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減肥很難?說不定是人類文明帶來的惡果

活躍星系核_96
・2015/03/28 ・2417字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 551 ・八年級

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文/林佑

是否一直為肥胖的問題困擾著呢?你可能已經用盡任何的方法希望在最短時間之內降低體重,包括嘗試各種體能運動,留意不同的健康食譜,甚至把一日3餐改成2餐,服用不同的減肥藥物等。已經盡力減肥卻不見得明顯的效果,可能會憤慨地認為為何增肥容易但減肥困難,並怪責自己難以抗拒美食當前的吸引。

一位來自哈佛大學的丹尼爾.李伯曼教授可能會告訴你,這並非是你的錯:因為人體與生俱來會傾向積存能量,這種自然生理調節只為了增加生存的機會。也許,只能責怪人類遺傳指令還保留在原始時代,尚未追得上人類文明的改變,這可能是基因進化不及所造成的人體災禍。

可能需要先澄清一下丹尼爾教授在概念上提到的「人類社會發展太快」和「基因進化不及」當中的意思。我們知道由原始時代到現代,不論是在生活模式、行為習慣、心智發展都有着天壤之別的不同:由最初茹毛飲血,改變為熟食的方式;由險像橫生的叢林或山地生活,改變為高樓大廈的石屎森林居住;這一切一切都為了適應全新的環境而變化。

這是一個漫長「生命」之旅, 儘管人類基因傾向穩定的模式,但為了我們文明發展已作出最大限度的進化。表面看來,基因進化應該來得及人類社會發展的改變,到底如何理解丹尼爾教授所提出的觀點呢?顯而易見, 「生命」都有它的使命,為了生存而竭力掙扎,它認為有種物質對人類非常重要,需要世世代代流傳下去,所以命令遺傳信息恆久不變地執行這個任務,要求生理機能儲藏一種人人都不喜歡的高熱量物質—–脂肪。

所以「生命」不願意作出任何改變執着於儲存脂肪,目的其實是為了讓人類更容易生存。從人類學家對男性和女性生理機能的研究上,可以更易理解這個概念。一項研究指出,原始時期的女性比男性的脂肪量更多,由於女性要生兒育女,初生的嬰兒需要大量的脂肪來幫助大腦及身體發育成長,當女性消秏一定的能量來哺養嬰兒時,餘下的部分脂肪能補充熱量的秏損。除此以外,現代醫學解釋了脂肪對人體的益處,當脂肪沉積在皮下與各臟器之間,可以保護内臟器官、隔熱、保溫、防止熱量散失、保持正常體溫。

微觀皮下的脂肪細胞:它會產生一種激素類蛋白質,就像抗病免疫細胞,對大多數的入侵病毒作出反擊,從而提高人體免疫功能;脂肪細胞能夠幫助胰島素調節人體血糖水平,確保血糖穩定性。脂肪對人類早先和現代人而言都是極其重要,它可以抵抗疾病入侵與及保護人體免受自然環境帶來的傷害,特別對孕育下一代的孕婦和嬰幼兒的健康有着非常關鍵的作用。

所以由古至今,「生命」在生理機能的調節上選擇了一成不變的規律,一直頑固地執行儲存脂肪的指令。儘管我們不再過著饑餓的日子,由於脂肪過量積聚為人類帶來全新的健康問題,我們似乎無法終止「生命」傾向儲藏脂肪的預定程式。

事實上,身體儲存脂肪的生理調節是偏向「消秏少,儲存多」的習慣, 就跟我們花錢一樣,會儲蓄以備不時之需,生命也展示出相同的道理。身體會把外來的食物分解成3大營養物質(糖類、蛋白質、脂類)後在小腸末端吸收。針對脂類的消化過程,它會先透過各種酵素和膽汁將其水解為甘油和脂肪酸,當甘油在代謝反應的過程中合成為單酸甘油脂之後,會與脂肪酸進一步反應,最終合成密度較高的化合物—–三酸甘油脂,並儲藏在身體的各個器官及皮下。所謂密度較高的本意意味著難以通過任何溶媒物質將之溶化並進一步利用,相比之下,糖類(泛指葡萄糖)的密度較低。因此身體會先選擇較易分解的葡萄糖,才消秏較難分解的三酸甘油脂,暗示了脂類物質作為身體能量儲備的「原料」,所以較難消耗。

從遺傳學的角度來看,由原始到現代的人類都是受制於基因對脂肪細胞作出的任何命令,相關的細胞必要絕對按照遺傳編碼執行儲藏脂肪的生理活動,以便保持脂肪量的相對平衡。這種生理機能活動與個人生活方式相似,總是喜歡習慣與穩定的一套運作模式,就像我們很希望有穩定的收入來源、固定的生活環境、維持個人的生活習慣等。在正常的生理條件下,假若減胖者很不容易才消秏掉部分的脂肪後,相關的細胞會按照平日的份量分泌出「脂肪組織」自動填滿缺失的空間,而腸胃也會同時產生饑餓感覺,令肥胖者增加飲食以達至平日的份量。

這樣看來,成年人到底要怎樣才能減肥成功呢?

其實減肥的過程就像是一場戰爭。舉一例子說明:我們習慣了一套生活方式,當環境出現巨變,迫使我們要作出生活上的改變,當我們有堅定的決心與持久的毅力,一切的困難都能刻服,最終還是可以改變的。同樣的道理, 脂肪細胞也有一種習慣性的記憶來維持脂肪組織的容量,我們要長期而持續地消耗脂肪組織,迫使脂肪細胞忘記脂肪組織原本容量,從而減少了脂肪組織的分泌。這是非常艱苦的消耗戰,必須要徹底令脂肪細胞感到麻木及疲倦。

在螢光染色圖中的綠色部分就是細胞內的脂肪組織。
在螢光染色圖中的綠色部分就是細胞內的脂肪組織。

現今社會的食品種類眾多且營養豐富,很容易積聚過多脂肪引起各種的疾病。如果你決心減肥,可能需要與脂肪細胞開展長期的消秏戰爭。我們必要拒絕「生命」為了確保人類生存給予的禮物(脂肪),並不是誰對誰錯,歸根究柢都是人類社會進步太快,基因信息要求脂肪細胞儲備能量的指令,在我們眼中反而變成了影響健康的警號。

參考資料及延伸閱讀:

  1. 脂肪代謝, A + 醫學百科。
  2. 脂肪的好處壞處,39健康社區 [Jan. 2008]
  3. 丹尼爾.李伯曼,《從叢林到文明,人類身體的演化和疾病的產生》,商周出版社。[sept. 2. 2014]
  4. The Obesity Gene? Is DNA Partly to Blame? MyDiet Clinic [Jan, 9, 2013]
  5. 科學家發現肥胖者更易長胖機制,新華網 [Jun, 3, 2013]
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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

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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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 ・3887字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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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!

延伸閱讀:怎麼把牠們當成一樣的物種!物種分類出錯怎麼辦?——分類學家偵探事件簿(三)

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。

延伸閱讀:煮熟的龍蝦為什麼會變色呢?

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。

延伸閱讀

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
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PanSci 編輯部角落生物|外語系還沒畢業,潛心於翻譯與教學,試圖淡化語言與知識的隔閡。

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久站或久坐,讓你靜脈曲張了嗎?了解靜脈曲張的成因與症狀
J. Yang_96
・2022/11/23 ・1529字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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靜脈曲張,英文為 Varicose vein,意即異常增大或腫脹的靜脈。

大家對於這個疾病應該不陌生,小時候就時常聽到老師們在辦公室閒談聊到長時間的站立,讓他們飽受靜脈曲張的困擾。鼓脹彎曲的靜脈如藤蔓般爬滿本該平滑的小腿,輕則影響美觀,重則甚至寸步難行。

靜脈曲張輕則影響美觀,重則甚至寸步難行。圖/pexels

變形的靜脈?

靜脈曲張到底是如何形成的?

讓我們先從根本認識起靜脈這個平常容易被忽略,實則肩負重責大任的無名英雄。下肢靜脈在解剖學上分為深層、淺層及如橋樑般穿梭期間的穿通枝,他們負責讓供完養分的血流順利回到心臟。

而靜脈曲張發生的位置是主要由大隱及小隱靜脈組成的淺層系統。大隱靜脈的走向由內踝沿著小腿內側一路直上至大腿內側,在鼠蹊部匯入股靜脈;小隱靜脈則由外踝繞至小腿正後方匯入膕靜脈。

故我們常見發生靜脈曲張的位置多沿著這些位子,尤其是內側鼠蹊及膝蓋後側,也就是大隱及小隱匯入深層靜脈之處(saphenofemoral junction & saphenopopliteal junction)。

健康的靜脈能夠形成以自身的內膜形成瓣膜,確保遠端的血液能夠抵抗重力,像閘門一樣讓通過的血液不會逆流。

然而,當瓣膜功能減弱時,本該回流的血液隨著重力累積在下肢靜脈,深層靜脈的血液透過穿通支逆流至淺層系統,長此以往則會造成靜脈高壓。

除此之外,淤積的血液也會帶來多種發炎因子,進一步導致管壁結構的變形。機械性及化學性的致病機轉共同作用,使平滑的靜脈開始鼓脹變形,形成我們熟知的靜脈曲張。

有些人的手可以看到明顯的靜脈。圖/pexels

檢測自己是不是高危險族群!

哪些人容易有靜脈曲張呢?老化是最重要的風險因子,其他如女性、多產、吸菸、肥胖者、受過外力創傷、工作需要長時間站立及已知家族遺傳都是應該特別注意的族群。

這個疾病對生活的影響可大可小,因為輕微的靜脈曲張來到醫院診治的病人多數是在意美觀上的影響,所以在大醫院的醫美中心看到心血管外科醫師也不足為奇,主要就是針對靜脈曲張的部分提供諮詢及治療。

靜脈曲張對生活的影響可大可小。圖/pexels

而隨著疾病的進展,程度不一的疼痛是最常見的主訴,可能伴隨著腫脹、搔癢、甚至隨著站立時間累積的沈重感。

「像大象一樣笨重的步伐。」上星期來開刀的病人這麼形容道。

「連吃飽飯想都跟家人去散步都沒有辦法。」

如果置之不理,最嚴重的情況甚至可能因為不良的血液循環導致下肢滯鬱性皮膚炎、潰瘍出血甚至,極少數的情況下,形成血栓堵塞血管。當看到皮膚出現暗沉、紅腫時,須及時至醫院接受檢查,排除其他病因並及早接受適當的治療。

臨床上根據症狀的嚴重度將靜脈曲張分為0到6級,如下表所示:

2S 以上建議接受醫療介入。表/作者提供

下一篇文章則詳細向大家說明靜脈曲張現行有哪些治療的選擇,並協助你們分析到底哪種治療方式最適合自己?

參考資料

  • Campbell B. Varicose veins and their management. BMJ. 2006;333(7562):287-292. doi:10.1136/bmj.333.7562.287
  • Courtney M. Townsend, Jr., MD, R. Daniel Beauchamp, MD, B. Mark Evers, MD, and Kenneth L. Mattox, MD (2021). Sabiston Textbook of Surgery (21st edition).
  • Lurie F, Passman M, Meisner M, et al. The 2020 update of the CEAP classification system and reporting standards [published correction appears in J Vasc Surg Venous Lymphat Disord. 2021 Jan;9(1):288]. J Vasc Surg Venous Lymphat Disord. 2020;8(3):342-352. doi:10.1016/j.jvsv.2019.12.075

J. Yang_96
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