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巨量重現時代的知識生產

活躍星系核_96
・2014/02/07 ・2090字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 618 ・十年級

文 / 陳紹慶(慈濟大學人類發展學系專任助理教授)

現代科學知識的生產流程是專業研究者定義有意義的研究問題,再運用的研究方法搜集與分析資料,寫成論文投稿經過同行審查,才能在專業期刊或出版管道正式發表。科學社群發展這套流程的初衷是尊重每位科學研究者都有維持科學知識結構性誠篤(structural integrity)的自律意識,提出的研究結果都經得起再現研究的考驗。然而即使到今天,資料造假與抄襲等違反學術倫理的事件依然在許多科學領域不斷發生,而無法用具體倫理規範約束,卻會損害結構性誠篤的問題,是通過同行的專業審查才出版的研究成果,卻不能被其它研究者以相同或接近的方式重現(replication)。就以心理學來說,先前曾有台灣的學界大老對此問題挑起公開批判,只是後續輿論焦點都擺在由此衍生的計畫經費補助不公、專業人士翻譯錯誤等爭議,最初的批判起點反而沒有激起更深刻的了解與思考。在此介紹去年底由維吉尼亞大學的心理學教授Brian Nosek領導多位心理學實驗室主持人進行的跨國性開放式研究專案,以及一些對此專案成果的回應。

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這項專案的實驗刺激及程式、原始實驗資料、還有分析程序,以及最後的論文初稿,完全公開在開放科學平台網站,上圖是所有實驗結果總結,讀者可至專案網頁,瀏覽或下載公開的研究資料。Nosek教授與幾位主要主持人,挑選已發表於專業心理學期刊的10篇論文,其中13項實驗。加入此專案的所有實驗室主持人,以邀請受試者到實驗室,或透過網路徵求自願者登錄指定網站進行實驗。為了各實驗室執行的實驗內容一致,且能快速完成,這13項實驗被選擇的考量是因為能透過網路進行,執行時間不長(每項實驗進行長度不超過2分鐘),設計簡單(只有一組實驗組與一組控制組),以及實驗效應的多樣性。這些實驗的測量變項是受試者的答對率、量表分數或同組內回答人數等等,因此每個實驗室完成一項實驗結果的分析,就轉換成效果量(effect size),評估每項實驗的原始研究結果與重現結果的差異,上圖中的每一點代表原始研究結果與每次重現結果的效果量,依所有重現結果的平均效果量大小由上而下排列。

對心理學研究有相當認識的讀者應能發現,13項實驗都是來自決策的認知心理學或相關的社會認知研究,例如Tversky與Kahneman建立學術權威的錨點效應(anchoring)與框架效應(framing)。但Nosek教授與其它共同主持人是根據容易執行的考量選擇進行這些實驗,並非每個實驗背後心理學理論有何關聯。所以即使重現研究的結果證實錨點效應與框架效應確實經得起考驗,再現的結果並不能告訴我們在這些議題上有什麼更新的知識。真正要注意的是所有原始研究公佈的統計結果都有達到顯著水準,轉換為標準化的效果量也都有顯示原始研究報告的實驗組與控制組有起碼差異,然而重現結果顯示排序最末的三項實驗重現結果平均效果量幾乎等於0,代表原始論文報告的效應並不能運用論文作者公開的方法做到起碼的重現。這些實驗都是經過同行審查的知識生產流程發表,如果同一個學術領域內所有研究者對自已發表的結果都有相同的自律意識,所有實驗的原始結果與再現結果應是一致,這個領域產生的知識才具備結構性誠篤。上圖所列的實驗原始出處,讀者可以從專案網頁公開的報告中了解更多背景資訊。

2013年11月下旬專案結果初次發表後,我注意到專業科普作家Ed Young與Zwaan教授隔天的回應。Ed Young在去年底之前撰寫了三篇與此專案有關的文章,分別發表在個人部落格《Nature》期刊、與《Discovery Magazine》探討方向和近年來他持續追蹤的心理科學研究造假案例,剛好也是社會認知的研究有關。他肯定Nosek教授等人的做法,並提倡推廣開放科學研究,做為強化科學研究成果出版後審查機制(post-publication review)的概念。Zwaan教授在我之前的文章曾介紹他對重現研究的看法,原則上他也肯定出版後審查機制的重要性,他的回應提出更進一步的願景,就是專業的科學研究者,在提出原創性研究成果的時候,就能檢驗實驗結果的可重現性,讓同行研究者不必耗費更多的人力物力,來驗證或推翻一個概念不週全,但是有統計顯著的結果支持的主張。

為何有統計顯著的結果還要檢驗能否重現?因為一次實驗結果只是呈現多次實驗的一種可能性,如果最初的研究剛好是最極端的結果,其它研究者必須進行更多次實驗,或者招募更多受試者收集資料,才能說服所有人接受這項研究無法帶來有意義的知識。然而從最初的研究到後續研究的重現檢驗,這類研究發現完全不能帶來任何新的知識,我認為這是心理學等行為與社會科學被批評並非硬科學的主因。不過還是有許多經得起考驗的研究結果,不僅在相同或接近的研究條件下可被重現,在符合目的的範圍內改變研究設計或測量方法後,依然顯現同樣的結果,例如Stroop效應遺忘曲線。一個成熟的科學領域需要經得起考驗的研究案例支持,才能建立整體的結構性誠篤,說服大眾相信一個科學社群生產的知識。而Nosek教授等研究者的作法,示範一種願意促進科學知識進步的專業與業餘人士,理解與檢驗公開的科學研究成果有沒有帶來真正有意義的知識。

 

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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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觀賞蝦身上長蟲?俗稱蝦蛭、也不盡然是寄生蟲的蛭蚓

YTLai_96
・2020/12/29 ・3250字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 530 ・七年級

近年來觀賞蝦養殖興起,連帶的也讓許多人注意到心愛的蝦子身上有時會出現細長的條狀物。對飼主而言,這些像水蛭一樣用前後吸盤交錯黏附移動的不速之客,通常都稱之為「蝦蛭」,而且看那副噁心的長條模樣,勢必就是寄生在蝦子身上造成病狀的禍首,非除之而後快不可。

不過,這些坊間流傳的資訊裡頭其實有些誤會,且讓我們一一道來。

黏在淡水蝦頭上的兩隻蛭蚓。圖/作者提供

那些很像蛭類的小東西

首先,雖然這些細長條狀的蟲像水蛭一樣,用前後吸盤交錯黏附移動,但是牠們其實並不真的屬於蛭類,而是蛭類的親戚,叫做蛭蚓(Branchiobdellidan)。

蛭蚓,顧名思義,就是長相上介於蚯蚓和蛭類的動物。一般而言,蛭蚓的體型微小,身體圓柱狀,僅有數公釐至一公分出頭。雖然蛭蚓和蛭類一樣都是以頭尾交替吸附的方式移動,但蛭類擁有口吸盤和尾吸盤,蛭蚓卻只有尾吸盤而沒有口吸盤。此外,比起擁有 27 節軀幹體節的蛭類,蛭蚓的軀幹體節數僅有 11 節,加上癒合為頭部的 4 節體節也才 15 節。整體而言,似乎像是簡單版的蛭類,因此 21 世紀之前,蛭蚓被視為是較原始的蛭類。

然而,藉著分子親緣技術與工具的進步,本世紀初的研究發現蛭蚓是與蛭類有共祖的姊妹群,而不是原始的蛭類。因此,蛭蚓身上這些看似簡單版的蛭類特徵,應該只是共祖的後代在適應環境的過程中演化的結果。

蛭蚓在解剖顯微鏡下的模樣,左邊為游離搖擺的頭部,右邊則是吸附於表面的尾吸盤。圖/作者提供

蛭蚓或許礙眼,但並不一定是寄生蟲

和蛭類相比,蛭蚓的生活史實在是更不獨立了點。蛭類當中僅有一部份種類不時得附著在其他動物身上吸血營生,但目前已知的所有蛭蚓終其一生都必須附著在其他動物身上,而且絕大多數是以淡水蝦如螯蝦、米蝦為附著的優先選擇,但也有附著於淡水等足目或其他淡水蝦蟹的記錄,因此蛭蚓對於附著的淡水甲殼類種類並沒有強烈的專一性。

話說回來,蛭蚓雖然整個生活史都要依附在淡水蝦身上,但並不表示牠一定就是對淡水蝦有傷害的寄生蟲。如果蛭蚓的依附讓淡水蝦的生活變得更辛苦,那麼蛭蚓就是對淡水蝦宿主有負面影響的寄生蟲;但如果蛭蚓的依附生活史對淡水蝦不痛不癢,那麼蛭蚓和淡水蝦宿主就是片利共生的關係;而若是蛭蚓的存在讓淡水蝦生活得更好,那麼兩者就是互利共生的關係了。

因此,雖然坊間對蛭蚓在觀賞蝦身上的危害言之鑿鑿,但過去的研究顯示,蛭蚓的食性其實多半是其他更小的無脊椎動物或浮游生物,也會啃食宿主外骨骼上附著的單細胞藻類和其他有機碎屑,況且牠們由兩片硬化的顎構成的口器,實在也不適合啃食宿主的組織或吸食宿主的體液。先前的多數研究也發現,北美洲的蛭蚓待在螯蝦宿主身上,大部分時候既不會提高螯蝦的死亡率,也沒有其他明顯的負面影響,因此蛭蚓和淡水蝦的關係,應該是以對蛭蚓有利、對淡水蝦宿主無害的片利共生為主。

北美螯蝦螯上的蛭蚓。圖/Wikipedia

更進一步而言,蛭蚓依附在淡水蝦身上啃蝕宿主外骨骼黏附的藻類和碎屑,其實可能對宿主是有利的。在一些先前的研究中發現,當蛭蚓在螯蝦宿主身上達到相當密度,則可能因為清理了淡水蝦宿主身上和鰓上沾附的碎屑和藻類,讓宿主變得更身輕如燕而健康,因此蛭蚓和淡水蝦宿主就像是清潔蝦與海鰻一樣,形成了互利共生的雙贏局面。

清潔蝦與海鰻的互利共生關係。圖/Wikipedia

然而,要說蛭蚓在淡水蝦身上一點壞處都不會有,倒也不盡然。近年來的研究發現,當蛭蚓在淡水蝦身上的密度過高,可能就會在吃光了宿主外骨骼上附著的碎屑和藻類之後轉而啃食宿主的鰓組織,因此對宿主造成了負面影響。過高的蛭蚓密度也會限制淡水蝦宿主的移動能力,讓宿主無法正常進食,並且更容易成為捕食者的目標。蛭蚓的胃內含物分析也發現,蛭蚓幼體的消化道中的確有宿主的鰓組織,但蛭蚓成體卻沒有,而且只有棲息在宿主鰓部的蛭蚓,消化道中才會出現宿主的組織。因此,在蛭蚓的生活史中,或許只有早期生活史的幼體階段,而且只有在蛭蚓正好棲息於淡水蝦鰓部的時候,才可能轉以寄生的形式造成宿主負面影響。

台灣的蛭蚓目前僅一種,而且所知不多

話說回來,上述的研究都是以北美的蛭蚓和螯蝦宿主為研究的對象。在台灣,目前已知的蛭蚓只有平頭霍氏蛭蚓(Holtodrilus truncatus一種,這種蛭蚓廣泛分佈在台灣、日本、韓國與中國,而且多半是在俗稱黑殼蝦的擬多齒米蝦(Caridina pseudodenticulata)、台灣米蝦(Caridina formosae)、白斑米蝦(Caridina leucosticta)、多齒米蝦(Caridina multidentata)、甚至玫瑰蝦(Neocaridina davidi)等的小型淡水蝦身上發現。根據研究,目前僅知分佈於日本本州中部紀伊半島的平頭霍氏蛭蚓的確存在著某些宿主偏好,當兩種不同的淡水蝦同時存在時,會選擇特定一種做為宿主,而且對宿主的選擇偏好也符合在野外觀察到的感染盛行率。至於牠們對宿主的影響是否相似於北美的蛭蚓和螯蝦宿主,也還不得而知,或許因為宿主的相對體型更小,使得台灣的蛭蚓和淡水蝦之間更可能趨近於寄生關係也說不定。

尷尬的是,由於近年來台灣在觀賞淡水蝦市場上輸出了不少淡水蝦個體,連帶的也讓平頭霍氏蛭蚓輸出到世界各國,成了異國水族缸裡的新成員。2020 年的波蘭研究發現,120 隻從台北運到華沙的水族賞玩用的台灣米蝦當中,總共找出了 122 隻附在蝦子身上的平頭霍氏蛭蚓,整體來說這些米蝦感染蛭蚓的比例達 23.3%,感染蛭蚓的米蝦身上平均有 4.4 隻蛭蚓。區分米蝦的性別來看,雄蝦感染蛭蚓的比例似乎稍高,但雌蝦感染的蛭蚓平均數量比較多。平頭霍氏蛭蚓感染的位置也有所偏好,有 44.3% 的感染落在胸足區域,22.1% 的感染在額角附近,其次是 21.3% 的感染在腹足與腹部區域,最後才是 12.3% 的鰓部感染。此外,雖然雌雄米蝦同樣在胸足區域有最多的感染,但雄蝦被蛭蚓感染的位置更常發生在腹足與腹部區域(43.3%),卻不曾出現在額角;反觀雌蝦被蛭蚓感染額角區域有29.3%,在腹足與腹部區域則僅有14.1%。

如何去除平頭霍氏蛭蚓

讓淡水蝦玩家皺眉的消息是,在 2020 年這一篇研究中,雌性台灣米蝦的鰓部、腹足和腹部區域的確可見些許損傷,雖然也可能有其他的原因,但這有可能就是因為平頭霍氏蛭蚓活動造成的。所以,即使蛭蚓可能無害,但對淡水蝦玩家來說,或許是看了討厭、或者是為求保險,總之也許還是希望將蛭蚓除之而後快。那麼,到底該怎麼做才好呢?

其實,去除蛭蚓最簡單的方式,就是將水體鹽度升高到 0.5% 以上。根據 2016 年的日本研究,平頭霍氏蛭蚓在水體鹽度達1%時,三小時內就會死光光,不過這個實驗是把蛭蚓從宿主身上取下來以後才進行的,所以各位淡水蝦玩家們哪天要是想依法炮制,千萬務必先確定手上的淡水蝦能夠忍受鹽度 1% 超過三小時,否則為了去除蛭蚓結果也讓心愛的蝦子魂歸西天,宿主因為附生的無害小蟲而玉石俱焚豈不得不償失,你說是不是哪?

參考文獻:

Brown BL, Creed RP, Dobson WE (2002) Branchiobdellid annelids and their crayfish hosts: are they engaged in a cleaning symbiosis? Oecologia 132: 250–255

Brown BL, Creed RP, Skelton J, Rollins MA, Farrell KJ (2012) The fine line between mutualism and parasitism: complex effects in a cleaning symbiosis demonstrated by multiple field experiments. Oecologia 170: 199–207

Farrell KJ, Creed RP, Brown BL (2014) Preventing overexploitation in a mutualism: partner regulation in the crayfish–branchiobdellid symbiosis. Oecologia 174: 501–510

Maciaszek R, Jabłońska A, Prati S, Swiderek W (2020) First report of freshwater atyid shrimp, Caridina formosae (Decapoda: Caridea) as a host of ectosymbiotic branchiobdellidan, Holtodrilus truncatus (Annelida, Citellata). Knowledge & Management of Aquatic Ecosystems 421: 33–40

Niwa N, Archdale MV, Matsuoka T, Kawamoto A, Nishiyama H (2014) Microhabitat distribution and behaviour of Branchiobdellidan Holtodrilus truncatus found on the freshwater shrimp Neocaridina spp. from the Sugo River, Japan. Central European Journal of Biology 9: 80–185

Tanaka K, Wada K, Hamasaki K (2016) Distribution of Holtodrilus truncatus, a Branchiobdellidan Ectosymbiotic on Atyid Shrimps in the Kii Peninsula, Western Japan, with Reference to Salinity Tolerance and Host Preference. Zoological Science, 33: 154–161

大高明史,陳榮宗(2010)台灣內水域新紀錄一種蛭蚓類及四種貧毛類。台灣生物多樣性研究 12: 97–110

大高明史,格爾德,大和茂之,陳榮宗,西野麻知子(2015)台灣匙指蝦類體表兩種外共生蛭蚓目及切頭類之共棲。台灣生物多樣性研究 17: 253–262

 

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YTLai_96
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也許永遠無法自稱學者,但總是一直努力學著