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挖?不挖?

活躍星系核_96
・2014/01/16 ・2443字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 526 ・七年級

作者: 江芝華

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http://luna.cas.usf.edu/~rtykot/Bone.html (arch. Lab, bone)

曾經,科學性的田野發掘讓「考古學家」與盜墓者及古物愛好者開始走向兩條不同的路,考古學家依據著層位學的原則,系統性的進行發掘,在這發掘過程中需要極大的耐心及毅力,不論外在環境如何不舒適,「考古學家」一鏟一鏟的將這些埋藏於地層下的線索接露出來,一筆一劃的將所有的過程鉅細靡遺的記錄下來,深怕在這過程中遺漏了任何資訊,而這耗費大量時間的過程並不是像盜墓者或古物蒐藏家,只是為了將「物品」揭露出來,對「考古家」而言,更重要的是將這些證據帶回實驗室後,那不斷的分析及研究,藉由不同的證據將已經過去的那個世界一角一角的拼湊出來,而這拼湊的每個過程都需要經過嚴格的檢驗,不論是透過實驗不斷的驗證或是各種類比的運用,每一個考古家建構的圖像都是由多種線索交織出來的一種可能,雖然我們誰都無法像小叮噹一樣搭乘時光機到另一個時空去將那個圖像擷取下來,然而透過理論及資料的不斷對話,「考古學家」竭盡所能的讓這些證據彼此對話驗證,若是忽略了這一段反覆檢驗論證的過程,建構出來的圖像其實也就和盜墓者或是古物蒐藏者一樣,只是一個隱晦不明,一個為了特定目的想像出來的圖像,唯一的差別或許也只是在得到的是有形或是無形的利益罷了。

雖然考古發掘可能是許多考古學家之所以成為考古學家的開始,但是真正讓這個開始延續下去的卻是從田野回來後那個拼圖的過程,也是這個過程讓考古學可以成為一門研究人類過去社會的主要學科。常常考古學家在外發掘一個月的資料,必須讓考古學家在室內整理長達數年的時間,不論是在實驗室內與各種器物奮鬥,或是在圖書館內尋找各種串連這些考古證據的可能參考架構,甚至是在辦公室裡盯著電腦螢幕卻無法寫出一個字,這些可能才是考古家真正的生活寫照。

近年來各種技術的進步,更讓我們對於過去覺得理所當然的推論有更多的質疑,像是過去常常因為許多器物的形貌類似於近代可觀察到的器物而直接推測器物的功能,例如在南美洲,常因石磨棒、細石器及石磨盤等類似當代處理樹薯及玉米等作物器具的出土而推測這些考古遺物也是類似的功能,然而最近透過進一步對這些遺物本身所黏附的澱粉粒進行分析,卻並未發現有這種特定器物與植物間直接相關的連結。換言之,考古家過去僅憑藉器物的形貌及組合所做的推論很可能建構出來的是一個錯誤的過去,過去人類的生活與其所擁有的物質環境間的關係是更複雜而多變,需要更多更精細的分析及不同線索的交互論證。

http://www.nature.com/nature/journal/v407/n6806/fig_tab/407894a0_F1.html
澱粉粒。圖片來源:http://www.nature.com/nature/journal/v407/n6806/fig_tab/407894a0_F1.html

也是由於這些新發展,讓考古家體認到新技術不但可能挑戰許多舊有的推論,讓考古分析進入另一個境界,更讓所謂的考古資料範疇擴大,從過去專注於肉眼可看到的資料進入需要運用高科技儀器才可以見到的「微資料」,例如澱粉粒、矽酸體、蛋白質、DNA等等,也使得考古田野的操作和過去有許多的不同,各種探測技術的進步、3D 技術在田野現場的運用及微土壤分析的進展等等,讓考古家可以開始思索如何以最小程度的發掘獲取最多的資料。每每當我們看到新技術的運用及因應而生的新資料,而回頭思考過去的發掘工作,心中真是充滿悔恨,甚而質疑自己到底是在搶救遺址還是另一種程度的破壞遺址呢?恨不得可以重新再思考發掘的方法,但是鏟子一旦落下,就像江水東流,永不復返,連一點回頭的機會都沒有!

也因體認到這樣的矛盾,當代的考古家在訂定發掘計畫是越來越謹慎,發掘的面積是越來越小,甚至更多考古家的工作場域轉入博物館的庫房。過去各種透過考古發掘出土的器物成箱成箱的堆疊在博物館的庫房內,這些器物幸運的或許曾經在某些考古報告的圖版頁上短暫露臉過,但大部分的器物可能只是曾經以一個數字短暫存在過,就被從塵土掩埋的地層中移到被灰塵覆蓋的標本籃內,再次被掩埋起來。隨著科技的進步及考古學理論的豐富,考古家逐漸意識到這些過去出土的資料其實隱含了更多被忽略的資訊,不論是重新針對器物的型制做研究,甚或是運用當代科技進一步對器物上所可能殘留下來的任何有機物質進行分析,博物館的庫房成為考古家另一個新田野,如何有效的發掘這個田野地也成為近來考古學討論的重要議題之一。

museum-storage
圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Larco_Museum

這個新的田野地紓解了考古家面對如何妥善發掘遺址的焦慮,也將發掘的工作交棒給擁有更好技術的未來考古家,過去因應大量經濟建設而生的搶救式發掘工作到底對考古學本身的發展是正面或是負面仍需要更系統的檢討,但是現階段考古家是真的體認到未來的可能性,也意識到對大量庫藏標本的責任,所以一方面不但開始減少發掘的尺度,更需要進一步積極的防止遺址的不斷被破壞,不論是以經濟或是學術之名。

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照片:植物考古實驗室

曾經,考古家不願成為阻礙發展的罪人,所以配合各項經濟發展計畫執行各種搶救計畫,為了想像中的未來而犧牲了真實存在過的過去,然而遺址一旦被發掘,不論是透過怪手或是小平鏟,就永遠無法被復原,我們與另一個世界的連結就永遠失去了,所有考古家也都明瞭,在有限時間下的搶救發掘在某種程度上失去的資料不見得比搶救的多,考古遺物進入博物館是極無奈的選擇,但絕對不能成為政府或開發單位為各種搶救發掘除罪化的藉口,考古家更無法置身當代社會發展的論述外,到底各種所謂的經濟開發追求的是眾人或是少數人的利益?所謂的建設帶來的是短暫的便利或是提供環境永續發展的可能?換言之,考古家不但對過去社會有責任,有義務讓社會大眾認識過去社會存在的證據及證據背後的故事論述,也不能迴避身為社會人的責任,不能為少數利益或無謂的開發而背書,更不能忘記對於下一世代的責任,我們留給他們什麼樣的可能接近過去,什麼樣的環境繼續生活?

 

轉載自芭樂人類學–江芝華/挖?不挖?


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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia


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就是想知道十萬個植物的為什麼!解開植物生長之謎的駭客兼翻譯——蔡宜芳專訪

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/04/06 ・3848字 ・閱讀時間約 8 分鐘

本文由 台灣萊雅L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃,泛科學企劃執行。

2018 年「台灣傑出女科學家獎」傑出獎第十一屆傑出獎得主

  • 中研院分子生物研究所特聘研究員蔡宜芳,畢業自台灣大學植物系,在美國卡內基美隆大學(Carnegie Mellon University, CMU)取得博士,後於加州大學聖地牙哥分校(University of California, San Diego, UCSD)進行博士後研究,研究專長為植物分子生物學。主要從事細胞膜蛋白的功能研究,在硝酸鹽轉運蛋白研究領域有卓越貢獻。2021 年蔡宜芳特聘研究員榮獲美國國家科學院(National Academy of Sciences, NAS)外籍院士(international members)。

如果妳撿到蔡宜芳掉的手機,可能很難立即知道失主是誰,甚至有點摸不著頭緒:因為她手機裡超過 80% 的照片,都是植物。為何會選擇植物作為研究領域?身為中研院分子生物研究所特聘研究員,在植物分子生物學領域貢獻卓著的她卻說,這個決定其實「不太科學」,因為起心動念是自己「真的很喜歡植物」。

因為喜歡所以好奇,因為好奇而想要知道更多:許多 love story 都是這樣開始的,而研究領域的開展又何嘗不是一場超浪漫故事呢?也因為一般人都不夠認識植物,聽不懂植物的細語呢喃,更需要蔡宜芳這般熱愛植物的科學家,擔任植物駭客兼翻譯,讓不辨菽麥者也能偷聽花開的聲音。

故事,從一株異變的阿拉伯芥開始說起。

植物對於氮肥的攝取機制與調控方法正是蔡宜芳的研究主題。圖/劉志恒攝影

分子生物學突破:發現植物吸收硝酸鹽的關鍵蛋白 CHL1

上世紀 50 年代起的「綠色革命」,大幅提升了糧食生產量,餵飽了激增的地球人口,「氮肥」在其中功不可沒。它對植物開花結果至關重要,然而植物透過什麼機制攝取氮肥?如何調控才能更有效地吸收?蔡宜芳研究的正是其中的分子機制。

氮,是生物存活的重要元素;從推動光合作用的葉綠素、各種代謝反應的酵素,到與遺傳相關的核酸中,都有氮的存在。但對植物來說,要取得氮元素卻出乎意料地困難;大氣的組成中近五分之四為氮氣,但是除了藉由少數有固氮能力的微生物以外,植物只能使用在土壤中非常少量的氮源,吸收的型態有「氨鹽」與「硝酸鹽」,其中又以硝酸鹽為主。

但是,硝酸鹽是帶電離子,無法自行通過脂質構成的細胞膜,那到底植物如何利用硝酸鹽呢?為了解開這個長年來的謎題,蔡宜芳將目光投向一棵無法正常吸收硝酸鹽的阿拉伯芥突變株,並利用當時最新發展出來的分子生物技術,試圖找到出關鍵基因。蔡宜芳表示,這個無法正常吸收硝酸鹽的突變株,在她約 10 歲時就被荷蘭研究者發現,這麼多年來在傳統技術底下被研究得相當透徹;卻直到她開始進行博士後研究,伴隨植物分子生物相關技術發展,才有方法找到關鍵的轉運蛋白。

這樣的研究自然充滿了挑戰,因為新技術還不穩固,就連實驗室老闆都曾勸她放棄。不願投降的她,決定一邊持續研究氮代謝,一邊到其他研究室學細胞膜研究的新技術,1994 年,蔡宜芳從美國回到台灣,持續研究進一步發現, 位在植物細胞膜上的 CHL1 硝酸鹽轉運蛋白,除了作為硝酸鹽的「搬運工」,還有其他異想不到的功能。在你我的印象當中,植物是被動的吸收養分:但其實當土壤中的的硝酸鹽變化時,植物會主動改變硝酸鹽的運作模式,這就是蔡宜芳團隊在 2003 年的重大發現。運作模式的改變正來自於 CHL1 蛋白的磷酸化轉換,因此 CHL1 蛋白也具備作為「傳令兵」的功能。透過 CHL1,植物便能感應周圍的硝酸鹽濃度,幫助植物調控基因表現,以便能更有效率地利用硝酸鹽。

掌握硝酸鹽吸收的調控,在農業領域十分有發展潛力,蔡宜芳的研究進一步轉向,對接實際應用,期盼為農業的永續未來提供新解方。除了 CHL1硝酸鹽轉運蛋白的機制外,她也針對阿拉伯芥如何吸收與輸送硝酸鹽到不同組織的分子機制展開探索。近期更研究探討是否能以育種或基因調控的方式,增進植物吸收硝酸鹽的效率。由於硝酸鹽非常容易在環境中流失,因此多數的氮肥施放到田間後,植物也往往吸收不了;如果可以改善植物的吸收效率,就能減少施肥的浪費,連帶減少製造氮肥耗用的能源,也讓農作物長得更好。

好消息是,透過基因調控,蔡宜芳團隊已經在阿拉伯芥、菸草及水稻上實驗成功,並取得相關專利,期待未來將授權給生物科技公司進行下一步。

培養科學研究必備品:好奇心、科學思辯與毅力

蔡宜芳從事研究的初衷是因為對植物的喜愛與好奇心,對她來說和植物有關的十萬個為什麼,猶如始終永遠拼不完的大型拼圖,從小時候就在蔡宜芳的心中佔據了重要位子,於是她「追根究柢」(如字面上意義),想靠自己解開植物現象背後的秘密。

人們對自己不了解又無法回嘴的植物充滿了誤解,往往覺得植物跟動物一點也不同,然而在蔡宜芳看來絕非如此,她表示,已經有研究發現,當我們這些動物咬下蔬菜的瞬間,植物裡頭負責傳導的的鈣離子就會產生變化。「大家都覺得植物不會動不會叫,但其實植物是有感知的。」蔡宜芳表示,植物其實都知道,只是用我們不懂的方式在表達,要靠研究才能一句一句地破解植物的密語。

圖/劉志恒攝影

當然研究也不能自己埋頭苦幹,交流非常重要。蔡宜芳擔任植物學期刊 《Plant Physiology》 編輯多年,但回憶起剛建立獨立實驗室的階段,面對那麼多來自審稿人的刁鑽問題,當時的自己也難免生氣。一旦轉換身份成為審稿人,被審的經驗也讓她更明白審查論文時該注意的重點,一來一往的思辨與答辯,反而讓她覺得很好玩。

「我自己有個突破,是因為被質疑的時候很生氣,可是不能光氣,也要想辦法解決。就在生氣的時候,想出來的方法,最後變成我們實驗室很新的工具。」而她也認為自己在替《Nature》等重要期刊審稿時,認真地給出言之有物的評論,幫她累積了領域內的信譽,才讓期刊編輯的位置找到了她。

蔡宜芳曾擔任植物學期刊《Plant Physiology》編輯。圖/《Plant Physiology》網頁截圖

像投稿審稿這般來回思辨的訓練,對科學家的養成非常重要,然而蔡宜芳觀察,科學思辨在台灣教育裡比較缺乏。她舉例,在美國課堂上,老師會要學生先讀一篇論文,接下來整堂課則要學生批評論文有什麼問題。「我們在台灣被訓練的人,都會把 paper 當作傳世經書在讀,讀懂它就覺得很開心了——要去批評它,我們真的沒有習慣。」蔡宜芳坦言那過程對她來說曾經非常痛苦,但會痛就代表該變。

她就此改變了思路:面對知識,蔡宜芳要求自己不僅要讀懂,還要有餘力批評它,說出對、錯在哪裡。蔡宜芳認為,科學就是得永遠抱持著質疑的態度,在不疑處有疑,才能找到真正的答案。「在我自己的實驗室裡面,我也一直在逼學生要去思考」。

蔡宜芳在實驗室中,會不斷要求學生思考、批判。圖/劉志恒攝影

而除了好奇心及思辨能力之外,蔡宜芳認為「毅力」也是科學家在科學界持續前進的重要特質。經驗告訴她,在科學研究中遇見失敗比遇見成功的次數多太多了,革命十次稀鬆平常,如何二十次甚至三十次之後還能繼續往前走?那絕對需要強大的毅力來抗壓才行。

說到壓力,身為科學界的女性,蔡宜芳認為,自己的成長環境中,性別造成的影響並不大,以她所在的中研院分生所為例,研究人員性別比例很平均。但若深入細究,「無意識偏見」(unconscious bias)仍難以避免。她以自己帶過的學生為例,生科領域在大學時期男女比例大約是各半,但隨著碩士、博士一路往上,男性的比例逐漸多於女性。因為許多女學生在面臨職涯選擇的時候,往往會被迫以家庭或是男性伴侶的事業為優先,這種狀況回過頭來又讓部分老師覺得「教育女生有時會是浪費」,成為惡性循環。

榮獲過許多科學成就獎項的她,時常是唯一獲獎的女性,而就在接受採訪不久前,她又獲頒一個獎項,直到頒獎當天的照片寄回到所上,「一片黑西裝裡面,就我穿黃色!」她笑道。所上第五屆台灣女科學家傑出獎得主鍾邦柱老師看到照片時,也對她苦笑說:「哎,革命尚未成功,同志仍需努力。」

「先不要去想會有這個東西,做該做的事情。真正不平的時候,不要安靜不講。」儘管環境仍待改變,蔡宜芳建議女科學人自己先跨出一步,就如同她自己一路走來的態度。

一株莫名異變的阿拉伯芥,遇上一位不放棄的科學家兼植物迷,造就了改變農業、甚至是整體生態未來的契機。如果妳的手機也跟蔡宜芳一樣,裝的幾乎全是自己感興趣、想研究的東西的照片,請別質疑自己是不是怪怪的,或許妳也將靠著研究,改變世界,這是我能想到最浪漫的事了。

台灣傑出女科學家獎邁入第 15 年,台灣萊雅鼓勵女性追求科學夢想,讓科學領域能兩性均衡參與和貢獻。想成為科學家嗎?妳絕對可以!傑出學姊們在這裡跟妳說:YES!:https://towis.loreal.com.tw/Video.php

本文由 台灣萊雅L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃,泛科學企劃執行。


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