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寫在生命密碼裡的森林寶藏──生物多樣性與基因庫

eeft_96
・2014/02/21 ・3247字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 556 ・八年級

從靈丹妙藥到五穀雜糧

也許,「基因庫」對你我來說,是一個既新穎又科學的名詞。第一時間令人聯想到的是穿著白袍的醫師,手拿五顏六色的試管燒杯,俯視顯微鏡下的玻片。不過,其實在千百年前,當神農彎下腰親嘗百草,讓耒耜犁遍稻田,就已經是人類利用森林所蘊藏豐富基因庫的開始。

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植物在傳統醫學中佔據重要角色(圖片來源:http://www.ivsky.com/)

你發現了嗎?從靈丹妙藥到五穀雜糧,不管是早餐的麵包、中午的排骨飯,還是四物雞、當歸鴨,甚至罐裝粉末狀的科學中藥,都是來自大自然的百寶箱。

根據 1980 年代,中國第三次中藥資源普查的資料統計,中國的中藥資源共有12,807 種,其中植物資源佔了11,146 種(87 %),動物資源 1581 種(12 %),礦物資源 80 種(不足1%)【註1】。除卻民間慣常使用的草藥不算,其中真正使用於處方的中藥材約 1200 種,當中植物藥材就占了 85 %以上,動物藥材約佔 10 %左右,而在這約 1200 種中藥材中,又有將近 70 %為野生品種。由於在中藥材的三大組成部分中,植物資源佔絕大多數,因而歷代的中藥學專著也被稱之為「本草」。如《神農本草經》中收載植物藥材 259 種,約佔收載種類總數( 365 種)的70%。【註2】

距今7000 年前,河姆渡文化出土的稻米遺跡,證實中國開始有了稻米栽種。從那時起,稻米的祖先們已從野外慢慢馴化到餐桌,再歷經千百年來的漫長演化,到了20 世紀初期,亞洲被統稱稻米的 Oryza sativa 已經有超過 100,000 個栽培品種存在(Chang, 1984)。

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多樣化的稻米基因,保我們年年有餘(圖片來源:人禾環境倫理發展基金會)

森林藥罐子

森林作為陸域最大的生態系,除了提供林木資源,其中也有不可計數的基因寶藏蘊含期間。近年來,墨西哥政府利用民族植物學方法並配合地理資訊系統(GIS),評估該國超過兩千萬公頃之熱帶雨林區,發現至少有來自 1,024 種不同植物,可生產 1,923 種有用物質;並且調查發現上述主要(83%)用途均非來自木材部份。這個例子打破一般以為熱帶森林的主要用途就是生產木材的觀念(Toledo et al., 1992)

在這些有用物質中,與人類最密切相關的可說是藥物發展。

即使現代醫學已經可以在實驗室中提煉藥物所需的物質,但藥物有效成份的結構,多來自於自然界的動植物及微生物。有些,在古老的年代裡,就被長久共處的森林住民發現,並加以利用。例如 16 世紀初期,安地斯山脈及亞馬遜高原土著使用金雞納樹皮(Cinchona officinalis)治療高燒,在 17 世紀經由傳教士帶回歐洲,分析其中的有效成份為 alkaloid quinin ,成為後來合成抗瘧疾藥物奎寧的原型。

金雞納樹
金雞納樹及其樹皮(圖片來源:維基百科)

有些,在科學尖端技術下,用已存在千百年的基因解了人類的燃眉之急,例如用來治療霍奇金氏淋巴瘤(Hodgkin’s lymphoma)與兒童急性白血病(acute childhood leukemia)的長春鹼(vinblastine®)與長春新鹼(Vincristine®),兩者皆來自長春花(Catharanthus roseus),這些藥物的開發幾乎治癒了原本的不治之症。

長春鹼
霍奇金氏淋巴瘤的顯微鏡照片與長春花(圖片來源:維基百科 / 台北市政府產業發展局)

有一些,也許正被寄予厚望,期盼能解決人類健康上不斷出現的新難關,例如從喜樹(Camptothecaacuminata)分離所得之喜樹鹼(camptothecin)以及太平洋紫杉(Taxus brevifolia)的紫杉醇(paclitaxel),分別為大腸癌有效的化學預防藥物,及對抗乳癌或卵巢癌的重要化學治療藥物。還有更多藏在森林深處的自然精靈們,尚未被科學家的慧眼發覺、或者等待它來解決的問題尚未出現。

沉默的救援投手

大自然歷經億萬年的演化,早已把無數看不見的寶藏,細細寫進野生動植物的生命密碼裡。這些基因符碼,隨著地球更替過冰河期與間冰期的冷暖交替,在漫長的演化史中與其他生物互動,逐漸變得多彩繽紛。最後,每一種生命都產生了自己的獨一無二,共同組成野地中的生物多樣性。

在這麼漫長的過程中,我們無法掌握發生在基因間每一次精妙的變化,當然也不可能預知未來會遭遇什麼情況,需要什麼救急良方。

例如 1970 年亞洲的稻田便曾遭受病毒威脅。當時科學家搜尋了四萬七千種稻米的基因庫,為了尋找能夠抵抗此一病毒的稻米基因,最後終於在印度山谷中,找到一種可以抵抗病毒的稻米品種,運用其基因成功培育出能夠抵抗該病毒的稻米,化解危機。但不久之後,那個保留種源的山谷卻因為興建水庫之故而淹沒於水面下!

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印度米混合著野生稻米。野生品種所攜帶的基因很可能藏有解決未來糧食問題的關鍵。(圖片來源:維基百科)

這樣的例子屢見不鮮,事實上保存野地中的生物多樣性,成為我們少數可以留下這些遠古生命寶藏的方式。有許多科學家們,努力保存優良的植物種源、建立基因庫……,但是有更多深藏在未知自然中的物種,可能在尚未被人類發現、存檔時,就已滅絕。

脆弱而豐富的精靈之島

台灣身為一個亞熱帶的小島,僅僅 3,602,042 公頃的土地上,有六成的面積是山地,垂直高差近四千公尺,並且四面環海,海岸線長達 1,100 公里。豐富的地形及垂直溫差,造就複雜多變的自然環境,孕育出對棲地有不同需求的豐富野生物種。

若以單位面積而論,台灣的海洋生物種類是全球平均的四百倍,陸地物種是一百倍。但是,在狹小面積中擁有如此高度的生物多樣性,這份得天獨厚的幸運也格外脆弱。

由於物種賴以維生的棲地面積並不寬廣,相對更容易在人類開發區域的擴張下遭到壓迫。在山區開闢道路等,往往造成棲地破碎化,導致物種趨向滅亡。繼雲豹已經走入歷史後,他住在苗栗淺山地區的近親石虎,也因活動區域和開發區域重疊,造成巨大的生存危機。

石虎-林務局
在公路上遭撞死的石虎(圖片來源:林務局)

除了人為開發的壓迫,全球暖化導致的溫度變化,也已經悄悄被野外的小精靈們察知。2011年,台師大的研究團隊在海拔 3600 公尺的玉山群峰,發現大量阿里山山椒魚的活動蹤跡,推測可能是全球暖化,造成阿里山山椒魚往高海拔移動。

(林宗以)阿里山山椒魚-山林悠遊網
阿里山山椒魚(圖片來源:林務局-山林悠遊網)

在狹小的島嶼上,面臨棲地破壞的壓力,這些生物們避無可避。但若這些大自然實驗室數十億年孕育的生物及累積的基因庫都消失了,我們也會是消失的那一種。台灣的森林從熱帶的榕楠林,到亞寒帶的高山植群,具備了豐富的生態多樣性,不過先天的優勢,並無法保證這座島嶼就能夠一直生意盎然。只有後天努力,保存好健康的森林,才能照顧許許多多未來的救援投手。

【註1】胡熙明,1996,《中華本草》精選本,上海科學技術出版社
【註2】神農氏資訊站

本文同步刊載於「森林我的家」部落格,與林務局合作刊登

延伸閱讀:

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人禾環境倫理發展基金會成立於2007年,以「推動體制內環境教育的落實」、「推動環境學習中心的建構」和「擴大社會對永續環境議題的關注和參與」為願景,持續致力於各式環境學習中心場域之教育推廣與經營管理工作,運用各種媒介平台,向大眾推廣大自然服務及水資源等主題的重要性,並持續累積發展不同主題之環境教育教材供教育單位使用。


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全台首座科研火箭場正式啟用!——坐落在依山傍海的屏東牡丹鄉

PanSci_96
・2022/01/18 ・2103字 ・閱讀時間約 4 分鐘

科技部「短期科研探空火箭發射場域」近日開放符合規定的火箭科研團隊申請使用!這是台灣太空發展繼去年 5 月立法院三讀通過《太空發展法》後,另一個重要的里程碑。

什麼?台灣竟然有發展太空科技!

沒錯!截至目前為止,全球有超過 90 個國家擁有自己的衛星,並有超過 31 個國家制定了國家太空法規,可見各國都砸下重金發展衛星和火箭等相關技術。正因為太空科技是現代全球競爭的新場域,台灣在具有基礎技術能量的前提之下,也決定加入太空科技的行列!

自 2020 年以來,行政院開始推動資訊及數位、資安卓越、精準健康、綠電及再生能源、國防及戰略、民生及戰備等六大核心戰略產業。其中,太空科技為國防及戰略產業的核心領域。在今年 1 月 13 日起開放申請的「短期科研探空火箭發射場域」,是台灣第一座以科研任務為主的火箭發射場,更是太空科技的里程碑!

地處屏東原住民部落的發射場域

科技部選定屏東縣牡丹鄉旭海村牡丹灣段 742-1 及 743-1 地號做為「短期科研探空火箭發射場域」,該場域占地面積 9,700 平方公尺,是國有海岸林地,也是原住民保留地。由於涉及原住民族的土地及權利,根據《太空發展法》第 12 條,必須依照《原住民族基本法》辦理。《原住民族基本法》第 21 條則規定「政府應諮商並取得原住民族或部落同意或參與,原住民得分享相關利益」,因此,科技部與當地「旭海部落」反覆協商後,在去年順利取得了同意。

旭海部落位於牡丹鄉最東側,是依山面海的漁村型部落,早期被稱為「牡丹灣」(macaran),意思是「水量豐沛的沼澤地」。最初來這裡開墾的是斯卡羅族,後來陸續有阿美族、排灣族、平埔族,以及閩南、客家等族群聚居,最後形成了一個族群融合的聚落。部落居民在得知該地被選為火箭場,有機會刺激觀光、帶動就業機會後,不少居民樂觀其成。可是,當地居民以出海捕魚、抓龍蝦為生,因此也有不少居民擔心火箭場將破壞牡丹灣的水域生態,使得魚及龍蝦的數量銳減,影響生計。

對此,科技部提出回饋方案,表示若居民因火箭試射而無法出海捕魚,將可享有補貼,而平時更有水電費和獎學金補助。另外,國家實驗研究院國家太空中心每週都派專員深入當地,傾聽村民心聲,也召開多場說明會,解答民眾疑問,讓當地居民了解火箭場落腳旭海的利弊得失。部落原訂去年 5 月舉行會議,卻因為疫情延宕至 11 月,最終共有 112 位居民出席,獲得 85 張同意票,正式通過我國第一座合法、安全且能維護原住民族權益的火箭發射場域。

圖為牡丹灣,鄰近的旭海部落早期即被稱為「牡丹灣」,意思是「水量豐沛的沼澤地」。 圖/牡丹鄉公所

誰可以合法申請、發射火箭?

立法院在 2021 年 5 月三讀通過《太空發展法》,是台灣第一部國家太空法案。《太空發展法》共計 6 章 22 條,內容規定主管機關為科技部,負責設置發射場域,而計畫執行單位為國家太空中心,負責營運、管理發射場域。另外,也規定發射載具僅能在國家發射場域實施發射。

位於旭海的「短期科研探空火箭發射場域」是台灣邁向完備太空基礎設施的第一步。然而,考慮到當地原住民權益,科技部承諾除非經過該原住民部落同意,否則將不會提供其他單位使用,後續相關作業也將由國家太空中心依據「短期科研探空火箭發射場域利益分享作業要點」辦理。

國家太空中心主任吳宗信強調,「短期科研探空火箭發射場域」不是提供給大型火箭發射,而是提供給科技部補助、委託或出資之執行單位或受委託單位申請,特別是各大專院校相關學術研究單位(航空工程學類和大氣科學系等),讓他們實地測試、驗證科研發展計畫的成果。據吳宗信了解,國立陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC)預計在 3~4 月發射火箭,國立成功大學航空太空工程學系則預計在 6~7 月發射,但實際情況還要看學校的整備狀況。

國立陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC) 製作的火箭。圖/ARRC 官網

參考資料

PanSci_96
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