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魚目混珠 以假亂真

大海子
・2011/11/08 ・3066字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 552 ・八年級

從眼說起

眼睛被稱為靈魂之窗,既是流露情感、表現生命的出口,也是吸收外界繽紛變化的入口。化妝品中之所以從未缺少和裝扮眼睛有關的眼影膏、假睫毛、修眉用品等,就是因為透過高明的修容技巧,往往可以讓丁點大的瞇瞇眼瞬間變成萬人迷的大眼睛,甚至是放「電」的電眼。簡單來說,就是希望引人注「目」。就因為人眼睛的一舉一動,一開一閤,往往成為別人閱讀心思的焦點,於是自古有「眉目傳情」、「使眼色」等詞,正說明眼睛在生活溝通上扮演著舉足輕重的角色。

然而眼睛也容易被矇騙,沙漠中出現的海市蜃樓,就是因為光的折射所產生的幻影;電影則是把靜態圖像快速連續播放而呈現出動態影像。這些都是生活中常見的例子,因此「眼見為憑」有時還真說不出一個標準。視覺的重要性和個體生存息息有關,雖然失明尚不至於在一時之間有生命危險,卻會造成個體生活各方面的不便。但個體透過視覺所獲得的環境資訊,往往受到個體生理功能、心理認知、經驗多重影響而有不同的解讀,產生不同的意義,進而影響個體的反應。所謂「看走了眼」、「看錯了」,其實應該解讀成客觀的事實被主觀地解讀之後所產生的心理反應。

喪失視覺也易使個體誤入危險之中而全然不自知,間接影響個體的生存。且眼睛所在部位靠近個體中樞神經系統的腦部—維繫著全身生理功能運行和掌控個體反應行動的樞紐,一旦受到傷害,連帶所引發的一連串骨牌效應,往往可能造成無可避免的惡果—喪失生命。從戰略的觀點來看,打擊敵人如能擊中要害或癱瘓敵人的視覺,就可以輕易擊潰敵人。因而保護雙眼,避免受到傷害,成為不可或缺的措施。

生存是所有生物的基本訴求,為了填飽肚子,必須四處行動獵食,因而個體常面臨隨時遭受天敵攻擊的挑戰。為了能在捕食和被捕食之間取得平衡,以便獲取最大的利益,能在自然界減少被天敵攻擊的機會,或受攻擊時增加逃亡的機會,個體勢必發展出動態性的生存策略。

在大自然界,獵物為了逃避天敵的襲擊,除了提高警戒,保持動作敏捷性,遇危險時能隨時逃入避難所(如洞穴中)外,尚可利用自身外形上的特殊紋路,達到偽裝欺敵或恐嚇的效果。其中類似真實眼睛的假眼點(false eye spot),就是許多生物的禦敵策略之一。

偽裝的真眼

在眼睛為蒐集環境資訊而必須外露卻又必須保護的考量之下,把雙眼加以偽裝,便能使其在維持視覺功能的基本運作下,又能降低眼睛被發現的風險。套句俗話說,就是讓天敵若不仔細「瞧」還真的看不出來。

既然每種生物的外形各有獨特性,如魚的外形就是流線形加上一個分叉狀的魚尾巴,因此當形狀特徵破裂不完全,輪廓也不復存在時,生物形體在別的個體眼中自然而然就「消失」在環境中。若能再利用視覺的呈像原理,使用相同色系讓對比效果差,使物體的輪廓不易顯現出來,就有欺敵的功用了。

舉例來說,鞍斑蝶魚身體後側上方有一明顯的大黑斑,破壞了魚輪廓的連續性,造成魚體外廓不成魚形,因而不易被天敵看出是完整的魚體;黃鑷口魚黑色的雙眼半隱入黑色頭部之中,只露出一半眼睛,半黑半白的頭部和身體明亮的黃色對比鮮明,魚形輪廓顯得支離破碎,讓敵人一眼望去,不知有魚的存在。這種利用互補顏色間接讓魚形完整性消失,且又達到隱密眼睛的功效策略,可說妙不可言。

故弄玄虛的假眼點

「以假亂真、虛晃一招」是一種偽裝技巧,是使用不掩人耳目,反而引人注目的逆向思考所發展出來的戰術。既然躲也躲不掉,那就大大方方地顯露出來,讓敵人一眼就分辨出物體的所在,但其實是一個不折不扣的欺敵目標。

像某些種類的蛾類或蝴蝶棲息時,在翅膀下緣或周邊會露出兩個極大假眼點,這些假眼點又大又圓,輪廓明顯,顏色鮮艷,對比強烈,大老遠就可以看得出來是一雙烏溜溜的「大眼睛」。乍看之下,敵人會誤以為是龐然大物的眼睛,讓掠食者望之生畏,不敢靠近,而被獵殺的生物正藉這策略達到不戰而「驅敵」的心理戰效果,進而保護自身的安全。

海洋魚類中借用斑點或假眼點來避敵的種類比比皆是,其中又以棲息在陽光豔麗,水質清澈透明的珊瑚礁中的蝴蝶魚是箇中翹楚。海洋生物學家曾對蝴蝶魚身上的假眼點進行一系列的研究,發現假眼點之所以能在蝴蝶魚身上產生極大的保護作用,在於它可能具有欺敵、誤導或威嚇等多項功能。而為了能充分發揮這些功能,假眼點出現在魚體身上的部位,就是關鍵因素之一。

一般而言,蝴蝶魚的假眼點大都分布在魚體生理機能比較不重要的位置上,如背部上緣處,而非內臟所在的腹部。鏡斑蝴蝶魚就是最佳的例證,牠在鮮黃亮麗的體表上,背鰭下緣有一個明顯的假眼點,真正的眼睛則隱藏在深黑色眼罩(eye mask)內,不輕易被敵人看出。

其中的原因在於眼睛位於頭部,是神經中樞所在,而大腦神經中樞掌管所有的生理機能,一旦受到攻擊破壞,所有的生理機能很可能隨即受到連帶的影響,個體行動能力也可能停止,甚至會癱瘓不能行動,遑論迅速逃離天敵的獵捕。由此可知,眼睛常是掠食者攻擊獵物的最佳參考點是有其道理的,因為若能有效攻擊獵物的眼睛,往往就可以達到一擊致命或癱瘓獵物的最佳效果。

有些魚類身上的假眼點在背鰭下緣、臀鰭邊緣或尾柄,這些位置雖略有不同,但都具有異曲同工之妙—遠離真正眼睛的位置。例如揚旛蝴蝶魚的假眼點出現在背鰭近末端上緣處,而背鰭後緣是質地柔軟的鰭條,即使受損了,既不會對個體產生生命的危險,又不會對游泳能力產生巨大的影響。在受到攻擊的瞬間,個體仍可以藉由尾鰭大力的擺動,迅速逃離天敵的攻擊範圍,躲入鄰近洞穴中或逃之夭夭。

有些蝴蝶魚身上的假眼點較真實眼睛大2至3倍,這些較大的假眼點從遠處看就是明顯可見的圓點,因而有讓天敵誤判發動攻擊距離的欺敵作用。因體型較大的物件往往會誤導掠食者,產生獵物和己身之間距離較近的錯覺,因而會在距離獵物較遠處就發動攻擊,結果使得獵物提早察覺掠食者的攻擊動向,而有充分的時間逃避或適時採取威嚇的動作,以防禦所遭受到的攻擊。

總括而言,假眼點受到天敵攻擊的蝴蝶魚,因為真實眼睛所在的頭部未受害,在受襲擊的一瞬間,雖受到驚嚇,但仍保有清晰的意識與奮力掙脫掠食者的逃避能力,頂多只是受到皮肉之傷或損失幾支背鰭的軟條而已,而非被擊中要害,喪失生命。

老少皆宜 蔚為流行

以假亂真的偽裝技倆不僅適用在魚成體,許多種類的幼魚(juvenile)時期身體上都會出現假眼點,有些在背鰭,有些在尾鰭,有些則在臀鰭。雖然出現的位置因種類而異,但都有達到欺騙天敵而減少被攻擊的機會,增加生存機率的功能。雖然有些魚種類的幼魚長大之後,仍保有假眼點欺敵,但有些假眼點會消失,有些則是改變眼點出現的位置,和幼體並不相同。

這些假眼點也出現在體型較小的珊瑚礁魚類如藍刻齒雀鯛身上,在牠一身藍的體色中,只有在背鰭後半部基底邊緣出現一個黑點,顯得分外鮮明,藉此轉移掠食者的攻擊焦點。由此可見,處於危機重重的環境中,玩弄體色變化的欺敵戰術,在珊瑚礁魚類中還頗流行的。

俗話說:「一招半式走江湖。」棲息在危機四伏的大海中,魚兒若沒有演化出足以自保的招式,恐怕難逃險惡掠食者的毒手。珊瑚礁魚類發展出神奇的化妝術,運用顏色和形狀交互變化的效果,在花團錦簇的珊瑚礁生態系中,達到嚇唬天敵的目的,終能在險惡環境中存活下來。珊瑚礁魚類可說是把江湖「一點」訣發揮到極致的經典範例。

本文原發表於作者臉書網誌[2011-11-06]

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大海子
53 篇文章 ・ 0 位粉絲
希望以人文關懷的觀點,將海洋生物世界中的驚奇與奧妙, 透過多媒體的設計與展現,分享個人心得給社會大眾, 期望能引起更多人關心海洋的公共議題, 為保護海洋略盡一份心力。


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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科技魅癮_96
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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》