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不只讓你搜尋資料,Google還想貯存你

蕭汎如
・2014/12/04 ・1473字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

下載
來源: Google

什麼?知名的搜尋引擎巨人Google不只提供現代生活龐大的資訊,它居然也可以保留你我的基因組?沒錯,Google自從去年三月起,開始與許多醫院、大學合作,創辦了 Google Genomics雲端空間,試圖建立一個網路貯存基因資訊的平台。

在未來十年,究因於現代醫學的發現與科技的進步,對於基因體進行比序、定位與連結的資料量即將數以千計,甚至很快的就會就數以千萬計。 Amazon、Google、 IBM和Microsoft都對這個嶄新的市場懷有強烈的野心,於是,Google在約莫兩年前邀集科學家們創立了Google Genomics,他們建立了一套DNA網路資訊庫、獨有的操作介面(API),並將DNA data輸入伺服器中共用,重新編碼彙整成索引,供數以十億的網路使用者查詢以及科學家們實驗之用。

「現在的生物學家研究數以百萬計個基因組的時間可能還比以往研究一個基因組還要短呢,」知名社交平台Google+的團隊領導工程師David Glazer表示,「我們可以看到,這是一個可以來幫助解決這個轉變時期的應用資訊技術(data technology)上,非常具有突破性的進展」。

有一些科學家並不看好Google,他們嘲弄Google無法處理複雜的基因組資料,但並非所有人都對此懷有成見。一位在今年甫聽到Google的基因組雲端計畫的Stanford的生物信息(bioinformatics)專家Atul Butte就說:「我突然可以理解旅遊業者看到自助旅遊規畫網(Expedia)的心情了!」

為了處理數量龐多的資訊,實驗室也增加了更能快速解譯的配備,譯解基因的速度大幅提升。 舉例來說,位在劍橋大學的Broad Institute在十月期間,平均每32分鐘可以譯解一個人的基因組。Broad所處理的資訊流,比一般網路公司所處理的還要小,但已經遠遠超出生物學家之前曾經做過的事了。目前中央貯存資料的方式,通常由商業導向的機構管理,美國國家癌症研究機構就說,他們上個月花了1億九千萬美元將資料上傳到雲端空間,這筆資料同時也貯存在Google Genomics以及Amazon’s data centers上。

Antisense_DNA_oligonucleotide
來源: Wiki

為什麼要將癌症基因組的資料上傳到雲端上呢?科學家表示,並不是每一個人都擁有可以處理大量數據的電腦計算工具,與下載大量數據的能力。而科學家的「癌症資料上傳到雲端」的構想,也使得Google和 Amazon開啟了為期一年以上的價格戰。Google表示,目前他們的收費是每年收費25美元來貯存一個基因組,而且他們提供更多的電腦計算資訊。但根據科學家所提供的資料數據,一個人的遺傳數據量不會太大,所以一個人一年的花費只有0.25美元。

雲端貯存也催產了許多公司,例如Tute Genomics,、DNANexus、 Seven Bridges還有NextCode Health…….等等,這些公司建立了提供醫院以及科學家搜尋基因資料的瀏覽器,對他們來說,Google和 Amazon是已經過時的終端經營,創立一間「雲端上的基因體公司」才是他們的首要目標。

但是對Google方面來說,Glazer表示,他是一開始就在Google Genomics打拼,見證了處理生物學資料,從非常模糊不確定的「手工業時期」進化到了「工廠規模等級的」資訊生產的過程。他甚至開始主動學習關於基因學的知識、參與線上課程、與參與Google Genomics計畫的Broad Institute請益,也把自己的基因定序放在Google的雲端之上。目前Google Genomics上貯存了大約3500組的基因組。

關於Google Genomics和Amazon’s data centers雲端貯存的價錢也逐漸下降,許多科學家對此樂觀其成,而且科學家們也越來越仰賴雲端貯存的技術。另外,由Glazer所建立的另一個Google的線上資料庫系統BigQuery(它的目的是用來分析垃圾郵件、網頁文檔和顧客選擇),也逐漸被學界使用。它和Google Genomics的合作展現在它可以非常迅速的處理,科學家一些瘋狂的點子,因為不管有多少人們的基因組資料,它都可以有系統、有效率地進行比對。

參考資料:

Google Wants to Store Your GenomeAntonio Regalado,2014

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蕭汎如
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PanSci 實習編輯,台大公衛系,對世界充滿好奇,最喜歡的句子是王爾德在《溫夫人的扇子》中寫的一句台詞:"We are all in the gutter, but some of us are looking at stars. "。沒錯,我們都身陷在日常生活的爛泥溝渠之中,但還是可以抬頭,仰望燦爛星空。:)

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用這劑補好新冠預防保護力!防疫新解方:長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2874字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022年歐盟、英、法、澳等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示針對台灣主流病毒株 BA.5 及 BA.2.75 具保護力。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
倍拉維
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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人工智慧會被武器化嗎?美國國防部與 Google 間的自主性武器計畫!——《AI 製造商沒說的祕密》
時報出版_96
・2023/02/01 ・4408字 ・閱讀時間約 9 分鐘

美國政府企圖開發出人工智能武器

克萊瑞菲(Clarifai)這家公司位於紐約市的一間小辦公室內,就在紐約大學深度學習實驗室附近,主要是研發可以自動辨識數位影像中物體的科技,例如在零售網站上搜尋鞋子、服飾與皮包的相片,或是辨識保全攝影機影片的人臉。該公司的目的是複製谷歌與微軟等科技業者過去幾年在人工智慧實驗室內所建造的影像辨識系統──然後出售給其他企業、警局與政府機構。

2017 年秋天,克萊瑞菲位於曼哈頓下城辦公室角落的一間房間,窗戶全都用紙糊住,門上有一個牌子寫著「消失的密室」(The Chamber of Secret),引用的是《哈利波特》(Harry Potter)系列的第二集書名。這個牌子是用手寫的,掛得有些歪歪斜斜。在門後有個八位工程師組成的團隊,正在進行一項他們被禁止對公司其他同事談起的計畫。

其實,即使是他們自己也不太清楚所從事的計畫是什麼。他們知道是在訓練一套系統,使其能夠自動辨識在沙漠中某處所拍攝影片裡的人物、汽車與建築物,但是他們不知道要如何使用此一科技。當他們詢問時,公司的創辦人暨執行長麥特.塞勒(Matt Zeiler)會解釋,這是政府有關「監視」的計畫。他說此一計畫可以「拯救生命」。

後來克萊瑞菲搬到較大的辦公室,幾位工程師發掘儲存在公司內部電腦網路的數位檔案,發現有幾個檔案談到一筆政府合約,他們的工作才浮現檯面。

他們是為國防部的專家計畫(Project Maven)研發相關科技。該計畫的構想是建造一套系統,可以為無人機辨識攻擊目標。但是此一系統的確切用途仍不明朗。他們無法確定此一科技是用來殺戮,還是如塞勒所說的是為了避免殺戮。也無法確定這套系統是用來進行自主性的空襲行動,還是為人類操作員扣下扳機前提供資訊。

接著,在 2017 年末的一個午後,三名身著平民服裝的軍方人員走進克萊瑞菲的辦公室,與幾位工程師闢室密談。他們要知道此一科技的精確度有多高。他們先是詢問它能否辨識像清真寺這樣的特殊建築物。他們表示,恐怖分子與叛亂分子往往會利用清真寺作為軍事總部。他們然後又問道它能否區分男人與婦女。

「你是什麼意思?」一位工程師問道。軍方人員解釋,在曠野之中,它應該能夠根據男人兩腿間隙來分辨男人(都是穿著褲子)與婦女(都是穿著長及腳踝的裙子)。他們表示,他們只准許射殺男人,不能殺婦女。「有時候男人會穿長裙來騙我們,不過沒有關係,」一位軍方人員說道,「我們還是會幹掉這些混帳東西。」

未來的戰爭也許會使用到 AI 型武器。圖/envatoelements

美國國防部專家計畫:自主性武器

2017 年 8 月 11 日,週五,美國國防部長詹姆士.馬提斯(James Mattis)坐在谷歌總部會議室的桌前。他對面坐著新上台的谷歌執行長桑達.皮采(Sundar Pichai),還有創辦人賽吉.布林(Sergey Brin)、法律總顧問,以及人工智慧部門的主管。

會議室內還有其他一些人,包括幾名國防部的人員與谷歌雲端運算團隊的主管們。國防部的人員大都穿西裝打領帶。谷歌的與會者大都穿著西裝,但沒有打領帶。布林則是穿著一件白色 T 恤。

馬提斯部長正在進行西海岸巡迴考察,參訪矽谷與西雅圖的多家大型科技業者,主要是代表五角大廈探詢專家計畫的採行選項。國防部是在四個月前發動專家計畫,旨在加速國防部「對大數據與機器學習的使用」。該計畫又名「演算法作戰跨職能團隊」(Algorithmic Warfare Cross-Functional Team)。此一計畫的推動有賴像谷歌這類的企業支持,因為它們近幾年來已累積了建造深度學習系統所需的專業與基礎架構。

這也是五角大廈建立新科技的典型方法──與民間企業合作──但是現在的情況與過去有所不同。谷歌與其他科技業者掌握了美國人工智慧的人才,然而它們都不是傳統的軍事承包商。它們是才開始涉足軍事相關領域的消費性科技業者。

不僅如此,川普現在已入主白宮,使得這些公司的員工更加警惕政府的計畫。谷歌對其中的緊張態勢尤其敏感,這是因為該公司特有的文化允許──甚至鼓勵──員工說出自己的看法、做他們喜歡做的事,而且通常在工作場所的行為表現就和在家裡一樣。

專家計畫所造成的緊張情勢尤其高亢。許多主持谷歌深度學習研發工作的科學家都反對自主性武器,包括「深度學習運動之父」傑弗瑞.辛頓(Geoffrey Hinton)與深度心智(DeepMind)的創辦人。但是根據了解,谷歌的最高層卻希望能與國防部合作。

谷歌董事長艾力克.施密特(Eric Schmidt)同時也是國防創新委員會(Defense Innovation Board)的主席,這是由歐巴馬政府成立的民間組織,旨在促進矽谷的新科技加速移轉至國防部。

在該委員會最近一次會議中,施密特表示在矽谷與國防部之間有一道「顯著的鴻溝」,該委員會的任務就是弭平此一差距。谷歌高層同時也視與軍方合作為其發展雲端事業的另一契機。其實該公司暗中已和國防部建立合作關係。

專家會議上的暗起雲湧

在五月的時候,也就是專家計畫發動一個月後,谷歌一支團隊與國防部官員會面,而在第二天谷歌就向政府申請在自家電腦伺服器儲存軍事數據的許可證。但是三個月後國防部長馬提斯來到谷歌總部商討相關科技時,他知道必須動用一些技巧才能引導其中的關係傾向他這一邊。

馬提斯表示他已深刻了解該公司科技在戰場上的威力。畢竟,美國的敵人都是使用谷歌地球──以衛星影像組合而成的互動式世界數位地圖,來辨識迫擊砲的目標。他強調美國應該加強作戰能力。現在,在專家計畫下,國防部不僅要發展人工智慧,能夠閱讀人造衛星的照片,同時還要能夠分析無人機在更接近戰場的位置所捕捉到的影片。

馬提斯盛讚谷歌「在科技業界的領先地位」與「企業責任上的崇高聲譽」。他表示,這就是他來這兒的一個主要原因。他十分關切人工智慧的道德倫理問題。他表示該公司應該讓國防部「感到如芒在背」──以此來反制其傳統的態度。他說道:「國防部歡迎你們的理念。」

在桌子另一側的皮采表示,谷歌經常在思考人工智慧的倫理問題。他指出,愈來愈多的壞人會使用這類科技,因此讓好人領先是重中之重。馬提斯問谷歌能否將一些道德與倫理下的規則予以編碼輸入系統之內──谷歌人員心知肚明這是一個不切實際的選項。

主持谷歌人工智慧研發工作的約翰.吉安南德雷亞(John Giannandrea)強調,這些系統最終都需仰賴其訓練數據的品質。但是谷歌的法律總顧問採用不同的說詞。他表示,這些科技具有拯救生命的巨大潛能。

美國國防部多次拜訪 Google,討論關於自主性武器的計畫。圖/wikipedia

九月底,在馬提斯造訪谷歌總部的一個多月後,谷歌簽下參與專家計畫相關工作為期三年的合約,總值在二千五百萬美元到三千萬美元之間,其中一千五百萬美元必須在頭十八個月內付清。對谷歌來說,這只是一筆小數目,而且其中一部分還必須與其他參與合約的人分享,不過該公司著眼的是放長線釣大魚。

就在同一個月,國防部邀請美國企業參與 JEDI 的競標,這是聯合企業防禦架構(Joint Enterprise Defense Infrastructure)的縮寫,是一筆為期十年、高達一百億美元的合約,主要是提供國防部應用核心科技所需的雲端運算服務。問題在於谷歌爭取 JEDI 合約時,是否會公開其參與專家計畫與未來其他可能的政府合約的事實。

AI 圈的呼籲:禁止自主性武器!

在國防部參訪谷歌總部的三週後,生命未來研究所發表了一封公開信,呼籲聯合國禁止他們所謂的「殺手機器人」(killer robot),這是對自主性武器的另一個稱呼。

「針對企業界製造的人工智慧與機器人科技可能會被重新利用發展自主性武器,我們特別覺得有責任提出警告,」公開信寫道,「致命的自主性武器極有可能引發戰爭型態的第三次革命。一旦發展出來,軍事衝突的規模勢必遠大於過去,而且發動速度之快也將遠超過人們的理解。」

該封公開信獲得人工智慧圈內逾百人的簽署,包括不時對超智慧威脅發出警告的馬斯克,此外還有辛頓、深度心智創辦人哈薩比斯與蘇萊曼。

蘇萊曼認為,這些科技需要一種新型態的監管。「是誰在做未來有一天將會影響這個星球數十億人口的決策?又是誰在參與此一決策過程?」他問道,「我們必須分散此一決策過程的參與者,這也代表監管人士必須在一開始就參與決策──政策制定者、公民社會行動人士,以及我們這些科技服務的對象──應該讓他們深入參與我們產品的創造與了解我們的演算法。」

自主性武器極有可能引發戰爭型態的第三次革命。圖/envatoelements

未公開真相:人工智慧武器化

九月,谷歌準備簽下專家計畫的合約,負責審查該協議的銷售人員相互以電子郵件討論公司是否該將合約公開。「我們應該宣布嗎?我們能談論報酬嗎?我們提供給政府的指示是什麼?」谷歌一位人員寫道,「如果我們保持沉默,我們就無法控制相關的訊息。這對我們的品牌形象沒有好處。」他最終認為谷歌應該發布此一新聞,其他人也同意。

「這個消息最後一定會流出去,」另一位谷歌人員寫道,「還不如照我們自己的方式發布。」這樣的討論持續了好幾天,期間某人說服了李飛飛。李飛飛為這項合約喝采。「我們即將拿到專家計畫實在太棒了!這是一個了不起的成就,」她寫道,「你們的表現太好了!謝謝你們!」但是她也提醒在宣傳時必須格外謹慎。

「我認為我們應從一般雲端科技的角度,就國防部與 GCP 間的合作來進行公關活動,」她寫道,她所謂的 GCP 指的是谷歌雲端平台(Google Cloud Platform),「不過要不惜代價避免提到人工智慧,或是有任何相關暗示。」她知道媒體界一定會質疑該計畫的道德倫理問題,即使只是因為馬斯克挑起過這個話題:

人工智慧武器化就算不是人工智慧現今最敏感的議題,也是最敏感的之一。媒體界都等不及利用這個議題來打擊谷歌。你們大概聽過伊隆.馬斯克有關人工智慧會引發第三次世界大戰的言論。媒體界現在都十分關注人工智慧武器、國際競爭,以及人工智慧可能造成的地緣政治緊張情勢。

谷歌在人工智慧與數據方面已經有一些與隱私相關的議題需要處理,如果媒體界又找到谷歌正在發展人工智慧武器或是為國防產業提供可以武器化的人工智慧科技話題,我真不知道還會演變成什麼樣子。谷歌雲端 2017 年的主題就是在於推動人工智慧的民主化。我會超級謹慎維護這些正面的形象。

谷歌到頭來並未宣布這項計畫,並且還要求國防部也不要公開。即使是公司內部人員也必須靠自己才能知道這項計畫。

——本文摘自《AI製造商沒說的祕密: 企業巨頭的搶才大戰如何改寫我們的世界?》,2022 年 8 月,時報出版,未經同意請勿轉載。

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時報出版_96
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出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。

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從基隆進港的深海活化石中,意外發現新物種!——專訪國立臺南大學副教授黃銘志
Heidi_96
・2022/11/29 ・3890字 ・閱讀時間約 8 分鐘

新種具足蟲,發現!

2019 年,國立臺南大學生物科技學系副教授 黃銘志 從基隆漁民手中獲得一批具足蟲。為了鑑定這些小傢伙的種類,黃銘志從日本換來兩隻大王具足蟲(B. giganteus),沒想到卻意外發現前所未見的新種——猶加敦具足蟲(B. yucatanensis)!

這到底是怎麼回事呢?別急,在我們看下去前,先告訴你一個具足蟲的小秘密。

具足蟲又稱為深水蝨,是居住在深海的甲殼類活化石。你可能沒聽過這兩個名稱,但如果你看過《風之谷》或是《星際大戰》(Star Wars),肯定對王蟲和黑武士有印象,而他們的原型就是具足蟲!

在宮崎駿動畫《風之谷》中,王蟲是守護腐海的生物。當他們憤怒時,眼睛會由藍轉紅。圖/スタジオジブリ
《星際大戰》系列電影的角色——黑武士的面具原型也是具足蟲!圖/Star Wars

既然不小心撈到了,那就抓來研究吧~

小秘密說完了,讓我們原地跳一下,回到 2019 年看看事情發生的經過。

當年七月,黃銘志在基隆正濱漁港採集到俗稱「金絲猴」的紅頭龍蝦,登錄為臺灣新記錄種「海神後海螯蝦(Metanephrops neptunus)」。此後,黃銘志就有和當地漁民保持聯繫。

臺灣新記錄種「海神後海螯蝦(Metanephrops neptunus)」。圖/TaiBNET

後來,有船長告訴黃銘志:「我抓到十隻具足蟲,你要不要?」

在基隆,具足蟲的漁獲量並不多,通常是拖網捕蝦附帶的戰利品。雖然東北角有很多販售具足蟲料理的店家,具足蟲吃起來也像龍蝦,但民眾還是喜歡吃真正的蝦子,所以具足蟲銷不出去,黃銘志就整批買了下來。

這時,問題來了!臺灣沒有具足蟲專家,而黃銘志本身也不是分類學家,要怎麼鑑定呢?沒辦法,只好自行摸索。

於是,黃銘志和日本新江之島水族館交換兩隻大王具足蟲,但這兩隻越看越不對勁,「⋯⋯怎麼其中一隻腰身比較細?難道是牠比較瘦、吃比較少嗎?」

「背景不同的人,就會用不同的視角看事情!」

後來,黃銘志想起赴日深造時,研究魚類基因演化、解析人體基因結構的經驗,就決定分析具足蟲的基因。從黃銘志的專業背景——分子生物學的角度來看,至少要採用兩種分析方法才夠,因為每個基因演化速度都不同,像具足蟲演化得很慢,基因差異不太明顯,就很難區分。

經過細胞色素 c 氧化酶亞基 1(COI)和 16S rRNA 分析後,黃銘志赫然發現很多 DNA 片段都不同。起初還以為是分析出錯,或是樣本破損,但重複試驗多次後的結果都一樣,黃銘志不禁感到困惑:「奇怪了,歐美研究大王具足蟲長達 140 年,有超過 1000 隻樣本,怎麼沒發現裡面可能有基因結構不同的個體?」

細胞色素 c 氧化酶亞基 1(COI)分析結果:第一行是猶加敦具足蟲,第二行是大王具足蟲。圖/Journal of Natural History
 16S rRNA 分析結果:第一行是猶加敦具足蟲,第二行是大王具足蟲。圖/Journal of Natural History

為了進一步梳理這些數據,黃銘志找來兩位分類學家助拳,一位是日本國際螯蝦學會的會長——甲殼類專家川井唯史(Dr. Kawai Tadashi),另一位則是澳洲昆士蘭博物館的無脊椎動物榮譽研究員——具足蟲專家尼爾.布魯斯(Dr. Niel L. Bruce)

不是這個專業,所以才能做到這件事

在三人正式合作前,黃銘志就大致完成這篇新種具足蟲的論文了,但後來,布魯斯發現了一個天大的錯誤,那就是黃銘志引用了某位印度專家錯誤的研究。

過去,也有中國學者引用這篇印度論文,指出印度洋海域有肯氏具足蟲(B. kensleyi)。黃銘志原先也以為是這樣,畢竟順著前人的研究比較不會有爭議,沒想到卻因此得出錯誤的推論。

第一次研究具足蟲,就要指正其他專家的研究,「老實說,我算哪根蔥?」黃銘志苦笑道。

為了修正錯誤,具足蟲的細部結構就交給布魯斯研究,再讓川井逐一比對、鉅細靡遺地畫下來。具足蟲演化較慢,所以每一種長得都很像,必須仔細觀察才能看出差異,比如鼻子的形狀、尾扇棘刺的數量、身體兩側的彎曲程度等等。

詹姆斯具足蟲(B. jamesi)和猶加敦具足蟲(B.yucatanensis)的身體(a)、頭部(b)、鼻子(c)和頭部側視圖(d)。圖/Journal of Natural History

雖然三人至今都沒有見過彼此,但當初為了辨別出不同的形態,他們互相傳了上千封信討論,才終於達成共識。回想這漫長的過程,黃銘志說:「那些圖都確認過十幾次了,意見不合也是常有的事,比如尾扇棘刺的數量要從哪裡開始數?」

黃銘志也提到,每種生物都有「種間變異」和「種內變異」。只要有變異,一定有不同的地方,但這些不同的地方可以直接判斷成不同種嗎?假如尾扇棘原本有 13 根,卻因為互相打鬥而斷了一兩根,是不是就要分成不同種?

詹姆斯具足蟲(B. jamesi)和猶加敦具足蟲(B.yucatanensis)的尾扇棘(c)。圖/Journal of Natural History

在這種情況下,由於形態非常接近,按照傳統分類學的做法,其實很容易將一整群可能摻雜不同種的樣本全都混為一類。因此,黃銘志認為最好的做法是從基因著手,用分子生物學的方法鑑定,而不是用個體的外觀差異判斷。

當分類學家多次比對不同樣本的外形,認為這不是大王具足蟲,而基因定序的結果也和資料庫既有的物種都不匹配的時候,就可以確認牠是未經發表的新種。

延伸閱讀:新種形成——秘中之秘

根據論文發表的結果,黃銘志最後將來自新江之島水族館的新種,以發現地墨西哥灣猶加敦半島(Yucatán Peninsula)為依據,命名為猶加敦具足蟲(B.yucatanensis)。

鑑定深海物種,有助於我們更認識深海

在十八、十九世紀時,科學家非常好奇深海到底有沒有生物,而如今,具足蟲就是活生生的鐵證,因此歐美國家非常重視具足蟲的學術價值。這些深海小傢伙證明了一件事:即使在光線微弱、水壓極高、溫度極低、幾乎沒有食物的環境下,還是有生物存在。

目前,我們對於月球的了解甚至還比深海多。布魯斯表示,陸生生物即使雜交,只要能產生有生殖能力的後代,原則上都可以算是同種,但水生生物並不完全遵循這個原則。

比方說,現在有很多鱘龍魚是雜交種,而且是不同種交配生下的、具有生殖能力的後代,這些不同的後代,都各自稱得上是新物種。按照這個邏輯,海洋時刻都有新物種誕生,是我們探索不完的神秘區域。

本篇論文的第三作者:尼爾.布魯斯。圖/ResearchGate

不過,相對於西方國家多半將具足蟲作為研究用途,東方國家比較在乎的反而是「這可以吃嗎?要怎麼料理才能變得更好吃?」

在日本,有一種零食就是將具足蟲磨成粉後加進仙貝,讓仙貝吃起來有蝦子的味道。黃銘志笑著說:「這很暢銷!」但也補充道,他在東京大學做研究時,實驗室有個傳統,那就是「當你研究某種生物的時候,你就不吃牠們,代表你對這種生物的敬意。」

關於具足蟲,還有哪些待解之謎?

這份耗時三年的研究,不但指正了前人的研究、改變了具足蟲近百年來的分類,也暗示著既有的「群模式樣本」或許有很大的問題。換句話說,目前已知的具足蟲種類不多,可能是分類錯誤造成的結果,說不定早就有很多種摻雜在其中了!

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在日本,鳥羽水族館有一隻具足蟲長達五年沒進食。目前仍沒有科學家著手細探背後的原因,而牠們的食物來源、繁衍方法,以及牠們如何在極端惡劣的深海環境生存,都是接下來必須進一步探究的課題。

舉例來說,紅色在深海是一種隱性色,而深海的甲殼類生物(比如甜蝦、天使紅蝦)體內通常帶有蝦紅素,使得體表呈現紅色,可以保護牠們不被天敵發現。可是,具足蟲的分布範圍深達數千米,體內卻沒有蝦紅素,煮熟後也不會像蝦子那樣變紅。

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此外,透過研究具足蟲,科學家可以更了解全球暖化對深海的影響、陸地上的重金屬和放射性物質沉進深海造成的衝擊,以及這些具足蟲是否可以取代龍蝦,成為新的食物選擇。

最近,南海的船長捕到了 80 幾隻具足蟲,黃銘志買下了形態看起來比較特殊的 10 隻,希望可以篩出更多新種,解開更多有趣的謎底。

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參考資料

  1. Huang, M. C., Kawai, T., & Bruce, N. L. (2022). A new species of Bathynomus Milne-Edwards, 1879 (Isopoda: Cirolanidae) from the southern Gulf of Mexico with a redescription of Bathynomus jamesi Kou, Chen and Li, 2017 from off Pratas Island, Taiwan. Journal of Natural History, 56(13-16), 885-921.
  2. 交換日本水族館具足蟲 南大發現深水蝨新物種|生活|中央社 CNA