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海底黑煙囪的聯想之二

timd_huang
・2011/06/27 ・5733字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 497 ・六年級

在2009年4月21日,我寫了ㄧ篇〈海底黑煙囪的聯想〉(PanSci站內連結),原本以為,這只不過是我諸多科普探索的有趣課題之一,寫完以後,就會將之宿諸高閣;沒想到,它竟然像個「魔神仔黏到身」,兩年多以來,一直纏繞在我的思考黑暗角落,也就是催眠業界那些沒搞清楚催眠到底是啥麼碗糕者所謂的「潛意識」當中,三不五時,還從腦袋後面搓我一下;一直到大約半個月之前,這個海底黑煙囪的念頭,又從深海太陽光照射不到的黑暗處,冒泡到寧靜的腦海面,甚至引發成為一個海嘯。

圖一 我的六十大壽最特別,到了這個世界目前唯一發現的埃迪卡拉紀實體化石點,我手指所指的,就是滿地皆是的管狀體古生物化石,前面也有一個,塑膠袋內所裝的,也都是這種管狀體化石。

我這些年來搞世界上首次所發現的那些埃迪卡拉紀實體化石(Body Fossil),一直有一個很大的困擾:從手裡有的樣本和化石點所觀察到的實況來說,這個化石點的古生物化石,基本上可以分成兩大類,(一)管狀體(Tubular Creatures),和(二)葉片體(Frond Creatures),如我命名的黃楊清蓮體(Chinglian huangyoung);當然還有好幾種其它的生物體,如朵西繩蟲(Funisia dorothea),和一些還沒有時間去深入探究的怪咖等等;不過,若以數量來說,斷裂的管狀體碎片最多(圖一圖二),滿地都是,走路很難不踩到,葉片體碎片較少,需要彎腰仔細看一下,其它的生物體,通常還埋在圍岩裡面(圖三),需要回家清理之後才看得見。

圖二 靠近一點拍攝地面,哇塞,到處都是管狀體的碎片,數量無法算數;注意看中央那個從一點幅射成三角形的,好像稻苗。
圖三 這塊帶有圍岩的樣本上,有好幾種不同的古生物,上方有半個像台灣民間「紅龜稞」的古生物,朝向右方略上的,像是剝下來的高麗菜葉片,中央和其餘大部份,是折斷的管狀體古生物,和一些不知道是啥米碗糕的東東。

這些滿地皆是的管狀體,大部份在地表面的,都是已經裂開的半圓碎片,從1~2公分到5~6公分不等;橫向圓管還完整、但不是縱向整個生物體的化石,數量相對少一些,但是還夾在圍岩裡面的,通常比較會有完整較長的管子,直徑從大約1公分到6公分,長度可達1 ~ 20公分,目前採集到最大的一根,長度18公分,直徑6公分,算是我所有管狀體中最大「ㄎㄧㄢ」的,如圖四所示。

圖四 左邊這一根,是目前採集到最大的一根管狀體,長度18公分,管狀體的直徑6公分,管壁厚度0.5公分;左邊這一塊帶著圍岩的樣本,中央那根最大的,直徑2公分,長度14公分,旁邊有好多直徑大小不等的管狀體,似乎也像稻苗那樣子,從一個點幅射開來;這個樣本的背面,主要的也都是直向裂開的管狀體,當然也有一些其它的古生物。

圖五   這是數位化三維的兩根埃迪卡拉紀管狀體視訊短片,大的這根長度13.3公分,直徑3.7公分,細的這根,長度15公分,直徑1.9公分,小的這根之外表,就有很多小瘤,很有可能和粗的那根,不是同樣的生物種。

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如果從管狀體的外表型態來看,似乎不只有一種,而是好幾種,有一些是表面相對來說比較平滑,有一些的表面,卻有瘤狀突出(圖五);基本上它們都是直的斷碎片,罕見彎曲,若有彎曲,弧度也很小,猜測是在形成化石過程中被擠彎的;因為這些都是斷片,目前無法判斷整個管狀體原本的長度和型態。

即便管狀體的外表有不同,若從橫切面來看(圖六),管壁的厚度通常在1~ 5 公釐(mm)之間;若仔細看看管壁的橫切面,可以看到同心圓層狀的「年輪」,縱切面也有層狀結構;哼,這果真是這些生物的成長記錄?縱切面的光學顯微照片,更是可以明顯看出層狀結構(圖七圖八)。

圖六 一根直徑較小的管狀體橫切面近拍,可以看到管壁「年輪」狀的同心圓層,中央填滿了「泥巴」;請注意看,管壁最內一圈的紅棕色,中央「泥巴」裡面,也有幾個相同顏色的小區塊,這不會是偶然的吧?

圖七 這兩張照片,上面的是從網路搜索來的,為現生海底黑煙囪大管蟲Riftia pachyptila切面的照片,放大倍率為2000X;下面為我發現埃迪卡拉紀實體化石中管狀體的光學顯微照片;兩者非常類似,明確地顯示多層同心圓環,所以呢?會不會這些埃迪卡拉紀的管狀體古生物,類似於現生海底黑煙囪的大管蟲?
圖八 埃迪卡拉紀實體化石管狀體部份管壁橫切片,可以清楚看到「年輪」狀的同心圓層;圖七右邊為本照片之放大。

接著,再進一步放大來看這些埃迪卡拉紀管狀體古生物,這下子要動用到掃瞄式的電子顯微鏡(SEM, Scanning Electronic Microscope),感謝外甥女,當年在中央研究院工作的時候,「偷偷地」幫我掃了幾百張照片,本文無法一一列舉,就挑四張比較有趣的來看看,圖九到圖十二;這些照片的放大倍率,從800倍到10,000倍(和以上),整個管狀體的內部構造,都被看光光,無處隱藏。

圖九 埃迪卡拉紀管狀體實體化石,管壁內的「細胞」結構,形狀有些奇怪,中央似乎有「細胞核」明顯可見,但是外圍沒有厚厚的「細胞壁」,因此可將植物界排除,但它是動物嗎?不見得。

先從圖九來說,這是一張很有趣的照片,似乎有個明顯的「細胞」外型,中央的部份,好像有看到「細胞核」,但是在整個細胞結構外緣,沒有看到熟悉厚厚的植物細胞壁,這一點,似乎可以把此生物從植物界排除掉,但是,這能否因此就說它是動物界呢?答案是:不一定可以說它就是動物界的生物,因為埃迪卡拉紀的諸多生物群,很有可能是屬於一個或多個已經完全滅絕的生物界,既不屬於動物界,也非植物界,而是如「凡德生物界(Vendobionta)」;因此,這也引發了另一堆大問題,如果是已經滅絕的生物界,而且到現在為止,除了我發現的這些實體化石之外,世界其它各地的埃迪卡拉紀化石都只是鑄模化石,也就是灌模灌出來的,就如公仔那樣,不能拿來做大體解剖,無法深入內部,看看它們的細胞組織結構,也就是說,從來沒人看過埃迪卡拉紀生物的細胞結構,那麼有誰有足夠的經驗能判斷呢?

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圖十 埃迪卡拉紀管狀體實體化石,更大的放大倍率(很可惜,當時外甥做的時候,沒有把相關資料放進照片內),似乎可以看到「細胞」內的構件結構,如此的形態,應該不會是無機礦物的結晶,而是從生物體石化的結果。

圖十是一張更有趣、但很可惜沒有把相關資料記錄在一起的掃瞄電子顯微鏡照片,顯示出(可能)「細胞」內部的結構,我從很有限、還記得一點點高中生物學的知識來猜測,照片中央那陀圓圓有兩根細管伸出去到其它部位的東東,會不會就是「線粒體(Mitochrondrion)」?或是其它細胞內的構件呢?救命啊!救命。

圖十一 從埃迪卡拉紀管狀體實體化石管內壁看到這團東西,真是下了一大跳,這是啥米碗糕啊?如此的形狀和大小,都坐落在一般細胞的外型和尺寸範圍內,應該就是某種細胞吧?或者是某種古細菌?

圖十一,哼,這一團又是啥米碗糕?怎麼會長得這麼漂亮可愛?尺寸大小和形狀,都和一般細胞類似,可是它單獨一個,似乎靠在某種「牆壁」(右下角)上,它會是某種細胞?或是和管狀體共生的古細菌呢?還難以猜測。

圖十二 這是埃迪卡拉紀管狀體實體化石管壁內部表面的照片,最有趣的是中央那個倒Y的東東,好像肚子裡面的寄生蛔蟲,終端吸付到宿主肉內,倒底這是怎麼一回事情?會是與管狀體共生的其它生物嗎?

圖十二,這是從管狀體管壁的內側、也就是原本「泥巴」填充那面照到的,外甥女實際上拍到了好幾張類似這樣子的掃瞄電子顯微鏡照片,我只挑這張來做樣本;中央這根倒Y型的東東看起來,直覺上就想到肚子裡面的蛔蟲(寄生蟲),終端吸付在我們的腸子肌肉內,吸付我們身體的養份,它不就是如此嗎?這也就是說,如果管狀體除了(可能)有如圖十一的古細菌共生之外,也有更大型的「寄生蟲」參一咖,果若如此,到底這些大大小小不同生物群彼此之間的關係如何?相互利用?相互有利?我不知道該怎麼說。

目前,我們正在使用國家同步幅射的設備〈用大砲打小鳥〉(PanSci站內連結),進行相關的探索,很多細節還有待進一步的資料收集與分析,不過,從初期的福立業轉換紅外線光譜(FT-IR)數據來看,我這些埃迪卡拉紀的實體化石,在2500-2700cm-1出現了一些很奇怪的波峰,似乎屬於硫氫鍵(S-H Bond)的,整張光譜也和其它化石(如恐龍胚胎骨頭)殘留有機物的不同,意味著在這些埃迪卡拉紀實體化石內,還殘留著不同的有機物;如果不久的將來,我們可以透過這些先進的科學儀器,找出這些埃迪卡拉紀化石內,含有較多的硫化物,那麼,這也就意味著當年這些生物的生活環境,很有可能是類似於今日深海黑煙囪的環境。

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圖十三 地球氣候、大氣層含氧量、二氧化碳量與時間 橫軸為時間,縱軸為氣候、大氣含氧量、和大氣二氧化碳含量

如果以上的假設能成立,意味著一些很重大的含意,其中之一為:埃迪卡拉紀的生物,並沒有在埃迪卡拉/寒武紀交接的大滅絕中全部死光光,有些還活到今天,今日深海黑煙囪的大管蟲,就是那個時代存留活到當下的「活化石」證據;達爾文的進化學說與生命樹,或該有所修正。

不過,除了海底黑煙囪的假設之外,我可以想到的,還有另外一種可能;如果從我們整個地球歷史和生態環境的角度來思考,這些生活在大約6億年前的生物,它們的生存環境,和今日我們所熟悉、賴以為生的地球生態,大不相同;先來看圖十三的地球生態史。

這圖十三最下面這行是時間(Time)軸,最左邊是3.8億年前太古代(Archaean),最右邊是現在新生代(Caenozoic);往上這一行是氣候(Climate),中間有一條相對氣溫平均線,在此線之下表示地球處於冰期(Ice Age),地球南北極有冰覆蓋,氣溫較低於平均值,甚至整個地球都處於「冰雪地球(Snow Ball Earth)」,在此線之上,表示地球暖化期,地球溫度高於平均相對溫度,南北極沒有冰層覆蓋;順便提一下,整個中生代(Mesozoic)都處於地球暖化時期,恐龍生活在比現在更為炎熱的環境中,而我們目前的地球溫度,屬於冰期,南北極都有冰層覆蓋,並非地球暖化期。

再往上那行,表示地氣層中相對氧氣(O2)含量,請注意,在原生代(Proterozoic)之前,大氣層中的含氧量非常低,不到今日的0.1%,即便到了古生代(Palaeozoic)開始的時候,大氣層含氧量,也只有今日的10%左右,接著慢慢增加,一直到快進入中生代的時候,空氣中的氧氣,才達到現在的濃度,讓更多生物賴以為生。

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本圖最上面的這行,表示大氣層中的二氧化碳(CO2)相對濃度,若從左邊看過來,最早期的地球二氧化碳濃度是1,500%,慢慢減少到500%,然後在原生代兩次相鄰的大冰期期間,大氣中的二氧化碳濃度,在相對很短的期間內,大幅快速增加到大約1,800%,然後又慢慢下降,偶爾會稍微多一些,有時會少一些,終至大約100%的現在。

看了這張整個地球生態的關鍵因素(氣溫、大氣層含氧量、和大氣層二氧化碳含量變化)圖,應該會有個念頭跑出來:我們地球本來就有這些大自然的變化,目前地球正是處於冰期而非暖化期,南北極都被冰層覆蓋,大氣層中的氧氣和二氧化碳濃度,並沒有激烈的脫軌,因此不知道那些高喊地球暖化,甚至南北極都搞不清楚的台灣某過時政客還敢拍出〈±2oC〉紀錄片,這些人到底是真的瞭解地球生態而真心地想保護環境,或只是拿虛幻的數據來做政治鬥爭騙錢?當然,我在此並沒有說我們可以咨意破壞環境,或說不必減少對大氣與環境的汙染,只是點出地球生態環境,原本就有這些變化的自然規律,不容環保政客視而不見。

回到本題,在此圖上,大約在接近6億年前的地方,我畫了一條往上的藍色箭頭,這就是埃迪卡拉紀時候的地球生態環境:那時地球氣溫略低於平均值,大氣層中的氧氣大約只有今天的10%,因而,溶解在海水裡面的氧濃度也比較稀薄,而二氧化碳的濃度,是今天的1,400%左右;哼!這就很有趣了,埃迪卡拉紀的時候,整個生態環境比現在「惡劣」很多的多!而竟然會出現這麼多巨大而複雜的生命,太有趣了,想要探索它們出現的原由,太有挑戰性有夠刺激了!

又,有關地球生命起源有諸多學說(假設),其中有一派,說我們地球早年的海洋,是一鍋如佛跳牆的「原始湯(Primeval Soup)」,溶解在海水裡面有很多沒有生命的各種無機礦物質、化學元素等等,或許受到天候影響,如打雷等等,煮來煮去,碰來碰去,終於形成了最初生命之前的有機先驅物質(Precursor),如胺基酸等等,再由這些有機的先驅物質,碰撞組合成了最原始的生命,因而揭開了地球的生命演化;科學家曾經在實驗室裡成功地模擬出類似的情況。

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因此,回頭來說,埃迪卡拉的眾生物,有沒有可能就是這鍋原始湯佛跳牆的晚期產物?地球的生命起源與演化,氧氣和陽光,並非絕對必要的條件,光合作用也原始生命非絕對需要的;也就是說,地球從大約35億年以來開始生命大演化,在前面很漫長的一段時間內,進展甚慢,但是在原生代晚期歷經兩次地球最嚴重的冰雪地球催化,到了埃迪卡拉紀時候,無氧非光合作用的化合能作用(Chemosynthesis),提供了生命大躍進的原動力,從簡單的單細胞、雙細胞等微觀(Micro)生命(亦即隱生宙),演化成多細胞宏觀(Macro)生物(亦即顯生宙)?這當然也是諸多種可能之一。

圖十四 深海黑煙囪旁邊生機盎然的大管蟲,取自http://wsu-online.blogspot.com/2010/12/spring-break-project-giant-tube-worms.html

到目前的研究與瞭解這些地球上首次發現的埃迪卡拉紀實體化石,一方面逐步地揭開了一些神祕的面紗,但是同時也提出了更多更基礎重要的問題,回答了一個問題,又衍生出更多的問題,不會讓我(人們)的好奇心無聊沒事幹,爬了一山,還有更高那些山等著呢!研究的樂趣,就在此!哈哈,人生不虛此行。

本文原發表於催眠恐龍[2011-06-25]

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LDL-C 正常仍中風?揭開心血管疾病的隱形殺手 L5
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/06/20 ・3659字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 美商德州博藝社科技 HEART 合作,泛科學企劃執行。

提到台灣令人焦慮的交通,多數人會想到都市裡的壅塞車潮,但真正致命的「塞車」,其實正悄悄發生在我們體內的動脈之中。

這場無聲的危機,主角是被稱為「壞膽固醇」的低密度脂蛋白( Low-Density Lipoprotein,簡稱 LDL )。它原本是血液中運送膽固醇的貨車角色,但當 LDL 顆粒數量失控,卻會開始在血管壁上「違規堆積」,讓「生命幹道」的血管日益狹窄,進而引發心肌梗塞或腦中風等嚴重後果。

科學家們還發現一個令人困惑的現象:即使 LDL 數值「看起來很漂亮」,心血管疾病卻依然找上門來!這究竟是怎麼一回事?沿用數十年的健康標準是否早已不敷使用?

膽固醇的「好壞」之分:一場體內的攻防戰

膽固醇是否越少越好?答案是否定的。事實上,我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種:高密度脂蛋白(High-Density Lipoprotein,簡稱 HDL)和低密度脂蛋白( LDL )。

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想像一下您的血管是一條高速公路。HDL 就像是「清潔車隊」,負責將壞膽固醇( LDL )運來的多餘油脂垃圾清走。而 LDL 則像是在血管裡亂丟垃圾的「破壞者」。如果您的 HDL 清潔車隊數量太少,清不過來,垃圾便會堆積如山,最終導致血管堵塞,甚至引發心臟病或中風。

我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種:高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)/ 圖片來源:shutterstock

因此,過去數十年來,醫生建議男性 HDL 數值至少應達到 40 mg/dL,女性則需更高,達到 50 mg/dL( mg/dL 是健檢報告上的標準單位,代表每 100 毫升血液中膽固醇的毫克數)。女性的標準較嚴格,是因為更年期後]pacg心血管保護力會大幅下降,需要更多的「清道夫」來維持血管健康。

相對地,LDL 則建議控制在 130 mg/dL 以下,以減緩垃圾堆積的速度。總膽固醇的理想數值則應控制在 200 mg/dL 以內。這些看似枯燥的數字,實則反映了體內一場血管清潔隊與垃圾山之間的攻防戰。

那麼,為何同為脂蛋白,HDL 被稱為「好」的,而 LDL 卻是「壞」的呢?這並非簡單的貼標籤。我們吃下肚或肝臟製造的脂肪,會透過血液運送到全身,這些在血液中流動的脂肪即為「血脂」,主要成分包含三酸甘油酯和膽固醇。三酸甘油酯是身體儲存能量的重要形式,而膽固醇更是細胞膜、荷爾蒙、維生素D和膽汁不可或缺的原料。

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這些血脂對身體運作至關重要,本身並非有害物質。然而,由於脂質是油溶性的,無法直接在血液裡自由流動。因此,在血管或淋巴管裡,脂質需要跟「載脂蛋白」這種特殊的蛋白質結合,變成可以親近水的「脂蛋白」,才能順利在全身循環運輸。

肝臟是生產這些「運輸用蛋白質」的主要工廠,製造出多種蛋白質來運載脂肪。其中,低密度脂蛋白載運大量膽固醇,將其精準送往各組織器官。這也是為什麼低密度脂蛋白膽固醇的縮寫是 LDL-C (全稱是 Low-Density Lipoprotein Cholesterol )。

當血液中 LDL-C 過高時,部分 LDL 可能會被「氧化」變質。這些變質或過量的 LDL 容易在血管壁上引發一連串發炎反應,最終形成粥狀硬化斑塊,導致血管阻塞。因此,LDL-C 被冠上「壞膽固醇」的稱號,因為它與心腦血管疾病的風險密切相關。

高密度脂蛋白(HDL) 則恰好相反。其組成近半為蛋白質,膽固醇比例較少,因此有許多「空位」可供載運。HDL-C 就像血管裡的「清道夫」,負責清除血管壁上多餘的膽固醇,並將其運回肝臟代謝處理。正因為如此,HDL-C 被視為「好膽固醇」。

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為何同為脂蛋白,HDL 被稱為「好」的,而 LDL 卻是「壞」的呢?這並非簡單的貼標籤。/ 圖片來源:shutterstock

過去數十年來,醫學界主流觀點認為 LDL-C 越低越好。許多降血脂藥物,如史他汀類(Statins)以及近年發展的 PCSK9 抑制劑,其主要目標皆是降低血液中的 LDL-C 濃度。

然而,科學家們在臨床上發現,儘管許多人的 LDL-C 數值控制得很好,甚至很低,卻仍舊發生中風或心肌梗塞!難道我們對膽固醇的認知,一開始就抓錯了重點?

傳統判讀失準?LDL-C 達標仍難逃心血管危機

早在 2009 年,美國心臟協會與加州大學洛杉磯分校(UCLA)進行了一項大型的回溯性研究。研究團隊分析了 2000 年至 2006 年間,全美超過 13 萬名心臟病住院患者的數據,並記錄了他們入院時的血脂數值。

結果發現,在那些沒有心血管疾病或糖尿病史的患者中,竟有高達 72.1% 的人,其入院時的 LDL-C 數值低於當時建議的 130 mg/dL「安全標準」!即使對於已有心臟病史的患者,也有半數人的 LDL-C 數值低於 100 mg/dL。

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這項研究明確指出,依照當時的指引標準,絕大多數首次心臟病發作的患者,其 LDL-C 數值其實都在「可接受範圍」內。這意味著,單純依賴 LDL-C 數值,並無法有效預防心臟病發作。

科學家們為此感到相當棘手。傳統僅檢測 LDL-C 總量的方式,可能就像只計算路上有多少貨車,卻沒有注意到有些貨車的「駕駛行為」其實非常危險一樣,沒辦法完全揪出真正的問題根源!因此,科學家們決定進一步深入檢視這些「駕駛」,找出誰才是真正的麻煩製造者。

LDL 家族的「頭號戰犯」:L5 型低密度脂蛋白

為了精準揪出 LDL 裡,誰才是最危險的分子,科學家們投入大量心力。他們發現,LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質,其成員有大小、密度之分,甚至帶有不同的電荷,如同各式型號的貨車與脾性各異的「駕駛」。

為了精準揪出 LDL 裡,誰才是最危險的分子,科學家們投入大量心力。發現 LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質,其成員有大小、密度之分,甚至帶有不同的電荷。/ 圖片來源:shutterstock

早在 1979 年,已有科學家提出某些帶有較強「負電性」的 LDL 分子可能與動脈粥狀硬化有關。這些帶負電的 LDL 就像特別容易「黏」在血管壁上的頑固污漬。

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台灣留美科學家陳珠璜教授、楊朝諭教授及其團隊在這方面取得突破性的貢獻。他們利用一種叫做「陰離子交換層析法」的精密技術,像是用一個特殊的「電荷篩子」,依照 LDL 粒子所帶負電荷的多寡,成功將 LDL 分離成 L1 到 L5 五個主要的亞群。其中 L1 帶負電荷最少,相對溫和;而 L5 則帶有最多負電荷,電負性最強,最容易在血管中暴衝的「路怒症駕駛」。

2003 年,陳教授團隊首次從心肌梗塞患者血液中,分離並確認了 L5 的存在。他們後續多年的研究進一步證實,在急性心肌梗塞或糖尿病等高風險族群的血液中,L5 的濃度會顯著升高。

L5 的蛋白質結構很不一樣,不僅天生帶有超強負電性,還可能與其他不同的蛋白質結合,或經過「醣基化」修飾,就像在自己外面額外裝上了一些醣類分子。這些特殊的結構和性質,使 L5 成為血管中的「頭號戰犯」。

當 L5 出現時,它並非僅僅路過,而是會直接「搞破壞」:首先,L5 會直接損傷內皮細胞,讓細胞凋亡,甚至讓血管壁的通透性增加,如同在血管壁上鑿洞。接著,L5 會刺激血管壁產生發炎反應。血管壁受傷、發炎後,血液中的免疫細胞便會前來「救災」。

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然而,這些免疫細胞在吞噬過多包括 L5 在內的壞東西後,會堆積在血管壁上,逐漸形成硬化斑塊,使血管日益狹窄,這便是我們常聽到的「動脈粥狀硬化」。若這些不穩定的斑塊破裂,可能引發急性血栓,直接堵死血管!若發生在供應心臟血液的冠狀動脈,就會造成心肌梗塞;若發生在腦部血管,則會導致腦中風。

L5:心血管風險評估新指標

現在,我們已明確指出 L5 才是 LDL 家族中真正的「破壞之王」。因此,是時候調整我們對膽固醇數值的看法了。現在,除了關注 LDL-C 的「總量」,我們更應該留意血液中 L5 佔所有 LDL 的「百分比」,即 L5%。

陳珠璜教授也將這項 L5 檢測觀念,從世界知名的德州心臟中心帶回台灣,並創辦了美商德州博藝社科技(HEART)。HEART 在台灣研發出嶄新科技,並在美國、歐盟、英國、加拿大、台灣取得專利許可,日本也正在申請中,希望能讓更多台灣民眾受惠於這項更精準的檢測服務。

一般來說,如果您的 L5% 數值小於 2%,通常代表心血管風險較低。但若 L5% 大於 5%,您就屬於高風險族群,建議進一步進行影像學檢查。特別是當 L5% 大於 8% 時,務必提高警覺,這可能預示著心血管疾病即將發作,或已在悄悄進展中。

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對於已有心肌梗塞或中風病史的患者,定期監測 L5% 更是評估疾病復發風險的重要指標。此外,糖尿病、高血壓、高血脂、代謝症候群,以及長期吸菸者,L5% 檢測也能提供額外且有價值的風險評估參考。

隨著醫療科技逐步邁向「精準醫療」的時代,無論是癌症還是心血管疾病的防治,都不再只是單純依賴傳統的身高、體重等指標,而是進一步透過更精密的生物標記,例如特定的蛋白質或代謝物,來更準確地捕捉疾病發生前的徵兆。

您是否曾檢測過 L5% 數值,或是對這項新興的健康指標感到好奇呢?

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從一片荒蕪到綠色星球:細菌與光合作用如何重塑地球——《你的身體怎麼來的?》
商周出版_96
・2025/01/27 ・3861字 ・閱讀時間約 8 分鐘

喜出望外

海中糟粕化為盎然綠意

這個星球現在仰仗光合作用運轉。

──史緹耶可.戈盧比奇(Stjepko Golubic)

四十億年前,地球的陸塊相當單調,黑色、褐色、灰色的岩石上一片荒蕪,火山朝著無氧的大氣噴發毒素,人類乘坐時光機回到那時間點會立刻窒息。當時地球上僅有的生命形態是細菌,以及比英文句號還小得多的單細胞生物。然而若往前快轉幾十億年,來到距今僅三億五千萬年前後,會發現大氣中氧含量接近人類已經習慣了的百分之二十一,這是個很奢華的數字。

那個年代,海洋中滿是巨大生物四處洄游,植物入侵陸地並為人類的演化鋪路。地球從無法居住的荒土蛻變為藍綠色的生命樂園,這麼戲劇性的轉折是什麼力量在背後推動?

種種因素之中有一項特別醒目:直到一九六〇年代人類才開始意識到光合作用的力量不下於各種地質學事件,改造這顆星球的手段神祕且驚奇,非常難以想像。

地球從荒土到生命樂園的蛻變,歸功於光合作用的出現。圖 / unsplash

改造過程中,光合作用或許曾經引發大規模生物滅絕。科學家一度認為其威力能夠與核戰浩劫相提並論,使這顆行星被寒冰覆蓋化作巨型雪球。但同時光合作用又輔助、甚至促成「不可能」的演化捷徑,進而提高生命多樣性,最終使植物甚至人類得以存在。科學家如何研究太古時代的自然變動?而光合作用又如何將地球鬧得天翻地覆?

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疊層石背後的生命故事

十九世紀末期,有人找到能夠追溯光合作用悠久歷史的第一條線索。那時候沒有任何證據指向距今大約五億五千萬年的寒武紀之前有生命存在,然而一八八二年冬天美國大峽谷深處名叫查爾斯.沃爾科特(Charles Walcott)的岩石收藏家改變了一切,後來還當上史密森尼學會的主席。

沃爾科特的故鄉是化石天堂紐約州由提卡市(Utica)。小時候他生得瘦瘦高高,喜歡在父母的農場以及附近未來岳父擁有的採石場內找化石,十八歲離開校園之後先去五金行當店員,卻自己閱讀教科書、研究化石並撰寫論文、與著名地質學家通信來維繫心中熱情。他曾經蒐集古代海洋生物三葉蟲的化石標本,品質在全世界而言也是數一數二,後來慷慨出售給了哈佛大學。

沃爾科特的勘探技巧十分高明,也藉此就職於新成立的美國地質調查局。一八八二年十一月,地質調查局局長、同時自己也是探險家的約翰.威斯利.鮑威爾(John Wesley Powell)要求沃爾科特勘測迄今為止無法進入的大峽谷深處。

鮑威爾之前嘗試過,但只能乘坐小木舟趁漂流時稍微觀察最底層岩石,後來他就在偶爾有「刺骨寒霧、雪花飛旋」的地方紮營監督,帶人修建一條從峽谷邊緣延伸到下方三千英尺(約九百一十四公尺)處溫暖地帶的陡峭馬徑,並且讓時年三十三歲的沃爾科特帶著三名工人和足夠支撐三個月的食物、九匹上鞍的騾子沿著那條臨時小徑進入谷底。

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「高原之後就會積滿雪,」鮑威爾告訴他:「春天之前你和搬運工無法離開峽谷。希望這段時間裡,你能好好研究地層序列,盡量收集化石。祝好運!」

對沃爾科特而言,這是千載難逢的機會。他已經發現一些已知的最古老化石,例如神似甲殼類但奇形怪狀的三葉蟲。此外,達爾文發表《物種起源》不過四十年前,但因為缺乏最原始的動植物或細菌化石而遭到很多抨擊。批評者仗著沒有化石這點堅稱所有物種都是神造,懷疑論者也要求達爾文證明古代有過更單純的生物,可惜他只能委婉表示若生物體很小就不容易留下化石,希望有朝一日會出現。

充滿驚喜的山谷

沃爾科特深知達爾文的窘境。他沿著陡峭原始小徑下降到幾乎沒有生命跡象的大峽谷谷底,然後用心觀察周遭環境。山谷、懸崖,除了石頭還是石頭,但這一隅紅色天地很得他喜愛,不過同行的化石收集家、廚師和馱獸管理員就未必能夠分享那份悸動了。

他們沿著八百英尺(約兩百四十四公尺)峭壁吃力前行,其中一段就是現在的南科維山徑(NankoweapTrail),一般認為是大峽谷裡最危險的路線,河流地形坡陡水急即使沿岸也難以行走,有時候不得不自己開路以求深入。後來一頭騾子死亡、另外兩頭受傷。旅程中至少一次,沃爾科特筆中的墨水結凍了,但又必須在篝火邊融冰為水給騾子飲用。但最可怕的其實是死寂與孤獨,才三個星期就導致那位化石收集家夥伴憂鬱求去。但沃爾科特不同,能來到谷底他太興奮了,堅持了七十二天才踏上歸途。

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有一天他爬上爬下,對部分岩石中層層線條感到好奇,乍看很像切開的包心菜。這些圖案極不尋常,所以沃爾科特認定是生物,後來將其命名為藍綠菌(最初曾視為藻類)。他還聯想到自己在紐約州看過來自寒武紀時期的類似化石,取「隱含生命」的含義命名為隱藻化石(Cryptozoön)。然而大峽谷的情況有點不同,這些化石明顯可見,卻又位於更古老的岩層內,因此歷史比任何其他已發現的化石都久遠。

沃爾科特在大峽谷的古老岩層中發現了類似藍綠菌的化石,命名為隱藻化石,揭示比已知更古老的生命存在。圖 / unsplash

沃爾科特後來在蒙大拿州等地持續發現同樣古老的隱藻化石,接著其他古生物學家也在前寒武紀岩石內察覺到疑似化石的特殊圖案,種種線索指向最原始生命形式的證據可能保存在寒武紀前的石頭裡。即便如此懷疑論調不斷,尤其某個長期存在爭議的標本被證明了並非化石,而是火山石灰岩經過壓力和高溫形成獨特的礦物沉積。

隱藻化石的爭議:解鎖前寒武紀生命的證據

一九三〇年代,沃爾科特去世的四年後,劍橋大學最具影響力的古植物學家蘇厄德(Albert Charles Seward)決定加入辯論,卻在後來被古生物學家肖普夫(William Schopf)形容是「讓煮熟的鴨子飛了」。蘇厄德在史稱「隱藻化石爭議」的事件中嚴格審視前寒武紀化石證據,得出結論認為這完全是一廂情願,所謂的化石與現存物種之間沒有明顯關係,大型結構並未顯示出由較小細胞組成的特徵。

他主張沃爾科特在隱藻化石找到的環狀圖案可能是海底富含鈣質的淤泥沉積,人類本來就不該期望細菌這樣微小的生物會被保存在化石,最後又語重心長告誡科學家:有些尋找化石的人太過一頭熱,他們宣稱找到特別古老的標本時不能輕信。

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地位如此卓著的人物提出警告,導致地質學家不願再從岩石尋找距今約五億年以上的化石,畢竟找到的機率幾乎等於零。久而久之許多人認定了生命在地球上的歷史很短,這顆星球的前面四十億年、其歷史的九成之中根本沒有生命存在。微生物學家史緹耶可.戈盧比奇指出許多科學家以「前寒武紀」一詞指稱生命尚未問世的太古時期,其實這是陷入「現有工具檢測不到就代表不存在」的思考偏誤,將缺乏證據直接視為否定證據了。

時間來到二十年後的一九五〇年代中期,澳洲年輕研究生布萊恩.洛根(Brian Logan)隨地質學教授菲利普.普萊福德(Philip Playford)探索了位置偏遠的鯊魚灣,也就是澳洲西北海岸一片孤立的鹹水潟湖。站在這兒的海灘,淺藍色海水退潮時會露出如夢似幻的奇景:數百顆三英尺(約九十一公分)高的圓柱狀岩石林立,彼此間距很小,彷彿堅硬粗糙如石塊的蘑菇聚集叢生。

兩人詳細調查了這片怪異石陣,然後意識到理解沃爾科特隱藻化石的關鍵。眼前這些不僅是活化石,還能回答一個經典謎語:什麼東西既死又活?石頭表面曾經活著,是藍綠菌累積起來形成網罩般的構造。海水進出時,這層菌網會捕捉沉積物。而藍綠菌死亡後,沉積物固定在原位如海綿狀的石塔,於是又有新的細菌附著其上、形成新的一層網罩。

細菌以同樣方式在太古海洋中創造出沃爾科特的隱藻化石,現在稱為疊層石,語源是希臘文stroma(層)和lithos(岩)。目前只有鯊魚灣等少數幾個地方能找到疊層石,環境對其他多數生物過於鹹澀無法生存。但另一方面,已經化石化的古老疊層石則在世界各地皆有發現。

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澳洲地質學家偶然發現還活著的疊層石,同時美國兩位地質學家史坦利.泰勒(Stanley Tyler)和埃爾索.巴洪(Elso Barghoorn)也宣布找到了蘇厄德口中不存在的化石標本,其中微生物有單細胞也有多細胞,藍綠菌絲也包括在內,而且這些化石都有大約二十億年歷史。「許多人很震驚的,」戈盧比奇表示:「原本以為生命在寒武紀才爆發,之前什麼都沒有。寒武紀應該是起點才對。」但現在普遍接受最古老的疊層石化石上微生物活在三十五億年前,依舊是地球誕生的十億年之後。達爾文和沃爾科特應該很欣慰。

哪種細菌造出最古老的疊層石?無法確定是已經會行光合作用的藍綠菌,抑或是它們的祖先。不過藍綠菌至少二十四億年前已經存在於海洋。

——本文摘自《你的身體怎麼來的?從大霹靂到昨日晚餐,解密人體原子的故事》,2025 年 01 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

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台灣有恐龍嗎?化石學家帶你探索島嶼的古老秘密——《好久・不見》
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・2024/11/02 ・2579字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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台灣的地理位置與化石形成

台灣也有化石嗎?台灣也有恐龍嗎?

世界地圖攤開一看,台灣陸地上的面積看來是不大,但其面對的太平洋,不只在我的想像中、在我多年搭著飛機到世界各地檢視相關的標本,試著拼湊出鯨魚們在數千萬年間演化歷程的經驗中,我知道也相信台灣的地底下,必定蘊涵著能跟我們講出帶有全球視野的化石標本。

同時,台灣除了被海洋包圍之外,那平均深度只有六、七十公尺深的台灣海峽,也清楚的意味著,當更新世的冰河時期讓海平面下降幅度來到或超過這個臨界點時,台灣就會成為歐亞大陸最東南邊的一角。

相信在台灣的不少人都常聽過,台灣在冰河時期會和中國大陸連在一起,但我在跟大家解釋這樣的環境變遷與古生物演化時,總是會特別強調我不想泛政治化,但世界地圖清楚的標示出台灣的地理位置應該是可以、也該要放在更大的版圖:歐亞大陸的板塊底下來討論,而不是只有限縮在與中國大陸連結的關係。

畢竟,當我們像是讚嘆著非洲地區的陸生大型哺乳動物,能在以年為單位的時間軸來進行長距離的移動時,基本上是用「萬年」以上的尺度來探討生物演化、移動的古生物學,處於歐亞大陸東岸的台灣上的大型脊椎動物,要橫跨歐亞大陸到西邊、或是反方向的來到台灣,大概都會是稀鬆平常的移動距離。

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建立起這樣的思維模式後,當然就是需要有最直接的化石證據來驗證這樣的想法,或深入討論其化石標本的背後,隱藏了怎樣的大尺度演化事件。

大型脊椎動物跨越歐亞大陸到台灣,在古生物學的長時尺度下是平常現象。圖/envato

早坂一郎的開創性研究與犀牛化石

二○一八年一月底從日本的筑波搬到台北後,一邊重新改造所接手的退休丘臺生教授的實驗室、一邊開始準備新學期的上課內容;除此之外,很重要、也是主要的工作內容,就是要開始到野外和各個單位的收藏庫裡尋找、檢視相關的化石標本,試著解讀其背後所帶有的古生物學、演化學上的意義。

有趣、但不令人意外的是,知道我開始要在台灣從事大型脊椎動物化石研究的人,第一個反應通常都會是:台灣也有化石嗎?台灣也有恐龍嗎?這樣之類的疑問。

要回答台灣有沒有化石紀錄的出現,我在日本的工作經驗,和剛好不小心娶了日本太太,讓我能從搬到日本工作前還不會五十音的狀態,到現在能有一定用日文溝通和閱讀日文文獻的基礎能力,幫了很大的忙。

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因為,台灣的古生物研究歷史,基本上就是從日治時期展開並奠下根基。也因此,有一定的日文能力和在日本古生物學界中遊走的經驗,確實是對於一些細微的狀況,更能推敲或掌握。

舉例來說,我目前所服務的台灣大學於一九二八年創立時的前身:日治時期的台北帝國大學,一開始創校時就加入的早坂一郎教授,可以說就是在研究台灣大型脊椎動物化石的先驅,也就不意外為什麼一九八四年在台灣所發現、並被命名為一個新亞種的犀牛化石,會以早坂為名(犀牛的故事書寫在第四話)。

延伸閱讀:從放牛學生到震驚世界:左鎮犀牛化石背後的傳奇——《好久・不見》

台灣有化石的出沒,對生物多樣性、生命演化等議題有些敏感度的人來說,大概不會太意外。但台灣有沒有令許多人為之瘋狂的恐龍,聽起來就是一個棘手許多的疑問。

或許出乎大多數人的意外,台灣不只有貨真價實的恐龍,還有台灣才有的特有種恐龍!

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一九九三年上映的《侏羅紀公園》(Jurassic Park),可以說是徹底的激發了全世界對於恐龍的狂熱與追逐。即使到了二○二四年的今天,恐龍的形象,對於大多數的人來說,似乎就是古生物學研究的全部了。

《侏羅紀公園》激發全球恐龍熱潮,至今在大眾心中恐龍仍象徵著古生物學。圖/wikimedia

但恐龍有如此的代表性,可不是只有形象般的讓人摸不著邊際,而是有全世界各地的古生物學家用一生的精力,和政府、私人所挹注的大量資源,來試著一點一滴揭開恐龍那引人入勝的演化歷程。

舉一個比較可以讓大多數人理解到我們對於恐龍知識是如何持續的累積、建構起來的例子:我正在書寫這段文字的當下是二○二○年的五月中旬,這年從一月一日到這個時間點,已經有二十種,先前完全未知、生存於中生代的恐龍們被古生物學家發現,並且正式的命名為新物種、發表在國際間相關的古生物學研究期刊中—平均不到一個禮拜,全世界就又會多了一種中生代的恐龍在我們的知識體系中!

台灣的鳥類恐龍故事:恐龍演化新視角

藉由這樣的研究能量,我們現在不只清楚的知道所有現生鳥類都是貨真價實的恐龍,連我上課在談論恐龍演化所使用的教科書,所提到恐龍定義裡的其中一個主角,即有我們幾乎每天都會見到面的麻雀:

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恐龍包含了滅絕的三角龍和現生的麻雀最近的共同祖先,以及從這共同祖先開始的所有後代,都是恐龍。沒有被包含在三角龍和麻雀最近的共同祖先裡的後代,都不是恐龍。

大部分隨口問我台灣到底有沒有恐龍的人,我基本上都很難有足夠的時間用上述簡短的內容來說明,因為可以感覺得出來,大部分的人,真的都只是隨口問問,大概也沒有打算真的想要了解恐龍、或是古生物學的研究工作到底是怎麼一回事,背後又有什麼重要的意涵。所以我一般都只會簡短的回應著像是,台灣當然有恐龍,因為所有的鳥類都是恐龍,不只如此,我們每天也都在吃著貨真價實的恐龍肉!

——本文摘自《好久・不見:露脊鯨、劍齒虎、古菱齒象、鱷魚公主、鳥類恐龍⋯⋯跟著「古生物偵探」重返遠古台灣,尋訪神祕化石,訴說在地生命的演化故事》,2024 年 9 月,麥田出版,未經同意請勿轉載。

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