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欲擒故縱的萊佛士豬籠草

葉綠舒
・2015/01/30 ・626字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 385 ・三年級

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原產於馬來半島與東南亞的萊佛士豬籠草(Nepenthes rafflesiana,Raffles’ pitcher plant),從外觀上看起來,跟其他的豬籠草也沒多大不同;不過,在每天中午前後的幾個小時之間,它的籠子內側會變得不滑。這時候,附近的螞蟻就會跑到籠子裡面去採食它的蜜汁(nectar)。

但是,除了這幾個小時以外,其他的時候籠子內側都是滑溜溜的;此時只要有螞蟻走到籠子內側,就很容易會失足墜崖–下面可沒有魚蝦可吃,也沒有萬年玄冰,只有充滿了酵素的化屍水消化液等著將螞蟻給消化得屍骨無存。

萊佛士豬籠草。圖片來源:wiki
萊佛士豬籠草。圖片來源:wiki

來自德國、英國與汶萊的研究團隊,對於為何萊佛士豬籠草為何有幾個小時乾燥覺得很好奇,進行了田野研究。他們在中午那幾小時,用稀釋的糖溶液保持籠子內側濕潤;結果發現,中午有幾個小時乾燥的豬籠草,比保持濕潤的多抓了36%的螞蟻。

筆者想,或許一天二十四小時都保持濕潤的豬籠草,由於每一隻螞蟻都有去無回,使得過去探路的螞蟻少了,於是就抓到比較少的螞蟻;又或者,當有螞蟻失足墜崖時,倖存的螞蟻會回去通風報信,使其他的螞蟻不敢去,但有時乾燥的籠子,會使得螞蟻認為,這裡是安全的,可以一再造訪?這是否也間接告訴我們,螞蟻的記憶其實並不長久?

原文轉載自作者部落格

參考資料:

  1. Sid Perkins. 2015/1/13. Why this plant is only a part-time killer. Science Now.
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金魚的記憶才不只 7 秒!記憶力怎麼回事?好想要超大記憶容量
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/12/01 ・2720字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 美光科技 委託,泛科學企劃執行。

你是不是也有過這樣的經驗?本來想上樓到房間拿個東西,進到房間之後卻忘了上樓的原因,還完全想不起來;到超巿想著要買三四樣東西回家,最後只記得其中兩樣,結果還把重要的一樣給漏了;手機 Line 群組裡發的訊息,看過一轉身回頭做事轉眼就忘了。

發生這種情況,是不是覺得很懊惱:明明才想好要幹嘛,才不過幾秒鐘的時間就全部忘記了?吼呦!我根本是金魚腦袋嘛!記憶力到底是怎麼回事啊?要是能擁有更好的記憶力就好了!

明明才想好要幹嘛,一轉眼卻又都忘記了。 圖/GIPHY

金魚的記憶才不只 7 秒!

忘東忘西,我是金魚腦?!無辜地的金魚躺著也中槍!被網路流傳的「魚只有 7 秒記憶」的說法牽累,老是被拖下水,被貼上「記憶力不好、健忘」的標籤,金魚恐怕要大大地舉「鰭」抗議了!魚的記憶只有 7 秒嗎?

根據研究顯示,魚類的記憶可以保持一到三個月,某些洄游的魚類都還記得小時候住過的地方的氣味,甚至記憶力可以維持到好幾年,相當於他們的一輩子。

還有科學家發現斑馬魚在經過訓練之後,可以很快學會如何走迷宮,根據聲音信號尋找食物。但是當牠們壓力過大時會記不住東西,注意力分散也會降低學習效率,而且記憶力也會隨著衰老而逐漸衰退。如此看來,斑馬魚的記憶特點是不是跟人類有相似之處。

記憶力到底是怎麼回事?

為什麼魚會有記憶?為什麼人會有記憶?記憶力跟腦袋好不好、聰不聰明有關係嗎?這個就要探究記憶歷程的形成源頭了。

依照訊息處理的過程,外界的訊息經由我們的感覺受器(個體感官)接收到此訊息刺激形成神經電位後,被大腦轉譯成可以被前額葉解讀的資訊,最終會在我們的前額葉進行處理,如果前額處理後認為是有意義的內容就有可能被記住。

在問記憶好不好之前,先了解記憶形成的過程。圖/GIPHY

根據英國神經心理學家巴德利 Alan Baddeley 提出的工作記憶模式,前額葉處理資訊的能力稱為「短期工作記憶」,而處理完有意義、能被記住的內容則是「長期記憶」。

你可能會好奇「那記憶能被延長嗎」?只要透過反覆背誦、重覆操作等練習,我們就有機會將短期記憶轉化為長期記憶了。

要是能有超大記憶容量就好了!

比如當我們在接聽客戶電話時,對方報出電話號碼、交辦待辦事項,從接收訊息、形成短暫記憶到資訊篩選方便後續處理,整個大腦記憶組織海馬迴區的運作,如果用電腦儲存區來類比,「短期記憶」就像隨機存取記憶體 RAM,能有效且短暫的儲存資訊,而「長期記憶」就是硬碟等儲存裝置。

從上一段記憶的形成過程,可以得出記憶與認知、注意力有關,甚至可以透過刻意練習、習慣養成和一些利用大腦特性的記憶法來輔助學習,並強化和延長記憶力。

雖然人的記憶可以被延長、認知可以被提高,但當日常生活和工作上,需要被運算處理以及被記憶理解的事物越來越多、越來越複雜,並且需要被快速、大量地提取使用時,那就不只是記憶力的問題,而是與資訊取用速度、條理梳理、記憶容量有關了!

日常生活中需要處理的事務越來越多,那就不只是記憶力的問題,而是有關記憶力容量的問題了……。圖/GIPHY

再加上短期記憶會隨著年齡增加明顯衰減,這時我們更需要借助一些外部「儲存裝置」來幫我們記住、保存更多更複雜的資訊!

美光推出高規格新一代快閃記憶體,滿足以數據為中心的工作負載

4K 影片、高清晰品質照片、大量數據、程式代碼、工作報告……在這個數據量大爆炸的時代,誰能解決消費者最大的儲存困擾,並滿足最快的資料存取速度,就能佔有這塊前景看好的市場!

全球第四大半導體公司—美光科技又領先群雄一步!除了推出 232 層 3D NAND 外,業界先進的 1α DRAM 製程節點可是正港 MIT,在台灣一條龍進行研發、製造、封裝。日前更宣布推出業界最先進的 1β DRAM,並預計明年於台灣量產喔! 

美光不久前宣布量產具備業界多層數、高儲存密度、高性能且小尺寸的 232 層 3D NAND Flash,能提供從終端使用者到雲端間大部分數據密集型應用最佳支援。 

美光技術與產品執行副總裁 Scott DeBoer 表示,美光 232 層 3D NAND Flash 快閃記憶體為儲存裝置創新的分水嶺,涵蓋諸多層面創新,像是使用最新六平面技術,讓高達 232 層的 3D NAND 就像立體停車場,能多層垂直堆疊記憶體顆粒,解決 2D NAND 快閃記憶體帶來的限制;如同一個收納達人,能在最小的空間裡,收納最多的東西。

藉由提高密度,縮小封裝尺寸,美光 232 層 3D NAND 只要 1.1 x 1.3 的大小,就能把資料盡收其中。此外,美光 232 層 NAND 存取速度達業界最快的 2.4GB/s,搭配每個平面數條獨立字元線,好比六層樓高的高速公路又擁有多條獨立運行的車道,能緩解雍塞,減少讀寫壽命間的衝突,提高系統服務品質。

結語

等真正能在大腦植入像伊隆‧馬斯克提出的「Neuralink」腦機介面晶片,讓大腦與虛擬世界溝通,屆時世界對資訊讀取、儲存方式可能又會有所不同了。

但在這之前,我們可以更靈活地的運用現有的電腦設備,搭配高密度、高性能、小尺寸的美光 232 層 NAND 來協助、應付日常生活上多功需求和高效能作業。

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參考資料

  1. https://pansci.asia/archives/101764
  2. 短期記憶與機制
  3. 感覺記憶、短期記憶、長期記憶  
  4. 注意力不集中?「利他能」真能提神變聰明嗎?

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植物界的兇猛掠食者—《植物比你想的更聰明》
商周出版_96
・2016/08/09 ・3807字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 483 ・五年級

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從一株捕蠅草開始

提到植物職司味覺的部位,我們會直覺地看向土壤。畢竟植物大半養料來源就在裡頭。可是,有多種植物另有攝食之道。這些便是所謂的肉食性植物。接下來我們就要看看,植物學家最早發現的肉食性植物:捕蠅草

1760 年 1 月 24 日,亞瑟.多布斯(Arthur Dobbs)寫了封信給英國皇家學會(the British Royal Society)會員植物學家彼得.科林森(Peter Collinson,1694 年至 1768 年)。多布斯是北卡羅來納的富裕地主,於 1754 年至 1765 年間擔任殖民地總督。他在信中描述,有種令人驚奇的新植物能捕捉蒼蠅:「但是,這植物界的奇觀是非常古怪的新種敏感植物:矮生植物;葉部像是球體扁平切片,共有兩瓣,好比手提包內裡外翻,各瓣會如鐵製獵狐陷阱闔起,邊緣呈鋸齒狀;若遭觸碰,或有物闖入,葉部就會捕獸夾一般緊閉,將置身其中的昆蟲或別種物體困住;花朵為白色。我將這出人意表的植物取名為『敏感捕蠅草』(Sensitiva Acchiappamosche, Fly Trap Sensitive)。」

捕蠅草2
捕蠅草。圖/Marie@Flickr

科林森將這發現最早的神奇植物樣本寄到歐洲給英國植物學家約翰.埃里斯(John Ellis),而埃里斯為此物種定下了拉丁文學名(Dionaea muscipula)。一七六九年,他察覺了該植物屬肉食性,便致信林奈道:「……如所附精確圖解及花葉樣本所示,這植物顯現了大自然對其滋養也許另有看法,才會讓上面這節的葉部有如器械,可捕獲食物:葉部中央有誘餌,以獵食不走運的昆蟲。有許多紅色腺體覆蓋內層表面,也許能釋放甜味液體,引倒霉的動物前來一嚐。要是動物的腳刺激了這些細嫩部位,葉片雙瓣便會即刻升起,把動物牢牢抓住,而一排排尖刺會閉緊而將其擠斃。再者,為免獵物奮力求生,竟能掙脫,腺體之間近葉瓣中心處,還挺立著三根小刺,能有效讓一切掙扎畫下句點。」

毫無疑問,這種植物會獵捕昆蟲!但林奈不做此想。他排斥埃里斯的結論,反而贊同多布斯最初的評估,將捕蠅草歸類為「敏感植物」,會因觸覺刺激而有不由自主的舉動。

對現代人而言,捕蠅草顯而易見能捕捉昆蟲。但林奈將之與一樣會在觸碰下閉起的含羞草視為同種。他與埃里斯的論斷天差地別:後者認為捕蠅草能捕獵動物,前者則將獵捕行為看做不假思索的反應。

食蟲究竟是不是一種意識行為?

兩名科學家的觀察怎會引來迥然不同的推斷?埃里斯名氣較小,不受通行觀念左右,只是描述所見,並出以合理推論。但林奈正值聲名巔峰,離不開當時整體科學社群的思潮,仍由「自然界秩序」的角度來看待生物間的關係。他所受影響極深,以至於否定證據。試圖使觀察所得遷就理論,不惜扭曲事實。因此,儘管有長年的研究,也有無可反駁的憑證指出捕蠅草會捕殺昆蟲,林奈仍不願斷言捕蠅草具肉食性(從而認定此論符合科學事理),因為這等植物行為實在難以想像。

然而,誰都看得很清楚,捕蠅草似乎真能捕殺某些昆蟲。人如何能貶低這般能耐?那時有很多科學家馳騁想像,要把這事搪塞過去。他們主張,葉片闔起是反射動作(亦即,並非有意取命),而昆蟲若是有心,自能脫出。若未脫身,則是因為過於衰老,或有意求死。在我們來看,這樣的理路很可笑。但彼時的科學社群卻欣然接納,未見猶疑。只要能反駁植物可能以動物為食,什麼樣的說明都行。「食肉植物說」不得不被下放到冒險故事裡。那年頭,這類故事差不多都會提到很厲害的食人樹。

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食肉植物說被當作和食人樹一樣只存在於傳說故事。圖/Man-Eating Cryptid Plants Might Be Real

但是,該怎麼解釋捕蠅草從未放出遭捕昆蟲,而總是將之殺死並消化?又該怎樣理解葉片在捉住無滋無味或難以分解的物體後,會隨即再次張開?

要等到達爾文於 1875 年出版《食蟲植物》Insectivorous Plants一書,科學社群才有了合理答案,也才開始提到「會吃昆蟲的植物」。如此定義固然貼近實情,仍嫌不夠精準。畢竟,到了達爾文的年代,已發現為數可觀的植物能捕食老鼠、蜥蜴一類小動物。而這可很難說是「食蟲」!十九世紀中期,很多植物劃歸為此類的原因,並不是能獵捕昆蟲,而是人們覺得把植物說成「肉食性」太過頭了。縱然已經曉得有很多植物,尤其是某些豬籠草屬,會捕殺小型哺乳類動物,十九世紀末的人依然很難想像真有草能食肉。

昆蟲的致命陷阱

話說回來,為何某些植物要以動物為食?理由再度和演化有關。幾百萬年前,在演化出這些物種的潮濕沼澤裡,生物生成蛋白質所必須的氮,不是數量稀少,就是無從取得。植物生長於缺乏的地方,就必須找到不涉及根部與土壤的方式,來獲取此重要元素。

這是怎樣辦到的呢?植物會利用在地面上的部位:隨著時間流轉,調整葉片形狀,轉變成陷阱,好捕捉昆蟲這類會移動的「小型氮儲存槽」。而在囚禁並殺死獵物後,將之消化以攝取養分。其實,這正是肉食性植物的決定性特質:產生酵素分解養分,以利葉部吸收,藉此代謝掉所吃的動物。

讓我們看看捕蠅草豬籠草兩大王牌獵食者的狩獵技巧。和所有厲害的獵人一樣,兩者都由引誘獵物著手。捕蠅草會將相當芬芳、帶有糖分的分泌物排放到如今已成陷阱的葉部,讓昆蟲擋不了誘惑。儘管林奈的成就教人尊敬,我們仍必須提到,捕蠅草並無多餘能量可浪費,不會一以為碰到獵物就把葉片倏然闔起。若是這麼做,有可能會抓到不能吃的物體,甚至讓昆蟲得以在葉部邊緣定住,而後逃脫。相反,捕蠅草會等到狩獵標的恰在葉片中央才行動,避免徒勞無功。

構成死亡陷阱的兩瓣葉片各有三根細毛,用以觸動陷阱緊閉。昆蟲一次觸碰一根細毛,尚不足以啟動陷阱。至少得觸及兩根,間隔不超過二十秒。這時植物才會清楚上門的東西有搞頭,並將葉瓣闔上。受困的昆蟲扭來動去,不斷碰觸細毛,卻只是讓捕蠅草越抓越緊。等獵物一死,動也不動,葉部便漸漸釋放酵素,幾乎將之消化殆盡。陷阱再次開啟後,仍可看到這場動植物大戰的遺痕:在捕蠅草葉片上找到吃剩下的獵物殼甲,並不是新鮮事。

捕蠅草(感覺毛)
捕蠅草葉片內的感覺毛能偵測食物。/來源:NoahElhardt @wiki

至於另一類可怕的獵食者,則運用別套戰術。在演化過程中,豬籠草發展出特殊囊狀器官,邊緣灑滿帶有甜味的芳香物質。動物一旦聞香而來,吸吮甜液,便會滑入囊中,逃脫無門。此陷阱囊的內裡極其平滑,在自然界數一數二,乃至於有人加以研究,想要以科技仿造。在陷阱中,動物最終會陷溺於消化液裡,而且由於一再努力要爬出求生,弄得筋疲力竭。這會兒,豬籠草會開始消化獵物,將之化為含養分的泡泡,再緩緩吸收。

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豬籠草內壁的光滑表面。圖/corveless@Flickr

豬籠草不僅吃昆蟲,還會吃蜥蜴一類小型爬蟲。就連相當大隻的老鼠也會遭殃。獵物屍骨就積存在陷阱囊底部,既是老舊的戰利品,又能給下一個成為受害者的不幸動物一點含糊的警告。

還有更多……

肉食性植物除了是很有趣的例子,讓人看清植物如何應用味覺,還促使人思索花草樹木的攝食。首先,我們以前受了誤導。這類植物其實不少,已知的起碼有六百種,每一種都使用相異的陷阱和謀劃來捕食形形色色動物。確切地說,肉食性植物比人們過往所想的還多樣,牽扯到數以百計物種。要是把在某些方面間接受益於捕捉昆蟲的植物也計入,數量還會更多。幾年前,科學家仍以為唯有可明確定義為肉食性的植物才有能力消化小型動物,攝取所需營養。但新近研究證實,植物廣泛以動物為養料來源。

拿馬鈴薯、菸草,和甚至更具異國風情的毛泡桐[1]為例。你如果看過這些植物的葉子,也許會留意到上頭時常有小蟲屍體:既然不能消化昆蟲,為何要以葉部分泌帶黏性或毒性的物質來殺蟲呢?答案很簡單,而且想起來非常有道理。即便難以消化,昆蟲屍體墜落地面後會分解,釋出植物所需的氮;還留在葉子上的,則成為細菌的養料,而細菌所製造的廢棄物含有豐富的氮,很容易為植物吸收。

於是,縱然很多植物實際上並非肉食性,也會利用動物來使食物攝取更營養、更有變化。用科學術語來說,這些是「原始肉食性植物」(“protocarnivores”)

花草樹木的攝食,還有別的地方出人意表。二○一二年初,一份新研究描述了有種捕食蟲子的植物能使用特別的……地下陷阱。這種紫羅蘭生長於巴西喜拉朵十分乾燥而貧瘠的土地,是以發展出地下葉來捕食常見的小小線蟲:蟲子一靠近葉片就會被黏住,然後遭消化,以有效補足食物攝取中原本不足的氮。這發現很是重要:頭一次有研究提到了地底下的捕獵技巧,而這等技巧或許在其他荒蕪土壤特有的植物身上也找得到。

如前所述,肉食性植物約有六百種。如果加上所謂的原始肉食性植物和可能具備地底捕獵能力的物種,數量便更多。而我們對植物的食物攝取也會刮目相看。

 

  • 註:[1]這一種樹源自中國,在歐洲和中國越來越普遍

植物書封

 

 

 

 

 

本文摘自《植物比你想的更聰明:植物智能的探索之旅》商周出版

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食蟲植物的藍光陷阱
活躍星系核_96
・2013/02/20 ・1028字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 501 ・六年級

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編譯 / 洗碗精

印度的學者指出,有些食蟲植物會發出藍色螢光吸引獵物

這棵小豬籠草(Nepenthes gracilis)的唇會不會吸引你駐足呢?
這棵小豬籠草(Nepenthes gracilis)的唇會不會吸引你駐足呢?

對於食蟲植物稍有了解的人應該都知道,食蟲植物可利用蜜汁、色彩及氣味吸引獵物,然而出人意料的是,最近又發現一種誘引機制—研究團隊以紫外光照射,發現植物的捕捉區(capture spots)竟然會發出藍色螢光!這項研究由印度熱帶植物園暨研究協會發表,刊登於《植物學》(Plant Biology點此看文章)期刊上,研究團隊的成員Sabulal Baby博士指出「以前從未有人發現食蟲植物的捕蟲器上竟然會發出這麼獨特的藍光」、「就我們所知,它發出的這種藍色螢光應該是所有已知植物中最強最清楚的」。

重大意義

這種藍光在豬籠草、瓶子草及捕蠅草的捕蟲囊都可觀察得到,其原理與分子層面的反應機制有關。以波長366 nm的紫外燈照射食蟲植物,可觀察到捕蠅草的捕蟲葉內側、豬籠草及瓶子草的籠蓋、捕蟲囊內側及唇上緣發出藍色螢光。多數昆蟲及節肢動物可感知紫外光譜,因此豬籠草、瓶子草會發光的籠唇就像是個清楚的停機坪,吸引飛行昆蟲降落。螢光同時也會吸引老鼠、蝙蝠及樹鼩(tree shrews)等小型哺乳類。

這種藍色螢光在光線微弱的時候也能觀察得到,因此在夜間也具有誘引效果。

研究團隊設計了一項實驗來證明藍色螢光與誘捕獵物有關,他們以植物園中的印度豬籠草(Nepenthes khasiana)為材料,在籠唇上塗佈不會發出螢光的物質,結果在實驗進行的十天中,這些瓶子的獵物捕獲率遽降。由此證明,這種非常醒目的藍光訊號在誘捕獵物中扮演了重要角色。

珍貴的發現

生長在貧瘠土壤的食蟲植物,演化出了獨特的養分獲取方法,透過陷阱式(pitfall traps)、捕獸夾式(snap traps)、黏蠅紙式(flypaper traps) 等方法捕捉並消化獵物。例如捕蠅草利用類似捕獸夾的構造快速捕捉獵物,其夾子闔上的速度可說是植物界第一;以瓶子捕捉獵物的食蟲植物則具有光滑的唇緣,能 使獵物滑落跌至消化液中。除了上述已知的捕蟲機制之外,這次的研究發現了部分食蟲植物能在紫外燈下發出藍色螢光吸引獵物,使我們對於捕蟲機制以及動植物間 的互動又有了更深的了解。

資料來源:Carnivorous plant species glow blue to lure prey. BBC [19 February 2013]

譯者:洗碗精,中山生科學士班、中興園藝碩士班畢業。希望一生都能與植物相伴的園藝愛好者,特別喜歡熱帶果樹、蔬菜和食蟲植物,目前於貝里斯技術團工作,閒暇時間寫個網誌或翻個文章有助於放鬆身心

活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia