家摘取,天生麗質的維多利亞多管發光水母(Aequorea victoria)成了明星。

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Aequorea victoria, 綠色螢光蛋白的主人。網上搜拉丁學名有更好的圖片,但這張是公共版權圖片裡最好的了 = =

博物學家林奈把水母叫做美杜莎,美杜莎的魅力又何止只是發光而已。人們驚嘆於這種幾乎只有內外兩層皮的輻射對稱生物,竟有如此豐富的形態和色彩,以及如美杜莎一般致命的長發。它們沒有力氣也沒有爪牙,卻可以捕食甲殼類和魚類。刺細胞,一種設計精巧的毒液的注射器,遍佈它們的觸手,只要有接觸就足以讓毒刺扎入受害者的皮膚,注入毒液。即使水母死後,刺細胞仍然可以做出同樣的應激。然而對於人類來說,水母蜇一下只能是無心之失,是人主動撞上的。即便如此,澳大利亞箱形水母(Chironex fleckeri)可能是對人類來說最毒的動物,被蜇以後的劇痛讓游泳者可能無法回到岸邊就溺死了。然而毒辣的箱形水母的親戚們,在德國博物學家海克爾的眼裡卻是風情萬種。

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上圖:恩斯特‧海克爾《自然界的藝術形式》,圖版78:立方水母綱)

許多水母還有世代交替的生殖現象。也就是說,水母的精子和卵子結合以後發育成的後代不是水母的形態,而是水螅或者珊瑚蟲一樣,固定不動,像開在海底的微小的花。這朵小花並不和它的父母一樣擁有性別,從自己的身體裂開小塊來無性繁殖,直到又一世,才又變回水母去追求自己的另一半。因此水母的悲劇情侶,大多是不能相約來世相見的吧。

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從這裡可以看出水母、水螅和珊瑚的關係,它們其實出自同門,在久遠的年月以前是一家,都屬於刺胞動物。水螅和珊瑚似乎更多發展出了集體主義的生活,許多個體可以組成一個龐大的合體生物。我們知道珊瑚是由許多珊瑚蟲構成的,可是它為什麼像植物一樣呢?奧妙在於,如果你想如同樹一樣一動不動地依賴陽光生活,那麼,長成樹枝狀是最可行的方式。許多珊瑚體內都有光合作用的雙鞭毛蟲(是的,它又出現了!)共生,白天曬著太陽就是吃飯,所以要努力向陽光生長,珊瑚礁這時就相當於是一片森林,而到了夜晚,珊瑚蟲的觸手伸出覓食,一些珊瑚也會發出幽幽的光,森林就變成了迷幻世界。水母也有共生光合生物的種類,一些物種甚至基本上只靠曬太陽為生而失去了毒刺,不過它們可以自由漂浮追趕太陽,沒必要變成樹枝的樣子。

多嘴一句,珊瑚礁是海裡的熱帶雨林,是生物種類極其豐富,但又極其脆弱的生態系統,一旦破壞,千百年都難以復原。所以華麗的珊瑚本已經是自然的餽贈,請不要再把它們當作個人的禮物。我們應該下潛到珊瑚的世界裡去讚歎,而不是讓珊瑚在我們的世界變成枯骨。

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大西洋海神鰓捕食銀幣水母

惹人喜愛的還有銀幣水母(Porpita porpita),它們並不是真正的水母,而是許多水螅一樣的個體組成的群體,如同光芒萬丈的藍色太陽,漂浮在海面上生活。有些它的親戚,例如著名的「葡萄牙風帆戰艦」僧帽水母(Physalia physalis),擁有複雜的群體結構,所有「小我」的消化道連通”互訴衷腸”,且分工明確,有的專門負責捕食,有的專門負責生殖,而像風帆一樣的那個氣泡,則專門負責幫我”大我”漂浮,在遇到危險時還能放一些氣下潛,危險過後再浮上來。

說到這裡就不得不提到另一類美得匪夷所思的生物,比如這只正在吃銀幣水母的大西洋海神海蛞蝓(Glaucus atlanticus),它全身擁有多達84個華麗露鰓,像鳥兒的飛羽一樣,海蛞蝓是海裡生活的類似沒殼的蝸牛的種類的通稱,這裡的主角屬於裸鰓目,海神鰓科。它們捕食銀幣水母和僧帽水母,把有毒的刺細胞收集在自己的露鰓頂部加以利用。

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我最喜歡的裸鰓目海蛞蝓是「西班牙舞姬」血紅六鰓(Hexabranchus sanguineus)。它足有45釐米長,在遇到威脅時突然躍起,展開鮮豔的紅色嚇退敵人,一如熱情的弗拉明戈的裙襬。

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和海蛞蝓們同門的軟體動物還有大家熟悉的各種貝類,以及讓人驚嘆的一些烏賊、章魚等。章魚不僅可以改變身體的顏色,還可以改變形狀和外表的質感,讓陸生脊椎動物變色龍望塵莫及。登峰造極者如擬態章魚(Thaumoctopus mimicus),幾乎可以擬態每一種它生活環境中的動物,比如獅子魚,海蛇……這太獵奇了,已經不能算在我們「美麗的海洋生物」的討論中了。

回到故事開始時真正的主角,那隻躍出海面的座頭鯨(Megaptera novaeangliae),它的學名來自那對揮舞著的接近體長一半的前肢,因此又叫大翅鯨。雖然它沒有炫目的發光或者華麗色彩,甚至不是個子最大的鯨。但它牽動人心的是美麗的歌喉。可惜文字在這裡再一次無能,無法將座頭鯨那時而高昂激越,時而淺吟低唱,並重章疊唱,聲聲扣到心弦的聲音展現,這是鯨類最複雜的歌聲。如果要去研究這些聲音的意義,會發現有的是千里傳音的通訊,有的是千里相思的情歌,可大多數婉轉無常的歌聲,對我們來說只有讓人敬畏的神秘,甚至帶著宗教感。

是啊,它們在想什麼?這些和我們親緣不算太遠的巨大哺乳動物,它們在想什麼呢?如同座頭鯨喜愛的躍出水面的動作,有人說是為了清除體表寄生蟲,有人說是為了製造特殊的動靜用於社交……而這些行為的原因,我們或許永遠無法確知。可能真的不為什麼,成群的海豚們跳起,也許真的只是一時興奮,享受嬉戲。從智慧的鯨類,到精巧的單細胞雙鞭毛蟲,都會讓人感到自己的無知和渺小。不過,正因為有它們在藍色的海洋裡怡然自得,這世界才這麼美麗。

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轉載自科學松鼠會

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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文與  益福生醫 合作,泛科學企劃執行

昨晚,你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎?這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾,甚至在腦海中數了幾百隻羊,大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程,讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇:你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠,我們得先認識身體的一套精密防衛系統:下視丘-垂體-腎上腺軸(HPA axis) 。這套系統原本是演化給我們的禮物,讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時,能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動,腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙),這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性,讓我們在危機中保持清醒 。

然而,現代人的「劍齒虎」不再是野獸,而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

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在理想的狀態下,人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後,身體會進入「修復模式」,此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點,讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素(Melatonin)接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號,它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素(Orexin)神經元,幫助大腦順利關閉覺醒開關。

對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態 / 圖片來源:envato

然而,當壓力介入時,這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出,長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化,使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌,更會讓食慾素在深夜裡持續活化,強迫大腦維持在「高覺醒狀態(Hyperarousal)」。 這種令人崩潰的狀態就是,明明你已經累到不行,但大腦卻像停不下來的發電機!

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升,而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸,分泌更多皮質醇來試圖消炎,高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期(REM),導致睡眠品質變得低弱又破碎,最終形成「壓力-發炎-失眠」的惡行循環。也就是說,你不是在跟睡眠上的意志力作對,而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關:PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局,科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系:腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」,而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便,更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話,直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」(Psychobiotics)。

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腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」/圖片來源:益福生醫

在眾多研究菌株中,發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發,累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」(First Night Effect, FNE),也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難,俗稱認床。科學家在進行實驗時發現,補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期(NREM)的睡眠長度,且入睡更快,起床後也更容易清醒。更重要的是,不同於常見的藥物助眠手段(如抗組織胺藥物 DIPH)容易造成快速動眼期(REM)剝奪或導致睡眠破碎化,PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力,它能有效縮短入睡所需的時間,並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現,即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理(Heat-treated),轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」(Postbiotics),其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點,讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中,科學家觀察到一個耐人尋味的現象:當詢問受試者的主觀感受時,往往會遇到強大的「安慰劑效應」,無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人,主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相,讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而,客觀的生理數據(Biomarkers)卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後,實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人(84.6%)出現了夜間褪黑激素分泌增加,且壓力荷爾蒙(皮質醇)顯著下降,這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統,而不僅僅是心理安慰。

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最值得關注的是,對於那些失眠指數較高(ISI ≧ 8)的族群,這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後,不僅生理標記改善,連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間,以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌:https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠:構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息,而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠,關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石,始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境,到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統,並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現,身體便能更順暢地啟動睡眠開關,回歸自然的運作節律。

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與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持,每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始,為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通 / 圖片來源 : envato

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肺部為何會「結疤」?揭開比癌症更致命的「菜瓜布肺」,科學家如何找到破解惡性循環的新契機
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/05/08 ・2041字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作,泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡,乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生;但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視,那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」(IPF),其預後往往不太樂觀,確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先,我們得先破解一個迷思:肺纖維化並不是單一疾病,而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」,腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象,患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕,像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是,IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化,是兩種完全不同的概念。

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IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉 / 圖示來源:shutterstock

肺部為何會變成「菜瓜布」?

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布?這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織,就是肺部間質組織(interstitium)的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍,包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下,肺部損傷後會啟動修復機制,並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內,這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號,導致負責修復工作的「纖維母細胞」(fibroblasts)被過度活化,進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織,最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現,這個過程之所以棘手,在於它是一個「惡性循環」,肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ,它們相互加乘,演變成難以阻斷的強大破壞力。

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雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸,特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外,患有自體免疫疾病(如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎,)的患者,他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人,必須特別警覺。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。/ 圖示來源:shutterstock

打斷惡性循環的挑戰,為何只對抗「纖維化」還不夠?

面對這個不可逆的疾病,醫學界長年束手無策,直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥:Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺,首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而,這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望,卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看,這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題:既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊,那麼,我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略,從而更有效地打斷這個惡性循環?

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找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題,科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素:磷酸二酯酶 4B(PDE4B)

為什麼鎖定它?讓我們看看它的「雙重作用」機制:

  1. 關鍵位置: PDE4B 同時存在於免疫細胞(與發炎有關)與纖維母細胞(與纖維化有關)當中。
  2. 作用機制: PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP(環磷酸腺苷) 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
  3. 雙重抑制: 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性,細胞內的 cAMP 就不會被分解,濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞,同時產生抗發炎抗纖維化的雙重效應。

簡單來說,鎖定並抑制 PDE4B,就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程,有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來,全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗,我們相信,在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後,期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

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最後,我們必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手,雖然現有的治療手段能延緩惡化,但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織,因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。/ 圖示來源:


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勸你別碰!認識可愛又致命的「菟葵」
Evelyn 食品技師_96
・2022/06/25 ・3139字 ・閱讀時間約 6 分鐘

到海邊戲水時,不知大家是否曾注意過,海水漲退潮之間的潮間帶,可能會出現一朵朵黃綠、青褐或帶些紫色,像小菊花般的生物?只要輕輕一碰,牠的觸手就會迅速縮起,所以也被稱作「海中的含羞草」。 

這個生物的名字叫做菟葵 (zoanthid) ,俗稱「鈕扣珊瑚」,是介於珊瑚與海葵的生物[1]。因爲具有美麗的色彩,故常被用來作為水族箱的裝飾;但其實菟葵並不如牠的外表和別稱這麼可愛,反而暗藏著能致命的劇毒!

==密集恐懼症警告!】==

==【會害怕的大家趕緊撤離!】==

外表可愛 (?), 實則暗藏劇毒的菟葵。 圖/wikimedia

神秘的外表下隱藏劇毒?!

菟葵泛指所有「群體海葵目」的生物,故又稱群體海葵;其下游物種繁多,主要分布於熱帶及亞熱帶海域。牠們的體內的共生藻類除了可提供宿主能量之外,也使得牠們體表色彩豐富多變[2, 3]

不過菟葵並不像珊瑚,擁有分泌堅硬石灰質骨骼的能力,所以為了保護自身組織,菟葵會在其所附著的地方分泌黏液,這些黏液會隨著時間變硬,形成幾丁質外殼,以作為替代骨骼[2, 3]

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菟葵單體含有一個直徑約 10 毫米的開口,為平滑且寬大的口盤,外圍處有兩圈短小觸手,並透過共肉組織 (coenenchyme) 聚集在一起[3]

這些觸手一經碰觸就會像含羞草似地收縮,埋入共肉組織裡,因此常引起前來潮間帶戲水的遊客或潛水員的好奇觸摸,但部份的菟葵含有「菟葵毒 (palytoxin; PLTX)」,很容易就不小心引起中毒[4]

瘤狀菟葵 (Palythoa tuberculosa)。圖 / 參考資料 4、6

中毒的後果不堪設想

摸到菟葵而中毒到底會有多嚴重呢?

2008 年德國 1 名男子於家中清理水族箱時,手指不慎碰觸到菟葵後,感到四肢無力、肌肉疼痛、顫抖,隨後出現暈眩及言語障礙等症狀,經治療 4 星期後才完全康復[3]

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除了直接觸摸之外,菟葵毒素也會經由食物鏈,蓄積於高階生物體當中,所以會食用菟葵或藻類的生物,如螃蟹、河魨或其他魚類等,體內都有可能蓄積毒素。在臺灣,就發生過多起人類食用水產品所造成的中毒案例[2]

臺灣最嚴重的中毒案例發生於 2011 年,臺東縣 1 位漁民捕獲俗稱青鱗仔的小沙丁魚,分送給親友們食用,結果有 2 人食用後感到舌頭麻痺,出現嘔吐、胸痛及全身刺痛等中毒症狀,其中 1 人死亡[3]

台東曾出現食用青鱗仔後,出現菟葵毒素中毒的案例。圖/Totti,

還有 2000 年,臺灣 1 名歲男子食用 3 尾米點箱魨 (Ostracion meleagris) 後感到不適、冒汗和呼吸困難,送醫後出現呼吸衰竭、血壓下降且心律不整等症狀,經醫院緊急治療後,心臟功能才恢復正常。但由於橫紋肌溶解症,導致急性腎衰竭、寡尿症狀持續 20 天之久,一個月後才康復出院[3]

塗在矛上的劇毒

這麼可怕的毒素,被研究者發現的時間其實並不長,約 40 年左右而已。

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當初發現的由來,是源自於夏威夷 Muolea 地區,當地湖泊裡,生長著擁有劇毒的藻類,原住民會採集該毒藻塗抹於矛上製成毒矛,其毒性足以使獵物致命。後來經過許多學者前往採樣進行調查,1971 年終於成功純化出毒素,確認為——菟葵毒[5]

之後學者陸續發現,菟葵毒存在於許多生物體內,例如 Palythoa 屬及 Zoanthus 屬之菟葵及 Ostreopsis 屬的渦鞭毛藻皆有,與菟葵生活區鄰近的海洋生物,如海星、軟珊瑚或多毛蟲等,體內亦有發現菟葵毒[3]

不過有研究指出,從菟葵 (Palythoa caribaeorum) 分離出的細菌裡,發現具有類似菟葵毒之溶血活性。此外,也有學者從其他種細菌中分離出菟葵毒,所以大家推測,細菌也可能是菟葵的毒素來源[3]

日本沖繩本島東北海岸聚集許多瘤狀菟葵。圖 / 參考資料 6

菟葵毒分子結構龐大又複雜,比河魨毒更毒

菟葵毒為無色、易吸濕之非結晶性固體,外觀沒有固定形狀,為水溶性,具耐熱性。

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其化學式為 C129H223N3O54,分子量為 2680.13 Da,結構複雜且分子量龐大,並存在著許多異構體以及結構類似物[註 1]

菟葵毒分子結構及其結構類似物。圖 / 參考資料 7

而在毒理學中,半數致死劑量 (lethal dosage 50%; LD50) 是描述有毒物質的常用指標之一,意為動物實驗中,能致使實驗動物產生百分之五十比例之死亡所需要化學物質之劑量。通常毒素給予實驗動物的方式,分為口服、靜脈注射和腹腔注射,不同的給予方式,毒性亦略有差異。

那麼菟葵毒的毒性到底有多強?其實它在非蛋白質類的生物毒中是最強的,就小鼠腹腔注射之 LD50 來看,為 0.15~0.72 μg/kg (體重)[3],大約是河魨毒素 (tetrodotoxin) 之 20~80 倍[註 2],毒性強度遠高於之前筆者所介紹過的麻痺性貝毒及河魨毒。

延伸閱讀

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《推理系動畫毒殺利器!——認識致命的「河魨毒」》

不知道的海洋生物不要摸也不要吃

令人眼花撩亂的菟葵毒及其各類似物,毒性雖略有差異,但致毒機制大致相同。

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身為神經毒素的菟葵毒,其引起中毒主要的症狀為發燒、噁心、嘔吐、呼吸困難、心律不整,或橫紋肌溶解所造成之肌肉疼痛,亦會引發其它藥理反應,如骨骼肌、平滑肌和心肌的收縮,及血小板的聚集等[2, 3]

菟葵毒的毒性不但猛烈,菟葵本身分佈的地區也不算少數——太平洋地區、西印度群島、牙買加、波多黎各及巴哈馬,以及臺灣的東北角、墾丁與綠島,均有出現的記錄[2]

此外,菟葵毒的研究歷史,不如麻痺性貝毒、河魨毒來得悠久,還有許多未知的地方。故呼籲大家,在進行夏日戲水活動時,請不要隨意觸摸不知名的海洋生物,也不要食用自行捕撈或來路不明的水產品,以避免菟葵毒中毒。

註解

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  1. 結構類似物 (structural analog),是指一系列的化合物在主結構上大致相同,但部分結構會有一個或多個原子、官能基或子結構不同,造成它們之間的化學特性不太一樣。
  2. 河魨毒素 (tetrodotoxin) 之腹腔注射之 LD50 是 12.5~16 μg/kg (體重)[8]

參考資料

  1. 鄭源斌,2021。美麗菟葵 新藥寶庫?。科學人,230: 12。
  2. 吳尚宜,2017。基隆產珊瑚菟葵種屬的基因鑑定及其毒素對細胞毒性之探討。國立台灣海洋大學食品科學所碩士學位論文。基隆。
  3. 葉子寧,2018。基隆產菟葵 Palythoa tuberculosa 之季節毒性分析及菟葵毒萃取液之細胞毒性探討。國立台灣海洋大學食品科學所碩士學位論文。基隆。
  4. 社團法人台灣環境資訊協會,2016。海中的有毒含羞草—菟葵。台灣珊瑚礁體檢志工快訊。
  5. Moore, R. E. and Scheuer, P. J. 1971. Palytoxin: a new marine toxin from a coelenterate. Science 172: 3982 495-498.
  6. Aratake, S., Taira, Y., Fujii, T., Roy, M. C., Reimer, J. D., Yamazaki, T. and Jenke-Kodama, H. 2016. Distribution of palytoxin in coral reef organisms living in close proximity to an aggregation of Palythoa tuberculosa. Toxicon 111 86-90.
  7. Pelin, M., Brovedani, V., Sosa, S. and Tubaro, A. 2016. Palytoxin-containing aquarium soft corals as an emerging sanitary problem. Marine drugs 14: 2 33.
  8. Abal, P., Louzao, M. C., Antelo, A., Alvarez, M., Cagide, E., Vilariño, N., Vieytes M. R. and Botana, L. M. 2017. Acute oral toxicity of tetrodotoxin in mice: Determination of lethal dose 50 (LD50) and no observed adverse effect level (NOAEL). Toxins 9: 3 75.
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Evelyn 食品技師_96
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一名食品技師兼食品生技研發工程師,個性鬼靈精怪,對嗅覺與味覺特別敏銳,經訓練後居然成為專業品評員(專業吃貨)?!因為對食品科學充滿熱忱,希望能貢獻微薄之力寫些文章,傳達食品科學的正確知識給大家!商業合作請洽:10632015@email.ntou.edu.tw