0

0
0

文字

分享

0
0
0

死了一隻鯨魚之後:心跳停止後誕生的新天地

陳俊堯
・2015/04/05 ・2702字 ・閱讀時間約 5 分鐘
NOAA Ocean Explorer: Expedition to the Deep 2006 Slope Logs
照片來源: Wikipedia / Craig Smith NOAA 

人死後成為一堆棺材裡的白骨,孝順的話你的子孫或許在清明節想起你,會把你的名字記個一百年,不過你對這個世界的影響大概就只能走那麼遠了。

鯨魚死了以後,全身的養份回歸自然,百年後還能繼續滋養地球上其它的新生命。2015 年的海洋科學年度評論(Annual Reviews of Marine Science) 花了26 頁的篇幅來描述鯨魚死後才發生的奇妙變化。一起來看看。 

腐食者的自助餐廳

當鯨魚的心臟奮力推出最後一盅鮮血,大海的精靈也在那瞬間變成其它生物以搶奪的食物。碩大的身軀在藍色的大海裡緩緩落下,在一陣揚起的沙塵中選擇了未來數百年要停留的地點。生物的組織充滿了其它生物想盡辦法要得到的養份,包括蛋白質、脂肪和核酸等等營養價值高的大分子,這樣一大塊食材從天而降,在這食物完全得靠老天賞賜的海底是件不得了的大事。得到消息的動物從四面八方趕來,從最好的最大塊的肉塊下手,來得晚的就只能選人家剩下的。多毛類、螃蟹都來了。沒下巴可以咬東西的盲鰻群趕來,在屍體間穿梭,在腐爛的肉泥肉屑裡大肆搜括。這場腐肉爭奪戰在數百公尺深的寒冷海床上只能以慢動作進行著,時間可能長達數年。

當肉塊只剩肉屑,主要戰場逐漸轉移到鯨魚的白骨上。鯨魚厚重的骨頭裡裝了滿滿的脂肪,佔總重量的八九成。這些好料被封存在厚重的硬骨質裡面,才能躲過先前腐食動物大軍的搜括。現在這些養份只能從骨頭的裂縫裡慢慢被釋出,不然,就只能期待有某種生物可以像破壞金庫一樣卸除骨頭的保護了。

這時,該是食骨蠕蟲 Osedax上場的時候了。

專門啃白骨的食骨蠕蟲

食骨蠕蟲這一屬(Osedax屬)的生物,最早是 2002 年在美國加州蒙特利灣(Monterey Bay),在2800公尺深的灰鯨遺體上被找到的。這些奇怪的生物常出現在鯨魚屍體留下的骨頭上,身體像個管狀的花瓶,從白骨上向外伸出漂亮的鮮紅色構造,這是牠們的鰓。而在管狀花瓶的基部有根往下鑽進堅硬的骨頭裡,似乎正從骨頭裡擷取別人看得到拿不到的珍貴養份。當研究人員把這長相奇特的生物帶進實驗室裡解剖,卻驚訝地發現這蟲有個驚人的秘密:牠們沒有口,沒有胃、沒有肛門,這種能一點一點啃掉鯨骨的怪物居然沒有消化道!

boneworm3-worms-350
MBARI 的研究中發現鯨魚骨骼上出現的食骨蠕蟲。 照片來源: Monterty

食骨蠕蟲的難題

這神奇的動物沒有口,所以沒有機會靠利齒刺穿硬骨。食骨蠕蟲長出長長的根狀體深入骨頭裡,在分析牠們根狀體組織後,研究人員發現在這裡有兩種產酸的基因大量表現,顯示這個構造具有大量向外分泌酸的能力,用酸來把硬骨溶掉。硬骨質被溶開之後,夾雜在裡面的膠原蛋白和脂肪們就會被釋出,可以被動物利用了。有趣的是,我們身體裡控制骨骼改建的噬骨細胞(osteoclast),也是使用一樣的方法來溶掉不需要的骨頭。

研究人員在解剖根狀體後發現裡面竟然是裝滿共生的細菌。在海底這種不毛之地,海洋無脊椎動物和細菌間的互利共生還不算少見。最著名的例子是在海底熱泉附近的管蟲,一樣是個沒有消化道,卻在身體裡養了一堆細菌房客。管蟲用鮮紅的鰓把海底熱泉噴出來的硫化氫收集送進體內,而體內的細菌房客把硫化氫氧化取得能量,利用這些能量來固碳製造養份,供自己使用,也用來交房租養活管蟲。這些細菌房客的功能重要性,就如同是在這個海底暗黑生態系裡的藻類一般,製造出維持生態系所需要的有機養份。

Osedax_rubiplumus
食骨蠕蟲 Osedax rubiplumus. 照片出處: BMC Biology 7: 74. doi:10.1186/1741-7007-7-74

食骨蠕蟲的細菌房客

回到我們的食骨蠕蟲。牠們的細菌房客們也像藻類一般提供養份,有著支持生態系的光環嗎? 研究人員在 2014 年把食骨蠕蟲根狀體裡的共生細菌小心過濾出來,把基因體序列給解讀完畢。結果他們發現這些細菌是異營性生物,能吸收利用外界的氨基酸和單糖,卻不像管蟲的房客一樣具有固碳製造有機養份的能力。從基因體大小來判斷,研究人員目前認為這些細菌還保有自己在環境裡生存的能力,可能是食骨蠕蟲在小時候從環境裡招募來的房客。可是光從基因體序列來推測房客有什麼本領,我們的確還看不出來這房客對食骨蠕蟲到底有多重要,或許像我們腸道裡的細菌一樣會製造維生素,或許一些主要的代謝已經全權交給細菌處理,這些要等進一步的研究結果才會知道了。

暗黑世界裡的原核能量流轉

當食骨蠕蟲打開了鎖住養份的硬骨,外頭的細菌便快速進入寶庫,開始利用一批一批出土的養份。在先前腐肉爭奪戰中掉落出來的肉屑們散佈在周圍,成為細菌建立殖民地的理想環境。這些細菌拿了這裡的有機養份,在氧氣不足的底泥裡進行發酵產生了氫氣,第二輪細菌用了這些氫氣當能量產生了甲烷,或把用完的電子塞給海水裡的硫酸根,產生了黑色的硫化氫。第三輪的細菌接手把硫化氫當做能源來使用。這些細菌相互合作把鯨骨裡釋出的養份做了最有效率的運用,在原本應該冰冷荒涼的海底,成就了一個複雜而熱鬧的微生物世界,在鯨骨的附近可以看到大片黃色白色的細菌群體。這時,海底的動物發現了這裡長出了大片能吃的微生物,逐漸從四周逼近來收割食物。養份又重新回到動物的體內。在一輪一輪的傳球後,這些養份逐漸在繁茂的的生命現象後耗竭。

每樣東西都有它的用途

食骨蠕蟲在這場養份轉換中扮演重要角色。在小型鯨魚,或者甚至魚類或鳥類的骸骨上,由於溶開硬骨的的困難度較低,常常可以見到比較多的食骨蠕蟲在白骨上努力工作,數年內這堆白骨會逐漸從海床上消失。但是碰上大型鯨魚,溶開硬骨能得到的養份不夠用,這骨架就可能像不具開採價值的礦坑一樣遭到棄置而在往後的數十年或數百內年內都維持原樣。而海洋生物依然充份利用這項資源,像是海葵這樣的動物就可以利用這擋住水流的大骨架來當做基地,讓自己更容易從水流裡撈取有機物碎屑做為食物。2014 年一個英國團隊發表了的研究檢視了一具在倫敦附近出土的侏儸紀時代的魚龍骨骸化石,上面佈滿各種當時附著在上面的無脊椎動物,儼然像是座古早的魚礁。他們仔細檢視了化石上的化學組成,發現這些生物被擋在骨頭外面,沒能成功入侵取得裡面的大量脂肪當養份。一直到被大量泥沙覆蓋之前,這些大動物的白骨還是開放提供給各路好漢使用。

檢視自己走過的生命,一端是剛出生的小娃兒,另一端是終點死亡,心想大概自己已經比較靠近成為白骨的一端了吧。人除了把白骨放在容器裡等清明節被想起,能不能像鯨魚一樣,讓自己的能量再次成為地球的一部份呢?

參考文獻

文章難易度
陳俊堯
108 篇文章 ・ 6 位粉絲
慈濟大學生命科學系的教書匠。對肉眼看不見的微米世界特別有興趣,每天都在探聽細菌間的愛恨情仇。希望藉由長時間的發酵,培養出又香又醇的細菌人。

3

6
1

文字

分享

3
6
1

更人道及環保的肉類來源?——淺談「實驗室裡養的鮭魚片」

九姨_96
・2021/09/25 ・2832字 ・閱讀時間約 5 分鐘

那是個典型的炎熱的加州夏日,我剛剛從阿拉斯加釣鮭魚回來。這次的釣魚之行跟之前比不算成功,我的嚮導說,外海的商業漁船過度捕撈及氣候的變化,現在越來越少鮭魚回到河裡,他們擔心未來的魚只會越來越少。非常應景的,我一回來就訪談了一家在舊金山叫 Wildtype 的生物新創公司,他們成功在實驗室生產出鮭魚片。

這個公司是由心臟科醫師/細胞生物學家 Aryé Elfenbein 及耶魯商學院的 Justin Kolbeck 共同創立的。之所以成立這個公司,原因是 Aryé 在醫學領域見識到了,細胞全能性所帶來的可能,也看到了目前海洋及河川污然及過度捕撈的現況。而 Justin 則是因為在阿富汗的經歷,親身體驗過 food insecurity 這件事情有多麽嚴重,進而思考是否有辦法讓資源匱乏的地區也能夠獲得新鮮的食物。

在這樣的前提之下,讓他們重新思考,是否人類真的需要透過動物才能獲取肉?於是,他們在 2019 年一同成立了 Wildtype 這間公司,希望在這海洋、河川資源逐漸匱乏、到處都是塑膠微粒、重金屬的環境下,可以提供一個更永續、更安全、更人道的方式來獲取肉。

而當他們決定這個目標後,他們開始思考要往哪個方向去做,而最後選擇鮭魚主要有三個考量:第一,鮭魚是世界第二大的消費魚種,若能生產鮭魚,對於減少濫捕的會有顯著助益;第二,身為心臟科醫師的 Aryé 認為若要生產商品,也希望將世界帶到比較健康的方向去。富含 Omega-3 的鮭魚,將對大眾的健康更有助益;第三,鮭魚目前市場價格約在每磅 8 美元,比起每磅 1 美元的雞肉,鮭魚的市場價格能提供他們更多的研發空間。

Justin Kolbeck 與 Aryé Elfenbein。圖/作者提供

用「啤酒槽」養出鮭魚細胞?

美國人吃鮭魚,其實只有魚側面的兩塊菲力,其他的部分包括魚頭及內臟,大約有五成的魚體都會在處理後丟棄。於是 Aryé 與 Justin 思考,是否可以生產需要的部位就好?

答案是肯定的,而且其實製作起來更可行,生產魚片還是比生產魚頭來的單純很多。

實驗室鮭魚有兩個主要步驟,第一步在生物反應器(bioreactor)放大細胞數量。就像啤酒發酵槽,在生物反應器裡面放入細胞生長所需的最佳營養,並透過不間斷的打氣循環,讓細胞在裡面懸浮生長。

這個過程,細胞數量通常呈指數性的生長,短短幾週可以生長到萬倍之多。不過有一點要非常注意,整個細胞培養的過程必須是無菌狀態。如若不然,即使只是一個細菌、一顆黴菌孢子,在這麽營養的生長環境之下,也會跟著目標細胞一起被放大數萬倍。

像啤酒發酵槽的「生物反應器」。圖/Wildtype

第二步是讓細胞在支架裡生長。這裡他們利用植物纖維製作出支架,將細胞循軌跡生長,進而成為漂亮的魚片。不過我很好奇,那個鮭魚肉典型的白色紋理是怎麼做到的?Aryé 說那是脂肪細胞。

簡單來說,在生物反應器生長的這群細胞,就像是幹細胞一樣,尚未分化成不同功能的細胞[註1]。他們發現,透過改變支架的軟硬程度,及調整培養基的成分,可以誘導尚未分化的鮭魚細胞,分化成肌肉細胞或脂肪細胞,進而產生橘白相間的鮭魚肉。

培養出的魚肉品質如何?味道好嗎?

由於這個產品從收穫到包裝幾乎沒有時間差,我很好奇這個魚肉到底味道如何?一般市場買到的魚,即使處理得非常快速,還是跟現釣的相去甚遠,魚腮、黏液、內臟、血液,都會帶有腥味。Aryé 笑著說,沒錯啊就像現釣。

現在人其實非常少能接觸到極新鮮的魚,所以大家習慣的魚其實都是有點魚味的。所以他們在試吃的過程,很多人的反應都是他們的魚肉沒有味道,因此後來他們還特別去研究,增加一點空氣接觸,讓肉熟成一下,產生魚味。

關於保存期限,Aryé 表示,由於魚肉是在無菌狀態下生產的,所以非常非常耐放。他們目前還沒有做過完整的儲藏性實驗,但合作的廚師把他們的魚肉(未拆封狀態)放在冰箱一個月之後,吃起來還是超級新鮮。

甚至放置在室溫之下,目前的結果顯示幾天之內都不會腐敗。雖然仍需要更進一步的實驗,但如果結果屬實,短期運輸就能不需要冷鏈,除了降低運輸成本,也可以運送到冷鏈不發達的地區。

用鮭魚細胞培養的鮭魚片。圖/Wildtype

根據一篇 2019 年的訪問[註3],因為結構的問題,這個魚肉產品煮完會散掉,因此只能生食,在我看來這樣可能會降低消費者的購買興趣。Aryé 表示這點已經克服,只需要多培養一些時間,讓細胞間的結構比較扎實,就可以正常烹煮了。所以他們的產品現在可以做各種烹調法,不再局限於生食而已。同時,他們也正在規劃試吃間(tasting room),之後有進一步消息會再行公告。

潛在的吃素市場

我在進行這個訪問之前,先在我的個人臉書做了市調,結果反應最熱烈的是吃素的朋友。除了天生吃肉會過敏、一輩子要吃素的族群以外,很多人吃素是因為抱持著不殺生、不剝削動物、環境保護的原則。

雖然還有一些道德性的思考需要去界定到底吃鮭魚細胞算不算殺生,但普遍吃素的朋友都會願意去嘗試這樣的商品,並非常期待這樣的商品能夠趕快出現在市場上。

目前 Wildtype 的鮭魚,仍在小量生產的試驗階段,所以價格還是很高。目前做一盤六片的鮭魚握壽司,要價 50-100 美金。但他們很有信心,在持續的研發跟改良之後,他們最終希望售價可以降到一磅 10 美金左右,讓消費者可以在 Trader Joe’s(美國的平價超市)之類的商店輕鬆購買。

人造鮭魚還算是「魚」嗎?

目前 Wildtype 尚未拿到 FDA 核准上市的認證,因為這是一個非常嶄新的產品,法規和食品標準都尚未成形。但 Aryé 透露目前的溝通都算順利,他們被要求提供的資料及數據都算合情合理。

我繼續問,那這樣的商品可以被標示為鮭魚嗎?他說這個問題也在討論之中,但應該不會直接就寫鮭魚肉,畢竟和傳統捕撈的鮭魚不同,而且他們也希望告訴消費者這是鮭魚細胞製作而成,並不是源自於傳統的鮭魚。

但根據耶魯消費者中心的市調[註3],由於這個概念太新了,無論是「實驗室鮭魚」、「人造鮭魚」、「人工培養鮭魚」等等,目前並沒有一個名詞可以讓消費者馬上理解。

所以 Aryé 覺得最後可能會像 Impossible burger 那樣,在商品名稱下直接加一個描述句「使用植物製成的漢堡」。而他們公司希望可以在商品名稱 Wildtype salmon 之下,標註「本產品使用鮭魚細胞並在食物加工場域製作」。

最後,他也補充一個很有趣的點:根據他們內部的市調,成人消費者對於這個新概念很難理解,但五歲小孩們卻都能馬上領會。可見以人工培養鮭魚細胞對於下個世代而言是很自然的事。

文獻資料

  1. Wild Type’s Cell-Based Salmon Costs $200, But Not For Long
  2. Allan, S. J., De Bank, P. A., & Ellis, M. J. (2019). Bioprocess design considerations for cultured meat production with a focus on the expansion bioreactor. Frontiers in Sustainable Food Systems, 3. 44-44.
  3. Labeling the future: ______ salmon

所有討論 3
九姨_96
9 篇文章 ・ 2 位粉絲
九姨(Joy),留美園藝博士,副修食品。 現為加州最大草莓苗圃公司研究員。 閒暇時後喜歡做菜和寫文章,並刊載於個人粉專 Joy’s wild garden。
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