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分生年代擁抱海洋生態:台大海洋所謝志豪副教授專訪--《科學月刊》

科學月刊_96
・2015/09/19 ・5722字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

作者/趙軒翎(科學月刊編輯)

2014年謝志豪升等為台大海洋研究所教授,2015年7月又榮獲日本第18屆生態學琵琶湖獎的殊榮。他結合理論模型、野外調查實務數據與統計分析等跨領域科學方法,解決湖泊及海洋生態系統中漁業、優養化與環境變遷問題,而獲得此獎的肯定。

台灣大學海洋研究所位於校園的西北角,醉月湖的北岸,左右有天文數學館與凝態中心暨物理系館兩棟新的高樓矗立,襯托之下,海洋所的大樓顯得多了些歷史的痕跡,這裡就是謝志豪副教授任職之處。進入四樓的研究室,我們遇到的是如同實驗室中大學長般親切、沒有拒人之外學者架子的謝志豪老師,這樣一位年輕學者卻已有多篇令人驚豔的論文發表在世界頂尖的期刊上,讓人不能不好奇他究竟是怎麼做到的?

分生年代抵抗分生

雖然達到錄取醫學系的成績,卻寧可就讀台大動物系,謝志豪笑著說當時許多進入動物系的學生都是這樣。他進入台大就讀的那年,民國82 年,正好是中央研究院分子生物研究所、生物醫學研究所相繼正式成所的時代,在相關人士的宣揚與媒體的播送下,分子生物學成為當時台灣的顯學。在這樣的氛圍下,吸引了許多像謝老師這樣的學子進入生物相關科系就讀,期望能在這個尖端的生物研究中有所突破,進而貢獻生技產業或是醫學領域。

不過到了大二升大三的暑假進入實驗室後,他發現自己總是做不好分生實驗,搞不定這些儀器和技術。雖然實驗室的學長安慰他,犯完所有可以犯的錯誤之後,一定可以海闊天空、駕馭自如,但這樣的挫折卻仍讓他覺得自己不適合這樣的研究方向。

直到他跟著教授無脊椎動物學的陳俊宏老師,到澎湖去做野外實驗,在海邊採集樣本,他至此萌發了對生態的喜愛與熱情。而後又有幸遇到石長泰和丘臺生老師,帶領他進入浮游生物的世界。關起分子生物的這扇門後,生態的這扇窗開啟了,每個月出海採樣、努力學習浮游生物種類鑑定。謝志豪說,雖然要用很小的鑷子在顯微鏡下解剖微小的浮游生物,但對他而言卻比分生實驗容易上手。

研究所時想選擇純粹的海洋生態研究,不要再有分生實驗的實驗室。但在當年那個研究氛圍下可說是難上加難,因為連生態學都面臨分生的新研究工具引進而導致的轉型壓力。最後他選擇了與石長泰、丘臺生兩位海洋生態學家,學習如何研究台灣海峽的浮游生物與漁業資源。

讀論文是興趣

難道不跟著分生的潮流,就只能沉浮於傳統生態學領域?謝志豪可不這麼認為,他勇於跨入了另一個他不那麼熟悉的領域,並將生態學與這個領域做緊密的連結,這個領域是「數學」。生物統計及生物數學在現在可能不是一個新興的概念,但當時台灣在這方面的研究卻落後許多。他笑著說,當時會唸生物科系的通常數學不太好,或者是覺得自己數學不太好。不過開始想用數學作為研究工具,但數學又不好怎麼辦?於是他開始去旁聽數學系的課程,接觸微分方程、高等微積分,並且自己學寫程式,一點一滴唸下來,才發現是自己把數學想得太難了。

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在眾人提倡分生的年代毅然決然地轉身投向海洋生態的懷抱, 勇敢走與大多數人不一樣的路。(謝志豪提供)

多數的研究生把大多數的時間花在自己的論文題目上,他卻將大把時間拿來了解各種不同的領域,他說讀論文是他的「興趣」。當他對某個主題有興趣,他會去念這個主題相關的論文,其中遇到不懂的或有疑問的,就再去閱讀更多的論文。「我想知道它的來龍去脈,我對歷史很有興趣,我會想知道誰是第一個提出這樣的想法的人,為什麼想這樣解決問題。」謝志豪的語句中很自然的流露他渴望更多新知識、新觀念的熱情,在這樣的過程中,他不僅擴充他的學識範圍,這些求知經驗更在一點一滴的累積下,成為他現在課堂上授課的題材。

進入理論生態殿堂

碩士畢業後他申請上了相當著名的加州大學聖地牙哥海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography),前往美國就讀博士班。「我跟我的老闆馬克歐曼(Mark Ohman)說我不要做種類鑑定,這我已經會了,我想做洋流模型,看洋流的流動如何影響生物漂送及族群變動。」也因此謝志豪走入理論生態學,由一本《生態學入門》(A Primer of Ecology)和程式設計課本開啟了新領域的門。從大學、碩士班累積起來的數學也沒有荒廢,他每個學期必定修一門數學系或機械系大學部的數學課,他打趣地說,「上過國外的數學課,才發現台灣的數學課,對於非數學專業領域的學生而言,真的教太難了,不是學生太笨!」

因為他的認真與努力,也讓他遇到了影響他博士班生涯的第二位老師,杉原(George Sugihara)教授。謝志豪回憶道,「我去上他的計量生態學,別的同學交作業都是紙本,我都寫程式,老師每次給我的成績上都寫Super !他改成績的方式就是ok、good、excellent、super 分級, 沒有分數。」好的表現使杉原教授對謝志豪印象深刻,並將他挖角到自己的實驗室。

這個轉換讓謝志豪相當掙扎,一來是原實驗室的歐曼教授是帶他走入理論生態領域的重要老師,給他很多激勵和幫助,且當時已經準備要提博士資格考了。二來是他懷疑自己有沒有這個能耐,可以去應付新研究課題的挑戰。當他下定決心與舊實驗室道別時,他的理由是,「我認為我現在做的研究題目不夠具有挑戰性」,看似一句相當直接、大膽的話背後,其實有相當多的考量。

「當我在念碩士班時,像洋流模型這樣的題目全世界只有十個人在做,但當我唸博士班時卻有一百人會做,且出現了很多軟體,若我不能自己去發明軟體,那我就只是學會使用軟體和調整參數,這並非我讀博士班的初衷。」他決定給自己更新的挑戰,這種「除了要好,還要更好」的態度,相信是他不斷突破自我的動力,不過這次的轉換跑道卻也帶給他意想不到的艱難磨練。

他成為了兩個教授共同指導的學生,雖然這不是很特別的案例,但當發現這兩個教授對彼此頗有意見後,夾在中間的學生就相當尷尬了。兩位教授都是學生公認非常嚴格的老師,能在這兩位嚴師指導下順利畢業,謝志豪笑著說自己成了系上的「傳奇人物」。

雖然謝志豪一直都以輕鬆的語氣敘述這段經歷,卻不難想見當時他所面臨的壓力與挫折。博士班三年級他得重新構思研究題目,老師卻又一直不滿意他提出的想法,此外公費留學的獎金也即將用罄,卻沒有經費來源。在什麼都沒有的窘困情況下,曾讓他非常後悔轉換實驗室的念頭。

謝志豪老師親切、爽朗的個性,以及談話之間的妙語如珠,讓整個訪談笑聲連連。(洪英愷攝影)
謝志豪老師親切、爽朗的個性,以及談話之間的妙語如珠,讓整個訪談笑聲連連。(洪英愷攝影)

獲得漁業寶庫

幸運的是,他遇到了一位準備從美國西南漁業中心(Southwest Fisheries Science Center, NOAA)退休的老教授約翰(John Hunter)。約翰手中有一筆累積50 年的加州魚類資料,想找人幫他分析這些資料,希望對漁業有幫助。他說「I should give this treasure to a good hand」,而謝志豪則成為這雙「good hand」。

「他們想從資料庫中找到生態指標(ecological indicators),能夠幫助他們做環境和漁業的資源管理,讓他們經由指標判斷什麼魚可以抓、什麼魚不行之類的問題。」當時相當流行發明生態指標,至今仍是一門顯學,因為不管是政府單位或研究單位都想找一個簡單可行的標準,因此陸續發展出一百多種生態指標。謝志豪說他當時對漁業一點都不了解,要從不了解到了解,他認真下功夫,遇到不懂就找書唸、找人問。「發明生態指標何其之難,不同的魚受到不同的漁業壓力,要找到一個數值就可以來全面應用,其實我認為不是一個成熟的科學想法。」在大家極力尋找生態指標的情況下,謝志豪卻有相反的想法,「這些指標可能有用,但是它需要和沒有漁撈的狀況作比較,但現實上全世界都是先有漁撈後才去測量這種魚。唯一有用的指標還是回到傳統的漁業管理方法,一個種類、一個種類去做指標,但這不是政府單位想要的,因為已經有研究顯示,單一種類指標有相當大的缺陷。」

因此他提出了一個在當時很創新、奇特的想法,他要比較加州地區受漁撈和沒受漁撈影響的魚種,把受漁撈影響的魚種當實驗組,沒受漁撈影響的魚種當對照組,以此來看漁撈對魚種的影響。這個時候他的實驗室是整個大自然,不受漁撈的魚種受到的環境壓力,單獨來自氣候變遷和生物之間原本的交互作用,但受漁撈的種類除了這些以外,還要承受撈捕的影響。運用來自約翰老教授的50 年資料,他就能用各式各樣的分析方法來比較這兩種狀況。

「當時我提了這個想法,我的博士班口試委員,漁業界的大老都覺得我是拿橘子和蘋果來比較,根本不可行。」謝志豪打趣地說,每次與口試委員的會議,老師們總是吵成一團,不過因為當時大家做生態指標也做不出個所以然,於是就只能死馬當活馬醫的試試看了。

後來這樣的一篇研究發表到國際知名期刊Nature。即使如此,還是有一些反對的聲浪,但也同時引發了新的研究浪潮。以往的學者曾提出許多相關的物種互動模型,以及魚類族群結構的分析,但往往只停留在模型,沒有以實際的資料去驗證。謝志豪謙虛的說,「我就像走在路上幸運撿到NOAA資料庫的這塊寶,而自己只是從中挖寶。」但若是沒有他一直不斷地進修數學分析、努力鑽研理論生態學,即使有這樣的寶礦在手,也不見得能讓他發光發亮。

成功的研究發表在好的期刊等於博士班順利畢業,這在謝志豪身上卻是不成立的,他發現指導老師希望他能留下來,繼續完成其他研究,加上其他種種壓力,讓師徒二人起了爭執。在崩潰邊緣的謝志豪,很慶幸他的背後一直有一雙支持他的手,讓他不會放棄倒下,這一雙溫暖的手來自他的太太。「我太太一直很支持我,她原本有很好的工作,但是她選擇放棄工作陪伴我。」說到這裡謝志豪的語氣柔和了許多,透露的是無限的感激與溫暖。

另一方面是前老闆與口試委員們的幫忙,使得杉原教授在最後妥協,也寫了封很好的推薦函,讓他順利在京都大學找到博士後研究的工作。在這段期間他們也迅速將第二篇Nature 的論文送出去,謝志豪說他的老師認為,即使在相處上遇到衝突,但科學研究不應該因為這些事情而受挫折,不繼續前進。即使到現在,謝志豪仍然和杉原教授維持合作,共同指導學生。「我感謝我的指導教授對我的嚴格要求與挑戰,我自畢業以來,還未遇過比博士班生涯更大的挑戰。」

創建台灣海洋生物資料庫

2007年回到台灣,在台大海洋所開始建立自己實驗室的謝志豪,對於研究走向經過一番思索後,回到了他碩士班時期做的海洋浮游生物生態。以往台灣幾乎沒有完整、且有系統性建立的海洋生物資料庫,研究人員都是到處抓資料分析,能分析的參數有限,空間象度也有限。謝志豪認為這樣不行,「我希望能夠建立一個資料庫,這個資料庫30年之後會有用,將來我能夠像約翰老先生一樣找個good hand來好好利用它」,因此決心要投注心力在創建台灣浮游生態資料庫。這是一條披荊斬棘的路途,箇中艱辛只有實際去做才會瞭解。

「你可以想像我需要花多少時間、多少人力、多少經費,才能完成一個資料點,而一篇論文需要累積4、50個資料點才夠,我需要投資的遠遠超過想像。」這個資料庫中的資料相當齊全,包含海洋環境的背景資料,如溫度、鹽度、溶氧量、各式營養鹽;以及浮游生物的資料,如浮游植物的濃度、生產力、浮游動物的濃度、種類等。

謝志豪這一等就是6、7年,其間慫恿他發表論文的聲音不斷,卻動搖不了他不做「泡麵式」發表的決心,他認為當資料搜集還不夠說一個完整的故事時,連自己都說服不了,怎麼說服別人!

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在謝志豪的研究路上,太太給予他的支持與鼓勵,讓他沒有在重重艱難關卡前放棄。(謝志豪提供)

難道就這樣放棄漁業研究了嗎?其實謝志豪並沒有放棄,2008 年發表在Nature期刊上的論文是延續博士班的研究,著重於漁業對魚群豐度的擾動,運用NOAA資料庫的資料分析,發現漁民撈捕時篩選體型較大的魚,造成魚群的年齡金字塔低齡化,進而提高魚群群族崩解的風險,是在對漁業提出沉痛的警告。此外,2012年發表在Science 的研究,則是以加州最著名的鯷魚與沙丁魚漁業為題,探討這兩種族群一增一減變動背後的真正原因。

問到未來有沒有可能回過頭來研究台灣漁業,謝志豪在短暫思索後回答,「我在等一個契機」,這個契機是讓漁業的採樣方法,以及獲得的資料更可信。「我還是想建立一個30 年計畫,期待將來有幫助。當然也有人跟我說,30年之後沒有魚了怎麼辦?那我真的無話可說了。」謝志豪也感嘆,我們對台灣附近的海域了解真的很有限,常常都在處理新的、不了解的現象。以往針對局部、特定種類的調查較多,卻缺乏大規模的調查,在我們還不夠了解自己的海洋的情況下,魚群卻已經面臨慢慢減少的危機。台灣海域面臨的另一問題是,即使規範了台灣的漁民,卻無法規範外國鐵殼船入侵的無奈。

蓄勢待發 航向新大陸

航行於波濤洶湧的大海,如何克服暈船、挺過暴風雨,需要的是不畏艱難的意志力。能夠乘風破浪地前進,航向未知的大陸,需要堅強與堅定。發現新大陸時,要的不只是攻頂插旗,求的是全盤的了解土地。謝志豪的研究之路一如這個旅程,克服困難、險阻的無畏精神與努力不懈的毅力,引領船隊向前挺進。

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謝志豪帶領學生們出海採樣。(謝志豪提供)

謝志豪說,當你知道自己想要什麼,就開始努力規劃自己的生活,不做浪費時間的事情,即使你的努力當下看不見,但你從過程中總是會學習到你下一步可能會用到的技能,不管是團隊合作、知識的積累、如何面對新的挑戰等。他從不要求學生要做什麼,反而要他們自己去想、去執行,訓練他們獨立自主研究、邏輯思考和時間安排。

從2013年起,謝志豪與台大大氣系郭鴻基教授合授「生命科學數學」,希望能讓學生物的學生們,瞭解數學的樂趣與應用,開拓更寬廣的視野。我們可以期待的是,在謝志豪老師的帶領下,30年後完成的不僅是一個完整的台灣海洋生態資料庫,更是一批關切海洋生態的專家,在各地發芽茁壯。

100〈本文選自《科學月刊》2014年1月號〉

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用這劑補好新冠預防保護力!免疫功能低下病患防疫新解方—長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2882字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022 年美、法、英、澳及歐盟等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示該藥品針對 Omicron、BA.4、BA.5 等變異株具療效。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
帕克斯洛維德
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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海邊戲水要小心!一次帶你認識刺毒魚類,與被刺傷後的自救方法
自然保育季刊_96
・2022/07/20 ・4724字 ・閱讀時間約 9 分鐘

刺毒魚類是什麼?有刺的魚 ≠ 刺毒魚類

海洋是生命的發源地,其環境複雜多樣,孕育出多種多樣的海洋生物。在漫長的演化過程魚類發展出多樣適應環境的機制,包括物理性、化學性及生物性的調適,其中刺毒(venoms)屬於較為複雜的化學性防禦機制。

然而具有尖刺的魚類就等於是刺毒魚類嗎?答案是「否」的。

刺毒魚類的硬棘上附有毒腺,除了能為掠食者帶來物理性(刺傷)傷害以外,並會造成化學性(毒液)的二次傷害,毒腺所分泌的毒液會使傷口產生更為強烈的疼痛感,是一種特殊的防禦機制。

可能比你想像中多:世界上的刺毒魚類有多少?

全世界的魚類約有 30,000 多種,曾被報導過的刺毒魚類約有 2,500 多種(表 1),約占所有魚類的 8%,其主要可分為四大類,分別為:

(一)軟骨魚類中的銀鮫目(Chimaeriformes)、異齒鯊科(Heterodontidae)、角鯊科(Squalidae)

(二)軟骨魚類中的燕魟亞目(Myliobatoidei)

(三)硬骨魚類中的鯰形目(Siluriformes)

(四)硬骨魚類中的鰭棘魚類(Acanthomorphs)(Smith and Wheeler 2006;邵廣昭 2021)。

表 1 各類群刺毒魚類種類數量及毒刺部位。表/自然保育季刊

第一類刺毒軟骨魚類的毒刺主要分布於背鰭上,數量 1 至 2 根。

第二類魟類,現生種類約 200 多種,毒刺分布於尾柄上(Nelson et al. 2016),當其尾柄上的毒刺擊中掠食者後,毒液會經由外皮鞘(integumentary sheath)的破壞而全數釋出(Fenner 2004)。著名的電視節目主持人鱷魚先生 Steve Irwin 就是被大型魟類尾部的毒刺傷及心臟而喪命的。

黑線銀鮫(Chimaera phantasma)。箭頭標示處為其毒刺。圖/自然保育季刊

第三類鯰形目魚類,大多為淡水種類,其中有毒的種類大約為 1,500 種,毒刺分布於胸鰭及背鰭(Wright 2009),其毒刺外緣具鋸齒(圖 1A)。

鯰形目魚類在美洲具較高的多樣性,占所有種類的 60%(Nelson 2006)。臺灣產12種,淡水的種類有鈍頭鮠科(Amblycipitidae)1 種、鯰科(Siluridae)1 種、鬍鯰科(Clariidae)2 種、鱨科(Bagridae)2 種,鱨科的種類因背鰭(1 根毒刺)、胸鰭(2 根毒刺)具毒刺,故俗稱為三角姑;

海水的種類有鰻鯰科(Plotosidae)1 種,及海鯰科(Ariidae)5 種,兩者的俗稱分別為沙毛及成仔丁,毒刺的位置與鱨科一致。

圖 1 刺毒魚類毒刺形態之一。圖/自然保育季刊

A. 線紋鰻鯰(Plotosus lineatus)胸鰭硬棘。 B. 瞻星魚(Uranoscopus sp.)匙骨上的棘。C. 褐臭肚魚(Siganus fuscescens)背鰭硬棘。 D. 托爾逆鈎鰺(Scomberoides tol)背鰭硬棘。縮寫:gr,groove 溝槽。

第四類鰭棘魚類,由六個類群所組成,分別為蟾魚目(Batrachoidiformes)、鮋亞目(Scorpaenoidei)、刺尾魚亞目(Acanthuroidei)、䲁亞目(Blennioidei)、逆溝鰺亞科(Scomeroidinae)及鱷亞目(Trachinoidei),雖然僅有 585 至 650 種,但相對於前面的三個大類群,毒刺的形態則顯得更為多樣化,毒腺可發現於牙齒、主鰓蓋骨(opercle)、匙骨(cleithrum) (圖 1B)、背鰭、腹鰭和臀鰭多個部位(Smith and Wheeler 2006)。

圖 2 刺毒魚類毒刺形態之二。圖/自然保育季刊

A. 中華鬼鮋(Inimicus sinensis )背鰭硬棘。 B. 魔鬼簑鮋(Pterois volitans )背鰭硬棘。C. 眉鬚鱗頭鮋(Sebastapistes strongia)背鰭硬棘。 D. 眉鬚鱗頭鮋頭部的棘。縮寫:gr, groove 溝槽;vg, venom gland 毒腺。

雙斑櫛齒刺尾鯛(Ctenochaetus binotatus)。圖/自然保育季刊

臺語有云:「一魟、二虎、三沙毛」

在海岸活動頻繁的臺灣,亦不乏關於刺毒魚類的諺語:一魟、二虎、三沙毛、四斑五、五象耳、六倒吊,或者是四臭肚、五變身苦;四變身苦、五成仔丁。

不管何種版本,「魟、虎、沙毛」均是刺毒危險程度的前三名。

線紋刺尾鯛(Acanthurus lineatus)。圖/自然保育季刊
線紋鰻鯰(Plotosus lineatus)。箭頭標示處為其毒刺。圖/自然保育季刊

諺語中的,是泛指所有尾部具有毒刺結構的燕魟亞目魚類,身體呈圓盤形,大部分種類尾巴為細長的鞭狀,依不同種類尾部毒刺的數量可達 2 根或以上,大部分漁民在捕獲後,均會把尾部的毒刺去除。多數的魟類為底棲性魚類,部分種類更具潛藏於沙中的習性,因此在沙灘嬉水遊玩時,須多加注意腳下情況以免誤踩而被其刺傷。

沙毛指的是線紋鰻鯰(Plotosus lineatus),廣泛分布於臺灣沿海並常被釣獲,其體表光滑無鱗不易被抓住,故處理時須多加注意以免被刺傷;其幼魚常成聚集成群,被稱為鯰球。

黑帶稀棘䲁(Meiacanthus grammiste)。其毒腺位於下頜兩顆大型犬齒中。圖/自然保育季刊

二虎:多樣性豐富的刺毒魚類大家族

虎魚泛指臺灣產鮋亞目(Scorpaenoidei)的種類,其英文俗名有 scorpionfishes、stonefishes 、 waspfishes 等,有關 scorpionfishes 名稱的由來,或許命名者對其毒刺如蝎子螫到的觸感有著很深刻的體會。

除了虎魚這俗名外,石狗公、石頭魚亦為牠們常見的中文俗稱,因其偽裝(camouflage,一些種類會利用特化的皮瓣偽裝成礁石及表面的生物)或保護色,致使體態、體色與棲地環境極為相似而得名。

該類群是著名且危險的刺毒魚類,毒刺十分發達(圖 2),雖然鮋亞目魚類的頭部具有不少的棘(圖 2D),但具毒腺的部位僅為背鰭、腹鰭及臀鰭之硬棘(圖 2A-C) (Nelson et al. 2016),為海洋刺毒魚類的最大宗(Low et al. 1993;Church and Hodgson 2002;Vetrano et al. 2002;Fenner 2004),臺灣大約有 42 屬 100種(邵廣昭 2021)。

多數種類為底棲性魚類,棲息於沿海岩礁地形,行動緩慢並常靜止於礁石上,即使靠近之亦不動如山,其體色與環境十分相似不易被察覺,因此在潮間帶或岩礁海岸活動時,稍一不慎則有可能誤踩而遭其刺傷。目前被刺傷的個案僅國外有報導,被刺傷者大部分為漁業從事人員(Haddad et al. 2003),臺灣雖暫無相關學術文章報導,但大部分地區的海洋活動亦相對頻繁,相信有不少被刺傷的個案。

金圓鱗鮋(Parascorpaena aurita)。鮋科魚類多具備良好的偽裝能力,其體色與周遭環境融為一體。圖/自然保育季刊

鮋亞目魚類毒素均為蛋白質(Kiriake et al. 2013),結構並不穩定,遇熱後因蛋白質變性而失去毒性(伍漢霖 2006),亦有研究顯示斑點鮋(Scorpaena guttata)的毒素在 50°C 的條件下處理,短期內即失去活性(Schaeffer et al. 1971),表示魚肉在加熱煮熟後可食用。

俗稱獅子魚(Lionfish, Turkeyfish)的危險刺毒魚類亦同屬於鮋亞目家族的成員(簑鮋類 Pteroini),但與石狗公、石頭魚的不同之處在於其十分花枝招展的外觀,平常毫不躲藏、並徐徐地遊弋於礁石間。

因其華麗的外觀而常見於觀賞魚市場,亦因此經由水族觀賞魚途徑被棄養放生(Hamner et al. 2007;Betancur et al. 2011;Johnson et al. 2016),魔鬼簑鮋(Pterois volitans)自 1980 年起現踪於佛羅里達(Florida) (Freshwater et al. 2009),延長及發達的毒刺使其在當地幾乎沒有天敵,並逐漸擴張遍布整個大西洋西岸形成穩定的族群(Betancur et al. 2011;Ferreira et al. 2015;Johnson et al. 2016),而其驚人的食量對當地魚類族群造成極大的威脅,與另一種獅子魚—斑鰭簑鮋(P. miles)為知名的入侵物種。

毒擬鮋(Scorpaenopsis diabolus)。具備良好偽裝能力的鮋科魚類之一,喜靜止於礁石上伺機捕食路過之獵物。圖/自然保育季刊

毒刺的部位、結構及釋出毒液的機制

刺毒魚類的毒刺結構可發現於胸鰭、腹鰭、背鰭、臀鰭、尾柄、牙齒、主鰓蓋骨、肩帶上的匙骨等部位。大部分毒刺均由硬棘(spine)、溝槽(groove)及毒腺(venom gland)所組成。刺毒魚類這類用毒動物不同於河魨,其毒素由自體產生(河魨毒素由食物累積於體內),經毒腺分泌,藉由硬棘導引或注射到防禦對象身上(Bulaj et al. 2003;Fenner 2004;Smith and Wheeler 2006)。

毒腺附著於硬棘上,硬棘具溝槽。毒液的釋放是一種被動形式,並不能主動發射,當毒腺受壓迫時,毒液釋出並沿著溝槽導流至防禦對象的傷口上。被刺後傷口附近立刻產生劇烈疼痛感,隨後延伸擴散,會伴隨噁心、嘔吐、呼吸困難等症狀(伍漢霖 2006)。疼痛感可持續數小時之久,過敏體質者更會休克、甚至死亡。

波氏擬鮋(Scorpaenopsis possi)。具備良好偽裝能力的鮋科魚類之一,體表具備海藻狀之皮瓣。圖/自然保育季刊

如何預防刺傷,刺傷後應該如何處理?

刺毒魚類並不會主動利用毒刺進行攻擊,因此進行海岸活動或沿海作業時,應注意隨時週遭環境並穿戴相關保護措施(如手套、涉水鞋等)避免身體裸露、降低被刺傷的機會;若在必要情況下須接觸具尖刺且種類不明的魚類時,應避免徒手直接捕捉並藉由工具謹慎處理之。

刺毒魚類另一個對人類造成危害的地方,在於其造成的傷口可能會因為細菌感染而產生二次傷害,嚴重者會導致局部組織壞死、敗血症,甚至感染創傷弧菌(Vibrio vulnificus),而創傷弧菌感染後惡化快速,其所引致的併發症通常具較高的死亡率。

輻紋簑鮋(Pterois radiata)。獅子魚在遭遇威脅時,胸鰭及背鰭會展開,並以腹部朝著礁石、背部朝外的方式抵禦掠食者。圖/自然保育季刊

刺毒魚類的毒性依種類及釋放量而有所不同,而毒素主要為蛋白質,其結構不穩定,易受熱、酸鹼所破壞而失去毒性。遭刺傷後應盡快移除毒刺,在適當的條件下擠出毒液,使用熱、酸、鹼條件處理傷口,破壞毒素的活性,並做好傷口的清潔及消毒的工作,防止細菌的感染。

刺毒魚類所造成的傷害反應因人而異,經過現場初步處理後,應盡早送醫處理。

野外活動時要注意

刺毒魚類約占所有魚類的 8%。牠們形態多樣,彼此並非姐妹群關係,亦即起源於多個祖先,換言之,刺毒機制是多次獨立演化出來的,刺毒魚類一共可分為四個大類群,軟骨魚和硬骨魚各占兩大類,包括軟骨魚中的:(一)銀鮫目、異齒鯊科、角鯊科,(二)燕魟亞目;以及硬骨魚類中的(三)鯰形目,(四)鰭棘魚類。毒刺結構可發現於多個部位,如胸鰭、腹鰭、背鰭、臀鰭、尾柄、牙齒、主鰓蓋骨、肩帶上的匙骨等。

因為臺灣為海島地形,海岸線曲折漫長,周邊海域均有刺毒魚類的分布,民眾於海域進行經濟或休閒活動時均有機會接觸到刺毒魚類。雖然刺毒多為被動的防禦機制,並不是主動攻擊的手段,但部分刺毒魚類具備十分良好的偽裝能力,在靜止的狀態下難以被察覺,因此在野外活動時應隨時注意周遭環境是否存在刺毒魚類,並穿戴相關防護衣物、鞋子,避免誤觸而受傷,增加海域活動的安全性。

若不幸被刺毒魚類刺傷,在現場進行緊急處理後,應盡早求醫,以策安全。

斑馬短鰭簑鮋(Dendrochirus zebra)。胸鰭內側顏色鮮艷,具警戒作用。圖/自然保育季刊
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自然保育季刊為推廣性刊物,以推廣自然教育為宗旨,收錄相關之資源調查研究、保育政策、經營管理及生態教育等成果,希望傳達自然科普知識並和大家一起關注自然!

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勸你別碰!認識可愛又致命的「菟葵」
Evelyn 食品技師_96
・2022/06/25 ・3139字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

到海邊戲水時,不知大家是否曾注意過,海水漲退潮之間的潮間帶,可能會出現一朵朵黃綠、青褐或帶些紫色,像小菊花般的生物?只要輕輕一碰,牠的觸手就會迅速縮起,所以也被稱作「海中的含羞草」。 

這個生物的名字叫做菟葵 (zoanthid) ,俗稱「鈕扣珊瑚」,是介於珊瑚與海葵的生物[1]。因爲具有美麗的色彩,故常被用來作為水族箱的裝飾;但其實菟葵並不如牠的外表和別稱這麼可愛,反而暗藏著能致命的劇毒!

==密集恐懼症警告!】==

==【會害怕的大家趕緊撤離!】==

外表可愛 (?), 實則暗藏劇毒的菟葵。 圖/wikimedia

神秘的外表下隱藏劇毒?!

菟葵泛指所有「群體海葵目」的生物,故又稱群體海葵;其下游物種繁多,主要分布於熱帶及亞熱帶海域。牠們的體內的共生藻類除了可提供宿主能量之外,也使得牠們體表色彩豐富多變[2, 3]

不過菟葵並不像珊瑚,擁有分泌堅硬石灰質骨骼的能力,所以為了保護自身組織,菟葵會在其所附著的地方分泌黏液,這些黏液會隨著時間變硬,形成幾丁質外殼,以作為替代骨骼[2, 3]

菟葵單體含有一個直徑約 10 毫米的開口,為平滑且寬大的口盤,外圍處有兩圈短小觸手,並透過共肉組織 (coenenchyme) 聚集在一起[3]

這些觸手一經碰觸就會像含羞草似地收縮,埋入共肉組織裡,因此常引起前來潮間帶戲水的遊客或潛水員的好奇觸摸,但部份的菟葵含有「菟葵毒 (palytoxin; PLTX)」,很容易就不小心引起中毒[4]

瘤狀菟葵 (Palythoa tuberculosa)。圖 / 參考資料 4、6

中毒的後果不堪設想

摸到菟葵而中毒到底會有多嚴重呢?

2008 年德國 1 名男子於家中清理水族箱時,手指不慎碰觸到菟葵後,感到四肢無力、肌肉疼痛、顫抖,隨後出現暈眩及言語障礙等症狀,經治療 4 星期後才完全康復[3]

除了直接觸摸之外,菟葵毒素也會經由食物鏈,蓄積於高階生物體當中,所以會食用菟葵或藻類的生物,如螃蟹、河魨或其他魚類等,體內都有可能蓄積毒素。在臺灣,就發生過多起人類食用水產品所造成的中毒案例[2]

臺灣最嚴重的中毒案例發生於 2011 年,臺東縣 1 位漁民捕獲俗稱青鱗仔的小沙丁魚,分送給親友們食用,結果有 2 人食用後感到舌頭麻痺,出現嘔吐、胸痛及全身刺痛等中毒症狀,其中 1 人死亡[3]

台東曾出現食用青鱗仔後,出現菟葵毒素中毒的案例。圖/Totti,

還有 2000 年,臺灣 1 名歲男子食用 3 尾米點箱魨 (Ostracion meleagris) 後感到不適、冒汗和呼吸困難,送醫後出現呼吸衰竭、血壓下降且心律不整等症狀,經醫院緊急治療後,心臟功能才恢復正常。但由於橫紋肌溶解症,導致急性腎衰竭、寡尿症狀持續 20 天之久,一個月後才康復出院[3]

塗在矛上的劇毒

這麼可怕的毒素,被研究者發現的時間其實並不長,約 40 年左右而已。

當初發現的由來,是源自於夏威夷 Muolea 地區,當地湖泊裡,生長著擁有劇毒的藻類,原住民會採集該毒藻塗抹於矛上製成毒矛,其毒性足以使獵物致命。後來經過許多學者前往採樣進行調查,1971 年終於成功純化出毒素,確認為——菟葵毒[5]

之後學者陸續發現,菟葵毒存在於許多生物體內,例如 Palythoa 屬及 Zoanthus 屬之菟葵及 Ostreopsis 屬的渦鞭毛藻皆有,與菟葵生活區鄰近的海洋生物,如海星、軟珊瑚或多毛蟲等,體內亦有發現菟葵毒[3]

不過有研究指出,從菟葵 (Palythoa caribaeorum) 分離出的細菌裡,發現具有類似菟葵毒之溶血活性。此外,也有學者從其他種細菌中分離出菟葵毒,所以大家推測,細菌也可能是菟葵的毒素來源[3]

日本沖繩本島東北海岸聚集許多瘤狀菟葵。圖 / 參考資料 6

菟葵毒分子結構龐大又複雜,比河魨毒更毒

菟葵毒為無色、易吸濕之非結晶性固體,外觀沒有固定形狀,為水溶性,具耐熱性。

其化學式為 C129H223N3O54,分子量為 2680.13 Da,結構複雜且分子量龐大,並存在著許多異構體以及結構類似物[註 1]

菟葵毒分子結構及其結構類似物。圖 / 參考資料 7

而在毒理學中,半數致死劑量 (lethal dosage 50%; LD50) 是描述有毒物質的常用指標之一,意為動物實驗中,能致使實驗動物產生百分之五十比例之死亡所需要化學物質之劑量。通常毒素給予實驗動物的方式,分為口服、靜脈注射和腹腔注射,不同的給予方式,毒性亦略有差異。

那麼菟葵毒的毒性到底有多強?其實它在非蛋白質類的生物毒中是最強的,就小鼠腹腔注射之 LD50 來看,為 0.15~0.72 μg/kg (體重)[3],大約是河魨毒素 (tetrodotoxin) 之 20~80 倍[註 2],毒性強度遠高於之前筆者所介紹過的麻痺性貝毒及河魨毒。

延伸閱讀

《在海產店吃盤「塔香西施舌」然後就死掉了?——來認識致命的「麻痺性貝毒」》
《推理系動畫毒殺利器!——認識致命的「河魨毒」》

不知道的海洋生物不要摸也不要吃

令人眼花撩亂的菟葵毒及其各類似物,毒性雖略有差異,但致毒機制大致相同。

身為神經毒素的菟葵毒,其引起中毒主要的症狀為發燒、噁心、嘔吐、呼吸困難、心律不整,或橫紋肌溶解所造成之肌肉疼痛,亦會引發其它藥理反應,如骨骼肌、平滑肌和心肌的收縮,及血小板的聚集等[2, 3]

菟葵毒的毒性不但猛烈,菟葵本身分佈的地區也不算少數——太平洋地區、西印度群島、牙買加、波多黎各及巴哈馬,以及臺灣的東北角、墾丁與綠島,均有出現的記錄[2]

此外,菟葵毒的研究歷史,不如麻痺性貝毒、河魨毒來得悠久,還有許多未知的地方。故呼籲大家,在進行夏日戲水活動時,請不要隨意觸摸不知名的海洋生物,也不要食用自行捕撈或來路不明的水產品,以避免菟葵毒中毒。

註解

  1. 結構類似物 (structural analog),是指一系列的化合物在主結構上大致相同,但部分結構會有一個或多個原子、官能基或子結構不同,造成它們之間的化學特性不太一樣。
  2. 河魨毒素 (tetrodotoxin) 之腹腔注射之 LD50 是 12.5~16 μg/kg (體重)[8]

參考資料

  1. 鄭源斌,2021。美麗菟葵 新藥寶庫?。科學人,230: 12。
  2. 吳尚宜,2017。基隆產珊瑚菟葵種屬的基因鑑定及其毒素對細胞毒性之探討。國立台灣海洋大學食品科學所碩士學位論文。基隆。
  3. 葉子寧,2018。基隆產菟葵 Palythoa tuberculosa 之季節毒性分析及菟葵毒萃取液之細胞毒性探討。國立台灣海洋大學食品科學所碩士學位論文。基隆。
  4. 社團法人台灣環境資訊協會,2016。海中的有毒含羞草—菟葵。台灣珊瑚礁體檢志工快訊。
  5. Moore, R. E. and Scheuer, P. J. 1971. Palytoxin: a new marine toxin from a coelenterate. Science 172: 3982 495-498.
  6. Aratake, S., Taira, Y., Fujii, T., Roy, M. C., Reimer, J. D., Yamazaki, T. and Jenke-Kodama, H. 2016. Distribution of palytoxin in coral reef organisms living in close proximity to an aggregation of Palythoa tuberculosa. Toxicon 111 86-90.
  7. Pelin, M., Brovedani, V., Sosa, S. and Tubaro, A. 2016. Palytoxin-containing aquarium soft corals as an emerging sanitary problem. Marine drugs 14: 2 33.
  8. Abal, P., Louzao, M. C., Antelo, A., Alvarez, M., Cagide, E., Vilariño, N., Vieytes M. R. and Botana, L. M. 2017. Acute oral toxicity of tetrodotoxin in mice: Determination of lethal dose 50 (LD50) and no observed adverse effect level (NOAEL). Toxins 9: 3 75.
Evelyn 食品技師_96
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一名食品技師兼研發專員,對食品科學充滿熱忱。有鑒於近年發生許多食安風暴,大眾對於食品安全的關注越來越高,網路上卻充斥著不實資訊或謠言。希望能貢獻微薄之力寫些文章,讓更多人有機會認識食品科學的正確知識!想獲得更多食品營養資訊可追蹤作者的粉絲專頁喔!https://www.facebook.com/profile.php?id=100066016756421

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分生年代擁抱海洋生態:台大海洋所謝志豪副教授專訪--《科學月刊》
科學月刊_96
・2015/09/19 ・5722字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

作者/趙軒翎(科學月刊編輯)

2014年謝志豪升等為台大海洋研究所教授,2015年7月又榮獲日本第18屆生態學琵琶湖獎的殊榮。他結合理論模型、野外調查實務數據與統計分析等跨領域科學方法,解決湖泊及海洋生態系統中漁業、優養化與環境變遷問題,而獲得此獎的肯定。

台灣大學海洋研究所位於校園的西北角,醉月湖的北岸,左右有天文數學館與凝態中心暨物理系館兩棟新的高樓矗立,襯托之下,海洋所的大樓顯得多了些歷史的痕跡,這裡就是謝志豪副教授任職之處。進入四樓的研究室,我們遇到的是如同實驗室中大學長般親切、沒有拒人之外學者架子的謝志豪老師,這樣一位年輕學者卻已有多篇令人驚豔的論文發表在世界頂尖的期刊上,讓人不能不好奇他究竟是怎麼做到的?

分生年代抵抗分生

雖然達到錄取醫學系的成績,卻寧可就讀台大動物系,謝志豪笑著說當時許多進入動物系的學生都是這樣。他進入台大就讀的那年,民國82 年,正好是中央研究院分子生物研究所、生物醫學研究所相繼正式成所的時代,在相關人士的宣揚與媒體的播送下,分子生物學成為當時台灣的顯學。在這樣的氛圍下,吸引了許多像謝老師這樣的學子進入生物相關科系就讀,期望能在這個尖端的生物研究中有所突破,進而貢獻生技產業或是醫學領域。

不過到了大二升大三的暑假進入實驗室後,他發現自己總是做不好分生實驗,搞不定這些儀器和技術。雖然實驗室的學長安慰他,犯完所有可以犯的錯誤之後,一定可以海闊天空、駕馭自如,但這樣的挫折卻仍讓他覺得自己不適合這樣的研究方向。

直到他跟著教授無脊椎動物學的陳俊宏老師,到澎湖去做野外實驗,在海邊採集樣本,他至此萌發了對生態的喜愛與熱情。而後又有幸遇到石長泰和丘臺生老師,帶領他進入浮游生物的世界。關起分子生物的這扇門後,生態的這扇窗開啟了,每個月出海採樣、努力學習浮游生物種類鑑定。謝志豪說,雖然要用很小的鑷子在顯微鏡下解剖微小的浮游生物,但對他而言卻比分生實驗容易上手。

研究所時想選擇純粹的海洋生態研究,不要再有分生實驗的實驗室。但在當年那個研究氛圍下可說是難上加難,因為連生態學都面臨分生的新研究工具引進而導致的轉型壓力。最後他選擇了與石長泰、丘臺生兩位海洋生態學家,學習如何研究台灣海峽的浮游生物與漁業資源。

讀論文是興趣

難道不跟著分生的潮流,就只能沉浮於傳統生態學領域?謝志豪可不這麼認為,他勇於跨入了另一個他不那麼熟悉的領域,並將生態學與這個領域做緊密的連結,這個領域是「數學」。生物統計及生物數學在現在可能不是一個新興的概念,但當時台灣在這方面的研究卻落後許多。他笑著說,當時會唸生物科系的通常數學不太好,或者是覺得自己數學不太好。不過開始想用數學作為研究工具,但數學又不好怎麼辦?於是他開始去旁聽數學系的課程,接觸微分方程、高等微積分,並且自己學寫程式,一點一滴唸下來,才發現是自己把數學想得太難了。

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在眾人提倡分生的年代毅然決然地轉身投向海洋生態的懷抱, 勇敢走與大多數人不一樣的路。(謝志豪提供)

多數的研究生把大多數的時間花在自己的論文題目上,他卻將大把時間拿來了解各種不同的領域,他說讀論文是他的「興趣」。當他對某個主題有興趣,他會去念這個主題相關的論文,其中遇到不懂的或有疑問的,就再去閱讀更多的論文。「我想知道它的來龍去脈,我對歷史很有興趣,我會想知道誰是第一個提出這樣的想法的人,為什麼想這樣解決問題。」謝志豪的語句中很自然的流露他渴望更多新知識、新觀念的熱情,在這樣的過程中,他不僅擴充他的學識範圍,這些求知經驗更在一點一滴的累積下,成為他現在課堂上授課的題材。

進入理論生態殿堂

碩士畢業後他申請上了相當著名的加州大學聖地牙哥海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography),前往美國就讀博士班。「我跟我的老闆馬克歐曼(Mark Ohman)說我不要做種類鑑定,這我已經會了,我想做洋流模型,看洋流的流動如何影響生物漂送及族群變動。」也因此謝志豪走入理論生態學,由一本《生態學入門》(A Primer of Ecology)和程式設計課本開啟了新領域的門。從大學、碩士班累積起來的數學也沒有荒廢,他每個學期必定修一門數學系或機械系大學部的數學課,他打趣地說,「上過國外的數學課,才發現台灣的數學課,對於非數學專業領域的學生而言,真的教太難了,不是學生太笨!」

因為他的認真與努力,也讓他遇到了影響他博士班生涯的第二位老師,杉原(George Sugihara)教授。謝志豪回憶道,「我去上他的計量生態學,別的同學交作業都是紙本,我都寫程式,老師每次給我的成績上都寫Super !他改成績的方式就是ok、good、excellent、super 分級, 沒有分數。」好的表現使杉原教授對謝志豪印象深刻,並將他挖角到自己的實驗室。

這個轉換讓謝志豪相當掙扎,一來是原實驗室的歐曼教授是帶他走入理論生態領域的重要老師,給他很多激勵和幫助,且當時已經準備要提博士資格考了。二來是他懷疑自己有沒有這個能耐,可以去應付新研究課題的挑戰。當他下定決心與舊實驗室道別時,他的理由是,「我認為我現在做的研究題目不夠具有挑戰性」,看似一句相當直接、大膽的話背後,其實有相當多的考量。

「當我在念碩士班時,像洋流模型這樣的題目全世界只有十個人在做,但當我唸博士班時卻有一百人會做,且出現了很多軟體,若我不能自己去發明軟體,那我就只是學會使用軟體和調整參數,這並非我讀博士班的初衷。」他決定給自己更新的挑戰,這種「除了要好,還要更好」的態度,相信是他不斷突破自我的動力,不過這次的轉換跑道卻也帶給他意想不到的艱難磨練。

他成為了兩個教授共同指導的學生,雖然這不是很特別的案例,但當發現這兩個教授對彼此頗有意見後,夾在中間的學生就相當尷尬了。兩位教授都是學生公認非常嚴格的老師,能在這兩位嚴師指導下順利畢業,謝志豪笑著說自己成了系上的「傳奇人物」。

雖然謝志豪一直都以輕鬆的語氣敘述這段經歷,卻不難想見當時他所面臨的壓力與挫折。博士班三年級他得重新構思研究題目,老師卻又一直不滿意他提出的想法,此外公費留學的獎金也即將用罄,卻沒有經費來源。在什麼都沒有的窘困情況下,曾讓他非常後悔轉換實驗室的念頭。

謝志豪老師親切、爽朗的個性,以及談話之間的妙語如珠,讓整個訪談笑聲連連。(洪英愷攝影)
謝志豪老師親切、爽朗的個性,以及談話之間的妙語如珠,讓整個訪談笑聲連連。(洪英愷攝影)

獲得漁業寶庫

幸運的是,他遇到了一位準備從美國西南漁業中心(Southwest Fisheries Science Center, NOAA)退休的老教授約翰(John Hunter)。約翰手中有一筆累積50 年的加州魚類資料,想找人幫他分析這些資料,希望對漁業有幫助。他說「I should give this treasure to a good hand」,而謝志豪則成為這雙「good hand」。

「他們想從資料庫中找到生態指標(ecological indicators),能夠幫助他們做環境和漁業的資源管理,讓他們經由指標判斷什麼魚可以抓、什麼魚不行之類的問題。」當時相當流行發明生態指標,至今仍是一門顯學,因為不管是政府單位或研究單位都想找一個簡單可行的標準,因此陸續發展出一百多種生態指標。謝志豪說他當時對漁業一點都不了解,要從不了解到了解,他認真下功夫,遇到不懂就找書唸、找人問。「發明生態指標何其之難,不同的魚受到不同的漁業壓力,要找到一個數值就可以來全面應用,其實我認為不是一個成熟的科學想法。」在大家極力尋找生態指標的情況下,謝志豪卻有相反的想法,「這些指標可能有用,但是它需要和沒有漁撈的狀況作比較,但現實上全世界都是先有漁撈後才去測量這種魚。唯一有用的指標還是回到傳統的漁業管理方法,一個種類、一個種類去做指標,但這不是政府單位想要的,因為已經有研究顯示,單一種類指標有相當大的缺陷。」

因此他提出了一個在當時很創新、奇特的想法,他要比較加州地區受漁撈和沒受漁撈影響的魚種,把受漁撈影響的魚種當實驗組,沒受漁撈影響的魚種當對照組,以此來看漁撈對魚種的影響。這個時候他的實驗室是整個大自然,不受漁撈的魚種受到的環境壓力,單獨來自氣候變遷和生物之間原本的交互作用,但受漁撈的種類除了這些以外,還要承受撈捕的影響。運用來自約翰老教授的50 年資料,他就能用各式各樣的分析方法來比較這兩種狀況。

「當時我提了這個想法,我的博士班口試委員,漁業界的大老都覺得我是拿橘子和蘋果來比較,根本不可行。」謝志豪打趣地說,每次與口試委員的會議,老師們總是吵成一團,不過因為當時大家做生態指標也做不出個所以然,於是就只能死馬當活馬醫的試試看了。

後來這樣的一篇研究發表到國際知名期刊Nature。即使如此,還是有一些反對的聲浪,但也同時引發了新的研究浪潮。以往的學者曾提出許多相關的物種互動模型,以及魚類族群結構的分析,但往往只停留在模型,沒有以實際的資料去驗證。謝志豪謙虛的說,「我就像走在路上幸運撿到NOAA資料庫的這塊寶,而自己只是從中挖寶。」但若是沒有他一直不斷地進修數學分析、努力鑽研理論生態學,即使有這樣的寶礦在手,也不見得能讓他發光發亮。

成功的研究發表在好的期刊等於博士班順利畢業,這在謝志豪身上卻是不成立的,他發現指導老師希望他能留下來,繼續完成其他研究,加上其他種種壓力,讓師徒二人起了爭執。在崩潰邊緣的謝志豪,很慶幸他的背後一直有一雙支持他的手,讓他不會放棄倒下,這一雙溫暖的手來自他的太太。「我太太一直很支持我,她原本有很好的工作,但是她選擇放棄工作陪伴我。」說到這裡謝志豪的語氣柔和了許多,透露的是無限的感激與溫暖。

另一方面是前老闆與口試委員們的幫忙,使得杉原教授在最後妥協,也寫了封很好的推薦函,讓他順利在京都大學找到博士後研究的工作。在這段期間他們也迅速將第二篇Nature 的論文送出去,謝志豪說他的老師認為,即使在相處上遇到衝突,但科學研究不應該因為這些事情而受挫折,不繼續前進。即使到現在,謝志豪仍然和杉原教授維持合作,共同指導學生。「我感謝我的指導教授對我的嚴格要求與挑戰,我自畢業以來,還未遇過比博士班生涯更大的挑戰。」

創建台灣海洋生物資料庫

2007年回到台灣,在台大海洋所開始建立自己實驗室的謝志豪,對於研究走向經過一番思索後,回到了他碩士班時期做的海洋浮游生物生態。以往台灣幾乎沒有完整、且有系統性建立的海洋生物資料庫,研究人員都是到處抓資料分析,能分析的參數有限,空間象度也有限。謝志豪認為這樣不行,「我希望能夠建立一個資料庫,這個資料庫30年之後會有用,將來我能夠像約翰老先生一樣找個good hand來好好利用它」,因此決心要投注心力在創建台灣浮游生態資料庫。這是一條披荊斬棘的路途,箇中艱辛只有實際去做才會瞭解。

「你可以想像我需要花多少時間、多少人力、多少經費,才能完成一個資料點,而一篇論文需要累積4、50個資料點才夠,我需要投資的遠遠超過想像。」這個資料庫中的資料相當齊全,包含海洋環境的背景資料,如溫度、鹽度、溶氧量、各式營養鹽;以及浮游生物的資料,如浮游植物的濃度、生產力、浮游動物的濃度、種類等。

謝志豪這一等就是6、7年,其間慫恿他發表論文的聲音不斷,卻動搖不了他不做「泡麵式」發表的決心,他認為當資料搜集還不夠說一個完整的故事時,連自己都說服不了,怎麼說服別人!

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在謝志豪的研究路上,太太給予他的支持與鼓勵,讓他沒有在重重艱難關卡前放棄。(謝志豪提供)

難道就這樣放棄漁業研究了嗎?其實謝志豪並沒有放棄,2008 年發表在Nature期刊上的論文是延續博士班的研究,著重於漁業對魚群豐度的擾動,運用NOAA資料庫的資料分析,發現漁民撈捕時篩選體型較大的魚,造成魚群的年齡金字塔低齡化,進而提高魚群群族崩解的風險,是在對漁業提出沉痛的警告。此外,2012年發表在Science 的研究,則是以加州最著名的鯷魚與沙丁魚漁業為題,探討這兩種族群一增一減變動背後的真正原因。

問到未來有沒有可能回過頭來研究台灣漁業,謝志豪在短暫思索後回答,「我在等一個契機」,這個契機是讓漁業的採樣方法,以及獲得的資料更可信。「我還是想建立一個30 年計畫,期待將來有幫助。當然也有人跟我說,30年之後沒有魚了怎麼辦?那我真的無話可說了。」謝志豪也感嘆,我們對台灣附近的海域了解真的很有限,常常都在處理新的、不了解的現象。以往針對局部、特定種類的調查較多,卻缺乏大規模的調查,在我們還不夠了解自己的海洋的情況下,魚群卻已經面臨慢慢減少的危機。台灣海域面臨的另一問題是,即使規範了台灣的漁民,卻無法規範外國鐵殼船入侵的無奈。

蓄勢待發 航向新大陸

航行於波濤洶湧的大海,如何克服暈船、挺過暴風雨,需要的是不畏艱難的意志力。能夠乘風破浪地前進,航向未知的大陸,需要堅強與堅定。發現新大陸時,要的不只是攻頂插旗,求的是全盤的了解土地。謝志豪的研究之路一如這個旅程,克服困難、險阻的無畏精神與努力不懈的毅力,引領船隊向前挺進。

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謝志豪帶領學生們出海採樣。(謝志豪提供)

謝志豪說,當你知道自己想要什麼,就開始努力規劃自己的生活,不做浪費時間的事情,即使你的努力當下看不見,但你從過程中總是會學習到你下一步可能會用到的技能,不管是團隊合作、知識的積累、如何面對新的挑戰等。他從不要求學生要做什麼,反而要他們自己去想、去執行,訓練他們獨立自主研究、邏輯思考和時間安排。

從2013年起,謝志豪與台大大氣系郭鴻基教授合授「生命科學數學」,希望能讓學生物的學生們,瞭解數學的樂趣與應用,開拓更寬廣的視野。我們可以期待的是,在謝志豪老師的帶領下,30年後完成的不僅是一個完整的台灣海洋生態資料庫,更是一批關切海洋生態的專家,在各地發芽茁壯。

100〈本文選自《科學月刊》2014年1月號〉

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