你誤會了！ 其實我不是…而是…

• 文／Evelyn 食品技師

早在兩千年前《山海經》就提到肺魚（河魨）^{[註 1]}會毒死人；明代的《本草綱目》亦記載：「河魨有大毒，味雖珍美，食之殺人」，可知早在古代，大家就發現河魨肉的美味之處，也知道他擁有「劇毒」，甚至連動畫《名偵探柯南》都曾上演用河魨毒殺人的案件呢！（動畫第 226 ~ 227 集：戰鬥遊戲的陷阱）

河魨是媲美和牛的夢幻料理，為了一嚐美味連命都不要了！

在日本，河魨被視為珍饈佳餚，尤其河魨生魚片富含膠原蛋白、脂肪含量低、味道清爽鮮甜，口感爽脆帶勁，其美味足以媲美日本和牛，被認為是一生必吃一次的夢幻料理。

許多饕客無法抗拒河魨的美味，為了能嚐上那一口極品，即使冒著生命危險也在所不惜。史上因河魨送命的最知名案例，莫過於 1975 年日本國寶級歌舞伎演員八代目坂東三津五郎，在料亭師傅推薦下，吃了四份河魨肝（據說是河魨最美味的部位）後中毒身亡，成為食魨死士。

根據日本厚生勞動省統計，在 1959 年前，日本每年因河魨毒中毒死亡的人數超過 100 人，直至 1982 年後，中毒死亡人數才降至每年 10 人以下。主要是因日本政府推行「河魨料理廚師執照」，通過筆試與術科考取執照，才可以合法烹調河魨，使河魨毒中毒死亡率大幅降低。 

相較之下，臺灣雖然沒有如此盛行吃河魨，但每年仍發生不少因誤食河魨而中毒的案例。筆者根據衛生福利部的歷年食品中毒資料統計，從民國 81 年至 109 年河魨毒中毒案件計有 33 案，患者總人數為 139 人，死亡總人數為 11 人，死亡率高達 7.9%。

分析主要原因是漁品產銷人員及社會大眾辨識河魨能力不足，為此，民國 101 年衛生福利部食品藥物管理署出版「臺灣常見有毒河豚（魨）圖鑑手冊」，整理臺灣常見之有毒河魨（參考資料 1），提供漁品產銷人員及社會大眾參閱，故民國 101 年後的中毒案件及人數確實有顯著下降。

河魨毒素究竟有多強？和「麻痺性貝毒」非常接近！

1909 年，日本科學家首次從河魨卵巢中分離出毒素，命名為河魨毒素（tetrodotoxin; TTX）。1964 年後，日本科學家們確定 TTX 化學結構。TTX 分子式為 C₁₁H₁₇O₈N₃，分子量為 319 Da，為河魨毒中毒性最強的主要化合物，擁有許多結構類似物（structural analog）^{[註 2]}，分子量與毒性強弱依結構型態而有所不同。 

其中以 TTX 毒性最強，小鼠口服之半數致死劑量 LD₅₀ 是 334 μg/kg ^{[註 3]}，跟麻痺性貝毒的毒性十分接近（蛤蚌毒素 LD₅₀ 為 263 μg/kg）^{[註 4]}。且不論是化學特性、中毒機制、毒性或治療方式，皆與麻痺性貝毒非常相似。

• 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」

當 TTX 進入人體內組織後，會阻塞神經末梢細胞上的鈉離子通道，使鈉離子無法進入神經細胞，膜電位無法去極化 （depolarization），動作電位無法產生，使神經元失去傳導功能，進而造成中樞神經、知覺神經及運動神經麻痺。尤其當毒素量高時，迷走神經、血管運動中樞至橫膈膜皆麻痺，最後蔓延至呼吸神經麻痺而死。

TTX 潛伏期一般在 3 小時內（通常在 10 至 45 分鐘），潛伏期長短亦受進食毒素量影響。目前河魨毒中毒並無特殊之藥物可以使用，主要治療乃是支持性療法為主。如未產生呼吸衰竭，應不會造成死亡。但若患者已產生明顯之肌肉無力現象，則應隨時準備放置氣管插管，並以人工呼吸器幫助呼吸。亦可給予經稀釋的活性碳及輕瀉劑，以加速毒素排出。

而《名偵探柯南》動畫中，更是直接將河魨毒刺入人體動脈中，作用的速度和反應會比食用更快、更強烈。筆者估計死者應該當場暴斃，連症狀都來不及發生……也順便稱讚一下，那集茱蒂老師講解 TTX 的毒性資訊真的正確無誤喔！

河魨毒原來是細菌產生的！河魨怎麼不會被自己毒死？

河魨毒最早是發現於河魨因而得名，後來也被發現存在於其他脊椎生物中，包括蠑螈、蝦虎魚、箭毒蛙等；無脊椎動物包括海螺及章魚等。後來在河魨、有毒蟹類以及紅藻 Jania sp. 中篩檢出海洋菌株 Shewanella alga 及 Alteromonas tetraodonis，並發現該細菌具有產生河魨毒的能力。

後續有愈來愈多研究證實，河魨毒主要來源應是具產河魨毒能力之細菌，經由寄生或共生的方式，存在於生物體（如藻類、魚、蝦、蟹或貝等）中，河魨再透過食物鏈累積在其體內，而非河魨自己產生。河魨甚至還會刻意選擇具有河魨毒之生產能力的生物為食物，使毒素累積在體內，以肝臟、卵巢累積最多，腸道、皮膚次之，為一種特殊的防禦機制。

此外，河魨的肌肉中，因含有河魨毒結合蛋白（TTX-binding protein），可包覆河魨毒，參與河魨毒的運輸，使河魨對毒素耐受性高，才不會被自己毒死。

• 延伸閱讀：盤點海洋中的「毒系寶可夢」！河豚、貝類有毒不是 they 的錯 ft. 食品技師 Evelyn【科科聊聊 EP71】

這批有夠純！河魨毒除了可以止痛，還可以被海豚拿去「吸」？

想不到的是，身為天然劇毒的河魨毒對生物可不全然只有害，有研究指出河魨毒由於具有抑制神經傳導的作用，可能有機會應用於醫療用途呢！

動物實驗的結果顯示，微量的河魨毒可作為局部麻醉劑，合併其他麻醉藥物一起使用，可有效延長局部麻醉時間；作為止痛劑使用，也能有效減輕受傷所造成的發炎反應、肌肉疼痛及神經性疼痛，且無其他副作用，比起嗎啡（morphine）更溫和。

當然，以上河魨毒的醫療應用，於人體實驗還需要進一步的研究。

另外英國《BBC》的自然紀錄片《荒野間諜》（Spy in the Wild）在南非拍攝到罕見的「海豚吸毒」景像。海豚們紛紛把河魨當成玩具亂丟亂甩，把河魨咬在口中「吸毒」，陷入恍惚的興奮狀態，並做出各種ㄎ一ㄤ到不行的行為，最後玩膩了才把河豚放走，是不是有夠像小屁孩呢！

不要拚死吃河魨！注意應避免食用來路不明的水產品

最後還是要呼籲，只要避免食用河魨或來路不明的水產品，即可有效避免河魨毒中毒。如果真的需要滿足口腹之慾而「拚死吃河魨」的話，建議先確認是否屬無毒魚種，並有效去除其內臟組織及皮膚。

若不幸食用河魨而中毒時，應先催吐使胃內容物排出，並儘速就醫，以免因中毒嚴重，造成呼吸衰竭而死亡。 

註解

1. 河魨，常作河豚，古名肺魚。
2. 「河魨毒」為 TTX 及其所有結構類似物的總稱；「河魨毒素」為 TTX；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、官能基或子結構的不同，造成他們之間的化學特性可能不一樣，故河魨毒一系列類似物的毒性大小不會完全相同。
3. 半數致死劑量（lethal dosage 50%; LD₅₀），指在動物實驗中，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。
4. 麻痺性貝毒（paralytic shellfish poison）為一系列毒素總稱，其中毒性最強烈的毒素為蛤蚌毒素（saxitoxin）。

參考資料

• 黃登福、邵廣昭，2002。吃河豚風險大-臺灣常見有毒河豚(魨)圖鑑手冊。衛生福利部食品藥物管理署。
• 維基百科。河魨。
• 衛生福利部食品藥物管理署歷年食品中毒資料。
• 施劭儒，2018。臺灣產 2 種叉鼻魨屬河魨之毒性成分分析及河魨毒對小鼠海馬神經細胞毒性探討。國立臺灣海洋大學食品科學所碩士學位論文。基隆。
• Campbell, K., and Haughey S. 2014. Natural Toxicants: Tetrodotoxin. Encyclopedia of Food Safety 277-282.
• Wiberg, G. S. and Stephenson, N. R. 1960. Toxicologic studies on paralytic shellfish poison. Toxicology and Applied Pharmacology 2: 607-615.
• 三立新聞網，2019。海豚不止自慰還「吸毒」！間諜河豚曝真相…嗨爆影片曝光。

人腦的神經運作向來難倒大批科學家，因為人腦擁有一千億個神經元，百億條以上的神經連結。如此錯綜複雜，就像打結成一團的毛線球，究竟該從哪邊開始解？這時，就要使出研究學者通用的訣竅——化繁為簡，越複雜的問題，就用越簡單的雛型為思考出發點。

因此，一群學者發現了一個「極簡風」的研究雛型——水母，那透明小巧的身軀，再結合特殊工具，讓牠們每條神經都發光。在我們的視野下，水母的神經「坦誠相見」，接著發現了很多有趣的現象……欲知詳情，就繼續給他看下去！

為何水母是絕佳的實驗對象？

一般研究人類疾病的實驗室採用的實驗動物（也稱模式生物）無非是小鼠、黑猩猩、豬，因為這些動物與人類的親緣關係較近，生理機制也較為雷同。然而，為何研究神經系統，要拿與人類親緣關係一點都不近的水母來研究呢？研究學者對此給出解釋：一部分的學者認為所有生物的神經系統可能共享同一個神經科學原理，因此為了深入調查這個「共享通則」，相較於其他生物，水母小巧好操作，軀體透明好觀察。

• 延伸閱讀：協助人類健康的大功臣「模式生物」

最重要的是，牠體內的神經分布不像人腦如毛線球般集中​​在身體的某個部位，而是像一張漁網一樣「分散式」地遍佈全身，而這樣的神經系統優勢就在於即便將牠身體的一小部分獨立分離出來，這一部分仍能正常運行，例如網路火紅的迷因「歸剛欸」水母（影片一），即便水母的嘴被分離了，但這張「獨立的」嘴還是可以正常進食的呦！

相形之下，人類神經細胞一旦離開人體就非常脆弱，在培養皿中一定要有足夠的營養才能支撐它存活（相信養過人類神經細胞的朋朋們一定懂當中辛酸）。因此，綜合操作難易度、觀察便利性、神經細胞的生存韌性，水母可說是作為研究神經系統模式生物的不二人選。另外，還有一個有趣的點即是水母沒有大腦、心、肺，那它究竟是如何進食的呢？以下揭曉答案！

• 延伸閱讀：別小看無腦水螅，牠可以用神經系統和細菌溝通呢！

如何研究水母的神經？

早期為了研究水母的神經，通常採用單一神經元電生理紀錄（single-unit electrophysiological recordings），透過一個微小細尖的微電極靠在細胞膜附近，以記錄神經元產生的動作電位變化，但是這個方法只能看到單一神經元的狀態，而當水母在做出反應、活動時，都是由好幾個神經細胞們一同作用產生的，所以這個方法可說是見樹不見林，缺乏整體系統性的觀察。

因此科學家們又發明出了一個新方法——基因轉殖水母，要施展這個方法的第一步就是尋覓合適的研究主角，因此他們找到一種名為 Clytia hemisphaerica （圖一）的水螅綱水母，牠擁有嬌小體積（直徑約 1 釐米），且生命週期短，也擁有完整的基因定序，在實驗室操作的便利性極高，可謂是命定首選。

其中， Clytia hemisphaerica 還有更吸引人的一點，即是在進食時，其特定神經元會釋放一種特別的肽 RFamide（RFa）。為了追蹤這種肽如何影響水母的神經活動，一群學者決定將能發出紅螢光的 mCherry 基因質體（plasmid）與 Tol2 轉位酶（Tol2 transposase）^[1]顯微注射入大量的水母受精卵當中，以便追蹤身體每一處細胞的位置，並挑選能夠強烈表現出紅螢光基因的受精卵，進而將牠們培養成成體（初代，F0）。這些成體會再跟牠們的親代進行雜交，透過遺傳的方式產生穩定表現轉殖基因的子代（F1），並讓這些子代維持無性繁殖，以維持基因表現的穩定性。

除了在質體上裝載能讓細胞發紅光的 mCherry，學者也會在質體中放入特定基因，讓子代水母表現此種基因，並觀察此基因對水母進食行為帶來的影響。另外，若要探討神經動作電位，鈣離子的流動狀態一定是不可或缺的電位傳導指標，因此學者也會在質體中加入 GCaMP 這類鈣離子指示劑（calcium indicator）的基因^[2]，以追蹤後續水母在進行任何反應時神經細胞內鈣離子的濃度。當研究對象、研究工具都準備好了，就是學者大展身手的時刻啦！

水母進食的神經迴路

水母的神經細胞並非每個都會釋放 RFamide，而是在特定的神經才會產生 RFamide （以下稱這些神經元為 RFa⁺ neuron），而這些 RFa⁺ neuron 分布在水母的神經網（nerve net）、嘴、神經環（nerve rings）及觸手，尤其在神經網的所有神經中約 80% 都是 RFa⁺ neuron，神經網也是 RFa⁺ neuron 最多的地方。學者透過免疫螢光染色發現 RFa⁺ neuron 會與連接放射狀肌纖維神經軸突結節（varicosities）相連而跟著形成放射狀。相較之下，不會產生 RFamide 的 RFa⁻ neuron 則是較為害羞的傢伙，神經元較小，缺乏明確的放射方向。由此可明顯看出，掌握水母行為的主導權主要落在 RFa⁺ neuron 身上，所以學者準備玩轉（殖）這個 RFa⁺ neuron，並進行以下兩種操作：

1. 消除水母體內的 RFa⁺ neuron

學者為了消除水母體內的 RFa⁺ neuron ，特地在水母的 RFa⁺ 神經細胞中轉殖了硝基還原酶（nitroreductase, NTR）基因，硝基還原酶就像是遙控炸彈，當把這些轉殖基因水母浸泡在甲硝唑（metronidazole, MTZ）溶液（炸彈引爆器）中，便會使帶有硝基還原酶基因的 RFa⁺ 神經細胞產生細胞毒性而死亡，而 RFa⁻ neuron 不會受到影響。

當學者「炸」掉了水母的 RFa⁺ 神經細胞後，發現牠們捕捉獵物和進食能力變差了，不管是食物誘導或是用蝦提取物的化學誘導，水母的觸手完全無法抓取獵物，也無法摺疊身體將食物餵進其口腔內，但周遭肌肉功能正常，且水母仍能正常游泳和蜷縮。然而再將此類水母的下傘面（subumbrella）局部肌肉注入 RFamide，則會使局部肌肉收縮及邊緣傘面折疊。由此可知，水母的獵捕和進食能力主要還是得靠 RFamide 的力量。 

2. 水母神經電位偵測器

為了追蹤水母體內的 RFa⁺ neuron 活動，學者另外也將一群水母的 RFa⁺ neuron 轉殖入鈣離子指示劑 GCaMP6s 基因及紅螢光 mCherry 基因，並將這群水母放入一個小空間，讓他們自然游動，或是將牠們包埋在瓊脂糖凝膠（agarose）中，並攤開牠們的傘狀結構，以便捕捉稍縱即逝的電傳導訊號。

學者將獵物蝦子放在水母身體周遭，發現水母起初最靠近蝦子的一側觸手會先產生電訊號，而這個電訊號會從水母身體邊界傳導至嘴巴，而且整個電訊號路徑會呈現扇形區域（如圖三），接著 RFamide 便會使這個扇形區域的肌肉收縮，讓觸手直接被向內折疊到嘴巴的位置，然後把蝦子吃掉。

揭露水母的進食行為：「肽」重要了

以上操作，讓科學家們更了解沒有大腦的水母們究竟是如何進食，也發現 RFamide 對水母們來說「肽」重要了！水母在地球上存在了 5 億多年，卻可以透過如此單一的神經傳導機制生存至今，不過……揪斗！或許，這個發現也可能只是冰山一角；或許，透過水母的神經研究的成果能帶給學者更多對於人腦神經運作的發想，就讓學者邁向這條偉大的航道，去挖掘神經科學中更多的奧秘吧！

註釋

1. 通常注射入細胞中的質體上也帶有 Tol2 轉位酶基因，而一起被送入細胞的 Tol2 轉位酶（transposase）蛋白會催化此外送質體，並將 Tol2 轉位子活化且同時將外來的基因嵌入受體生物之基因組中，所送入的 Tol2 轉位子會持續跳躍和插入外來基因，直到 Tol2 轉位酶的活性消失或其 mRNA 完全降解為止。此方法常用於基因轉殖生物，主要特色便是外送基因傳承至子代幾乎沒有發生基因默化（gene silencing）的情況，具有高度穩定性，而且脊椎動物也通用此方法。
2. GCaMP 鈣指示劑是綠螢光蛋白（GFP）、鈣調蛋白（calmodulin，CaM，又稱攜鈣素）及肌球蛋白輕鏈激酶 M13 的合成物。當與鈣離子（Ca²⁺）結合時，GCaMP 便會發出綠螢光信號，而螢光信號會隨著鈣離子濃度的變化而增長或消散。

參考文獻

• How to read a jellyfish’s mind
• A genetically tractable jellyfish model for systems and evolutionary neuroscience
• A primer on reinforcement learning in the brain : Psychological, computational, and neural perspectives | Semantic Scholar
• Extracellular Single-Unit Recording and Neuropharmacological Methods – Oxford Medicine
• The genome of the jellyfish Clytia hemisphaerica and the evolution of the cnidarian life-cycle | Nature Ecology & Evolution
• 紐時摘譯：水母沒有脊椎不表示沒有大腦
• 前沿顯微成像技術專題之鈣離子成像
• 魚類Tol2轉位子在基因轉殖上之應用

世上動物千奇百怪，如果要找一個共同點，那應該就是──幾乎所有的動物都需要呼吸。

我們這裡要談的「呼吸」，是呼吸運動，也就是吸入氧氣、排出二氧化碳的動作。一提到這個動作，身為人類的你，或許下意識就會想到肺臟、鼻子等等部位。綜觀動物界，在不同的演化脈絡下，動物們賴以呼吸的構造真可說是無奇不有，就連肺臟、鼻孔本身也可能會有各種不同的形態。

現在，就讓我們來看看那些奇妙的呼吸器官吧！

大象：你的鼻子為甚麼那麼長？

「媽媽說鼻子長才是漂亮～～」大象（象科 Elephantidae）身上最惹眼的部分就是鼻子了！象鼻是牠們賴以聞嗅味道和呼吸的部位，除此之外，它相當靈巧，舉凡取水、拿東西、攜帶物品等等，象鼻都能做到。

除了長長的鼻子之外，大象的呼吸構造裡還有一個特殊之處：牠們是目前已知沒有胸膜腔 (Pleural cavity) 的哺乳類動物！

我們人類賴以呼吸的肺臟緊密包覆著一層臟層胸膜 (pulmonary pleurae)，會與包覆著胸腔壁內面的壁層胸膜 (parietal pleura) 組成一個很狹小的空間，就是胸膜腔。內部填充有液體潤滑，可避免臟器和胸壁摩擦損傷。

一般我們呼吸的時候，會由肌肉改變胸腔的空間，製造肺部與外在大氣的壓力差，才能夠吸氣或呼氣：當肺內的壓力大於大氣壓力，則會呼氣；而當肺內的壓力小於大氣壓力，則會吸氣。而夾在此之間的胸膜腔，多數時間會維持一定程度的負壓，讓主要由皮膜組織及彈性纖維組成的肺不致塌縮。所謂的「氣胸」就是胸膜受到破壞，使得胸膜腔無法維持負壓，連帶使著肺部塌縮的胸腔疾病。另外，胸腔膜的壓力當然會隨著呼吸而有所變化。

然而，大象的胸膜腔裡，充滿了許多疏鬆的結締組織──也就是說，原本的「腔」不復存在。該怎麼解釋大象沒有胸膜腔呢？

有個假說認為，這可能跟大象使用長鼻子來「浮潛」有關連。當牠們游泳時，可以將長鼻子舉出水面來呼吸──這是個稍微熟悉大象的人都不意外的畫面。但是成年大象高度可達至少三、四公尺，當游泳使用鼻子呼吸，或是，鼻子端大氣的壓力與位在水下肺部的壓力差距會非常巨大，這時薄薄胸膜腔可能就會頂不住啦，而胸膜腔內的結締組織就有強化的功能。

海豚：我不是跩，只是鼻孔朝天！

海豚（海豚科 Delphinidae）雖然多數生活在海中，少數生活在大河大江中，不過牠們可沒有魚類的鰓，而是用肺呼吸的哺乳類動物。

海豚是從陸生哺乳動物演化而來的，真要說起親緣關係，比起魚類，牠們反而更接近河馬等偶蹄類動物。

大約五千萬年前的始新世時期，陸生哺乳類開始進入水中，在這個過程中，牠們為了適應環境，在形態上產生諸多的改變。為了順利在水中游泳，牠們後肢逐漸退化，形成背鰭及尾鰭，體表變得光滑，身體也變得較偏向流線型。

而海豚的鼻孔更是位移到了頭頂，成為「呼吸孔」，以便在水面呼吸、換氣。此外，為了不讓自己嗆到，海豚的呼吸孔附近還有由肌肉與結締組織形成的鼻栓 (nasal plug)，可以將孔緊閉。鯨魚海豚頭頂的呼吸孔是比較接近鼻孔的構造，因此有些卡通裡會出現鯨魚海豚從嘴裡吸入海水，由呼吸孔噴出海水的情節，在真實世界不大可能出現。

水母：我想要呼吸，全身上下都行

水母是一種無脊椎動物，分類上屬於刺胞動物門 (Cnidaria)。從熱帶、溫帶到淡水區，世界各地的水域都找得到水母的蹤影。牠們的外型多呈現鐘型或者傘狀，構造簡單，體內有超過九成都是水，但沒有肺或鰓。

既然沒有肺或腮，牠們又要怎麼呼吸呢？方式很單純，就是透過擴散作用讓氧氣進出細胞膜。

水母的外表傘蓋的組織相當薄透（想想你吃過的海蜇皮），其中分為外層的表皮層 (epidermis) 和內層的胃皮層 (gastrodermis)，兩層之間再夾著一種彈性膠狀物質，又輕又薄的狀態更方便外層組織和海水交換氧氣和二氧化碳。

牡蠣：一輩子待在原地，就來用鰓呼吸！

牡蠣 （牡蠣科 Ostreidae）的殼有二枚，形狀相當不規則，左殼比右殼大一點。牠們大多棲息在淺海或潮間帶，以左殼固著在物體上，無法自由移動，所以終其一生只能待在原處開開合合，進行呼吸、攝食、生殖、排泄等等行為。

大多數的雙殼綱，殼的頂部有縫可以流通海水，並且在吸排海水的過程中呼吸。牡蠣並不像蛤蜊一樣自備出、入水管，牠們只有腮腔和腮上腔。牡蠣的鰓分左右各一對的內外鰓，上與唇瓣 (labial palps) 相連，下與外套膜 (mantle) 相接，構成一個腔室，水從鰓流入鰓腔及鰓上腔，在過程中進行氣體交換藉以呼吸、獲得氧氣。

雖然說都是呼吸，但生活在不同地方的生物用的方式卻大不相同，需要根據所在地來大顯神通，除了上述介紹的動物，你知不知道什麼其他特別的呼吸方式呢？

參考資料

• 鼻子喝水還是嘴巴喝水 by 台北市立動物園
• Pleural cavity by Niamh Gorman
• John B. West.  Why Doesn’t the Elephant Have a Pleural Space? PHYSIOLOGY (01.APR, 2002)
• 鯨豚的解剖演化和分類 by 環境資訊中心
• Mindy Weisberger. How Do Animals Breathe Underwater? Live Science (07.Dec, 2018)
• 台灣產長牡蠣解剖學的研究 by 台灣大學漁科所、中研院動物所
• 牡蠣養殖 by 金門水產試驗所