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海豚的電感應

陸子鈞
・2011/07/28 ・1223字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 556 ・八年級

海豚最出名的,就是牠們會利用迴聲定位找尋獵物。現在,科學家在圭亞那長吻海豚身上發現,海豚會藉由接收電場,偵測魚類。這也是首次在海洋哺乳類-或有胎盤的哺乳類物種上,發現有感測電場的能力。科學家也預期,其他鯨豚也有一樣的能力。在這之前,能感電的動物,只在發現存在於魚類、兩棲類和兩種卵生的鴨嘴獸,或單孔類的針鼴蝟。

所有的動物都會因為肌肉和神經活動而發出微弱的電場。具有感電能力的物種,即使看不到,也能藉由偵測電場,找到獵物。對生活在中南美洲,大西洋沿岸的圭亞那長吻海豚而言,在混濁的水中,還有泥濘的底層尋找獵物,的確有視線不佳的問題。

科學家在德國一間海豚館,研究一隻老邁的圭亞那長吻海豚的感電能力。德國羅斯托克大學的感官生物學家Wolf Hanke說,「你可以在牠們的吻端看到深色的毛孔」。而鯨豚的演化歷史中,其祖先在同樣的部位具有鬍子,而科學家認為,現在那些留下的毛孔已不具任何功能。但紅外光攝影的結果,卻顯示會因為活動而發光。因此Hanke認為,這些毛孔一定具有某些功能。

Hanke和他的研究團隊,解剖兩隻29歲死亡的雄海豚,從吻端取得組織樣本,研究毛孔的細胞結構,發現毛孔沒有長出毛髮的跡象,但特徵卻比較像是魚類和鴨嘴獸的感電器官。然而,海豚、魚類和鴨嘴獸,是獨立從不同器官,演化出感電器官;Hanke說,「這是趨同演化的例子。」研究中也發現,海豚「鬍子」的毛孔細胞,具有膠狀物質,和鴨嘴獸或魚類的電場感官一樣,Hanke推測這樣的構造能傳導電訊號。

發現感電器官後,科學家測試一隻名叫佩高(Paco)的海豚,是否他能感側到中小型魚類放出的微弱電訊號。研究團隊將佩高安置在工作站,並在距離他吻端十公分處發出電訊號。當他感測到訊號時,會游離工作站,並得到獎賞;相反地,若沒有感測到訊號,他就會乖乖的留在原處。

在186次測試中,包括不同強度的電訊號,即使是很微弱,柏格也能偵測得到。但當研究人員用塑膠蓋,罩住佩高的吻端時,他就無法感測到任何電刺激了。

佩高在這次實驗之前,大半輩子都在海豚館內度過,不太有機會使用他的「電感應」。雖然沒有有力的證據,但Hanke認為,有機會使用感電能力,讓佩高變得比較有警覺性,也比較專注。在野外,圭亞那長吻海豚或許利用電感應,偵測短距離的獵物;在遠距離時,利用迴聲定位。他也推測,其他底棲型鯨豚,像是江豚和侏儒抹香鯨,也有電感測能力,甚至包括最被大家知道的瓶鼻海豚,因為牠的底棲覓食的習性-有時候還會在吻端套上海綿

這項研究為鯨豚學家開啟了新的領域。夏威夷大學的感官生物學家Paul Nachtigall說:「以往我們過於注意迴聲定位的風采,而忽略了鯨豚其他可能的感覺系統。」他強調,Hanke團隊的成果,因為太罕見,所以第一次在研討會發表時,招到其他人的懷疑。而現在這些質疑的科學家,則轉為讚許Hanke的研究。

資料來源:ScienceNow: Guiana Dolphins Can Use Electric Signals to Locate Prey [26 July 2011]

相關文章:PanSci: 為什麼海豚要戴著海綿?

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。


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發炎性腸道疾病的獵奇療法:來一杯「鉤蟲卵」吧!——《我們為什麼還沒有死掉?》

麥田出版_96
・2021/10/24 ・2290字 ・閱讀時間約 4 分鐘

• 作者/伊丹.班—巴拉克
• 譯者/傅賀

上一節,我提到了犬蛔蟲,我好不容易才忍住沒有提另外一種寄生蟲:蠕蟲。這類寄生蟲成員眾多,個個都是入侵或躲避免疫系統的行家,牠們有許多花招可以幫助牠們在人體內存活下來、繁榮昌盛。牠們之所以需要這些花招,是因為作為寄生蟲,牠們的個頭太大了,免疫系統不可能看不到牠們。即使是較小的蠕蟲物種,也有幾公釐長,跟病毒或細菌比起來,可謂龐然大物。

蠕蟲感染者的腸道 X 光照片,圖中黑線都是蠕蟲。圖/WIKIPEDIA by Secretariat

在世界上許多較貧窮的地區,由於衛生條件較差,蠕蟲帶來了無盡的痛苦:據統計,世界上約四分之一的人口感染了某種類型的蠕蟲。衛生機構正在嘗試使用預防、清潔的手段和抗蟲藥物來緩解疫情。與此同時,在已開發國家,人們已經成功消滅了蠕蟲疾病。

也許有點過於成功。

免疫反應有幾種不同的形式。我們理解得最透徹的兩種是 Th1 和 Th2(Th 代表輔助 T 細胞,這是一種重要的 T 細胞)。它們的細節比較複雜,但大體畫面是這樣的:這兩種反應處理的是不同類型的感染——Th1 類型的輔助 T 細胞會向吞噬細胞和胞毒 T 細胞發出啟動訊號。聽到「集結號」之後,這些細胞會追蹤並摧毀任何被病毒或特定細菌感染的人類細胞。與此相反,Th2 反應是直接攻擊那些尚未入侵人體的病原體,Th2 細胞會啟動一種叫作嗜酸性球(eosinophils)的免疫細胞,來殺死蠕蟲。只要一種 Th 反應上調,另外一種就會下調。這種機制是合理的,因為這樣可以節約身體的資源,並降低免疫反應的副作用。

TH2 細胞(左)正在被 B 細胞(右)活化。圖/WIKIPEDIA

蠕蟲激發的正是 Th2 反應。有人因此認為,此消彼長,在那些蠕蟲病發病率較高的國家,過敏反應( Th1)的概率恰恰因此更低。(在過去幾十年裡,已開發國家裡出現過敏反應的人越來越多)。流行病調查顯示:蠕蟲越是肆虐,過敏反應就越少。

蠕蟲採取的各種躲避和反擊策略,以及牠們的存在本身,都會對免疫系統產生影響。一個效果就是牠們會抑制發炎反應——要知道,世界上有許多人巴不得他們的發炎反應受到一點抑制呢。

因此,許多患有慢性自體免疫疾病(比如,發炎性腸道疾病)的人現在正在接受蠕蟲療法(用的是鉤蟲),針對其他發炎疾病的臨床治療也正在測試。

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鉤蟲, 被用在慢性自體免疫疾病的蠕蟲療法 。圖/WIKIPEDIA

這聽起來有點怪誕:有人竟希望——不,堅持要——被寄生蟲感染。他們向醫生求助,醫生給他們的藥是一小杯鉤蟲卵,然後他們就喝下去了。在他們的胃裡,這些卵會孵化,幼蟲會爬出來。然後,不知怎的,患者就感覺好多了。當然,鉤蟲不會存活很久(醫生選擇的物種並不會在人體腸道內存活很久,否則就會有新的麻煩了),因此,過一段時間,患者又要接受新一輪的感染,以維持免疫系統的平衡。

當然,如果我們可以不用蟲子(比如使用其中的有效成分,類似某種「鉤蟲萃取物」的藥物)就可以治療疾病,那就更好了。但是,目前還沒人知道到底哪些成分重要——而且似乎要見效,必須要用活的蠕蟲。

為了解釋關於蠕蟲的這個情況,研究人員提出了「老朋友假說」(old-friends hypothesis),這是「衛生假說」的一個改良版。你也許聽說過「衛生假說」,它已經流傳了很長一段時間,但直到一九八九年才由大衛.斯特拉昌(David Strachan)正式提出。他進行的流行病學調查顯示,那些在農場裡或田野邊上長大的孩子要比那些在城市裡長大的同齡人更少患上過敏。從此之後,「衛生假說」就被用於描述許多不同的觀念,其中一些得到了研究支持,而另一些則沒有。

總的來說,老朋友假說的大意是,人類的免疫系統是在一個充滿微生物的世界裡發育的,我們經常要跟許許多多的微生物打交道。我們已經看到了免疫系統跟腸道微生物的密切聯繫,但是這樣的親密關係也可能會擴展到病原體。免疫系統已經對一定程度的接觸和較量習以為常了。現代西方社會,是人類有史以來最愛清潔、刷洗、消毒的階段,我們受感染的機會大大減少——但這破壞了免疫系統的平衡。我們的免疫系統習慣了跟某些病原體對抗,一旦沒有了對手,它就會工作失常。因此,嬰兒和小朋友也許最好要接觸一點髒東西。

現代社會,是人類有史以來最愛清潔及消毒的階段,我們受感染的機會大大減少,但這破壞了免疫系統的平衡。圖/Pixabay

顯然,你不希望你的孩子臉上有霍亂弧菌,雖然研究人員在二○○○年發現結核病對預防氣喘有幫助,但這並不意味著你要讓孩子染上結核。但是「髒東西」裡含有許多常見病原菌的減毒突變株(不再那麼有害),這可能對孩子的身體有益。沒有它們,孩子日後也許更容易患上免疫疾病——比如過敏和自體免疫病。

問題是,要多乾淨才算乾淨,要多髒才算髒呢?抱歉,我真的不知道答案。

——本文摘自《我們為什麼還沒有死掉?》,2020 年 9 月,麥田

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1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。
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