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【Gene思書齋】森林的禪意祕境

Gene Ng_96
・2014/09/19 ・2409字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 491 ・五年級

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《森林祕境:生物學家的自然觀察年誌》The Forest Unseen: A Year’s Watch in Nature)是本不可多得的自然生態好書!

讀了這本書,你一定會體會到,為何這本好書能夠入圍2013年普立茲獎非文學類決選書籍(Pulitzer Prize in General Nonfiction),並榮獲2013年美國國家科學院最佳圖書獎(Best Book Award from the National Academies)、李德環境寫作獎(Reed Environmental Writing Award)、2012年國家戶外書籍獎(National Outdoor Book Award for Natural History Literature)、筆會/E•O•威爾遜文學科學寫作獎(PEN/E. O. Wilson Literary Science Writing Award)亞軍。

《森林祕境》中, 美國南方大學生物學教授生物學家大衛.喬治.哈思克(David George Haskell)以一年的時間,在田納西州塞瓦尼鎮(Sewanee, Tennessee)一塊面積僅一平方公尺的老生林進行觀察,追蹤大自然的四季變化,這本書就像是這片小森林的週記。他透過生動的筆觸,把森林的面貌以及林中生物的情態,描寫得活靈活現。

哈思克把他的那一片小森林,稱作曼荼羅地。這個名稱曼荼羅(Mandala,मण्डल),也是出自藏傳佛教的一種藝術。曼荼羅沙壇城需要數位乃至數十位訓練有素的喇嘛合作方能完成。製作之前,喇嘛會先在台座畫好垂直線、對角線、圓形等幾何圖案,做為構圖定位之基礎。然後描輪廓線,再從中間開始繪製,逐漸向外,過程之中需要高度的專注力。高難度的沙壇城完成後沒多久,高僧就以手輕拂歸空,象徵「無常、幻化、不執著、空性」的世間萬物本質。

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哈思克以曼荼羅為符號,來比喻那片森林裡,幻化無常而又繽紛美妙的生命!這本好書《森林祕境》已非一般的科普寫作而已了,而是一本優異的紀實文學作品,是一位博物學家用極為優美的文筆,為一片森林能寫出充滿詩意的感人篇章。他除了以一位科學家的身份來分析這片森林的一景一物,也以哲學家和藝術家的情懷感受那片森林帶來的哲理和詩情畫意。

《森林秘境》描寫了曼荼羅地上的物種之間建立了各式各樣、形形色色的關係,他也細看了晶瑩剔透、有如繁星的雪花。他從1月1開始為曼荼羅地寫週記,為了體會在曼荼羅地過冬的感覺,他想光著身子親自體驗曼荼羅地上的動物所經歷的寒冬,但發現不可能;除了動物,他也曉得那一平方公尺的範圍內共有好幾十萬個把自己包得緊緊的植物細胞。

春天來臨了,地衣在潮溼的天氣中歡欣鼓舞,綠意盎然的它們飽滿鼓脹地吸飽雨水,無肺蠑螈也開始在潮溼落葉間遊蘯。上百朵短命春花在向這個世界展示它們燦爛的姿容,對照曼荼羅地上方枯槁蕭瑟、尚未萌芽的樹木。可是怒放的百花並不孤獨,她們的僕從身穿著毛茸茸的帥氣服裝,飛來飛去忙著伺候花朵。春意在路上四處可見,雄蛾在交配時會交給對方一個包裹,裡面有一個精子球和一袋鹽,是為下一代所預備的珍貴禮物。鳥兒也不甘示弱,黎明光線一起,就傳來清晨的鳥語。

有天,地震撼動了曼荼羅地,可是那只是大地女神的小哈欠,在不可思議的時光長河中,海洋、河流和山脈都會移位,滄海也會變成桑田。面對大自然的力量,樹木在與風力周旋時,是奉行道家的哲學:不回擊、不抗拒,只是彎腰、搖晃、退讓。可是樹木面對的不僅是風,植物和草食性昆蟲上演了雙方刀光劍影的局面,葉子上的洞孔和咬痕,乃是雙方交手的痕跡。植物和動物之間的生化戰爭,反而成了人類醫病的良藥,因為毛毛蟲的貪吃是出了名的,落跑不掉的植物得時時防備牠們,還好有鳥類盯上毛毛蟲。

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曼荼羅地,一點也不自閉,森林的一舉一動,也擾動了我們的生活。鳥類變少後,西尼羅河病毒這類生長在野鳥體內的病毒也可能會受到影響,通過蚊子、病毒和人類後,不斷地往外擴散。不僅是蚊子,當我們還是食蟲動物乃至爬蟲類動物的時候,我們就已經飽受蝨子的騷擾,因為蝨子在九千萬年前就已經演化成形。

天氣愈來愈熱,蕨類植物在晴朗的日子太陽把水蒸發裡發射孢子;需要傳宗接代的,還有蝸牛,牠們漫長的求偶和交配過程,很像是一場折衝樽俎的談判,婚前先就結合的條件進行協商,牠們求偶時會先用觸角試探對方,然後再慢慢的隨時準備撤退或重新調整位置;花栗鼠在小蘑菇的菌傘上留下不規則的扇形咬痕,並且可能正用牠的鼻子和鬍鬚把這朵小蘑菇的孢子沾在某株植物的葉片上。

天空全黑了時,森林裡布滿了光點,讓曼荼羅地彷彿成了一座波浪起伏並且綴滿發亮浮標的海洋;一群群在黑暗的天空中移動的星星,也加入了遊行隊伍;夜晚的森林不僅有光影之舞,當光線逐漸消逝時,成千上萬隻螽斯在樹上歌唱的聲響愈發響亮,展開盛大的大合唱交響曲。

秋天來了,候鳥敞開自己的感官,偵測到那些看不見的地球磁場線,整合太陽、星辰和土地的訊息,有如一波洶湧的潮水般往南飛去;長著翅膀的楓樹種子像直升機一般的降落,希冀能求得一處安身立命之所;少了樹葉的遮蔽之後,林間的光線變亮了;在計算芽痕的數量並評估樹枝每年的生長速度時,哈思克不僅看見了本地樹種與外來樹種之間的競爭,也可算出森林對地球的空氣所造成的影響;十月秋葉紛飛的季節,地面便會快速的隆起,落葉孕育並隱藏了落葉層裡的生命。透過觀察土壤裡的世界,我們不僅能看見動物的多樣性,也看到了生命真實的面貌。哈思克感嘆道,人類不過是位於生命的肌膚表面的大型裝飾品,鮮少察覺到生命體內眾多微小生物的存在。

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到了年底,哈思克以外來者的身分,也以親人的身分,繼續周而復始地觀察著曼荼羅地,以沒有分別心的心境,活在當下的態度,讓心中的繁花繼續盛開。

本文原刊登於The Sky of Gene

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Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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找回擁有食物的主導權?從零開始「菇類採集」!——《真菌大未來》
積木文化
・2024/02/25 ・4266字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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菇類採集

在新冠肺炎(COVID-19)大流行後,馬斯洛「需求層次理論」裡的食品與安全在眾目睽睽下被抽離出來,變成後疫情時代最重要的兩個元素。對食物的焦慮點燃人們大腦中所有生存意志,於是大家開始恐慌性地購買,讓原本就已經脆弱、易受攻擊的現代糧食系統更岌岌可危。

值得慶幸的是,我們的祖先以前就經歷過這一切,留下來的經驗值得借鏡。菇類採集的興趣在艱難時期達到顛峰,這反映了人類本能上對未來產生的恐懼。1 無論是否有意,我們意識到需要找回擁有食物的主導權,循著古老能力的引導來找尋、準備我們自己的食物,如此才能應付食物短缺所產生的焦慮。

在新冠肺炎大流行後,馬斯洛「需求層次理論」裡的食品與安全在眾目睽睽下被抽離出來,變成後疫情時代最重要的兩個元素。圖/pexels

我們看見越來越多人以城市採集者的身分對野生菇類有了新的品味,進而找到安全感並與大自然建立起連結。這並不是說菇類採集將成為主要的生存方式,而是找回重新獲得自給自足能力的安全感。此外,菇類採集的快感就足以讓任何人不斷回歸嘗試。

在這個數位時代,菇類採集是讓我們能與自然重新連結的獨特活動。我們早已遺忘,身體和本能,就是遺傳自世世代代與自然和諧相處的菇類採集者。走出現代牢籠、進入大自然從而獲得的心理和心靈滋養不容小不容小覷。森林和其他自然空間提醒著我們,這裡還存在另一個宇宙,且和那些由金錢、商業、政治與媒體統治的宇宙同樣重要(或更重要)。

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在這個數位時代,菇類採集是讓我們能與自然重新連結的獨特活動。圖/unsplash

只有願意撥開遮蓋的落葉並專注尋找,才能體認到菇類的多樣性和廣泛分布。一趟森林之旅能讓人與廣大的生態系統重新建立連結,另一方面也提醒我們,自己永遠屬於生命之網的一部分,從未被排除在外。

腐爛的樹幹不再讓人看了難受,而是一個充滿機遇的地方:多孔菌(Bracket Fungi)──這個外觀看起來像貨架的木材分解者,就在腐爛的樹幹上茁壯成長,規模雖小卻很常見。此外,枯葉中、倒下的樹上、草地裡或牛糞上,也都是菇類生長的地方。

菇類採集是一種社會的「反學習」(遺忘先前所學)。你不是被動地吸收資訊,而是主動且專注地在森林的每個角落尋找真菌。不過度採集、只拿自身所需,把剩下的留給別人。你不再感覺遲鈍,而是磨練出注意的技巧,只注意菇類、泥土的香氣,以及醒目的形狀、質地和顏色。

只有願意撥開遮蓋的落葉並專注尋找,才能體認到菇類的多樣性和廣泛分布。圖/unsplash

菇類採集喚醒身體的感官感受,讓心靈與身體重新建立連結。這是一種可以從中瞭解自然世界的感人冥想,每次的發現都振奮人心,運氣好的話還可以帶一些免費、美味又營養的食物回家。祝您採集愉快。

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計畫

菇類採集就像在生活中摸索一樣,很難照既定計畫執行,而且以前的經歷完全派不上用場。最好的方法就是放棄「非採集到什麼不可」的念頭,持開放心態走出戶外執行這項工作。菇類採集不僅是享受找到菇的滿足感,更重要的是體驗走過鬆脆的樹葉、聞著森林潮濕的有機氣味,並與手持手杖和柳條筐的友善採菇人相遇的過程。

菇類採集很難照既定計畫執行,最好的方法就是放棄「非採集到什麼不可」的念頭。採集過程幾乎就像玩捉迷藏,只不過你根本不確定自己在找什麼,甚至根本不知道要找的東西是否存在。圖/unsplash

你很快就會明白為什麼真菌會有「神秘的生物界」的稱號。真菌無所不在但又難以捉摸,採集過程幾乎就像玩捉迷藏,只不過你根本不確定自己在找什麼,甚至根本不知道要找的東西是否存在。但還是要有信心,只要循著樹木走、翻動一下原木、看看有落葉的地方,這個過程就會為你指路。一點點的計畫,將大大增加你獲得健康收益的機會。所以,讓我們開始吧。

去哪裡找?

林地和草原,是你將開始探索的兩個主要所在。林地底層提供真菌所需的有機物質,也為樹木提供菌根關係。橡樹、松樹、山毛櫸和白樺樹都是長期的菌根夥伴,所以循著樹種,就離找到目標菇類更近了。

林地底層提供真菌所需的有機物質,也為樹木提供菌根關係。圖/pexels

草原上也會有大量菇類,但由於這裡的樹木多樣性和環境條件不足,所以菇類種類會比林地少許多。如果這些地點選項對你來說都太遠了,那麼可以試著在自家花園或在地公園綠地當中尋找看看。這些也都是尋菇的好地方。

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澳洲新南威爾斯州奧伯倫

澳洲可以說是真菌天堂。與其他大陸隔絕的歷史、不斷變化的氣候以及營養豐富的森林,讓澳洲真菌擁有廣大的多樣性。澳洲新南威爾斯州(New South Wales)的奧伯倫(Oberon)就有一座超過四萬公頃的松樹林,是採集菇類的最佳地點之一。

在那裡,有廣受歡迎的可食用菌松乳菇(又稱紅松菌),據說這種真菌的菌絲體附著在一棵歐洲進口樹的根部,而意外被引進澳洲。 1821 年,英國真菌學家塞繆爾・弗里德里克・格雷(Samuel Frederick Gray)將這種胡蘿蔔色的菇命名為美味乳菇(Lactarius deliciosus),這的確名符其實,因為「Deliciosus」在拉丁語中意為「美味」。如果想要在奧伯倫找到這些菇類,秋天時就要開始計劃,在隔年二月下旬至五月的產季到訪。

位於澳洲新南威爾斯州的奧伯倫就有一座超過四萬公頃的松樹林,是採集菇類的絕佳地點。圖/unsplash

英國漢普郡新森林國家公園

在英國,漢普郡的新森林國家公園(Hampshire’s New Forest)距離倫敦有九十分鐘的火車車程。它由林地和草原組成,當中有種類繁多的植物群、動物群和真菌可供遊客觀賞,甚至還有野生馬匹在園區裡四處遊蕩。

這片森林擁有兩千五百多種真菌,其中包括會散發惡臭的臭角菌(Phallus impudicus),它的外觀和結構就如圖鑑中描述般,與男性生殖器相似且不常見。還有喜好生長於橡樹上,外觀像架子一樣層層堆疊的硫色絢孔菌(Laetiporus sulphureus ,又稱林中雞)。該國家公園不允許遊客採收這裡的菇,所以請把時間花在搜尋、鑑別與欣賞真菌上。如果幸運的話,該地區可能會有採集團體可以加入,但能做的也僅限於採集圖像鑑別菇類,而非採集食用。

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在英國,漢普郡的新森林國家公園由林地和草原組成,當中有種類繁多的植物群、動物群和真菌可供遊客觀賞。該國家公園不允許遊客採收這裡的菇,所以請把時間花在搜尋、鑑別與欣賞真菌上。圖/unsplash

美國紐約市中央公園

甚至紐約市的中央公園也有採集菇類的可能性。雖然在 1850 年代公園建造之時並未刻意引進菇類物種,但這個占地八百四十英畝的公園現已登錄了四百多種菇類,足以證明真菌孢子的影響之深遠。

加里・林科夫(Gary Lincoff)是一位自學成才、被稱作「菇類吹笛人」2 的真菌學家,他住在中央公園附近,並以紐約真菌學會的名義會定期舉辦菇類採集活動。林科夫是該學會的早期成員之一,該學會於 1962 年由前衛作曲家約翰・凱吉(John Cage)重新恢復運作。凱吉也是一位自學成才的業餘真菌學家,並靠自己的能力成為專家。

甚至紐約市的中央公園也有採集菇類的可能性。雖然在 1850 年代公園建造之時並未刻意引進菇類物種,但這個占地八百四十英畝的公園現已登錄了四百多種菇類。圖/wikipedia

進行菇類採集時,找瞭解特定物種及其棲息地的在地專家結伴同行,總是有幫助的。如果你需要一個採集嚮導,求助於所在地的真菌學會會是一個正確方向。

何時去找?

在適當的環境條件下(例如溫度、光照、濕度和二氧化碳濃度),菌絲體全年皆可生長。某些物種對環境條件較敏感,但平均理想溫度介於 15~24 ℃ 之間,通常是正要進入冬季或冬季剛過期間,因此秋季和春季會是為採集菇類作計畫的好季節。

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秋季和春季是為採集菇類作計畫的好季節,但因為菇類受溫度變化模式和降雨量的影響很大,所以每年採菇的旺季時間會略有不同。圖/unsplash

當菌絲體從周圍吸收水分時,會產生一股破裂性的力量,讓細胞充滿水分並開始出菇。這就是菇類通常會出現在雨後和一年中最潮濕月份的原因。牢記這些條件,就可以引導你找到寶藏。但也要記得,因為菇類受溫度變化模式和降雨量的影響很大,所以每年採菇的旺季時間會略有不同。

註解

  1. Sonya Sachdeva, Marla R Emery and Patrick T Hurley, ‘Depiction of wild food foraging practices in the media: Impact of the great recession’, Society & Natural Resources, vol. 31, issue 8, 2018, <doi.org/10.1080/08941920.2 018.1450914>. ↩︎
  2. 譯注:民間傳說人物。吹笛人消除了哈梅林鎮的所有老鼠,但鎮上官員拒絕給予承諾的報酬,於是他就吹奏著美麗的音樂,把所有孩子帶出哈梅林鎮。 ↩︎

——本文摘自《真菌大未來:不斷改變世界樣貌的全能生物,從食品、醫藥、建築、環保到迷幻》,2023 年 12 月,積木文化出版,未經同意請勿轉載。

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長達 5 億年的空白:真核生物從何而來?「洛基」是人類起源的解答嗎?──《纏結的演化樹》
貓頭鷹出版社_96
・2022/08/06 ・2927字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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有細胞核的真核細胞,究竟從何而來?

當渥易斯去世時,還在爭議中的最大謎團之一便是真核細胞的起源,也就是說,我們生命最深處的開端,直至今日仍然沒有定論。

當時真核細胞的起源目前還沒有一個定論,不過可以確定的是,粒線體扮演著相當關鍵的角色。圖 / Pixabay

如果像渥易斯在一九七七年宣布的那樣,存在三個生命領域,其中一個領域是真核生物,包括所有動物、植物、真菌,和所有細胞裡面含有細胞核的微生物,那麼這個最終演化出人類和我們可見的所有其他生物的譜系的基礎故事是什麼?是什麼讓真核生物如此不同?

是什麼讓牠們走上如此不同的道路,從細菌和古菌的微小和相對簡單,走向巨大而複雜的紅杉、藍鯨和白犀牛,更不用說人類和我們對地球的所有特殊貢獻,像是美國職棒、抑揚五步格和葛利果聖歌?哪些部分以及哪些過程組合在一起,形成了第一個真核細胞?

如此重大的事件大概發生在 16 億到 21 億年前之間。這個足足有 5 億年之久的窗口,反映當前科學不確定性的程度。

最關鍵的線索?粒線體與「內共生理論」

不同陣營的意見強烈分歧,都提供了一些假設。

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岩石中早期微生物形式的化石證據,並沒能提供多少解答,科學家還是從基因體序列中發掘出更精確多樣的線索,並且其中一些線索仍然來自 S 核糖體 RNA,這要歸功於渥易斯當初的洞察力,以及後來四十多年間他的追隨者的心血。

但是這些數據的涵義為何則見仁見智。現在所有的專家都同意,當年內共生作用發揮了重要作用:不知何故,某個細菌被另一個細胞(宿主)捕獲並且在體內被馴化,然後成為粒線體

它們一旦存在早期真核細胞中並且數量變多後,就會提供大量能量,遠遠超出當時可用的任何能量,讓這些新細胞可以增加體積與複雜性,進而演化成多細胞生物。

粒線體的構造,成為了生物學家探索原生生物起源的重要線索。圖/Elements Evato

複雜性增加的一個顯著特徵,就是控制,特別是對遺傳材料的控制。

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從生命的起源之地尋找答案——前往深海

更具體地說,這意味著將每個細胞的大部分 DNA 包裝在一個內部胞器中,也就是由膜包圍住的細胞核。

因此,真核生物起源之謎包含三個主要問題:

一,原始宿主細胞是什麼?

二,粒線體的獲取是否觸發了最關鍵的變化?或者,是由它引起的嗎?

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三,細胞核是從何而來的?

更簡化的提問方式則是:一個東西跑到另一個東西裡面,形成複雜之類的東西?這些「東西」到底是什麼?

關於前兩個問題,最近的新證據來自一個意想不到的地點:大西洋底部。它來自於格陵蘭和挪威之間,一個近兩千四百多公尺深的區域所挖掘出的海洋沉積物,這地區附近有一個稱為洛基城堡的深海熱泉。

洛基是北歐神話中既狡猾又會變形的神;挪威主導團隊在發現這個熱泉後取了這個名字,因為這個礦化的噴口看起來就像一座城堡,而且所在位置難以尋找。

為了尋找證據,科學家將目光投向了一般生物無法安然生長的海底熱泉,而科學家也把這個發現洛基古菌的地點命名為「洛基城堡」(Loki’s Castle)。圖 / Youtube

他們與其他科學家一起分析這些海洋沉積物裡面所包含的 DNA,發現這代表了一個全新的古菌譜系,這些細菌的基因體與已知的任何東西都截然不同,似乎代表一個獨特的分類門(門是非常高的分類位階;比方說,所有脊椎動物都同屬於一個門)。

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帶領這項基因體研究的生物學家,是任職於瑞典一所大學的年輕荷蘭人,名叫艾特瑪。他結合深處城堡和狡猾神祇的語義,將這個族群命名為洛基古菌

全新的發現!最接近真核生物的古菌:洛基古菌

艾特瑪團隊於二〇一五年公布這項發現。這項發現具有廣泛報導的價值,因為洛基古菌的基因體,似乎與我們人類譜系起源的宿主細胞非常接近。

實驗室培養出來的洛基古菌在顯微鏡底下的樣貌。圖 / biorxiv

《華盛頓郵報》的一則標題說:「新發現的『失落的環節』顯示人類如何從單細胞生物演化而來。」這些從深海軟泥中提取的古菌,真的是二十億年前那些,自身譜系在經過激烈分化後,變成現代真核生物的古菌的表親嗎?這些古菌是我們最親近的微生物親戚嗎?也許真的是。這一點引起大眾的注意。

但是,使艾特瑪的研究在早期演化專家當中引發爭議的,還有另外兩點。

首先,艾特瑪團隊提出證據,表明洛基古菌等細胞在獲得粒線體之前,就已經開始發展出複雜性。也許是重要的蛋白質、內部結構、可以包圍並吞噬細菌的能力。

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若是如此,那麼偉大的粒線體捕獲事件,就是生命史上最大轉變的結果,或一連串變化其中之一的事件,而不是原因。某些人,例如馬丁,會強烈反對。

雖然科學家發現了洛基古菌,但也引起了許多爭議和討論,真核生物的演化謎團仍然沒有被完全解答。圖 / Pixabay

其次,艾特瑪團隊將真核生物的起源置於古菌中,而不是古菌旁邊。如果這個論點正確的話,便意味著我們又回到一棵兩個分支的生命樹,而兩大分支不管哪一支,都不是我們長久以來珍而重之、視為己有的。

這也就是說,我們人類就是古菌這種獨立生命形式的後代,這在一九七七年之前是無法想像的。(這種情況會產生錯綜複雜的糾葛,牽扯到在我們的譜系開始之前,細菌的基因水平轉移到我們的古菌祖先中,結果導致細菌也混入我們的基因體內,但本質仍然是:喔,我們就是它們!)

某些人,例如佩斯,會強烈反對。渥易斯也不會同意,只是他在世的時間不夠長,無緣被艾特瑪二〇一五年發表在《自然》期刊上的論文激怒。

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六月的一個早晨,在多倫多的一間會議室裡,艾特瑪向一屋子全神貫注的聽眾描述這項研究,其中包括杜立德和幾十名研究人員,還有我。

當我之後與杜立德碰面時,他用一貫的自嘲式幽默說:「我有點被洗腦了。」也是後來,我坐下來與艾特瑪對談。我們談到他當時仍未發表的最新研究,這會把同樣的涵義推得更進一步:粒線體是大轉變的次要因素,人類祖先植根於古菌中,位於兩分支的生命樹上。他很清楚反對的觀點,也清楚自己將會遭遇何等激烈的爭論。

他說:「我真的有在為某些可能迎面撲來的風暴做準備。」

——本文摘自《纏結的演化樹》,2022 年 7 月,貓頭鷹,未經同意請勿轉載。

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【Gene思書齋】森林的禪意祕境
Gene Ng_96
・2014/09/19 ・2409字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 491 ・五年級

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《森林祕境:生物學家的自然觀察年誌》The Forest Unseen: A Year’s Watch in Nature)是本不可多得的自然生態好書!

讀了這本書,你一定會體會到,為何這本好書能夠入圍2013年普立茲獎非文學類決選書籍(Pulitzer Prize in General Nonfiction),並榮獲2013年美國國家科學院最佳圖書獎(Best Book Award from the National Academies)、李德環境寫作獎(Reed Environmental Writing Award)、2012年國家戶外書籍獎(National Outdoor Book Award for Natural History Literature)、筆會/E•O•威爾遜文學科學寫作獎(PEN/E. O. Wilson Literary Science Writing Award)亞軍。

《森林祕境》中, 美國南方大學生物學教授生物學家大衛.喬治.哈思克(David George Haskell)以一年的時間,在田納西州塞瓦尼鎮(Sewanee, Tennessee)一塊面積僅一平方公尺的老生林進行觀察,追蹤大自然的四季變化,這本書就像是這片小森林的週記。他透過生動的筆觸,把森林的面貌以及林中生物的情態,描寫得活靈活現。

哈思克把他的那一片小森林,稱作曼荼羅地。這個名稱曼荼羅(Mandala,मण्डल),也是出自藏傳佛教的一種藝術。曼荼羅沙壇城需要數位乃至數十位訓練有素的喇嘛合作方能完成。製作之前,喇嘛會先在台座畫好垂直線、對角線、圓形等幾何圖案,做為構圖定位之基礎。然後描輪廓線,再從中間開始繪製,逐漸向外,過程之中需要高度的專注力。高難度的沙壇城完成後沒多久,高僧就以手輕拂歸空,象徵「無常、幻化、不執著、空性」的世間萬物本質。

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哈思克以曼荼羅為符號,來比喻那片森林裡,幻化無常而又繽紛美妙的生命!這本好書《森林祕境》已非一般的科普寫作而已了,而是一本優異的紀實文學作品,是一位博物學家用極為優美的文筆,為一片森林能寫出充滿詩意的感人篇章。他除了以一位科學家的身份來分析這片森林的一景一物,也以哲學家和藝術家的情懷感受那片森林帶來的哲理和詩情畫意。

《森林秘境》描寫了曼荼羅地上的物種之間建立了各式各樣、形形色色的關係,他也細看了晶瑩剔透、有如繁星的雪花。他從1月1開始為曼荼羅地寫週記,為了體會在曼荼羅地過冬的感覺,他想光著身子親自體驗曼荼羅地上的動物所經歷的寒冬,但發現不可能;除了動物,他也曉得那一平方公尺的範圍內共有好幾十萬個把自己包得緊緊的植物細胞。

春天來臨了,地衣在潮溼的天氣中歡欣鼓舞,綠意盎然的它們飽滿鼓脹地吸飽雨水,無肺蠑螈也開始在潮溼落葉間遊蘯。上百朵短命春花在向這個世界展示它們燦爛的姿容,對照曼荼羅地上方枯槁蕭瑟、尚未萌芽的樹木。可是怒放的百花並不孤獨,她們的僕從身穿著毛茸茸的帥氣服裝,飛來飛去忙著伺候花朵。春意在路上四處可見,雄蛾在交配時會交給對方一個包裹,裡面有一個精子球和一袋鹽,是為下一代所預備的珍貴禮物。鳥兒也不甘示弱,黎明光線一起,就傳來清晨的鳥語。

有天,地震撼動了曼荼羅地,可是那只是大地女神的小哈欠,在不可思議的時光長河中,海洋、河流和山脈都會移位,滄海也會變成桑田。面對大自然的力量,樹木在與風力周旋時,是奉行道家的哲學:不回擊、不抗拒,只是彎腰、搖晃、退讓。可是樹木面對的不僅是風,植物和草食性昆蟲上演了雙方刀光劍影的局面,葉子上的洞孔和咬痕,乃是雙方交手的痕跡。植物和動物之間的生化戰爭,反而成了人類醫病的良藥,因為毛毛蟲的貪吃是出了名的,落跑不掉的植物得時時防備牠們,還好有鳥類盯上毛毛蟲。

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曼荼羅地,一點也不自閉,森林的一舉一動,也擾動了我們的生活。鳥類變少後,西尼羅河病毒這類生長在野鳥體內的病毒也可能會受到影響,通過蚊子、病毒和人類後,不斷地往外擴散。不僅是蚊子,當我們還是食蟲動物乃至爬蟲類動物的時候,我們就已經飽受蝨子的騷擾,因為蝨子在九千萬年前就已經演化成形。

天氣愈來愈熱,蕨類植物在晴朗的日子太陽把水蒸發裡發射孢子;需要傳宗接代的,還有蝸牛,牠們漫長的求偶和交配過程,很像是一場折衝樽俎的談判,婚前先就結合的條件進行協商,牠們求偶時會先用觸角試探對方,然後再慢慢的隨時準備撤退或重新調整位置;花栗鼠在小蘑菇的菌傘上留下不規則的扇形咬痕,並且可能正用牠的鼻子和鬍鬚把這朵小蘑菇的孢子沾在某株植物的葉片上。

天空全黑了時,森林裡布滿了光點,讓曼荼羅地彷彿成了一座波浪起伏並且綴滿發亮浮標的海洋;一群群在黑暗的天空中移動的星星,也加入了遊行隊伍;夜晚的森林不僅有光影之舞,當光線逐漸消逝時,成千上萬隻螽斯在樹上歌唱的聲響愈發響亮,展開盛大的大合唱交響曲。

秋天來了,候鳥敞開自己的感官,偵測到那些看不見的地球磁場線,整合太陽、星辰和土地的訊息,有如一波洶湧的潮水般往南飛去;長著翅膀的楓樹種子像直升機一般的降落,希冀能求得一處安身立命之所;少了樹葉的遮蔽之後,林間的光線變亮了;在計算芽痕的數量並評估樹枝每年的生長速度時,哈思克不僅看見了本地樹種與外來樹種之間的競爭,也可算出森林對地球的空氣所造成的影響;十月秋葉紛飛的季節,地面便會快速的隆起,落葉孕育並隱藏了落葉層裡的生命。透過觀察土壤裡的世界,我們不僅能看見動物的多樣性,也看到了生命真實的面貌。哈思克感嘆道,人類不過是位於生命的肌膚表面的大型裝飾品,鮮少察覺到生命體內眾多微小生物的存在。

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到了年底,哈思克以外來者的身分,也以親人的身分,繼續周而復始地觀察著曼荼羅地,以沒有分別心的心境,活在當下的態度,讓心中的繁花繼續盛開。

本文原刊登於The Sky of Gene

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Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋