0

0
0

文字

分享

0
0
0

關鍵基因:兇猛小野貓變成溫柔小毛球?

蕭汎如
・2014/12/09 ・1258字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 562 ・九年級

如果把現今的貓咪和9500年前的近東野貓(the Near Eastern wildcat)放在一起,你或許分辨不出來。牠們體型相似,看起來都是「貓」,但是性格可是天差地遠!科學家好奇,究竟是哪些基因,讓野生又兇猛的野貓,變成人們家中討喜的毛小孩呢?

263231958_ff8cd34214
來源: Animal Photos!

貓咪為什麼進入人類社會?

歷史上,貓咪大約是在從9500年前進入人類社會,與人類最早開始經營農牧業(在中東地區)的時間點並沒有相差太遠。野貓們躡手躡腳地遠離惡劣的沙漠環境,並且進入人類村莊的時機,起因於齧齒類動物大舉入侵穀倉之後。因此,有許多科學家猜測,牠們最有可能是自我馴化了。因為性格友善的貓咪更有可能取得人類餐桌的剩餘食物,也會受到人類的保護。

數千年之後,貓咪的體型隨著時間逐漸縮小,獲得了花樣繁多、顏色豐富的皮毛,而且發展出有別於過去、反社交性(antisocial)的溫馴脾性。

更進一步的說,畜牧類的動物例如牛隻、雞、豬…….等等到狗,也經歷了相似的轉變過程,然而,科學家卻對這中間的基因機轉所知不多。

262825285_2e1d043914
來源: Animal Photos!

進擊的貓咪大變身

現在,由華盛頓大學醫學院的發表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)的一篇研究中,發現了貓咪體內281個變異的基因,有些基因表現在貓咪最為依賴的感官,比如視覺和聽覺上;其他則表現在脂肪代謝以及貓咪適應高度肉食性的生活型態上。

最有趣的是,則是該團隊定序了22隻家貓及2隻近東野貓的基因並且比較之後,找到了至少13個讓貓咪性格自兇猛到溫馴的關鍵基因。根據先前其他科學家對小鼠的研究,這13個基因在動物的認知與行為上扮演重要的角色,影響了動物對於害怕的反應,或是透過食物獎勵動物學習新行為的能力。主持這項研究的Montague博士說,「因為貓咪需要對於新環境以及人類更具勇氣,而且人類承諾給予的食物也讓牠們在附近地區徘徊」。

另外,研究團隊也發現了,有五個來自家貓的基因會影響神經脊細胞 ( neural crest cells )的演化,發展中的胚胎幹細胞會影響構成生物體的每個部分:從頭蓋骨的型構到皮毛的顏色。這也支持了最近的研究,也就是說,這些細胞可能都是影響動物馴養的主要控制開關,解釋了為何家畜都共享相同的特徵,例如牠們都擁有更小的腦和某種色素沉澱所致的斑紋。

假如貓咪因為基因改變而導致和原先的種類有不同的習性,而且變化的過程與其他家畜相似的話,為什麼貓咪仍然比其他家畜更保有野性呢?比如說,與狗兒相較?這篇研究的共同作者William Murphy表示,那是因為貓咪的基因體經歷演化壓力的強度較小,而且牠比狗的馴化過程短──狗可是陪伴了人類30,000年的好朋友呢──所以一點也不驚訝貓咪更具野性。另外,「貓咪最初被選擇變成家畜的原因和狗以及其他家畜不同,牠們原本只是到處遊晃,但人類卻容忍了牠們」。

208625821_be1ca0ad75
來源: Animal Photos!

資料來源:The genes that turned wildcats into kitty cats David Grimm (10 November 2014)

文章難易度
蕭汎如
7 篇文章 ・ 1 位粉絲
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。:)


2

6
0

文字

分享

2
6
0

地球在20年間「亮度」變低了!——地球暖化讓陽光反照率直直落

Mia_96
・2021/10/23 ・2757字 ・閱讀時間約 5 分鐘

地球暖化會造成溫度升高?不稀奇!地球暖化會造成人類生活環境越來越嚴峻?也不稀奇!但你有聽過,因為地球暖化,讓我們的亮度竟然逐年遞減,地球變得越來越暗嗎?

地球亮度的改變並不是近期才出現的新興議題,關於地球亮度的變化,科學家早在 1990 年代前後便提出一種現象「全球黯化」(global dimming)去解釋為何地表獲得的太陽光能量越來越低。

當時透過資料指出,進到地球的太陽能量大幅降低,從 1950 到 1990 年入射至地表的太陽光能量,竟然平均減少 4%! 也就是身處在地球上的人類會覺得地表的亮度似乎逐漸地降低。

但入射地表能量降低的原因並非是太陽發出能量的變化,而是因為近幾年我們最常耳聞的,空污現象! (圖/pixabay

當人類使用石油、煤炭等非再生能源發電時,會在環境中產生許多氣膠微粒,而這些氣膠微粒進入大氣,微粒可以吸收、反射入射到地球的太陽光,使太陽之能量無法進到地球表面,進而造成地球亮度降低。

而全球黯化同時也影響著人們過去對於全球暖化的理解,當全球黯化造成入射到地表的太陽光減少時,代表著地球所獲得的能量並不如過往我們所想像的這麼多。換句話說,全球黯化所造成的冷卻效應竟比不上人們所造成的暖化速度!

知曉地球改變亮度的方法——地照!

近期最新研究更是顯示,1998 年到 2017 年近十年內,地球的反照率逐年下降!除全球黯化造成地表獲得太陽能量減少外,當從外太空看著地球時,地球竟然也越來越暗了!

反照率是一種常用於亮度表示的方式之一,其指的是太陽電磁波段入射至地表的總量質,除以被地表反射的量值所得出的數字。不同的地表特性即有不一樣的反射量質。因此,透過反照率的升降,科學家也可以推估氣候變遷對環境所產生的變化與影響。

計算反照率的方式十分特別,在科學中我們將其稱為「地照」!

地照現象指的為當太陽光照射到地表,地表會反射部分太陽光,而當地表反射太陽光至月球未被太陽照到的地方時,月球又會將地表所反射至月面的光線反射回地球。

看似應該沒有被太陽光照射到的月球表面,其實也會因為地球反射之陽光而產生微弱的光。而最適合觀測地照的時間通常為弦月時分。 (圖/Wikipedia

地照的變化與地表的改變息息相關。例如冰雪的反射率較高,當地表溫度較低,累積較多冰雪時,地照數據便可能會上升;而洋面的反照率較低,當地表溫度較高,造成冰雪融化成海洋,則地照數據便可能會下降。

透過地照反射的光線強弱,可以推測地球反照率的變化,進而推測地表本身變化。 (圖/Wikipedia

除了利用地照觀測地球反照率外,為使觀測更加精確,科學家利用於 2000 年發射的 CERES 儀器(Clouds and the Earth’s Radiant Energy System)觀測大氣至地表的太陽光輻射與地表放出之輻射,並進一步分析對影響地球溫度的重要因子──雲,和太陽輻射的交互關係。

CERES 主要希望可以解答雲在氣候變遷中所扮演的角色與造成的影響,是美國國家航空暨太空總署地球觀測系統(EOS)計畫中的一部分。 圖/Wikipedia

研究結果分析發現,從 2000 年到 2015 年,地球反照率曲線一直維持接近平坦的狀態,但近年,地球反照率的衰退卻日益明顯,如下圖表示:

(圖/參考資料 1

橫軸座標為年度,縱軸座標為地照反照率之異常改變(單位為每瓦/平方公尺),黑色為地照異常之數據,藍色為 CERES 觀測到異常之數據,而灰色陰影區域則為誤差範圍。從圖中可以看出,地照反照率在這幾年下降約 0.5 W/m2,而 CERES 之數據則是下降約 1.5 W/m2

十年一變──太平洋年季震盪

科學家推測,改變反照率的原因,是週期性發生在太平洋的氣候變化──太平洋年季震盪。

太平洋年季震盪指的為太平洋的海水溫度會以十年為週期尺度產生變化:當北太平洋和熱帶太平洋間的海水溫度較高時,稱作暖相位;而當北太平洋和熱帶太平洋間海水溫度較低時,稱作冷相位。

而地球亮度改變的原因,正是因為太平洋年季震盪到了暖相位,造成海面低雲減少,反照率降低!

低雲較為溫暖,其主要成分是由水滴組成,當太陽輻射照射水滴時,較多太陽反射至太空,地球的反照率較高,也造成地表溫度降低;而高雲主要成分由冰晶組成,透光性較佳,再加上高雲通常體積較低雲薄,故太陽輻射可以順利進入地表,地球反照率相對降低。

當北太平洋與熱帶太平洋間海水溫度升高時,洋面上空氣需達到飽和的水氣量相對增加,氣塊達到飽和條件較高,低層雲較難生成。(其實背後原因極其複雜,作者僅是以最簡單的方式嘗試解釋。)當低層雲減少時,反射率降低,造成較少太陽輻射至太空,地球亮度因此變得越來越暗。

雲在地球輻射能量中一直扮演著重要的角色,低雲反射太陽輻射的能力較強,高雲吸收地球輻射的能力較強,因此較多的低雲往往造成地表降溫,而較多的高雲則會造成地表增溫。 (圖/pixabay

交織纏繞的反饋機制

看完整篇文章也別急著下結論!其實地球上的現象不僅環環相扣,影響因素更是族繁不及備載,從海溫改變的原因、高低雲量多寡的變化、反照率升降的主因……,我們都很難用單純或是絕對的一段話去完整解釋自然界的現象。

科學家所能做到的,是透過原因推導、盡力的去解釋現象,所以關於地球反照率下降的趨勢原因,除了太平洋年季震盪、海溫升高、低雲變化等,或許也還有科學家尚未清楚的其他可能性。

但同時,令科學家擔心的事情是,因全球暖化造成地表的反照率降低,代表地表接收到的能量、進到地表之能量相對增加,而吸收的能量又加速全球暖化的速度,地球或許會因為這樣的回饋機制持續升溫,造成更加嚴重的溫室效應。如何去因應溫度上升造成的種種問題,也將會是我們需要不斷去思考問題。

參考資料

  1. AGU AdvancesEarth’s Albedo 1998–2017 as Measured From Earthshine
  2. science alert,《Two Decades of Data Show That Earth Is ‘Dimming’ as The Planet Warms Up
  3. Wikipedia,《Clouds and the Earth’s Radiant Energy System
  4. Wikipedia,《行星照

所有討論 2
Mia_96
156 篇文章 ・ 373 位粉絲
喜歡教育又喜歡地科,最後變成文理科混雜出生的地科老師
網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策