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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?

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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。

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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」。

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來源: Animal Photos!

資料來源:The genes that turned wildcats into kitty cats David Grimm (10 November 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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從PD-L1到CD47:癌症免疫療法進入3.5代時代
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/25 ・4544字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文與 TRPMA 台灣研發型生技新藥發展協會合作,泛科學企劃執行

如果把癌細胞比喻成身體裡的頭號通緝犯,那誰來負責逮捕?

許多人第一時間想到的,可能是化療、放療這些外來的「賞金獵人」。但其實,我們體內早就駐紮著一支最強的警察部隊「免疫系統」。

既然「免疫系統」的警力這麼堅強,為什麼癌症還是屢屢得逞?關鍵就在於:癌細胞是偽裝高手。有的會偽造「良民證」,騙過免疫系統的菁英部隊;更厲害的,甚至能直接掛上「免查通行證」,讓負責巡邏的免疫細胞直接視而不見,大搖大擺地溜過。

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過去,免疫檢查點抑制劑的問世,為癌症治療帶來突破性的進展,成功撕下癌細胞的偽裝,也讓不少患者重燃希望。不過,目前在某些癌症中,反應率仍只有兩到三成,顯示這條路還有優化的空間。

今天,我們要來聊的,就是科學家如何另闢蹊徑,找出那些連「通緝令」都發不出去的癌細胞。這個全新的免疫策略,會是破解癌症偽裝的新關鍵嗎?

科學家如何另闢蹊徑,找出那些連「通緝令」都發不出去的癌細胞。這個全新的免疫策略,會是破解癌症偽裝的新關鍵嗎?/ 圖片來源:shutterstock

免疫療法登場:從殺敵一千到精準出擊

在回答問題之前,我們先從人類對抗癌症的「治療演變」說起。

最早的「傳統化療」,就像威力強大的「七傷拳」,殺傷力高,但不分敵我,往往是殺敵一千、自損八百,副作用極大。接著出現的「標靶藥物」,則像能精準出招的「一陽指」,能直接點中癌細胞的「穴位」,大幅減少對健康細胞的傷害,副作用也小多了。但麻煩的是,癌細胞很會突變,用藥一段時間就容易產生抗藥性,這套點穴功夫也就漸漸失靈。

直到這個世紀,人類才終於領悟到:最強的武功,是驅動體內的「原力」,也就是「重新喚醒免疫系統」來對付癌症。這場關鍵轉折,也開啟了「癌症免疫療法」的新時代。

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你可能不知道,就算在健康狀態下,平均每天還是會產生數千個癌細胞。而我們之所以安然無恙,全靠體內那套日夜巡邏的「免疫監測 (immunosurveillance)」機制,看到癌細胞就立刻清除。但,癌細胞之所以難纏,就在於它會發展出各種「免疫逃脫」策略。

免疫系統中,有一批受過嚴格訓練的菁英,叫做「T細胞」,他們是執行最終擊殺任務的霹靂小組。狡猾的癌細胞為了躲過追殺,會在自己身上掛出一張「偽良民證」,這個偽裝的學名,「程序性細胞死亡蛋白配體-1 (programmed death-ligand 1, PD-L1) 」,縮寫PD-L1。

當T細胞來盤查時,T細胞身上帶有一個具備煞車功能的「讀卡機」,叫做「程序性細胞死亡蛋白受體-1 (programmed cell death protein 1, PD-1) 」,簡稱 PD-1。當癌細胞的 PD-L1 跟 T細胞的 PD-1 對上時,就等於是在說:「嘿,自己人啦!別查我」,也就是腫瘤癌細胞會表現很多可抑制免疫 T 細胞活性的分子,這些分子能通過免疫 T 細胞的檢查哨,等於是通知免疫系統無需攻擊的訊號,因此 T 細胞就真的會被唬住,轉身離開且放棄攻擊。

這種免疫系統控制的樞紐機制就稱為「免疫檢查點 (immune checkpoints)」。而我們熟知的「免疫檢查點抑制劑」,作用就像是把那張「偽良民證」直接撕掉的藥物。良民證一失效,T細胞就能識破騙局、發現這是大壞蛋,重新發動攻擊!

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狡猾的癌細胞為了躲過追殺,會在自己身上掛出一張「偽良民證」,也就是「程序性細胞死亡蛋白配體-1 (programmed death-ligand 1, 縮寫PD-L1) 」/ 圖片來源:shutterstock

目前免疫療法已成為晚期癌症患者心目中最後一根救命稻草,理由是他們的體能可能無法負荷化療帶來的副作用;標靶藥物雖然有效,不過在用藥一段期間後,終究會出現抗藥性;而「免疫檢查點抑制劑」卻有機會讓癌症獲得長期的控制。

由於免疫檢查點抑制劑是借著免疫系統的刀來殺死腫瘤,所以有著毒性較低並且治療耐受性較佳的優勢。對免疫檢查點抑制劑有治療反應的患者,也能獲得比起化療更長的存活期,以及較好的生活品質。

不過,儘管免疫檢查點抑制劑改寫了治癌戰局,這些年下來,卻仍有些問題。

CD47來救?揭開癌細胞的「免死金牌」機制

「免疫檢查點抑制劑」雖然帶來治療突破,但還是有不少挑戰。

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首先,是藥費昂貴。 雖然在台灣,健保於 2019 年後已有條件給付,但對多數人仍是沉重負擔。 第二,也是最關鍵的,單獨使用時,它的治療反應率並不高。在許多情況下,大約只有 2成到3成的患者有效。

換句話說,仍有七到八成的患者可能看不到預期的效果,而且治療反應又比較慢,必須等 2 至 3 個月才能看出端倪。對患者來說,這種「沒把握、又得等」的療程,心理壓力自然不小。

為什麼會這樣?很簡單,因為這個方法的前提是,癌細胞得用「偽良民證」這一招才有效。但如果癌細胞根本不屑玩這一套呢?

想像一下,整套免疫系統抓壞人的流程,其實是這樣運作的:當癌細胞自然死亡,或被初步攻擊後,會留下些許「屍塊渣渣」——也就是抗原。這時,體內負責巡邏兼清理的「巨噬細胞」就會出動,把這些渣渣撿起來、分析特徵。比方說,它發現犯人都戴著一頂「大草帽」。

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接著,巨噬細胞會把這個特徵,發布成「通緝令」,交給其他免疫細胞,並進一步訓練剛剛提到的菁英霹靂小組─T細胞。T細胞學會辨認「大草帽」,就能出發去精準獵殺所有戴著草帽的癌細胞。

當癌細胞死亡後,會留下「抗原」。體內的「巨噬細胞」會採集並分析這些特徵,並發布「通緝令」給其它免疫細胞,T細胞一旦學會辨識特徵,就能精準出擊,獵殺所有癌細胞。/ 圖片來源:shutterstock

而PD-1/PD-L1 的偽裝術,是發生在最後一步:T 細胞正準備動手時,癌細胞突然高喊:「我是好人啊!」,來騙過 T 細胞。

但問題若出在第一步呢?如果第一關,巡邏的警察「巨噬細胞」就完全沒有察覺這些屍塊有問題,根本沒發通緝令呢?

這正是更高竿的癌細胞採用的策略:它們在細胞表面大量表現一種叫做「 CD47 」的蛋白質。這個 CD47 分子,就像一張寫著「自己人,別吃我!」的免死金牌,它會跟巨噬細胞上的接收器─訊號調節蛋白α (Signal regulatory protein α,SIRPα) 結合。當巨噬細胞一看到這訊號,大腦就會自動判斷:「喔,這是正常細胞,跳過。」

結果會怎樣?巨噬細胞從頭到尾毫無動作,癌細胞就大搖大擺地走過警察面前,連罪犯「戴草帽」的通緝令都沒被發布,T 細胞自然也就毫無頭緒要出動!

這就是為什麼只阻斷 PD-L1 的藥物反應率有限。因為在許多案例中,癌細胞連進到「被追殺」的階段都沒有!

為了解決這個問題,科學家把目標轉向了這面「免死金牌」,開始開發能阻斷 CD47 的生物藥。但開發 CD47 藥物的這條路,可說是一波三折。

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不只精準殺敵,更不能誤傷友軍

研發抗癌新藥,就像打造一把神兵利器,太強、太弱都不行!

第一代 CD47 藥物,就是威力太強的例子。第一代藥物是強效的「單株抗體」,你可以想像是超強力膠帶,直接把癌細胞表面的「免死金牌」CD47 封死。同時,這個膠帶尾端還有一段蛋白質IgG-Fc,這段蛋白質可以和免疫細胞上的Fc受體結合。就像插上一面「快來吃我」的小旗子,吸引巨噬細胞前來吞噬。

問題來了!CD47 不只存在於癌細胞,全身上下的正常細胞,尤其是紅血球,也有 CD47 作為自我保護的訊號。結果,第一代藥物這種「見 CD47 就封」的策略,完全不分敵我,導致巨噬細胞連紅血球也一起攻擊,造成嚴重的貧血問題。

這問題影響可不小,導致一些備受矚目的藥物,例如美國製藥公司吉立亞醫藥(Gilead)的明星藥物 magrolimab,在2024年2月宣布停止開發。它原本是預期用來治療急性骨髓性白血病(AML)的單株抗體藥物。

太猛不行,那第二代藥物就改弱一點。科學家不再用強效抗體,而是改用「融合蛋白」,也就是巨噬細胞身上接收器 SIRPα 的一部分。它一樣會去佔住 CD47 的位置,但結合力比較弱,特別是跟紅血球的 CD47 結合力,只有 1% 左右,安全性明顯提升。

像是輝瑞在 2021 年就砸下 22.6 億美元,收購生技公司 Trillium Therapeutics 來開發這類藥物。Trillium 使用的是名為 TTI-621 和 TTI-622 的兩種融合蛋白,可以阻斷 CD47 的反應位置。但在輝瑞2025年4月29號公布最新的研發進度報告上,TTI-621 已經悄悄消失。已經進到二期研究的TTI-622,則是在6月29號,研究狀態被改為「已終止」。原因是「無法招募到計畫數量的受試者」。

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但第二代也有個弱點:為了安全,它對癌細胞 CD47 的結合力,也跟著變弱了,導致藥效不如預期。

於是,第三代藥物的目標誕生了:能不能打造一個只對癌細胞有超強結合力,但對紅血球幾乎沒反應的「完美武器」?

為了找出這種神兵利器,科學家們搬出了超炫的篩選工具:噬菌體(Phage),一種專門感染細菌的病毒。別緊張,不是要把病毒打進體內!而是把它當成一個龐大的「鑰匙資料庫」。

科學家可以透過基因改造,再加上AI的協助,就可以快速製造出數億、數十億種表面蛋白質結構都略有不同的噬菌體模型。然後,就開始配對流程:

  1. 先把這些長像各異的「鑰匙」全部拿去試開「紅血球」這把鎖,能打開的通通淘汰!
  2. 剩下的再去試開「癌細胞」的鎖,從中挑出結合最強、最精準的那一把「神鑰」!

接著,就是把這把「神鑰」的結構複製下來,大量生產。可能會從噬菌體上切下來,或是定序入選噬菌體的基因,找出最佳序列。再將這段序列,放入其他表達載體中,例如細菌或是哺乳動物細胞中來生產蛋白質。最後再接上一段能號召免疫系統來攻擊的「標籤蛋白 IgG-Fc」,就大功告成了!

目前這領域的領頭羊之一,是美國的 ALX Oncology,他們的產品 Evorpacept 已完成二期臨床試驗。但他們的標籤蛋白使用的是 IgG1,對巨噬細胞的吸引力較弱,需要搭配其他藥物聯合使用。

而另一個值得關注的,是總部在台北的漢康生技。他們利用噬菌體平台,從上億個可能性中,篩選出了理想的融合蛋白 HCB101。同時,他們選擇的標籤蛋白 IgG4,是巨噬細胞比較「感興趣」的類型,理論上能更有效地觸發吞噬作用。在臨床一期試驗中,就展現了單獨用藥也能讓腫瘤顯著縮小的效果以及高劑量對腫瘤產生腫瘤顯著部分縮小效果。因為它結合了前幾代藥物的優點,有人稱之為「第 3.5 代」藥物。

除此之外,還有漢康生技的FBDB平台技術,這項技術可以將多個融合蛋白「串」在一起。例如,把能攻擊 CD47、PD-L1、甚至能調整腫瘤微環境、活化巨噬細胞與T細胞的融合蛋白接在一起。讓這些武器達成 1+1+1 遠大於 3 的超倍攻擊效果,多管齊下攻擊腫瘤細胞。

結語

從撕掉「偽良民證」的 PD-L1 抑制劑,到破解「免死金牌」的 CD47 藥物,再到利用 AI 和噬菌體平台,設計出越來越精準的千里追魂香。 

對我們來說,最棒的好消息,莫過於這些免疫療法,從沒有停下改進的腳步。科學家們正一步步克服反應率不足、副作用等等的缺點。這些努力,都為癌症的「長期控制」甚至「治癒」,帶來了更多的希望。

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貓咪也會跟人玩「拋接遊戲」?顛覆你對貓咪的印象,新研究揭示牠們遊戲背後的原因
F 編_96
・2024/12/29 ・2749字 ・閱讀時間約 5 分鐘

F 編按:本文編譯自 Live Science

說到「拋接遊戲」,許多人腦中應該都會浮出狗狗的畫面,牠們會快速地撲向被丟出去的球或玩具,再興奮地叼回到主人面前。但超出大家想像的是,貓咪也擁有這項天賦(想不到吧),不少飼主都曾發現,家裡的貓貓竟然會以各種物品如紙球、髮圈、瓶蓋,甚至鉛筆等,主動找主人來一場「拋接遊戲」。

在大部分人的認知中,狗是天生「撿東西」的好手,因此曾被培育成獵犬或工作犬,用以回收獵物、報信或傳送物品。而貓咪喜歡捕捉老鼠,又孤傲高冷的形象,則似乎與這項技能沒有何關係。但既然如此,那為何新的研究以及大量飼主觀察都顯示,有些貓能不經任何刻意訓練,就自發地找主人玩起拋接遊戲呢?

在家感覺高冷又有點懶洋洋的貓貓,也會跟人玩拋接遊戲?圖 / unsplash

貓咪自發性的「拋接遊戲」

英國蘇賽克斯大學的博士生珍瑪.佛曼(Jemma Forman)與團隊近期在《Scientific Reports》上發表了一份有趣的研究。該研究針對 924 位飼主進行問卷,篩選那些聲稱自家貓咪曾展現「叼回來」行為的案例。結果發現,超過 94% 的飼主表示,自家貓咪的撿拾行為是「自然發生」的,而且往往在牠們還是不到一歲的幼貓時期就自發展開。

不少飼主的敘述顯示:這類行為的開始常常並非飼主主導,有時可能只是「不小心」丟出一個物體,貓看見後便會自行撲上前把它叼回來;或是貓咪先將某個小物件疊在主人腳邊,若飼主把該物件再拋出去,貓就衝向前撿回,來回幾次便形成「丟接」的循環。一位研究者便提到,有飼主開玩笑說:「其實是貓訓練了我們,而不是我們訓練了貓!」

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飼主與貓的互動:是誰主導了遊戲?

研究另一個重要發現,是貓比人想像中更「有意識」地控制遊戲進程。根據問卷結果,大多數貓會自行決定什麼時候開始玩,也多半由牠們決定何時結束。相較於狗狗可能乖巧等待主人丟球,甚至對「再來一次!」樂此不疲,貓咪常在丟接幾回合後顯露不耐、失去興趣或乾脆躺下睡覺。換言之,這些「叼回來」的遊戲時間通常很短,平均不到 10 次的往返後,貓就會轉移注意力。

此外,貓咪對「丟接」場域與對象都有明顯偏好。部分飼主觀察到,貓只會和特定人士或在特定房間裡玩這個遊戲;如果換個地方、換個人,貓便不再給予任何回應。物件本身也有強烈偏好:有些貓喜歡輕巧的紙團或塑膠瓶蓋,有些則迷戀鉛筆、彈性髮圈,甚至噗嚨共不明的「隨手抓到啥」。從個案顯示,某些貓跟筆有著奇妙的羈絆,一旦看到主人拿筆在地上,就會立刻叼起來,再「要求」被丟遠一點,好繼續衝刺撿回。

為什麼貓會撿東西回來?

不論是狗還是貓,「撿東西」基本上與狩獵本能脫不了關係。對狗來說,傳統解釋是牠們祖先源自狼族,群居習性和人類培育下的獵取天賦,使牠們更具把「獵物」叼回巢穴或交給領袖的行為模式。人類便利用此特徵,培養獵犬能把獵物從遠處叼回,或訓練牠們在工作環境中搬運物資。

不管是對貓還是狗來說,將物品叼回來的行為,與自身的狩獵本能有關。圖 / unsplash

至於貓咪,牠們並沒有經過繁雜而漫長的馴化過程來加強「帶回獵物」的基因。多數家貓的繁育重點在外觀(毛色、體型等)或日常溫馴度,而非特別功能。然而,野外的貓科動物依然經常把捕捉到的小動物叼回家中,可能是母貓餵養幼貓的天性延伸;既然公母貓都可能會「叼回來」,顯示其中還涉及更複雜的本能驅動。部分專家推測,或許貓有一部分遺傳特質,會對移動中的小物件產生高度興趣,因而自然而然地「啟動」衝刺、叼拿、再放回主人跟前的動作。

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貓咪真的「天生社交」嗎?

長久以來,狗被視為「社會性」動物,貓則被歸類為「獨居型」;然而,越來越多研究開始顯示,貓其實也會對飼主表現相當程度的關注,並非只在用餐時間才記得「家裡有個人」。一些行為專家指出,貓很可能透過「拋接遊戲」來吸引主人注意,或回饋主人放出的社交信號。例如,人類在地上丟出一個物品或在空間中拋擲,可能看似無意,但貓卻將之視為「你在呼喚我一起玩」,進而加入互動。

儘管貓普遍沒有群居獵食的祖先背景,也不如狗般崇拜「主人」,牠們仍能形成一種與人類共存並汲取好處的社交關係。例如,許多貓會主動把「戰利品」,像是戶外抓到的昆蟲、小鳥,甚至是室內看似無關痛癢的物體,叼到飼主面前,彷彿是獻禮或玩耍邀請。將叼回來的行為延伸成丟接遊戲,或許是貓對「社交互動」的一種嘗試,更帶有娛樂及互利的意味。

未解的謎團

雖然這項新研究顯示了「貓咪叼回來」行為的常見模式,也試圖探討牠們如何與人協作玩樂,但對「為何」會出現此行為,依然沒有定論。一般相信,狗會撿東西是出自體內被強化的基因;可貓的祖先卻是更善於獨自狩獵且不需看同伴眼色。若從母貓育幼行為或雄貓的「玩獵物」角度來看,都仍無法全面解釋:究竟貓自願玩「拋接」是基於何種驅力?

有些專家認為,品種也可能是關鍵因素。互聯網論壇以及養貓社群時常討論,西方的暹羅貓或孟加拉貓等品種出現「叼回來」行為的比率似乎較高,或許意味某些基因序列更傾向於進行空間探索與物件互動。可是,現今仍缺乏大型量化研究去證實這些品種間的顯著差異。

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有些人認為叼回物品的行為,可能也與貓貓的品種有關,但目前尚未證實。圖 / unsplash

人在貓科動物的研究上往往著重於飲食、繁殖或健康問題,而貓的玩耍模式與社交行為在科學領域仍是相對陌生的領域。不過,隨著新一代學者與廣大愛貓人士投入觀察、蒐集資料,或許很快就能釐清更多引人好奇的問題。例如:「各類貓咪在何種年齡段最常表現叼回行為?」「是否有特定環境因素(如家中空間大小、多貓相處情況)會影響貓的叼回頻率?」「不同個性或壓力承受度的貓,對『拋接』的接受程度是否有所差異?」等等。

這次研究也為後續打開一條可深入探究的線索,英國林肯大學的教授詹姆斯.瑟培爾(James Serpell)也持續透過線上問卷收集成千上萬份有關貓行為的回饋,期望未來能與其他學者合作,一起揭開更多「貓咪為何玩丟接」的奧祕。

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F 編_96
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一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃

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從遺傳學角度剖析:女性能在體育場上超越男性嗎?——《運動基因》
行路出版_96
・2024/08/10 ・3712字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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科學期刊的預言:女性能追趕甚至超越男性?

我在 2002 年還在讀大四時,第一次看到兩位 UCLA 生理學家的論文〈不用多久女性就會跑得比男性快?〉,當時我覺得這個標題很荒謬。在那之前我花了五個賽季,進行 800 公尺中距離跑步訓練,成績已經超越世界女子紀錄。而且我還不是自己接力隊上跑最快的。

但那篇論文發表在《自然》(Nature)期刊上,這是世上極具聲望的科學期刊,所以一定有些道理。大眾就是這麼認為的。《美國新聞與世界報導》雜誌在 1996 年亞特蘭大奧運之前,對一千個美國人做了調查,結果其中有三分之二認為,「終有一天頂尖女運動員會勝過頂尖男運動員」。

1996 年亞特蘭大奧運前,一千位美國人中有三分之二認為,「終有一天頂尖女運動員會勝過頂尖男運動員」。 圖/envato

《自然》期刊上那篇論文的作者,把男子組和女子組從 200 公尺短跑到馬拉松各項賽事歷年的世界紀錄畫成圖表,發現女子組紀錄進步得遠比男子組急速。他們用外推法從曲線的趨勢推斷未來,確定到 21 世紀前半葉,女性就會在各個賽跑項目擊敗男性。兩名作者寫道:「正因進步速度的差異實在非常大,而使(兩者)差距逐漸縮小。」

2004 年,趁著雅典奧運成為新聞焦點之際,《自然》又特別刊出一篇同類型的文章〈2156 年奧運會場上的重要衝刺?〉(Momentous Sprint at the 2156 Olympics?)──標題所指的,正是女子選手會在 100 公尺短跑比賽中,勝過男子選手的預計時間。

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2005 年,三名運動科學家在《英國運動醫學期刊》發表了一篇論文,省去問號開門見山在標題宣稱:〈女性終將做到〉(Women Will Do It in the Long Run.)。

難道男性主導世界紀錄的情況,始終是歧視女性、把女性排除於競技場外的結果?

20 世紀上半葉,文化規範與偽科學嚴重限制了女性參與運動競技的機會。在 1928 年阿姆斯特丹奧運期間,有媒體(捏造)報導指稱,女性選手在 800 公尺賽跑後筋疲力竭地躺在地上,這讓一些醫生和體育記者十分反感,使得他們認為這個比賽項目會危害女性健康。《紐約時報》上有篇文章就寫:「這種距離太消耗女性的體力了。」〔1〕那幾屆奧運之後,在接下來的三十二年間,距離超過 200 公尺的所有女子項目,都突然遭禁,直到 2008 年奧運,男女運動員的徑賽項目才終於完全相同。但《自然》期刊上的那幾篇論文指出,隨著女性參賽人數增多,看起來她們的運動成績到最後可能會與男性並駕齊驅,甚至比男性更好。

運動能力的基因密碼:性別差異的生物學根源

我去拜訪約克大學的運動心理學家喬.貝克時,我們談論到運動表現的男女差異,尤其是投擲項目的差異。在科學實驗裡證實過的所有性別差異中,投擲項目一直名列前茅。用統計學術語來說的話,男女運動員的平均投擲速度相差了三個標準差,大約是男女身高差距的兩倍。這代表如果你從街上拉一千個男子,其中 997 人擲球的力氣會比普通女性大。

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不過貝克提到,這種情形可能是反映女性缺乏訓練。他的太太是打棒球長大的,輕輕鬆鬆就能贏過他。他打趣說:「她會發出一束雷射光。」那麼這是生物學上的差異嗎?

男性和女性的 DNA 差異極小,僅限於在女性身上為X或男性為Y的那單一染色體。姊弟或兄妹從完全相同的來源取得基因,透過重組母親和父親的 DNA,確保兄弟姊妹絕對不會相近到變成複製人。

性別分化過程大部分要歸結到 Y 染色體上的「SRY 基因」,它的全名是「Y 染色體性別決定區基因」。若要說有「運動能力基因」,那就非 SRY 基因莫屬了。人類生物學的安排,就是讓同樣的雙親能夠同時生育出男性的兒子和女性的女兒,即使傳遞的是相同的基因。SRY 基因是一把 DNA 萬能鑰匙,會選擇性地啟動發育成男性的基因。

我們在生命初期都是女性──每個人類胚胎在形成的前六週都是女性。由於哺乳動物的胎兒會接觸到來自母親的大量雌激素,因此預設性別為女性是比較合算的。在男性身上,SRY 基因到第六週時會暗示睪丸及萊氏細胞(Leydig cell)該準備形成了;萊氏細胞是睪丸內負責合成睪固酮的細胞。睪固酮在一個月之內會不斷湧出,啟動特定基因,關閉其他基因,兩性投擲差距不用多久就會出現。

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男孩還在子宮時,就開始發育出比較長的前臂,這使得他們日後投擲時會做出更有力的揮臂動作。儘管男孩和女孩在投擲技能方面的差異,不如成年男性和女性之間那麼顯著,但這種差異在兩歲幼童身上已經很明顯了。

性別分化過程大部分要歸結到 Y 染色體上的「SRY 基因」,會選擇性地啟動發育成男性的基因。 圖/envato

文化與訓練的影響:投擲項目中的性別差距

為了確定孩童之間的投擲差距有多少與文化有關,北德州大學和西澳大學的科學家組成團隊,共同測試美國孩童與澳洲原住民孩童的投擲技能。澳洲原住民沒有發展出農業,仍過著狩獵採集生活,他們教導女孩丟擲戰鬥及狩獵用武器,就像教導男孩一樣。這項研究確實發現,美國男孩和女孩在投擲技能上的差異,比澳洲原住民男孩和女孩之間的差異顯著許多。不過儘管女孩因為較早發育長得較高較壯,男孩仍比女孩擲得更遠。

普遍來說,男孩不僅比女孩更善於投擲,視覺追蹤攔截飛行物的能力往往也出色許多;87% 的男孩在目標鎖定能力的測試上,表現得比一般女孩好。另外,導致差異的部分原因,至少看起來是因為在子宮的時期接觸到了睪固酮。由於先天性腎上腺增生症,而在子宮裡接觸到高濃度睪固酮的女孩,上述項目的表現會像男孩一樣,而不像女孩;患有這種遺傳疾病的胎兒,腎上腺會過度分泌男性荷爾蒙。

受過良好投擲訓練的女性,能輕易勝過未受訓練的男性,但受過良好訓練的男性,表現會大幅超越受過良好訓練的女性。男子奧運標槍選手擲出的距離,比女子奧運選手遠大約三成,儘管女子組使用的標槍比較輕。此外,女性投出的最快棒球球速的金氏世界紀錄是 65 mph(相當於時速 105 公里),表現不錯的高中男生的球速經常比這還要快,有些男子職業球員可以投出超過 100 mph(相當於時速 160 公里)的球速。

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在跑步方面,從 100 公尺到 1 萬公尺,經驗法則是把菁英級表現差距定在 11%。從短跑到超級馬拉松,不管任何距離的賽跑,男子組的前十名都比女子組的前十名快大約 11%。〔2〕在職業等級,那就是個鴻溝。女子組的 100 公尺世界紀錄,跟 2012 年奧運男子組的參賽資格還差了四分之一秒;而在一萬公尺長跑,女子組的世界紀錄成績,與達到奧運參賽資格最低標準的男選手相比落後了一圈。

不論距離,男子組前十名的跑步速度普遍比女子組快約 11%。圖/enavato

投擲項目與純爆發力型運動項目的差距更大。在跳遠方面,女子選手落後男子 19%。差距最小的是長距離游泳競賽;在 800 公尺自由式比賽中,排名前面的女子選手,與排名前面的男子選手差距不到 6%。

預言女性運動員將超越男性的那幾篇論文暗示,從 1950 年代到 1980 年代,女性表現的進展遵循一條會持續下去的穩定軌跡,但在現實中是有一段短暫爆發,隨後趨於平穩──這是女子運動員,而非男子運動員進入的平穩期。儘管到 1980 年代,女性在 100 公尺到 1 英里各項賽跑的最快速度,都開始趨於穩定,但男子運動員仍繼續緩慢進步,雖然只進步一點點。

數字很明確。菁英女子選手並未趕上菁英男子選手,也沒有保持住狀況,男性運動員則在非常慢地進步。生物學上的差距在擴大。但為什麼原本就有差距存在?

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註釋

  1.  各報上氣不接下氣地報導 800 公尺女子選手紛紛倒在跑道上。正如運動雜誌《跑步時代》(Running Times)2012 年的一篇文章指出的,實情是只有一個女子選手在終點線倒下,其餘三名都打破了先前的世界紀錄。據稱人在現場的《紐約郵報》記者寫道,「11 位淒慘的女性」當中有 5 人沒有跑完,5 人在跑過終點線後倒下。《跑步時代》報導說,參賽的女運動員只有 9 個,而且全部跑完。
  2. 過去普遍認為,隨著比賽距離拉長,女子賽跑選手會超越男子選手。這是克里斯多福.麥杜格(Christopher McDougall)在《天生就會跑》這本很吸引人的書裡談到的主題,但不完全正確。成績非常優秀的跑者之間的 11% 差距,在最長距離和最短距離同樣穩固存在。儘管如此,南非生理學家卻發現,當一男一女的馬拉松完賽時間不相上下,那個男士在距離短於馬拉松的比賽中通常會贏過那個女士,但如果競賽距離加長到 64 公里,女士就會跑贏。他們報告說,這是因為男性通常比較高又比較重,比賽距離越長,這就會變成很大的缺點。然而在世界頂尖超馬選手當中,男女體型差異比一般群體中的差異小,而 11% 的成績差距,也存在於超級長距離的最優秀男女選手之間。

——本文摘自 大衛・艾普斯坦(David Epstein)運動基因:頂尖運動表現背後的科學》,2020 年 12 月,行路出版,未經同意請勿轉載

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