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一次搞清楚造礁珊瑚與寶石珊瑚

活躍星系核_96
・2016/04/18 ・3061字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 554 ・八年級

文/戴昌鳳|台灣大學海洋研究所教授

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圖/thinkpanama @ flickr

大陸漁船在東沙大量採撈珊瑚、魚貝類和海龜的事件,再度讓珊瑚是否應禁止採捕成為關注焦點;另一方面,臺灣的珊瑚漁業也是眾人關心的議題。這兩件事看起來相似,事實上卻大不相同。前者採撈的是生長在淺海珊瑚,包括造礁珊瑚和紅扇珊瑚;後者則是生長在深海的寶石珊瑚;兩者的物種、價格、生態環境和採撈方法都大不相同。

珊瑚泛指會堆積碳酸鈣骨骼或骨針的刺細胞動物,包括水螅珊瑚、六放珊瑚和八放珊瑚等三大類,其中,水螅珊瑚的珊瑚蟲個體很小,呈細毛狀,觸手不明顯,而且種類較少;六放和八放珊瑚則是珊瑚類的大宗,牠們的珊瑚蟲和觸手都比較明顯,區別在於六放珊瑚的觸手是六的倍數,八放珊瑚則剛好八隻。在地理分布上,兩者從熱帶到寒帶、從淺海到深海都有分布,而以熱帶淺海的種類最多,最密集。當許多珊瑚的鈣質骨骼聚集和膠結在一起,形成堅固的立體結構,可以抵抗波浪,也可以讓許多生物居住或當作避難所,就成為珊瑚礁。 珊瑚礁是海洋中的綠洲,也是生機旺盛的海洋生態系,至少有數萬種生物依賴珊瑚礁生存,因此被認為是全球海洋保育的焦點。

造礁珊瑚多分布於淺海  但深海珊瑚也會造礁

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珊瑚礁。圖/Julie Gentry@Public Domain Pictures

珊瑚礁主要分布在熱帶至亞熱帶淺海;由於造礁珊瑚體內有共生藻,需要充足的陽光來行光合作用,以支持牠們的生長和造礁,因此幾乎都生長在水深 50 公尺以淺的海域。這些造礁珊瑚以六放珊瑚為主,牠們生長快,一年可生長數公分以上;八放珊瑚雖然也是淺海珊瑚礁的主要成員,但只有少數種類具有造礁功能,包括藍珊瑚、笙珊瑚和一些指形軟珊瑚等。

深海珊瑚是指分布在水深 50 公尺以深海底的珊瑚,包含六放和八放珊瑚種類;這些珊瑚體內沒有共生藻,完全仰賴捕食浮游動物或有機顆粒維生;牠們的生長緩慢,通常一年只長 1~2 公釐,因此長期以來被認為不會造礁,無重要生態功能;但是近二十年來,許多先進國家的深海探測都發現這些深海珊瑚可形成大型礁體,構成生物多樣性豐富的深海生態系,而且是許多海洋生物和漁業資源生存繁衍的關鍵棲地。這種深海珊瑚礁在大西洋、太平洋和印度洋都有發現,由於這些生態系普遍受到拖網漁業和環境污染的衝擊,因此受到廣泛重視,目前多處已被劃設為海洋保護區。

寶石珊瑚美麗的代價

深海珊瑚中最受矚目的就是寶石珊瑚。廣義上,任何可被當作珠寶販售的珊瑚,包括黑珊瑚、竹珊瑚,都可算是寶石珊瑚;狹義上則專指八放珊瑚亞綱的紅珊瑚科(Coralliidae)成員,牠們的價值高,也是珊瑚漁業的主要目標物種。紅珊瑚科全球共有 40 餘種,牠們通常生長在水深 100~2000 公尺之間的深海,只有分布在地中海的紅珊瑚(Corallium rubrum)可在水深僅 10 公尺的淺海發現;由於較易採集,早在二千年前就有地中海漁民採集紅珊瑚,當做珠寶販售的紀錄,這就是珊瑚漁業的起源。早期地中海的紅珊瑚經由絲路傳入中國,也經由海上貿易傳入印度和日本。此時期的寶石珊瑚由於產量稀少,而且是舶來品,價格非常昂貴。珊瑚被列為佛教七寶之一,代表佛祖化身;隨著佛教盛行,珊瑚在中國、日本和西藏都被當作寶物,代表財富與身分地位的象徵。

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紅珊瑚。圖/Arturo Donate@flickr

東亞的紅珊瑚採集顯然起步較晚。日本在 1870 年代發現琉球群島海底生產寶石珊瑚,於是發展出「纏繞網」來採撈這些深海紅珊瑚。這種網具使用石塊當作重錘,用來打落珊瑚,然後利用附掛的網子把珊瑚撈上來;當珊瑚漁船到達預定漁場,就放下網具,讓它隨海流漂動而打落、纏繞和採撈附著在海底山表面的珊瑚。這種漁法雖然不像拖網具有強大的破壞力,但是對於生長在底質表面的珊瑚和其他生物來說,仍然會造成嚴重的傷害;更何況這些珊瑚的生長速率緩慢,被開採過的漁場,往往需要很長時間才可復原。也正因為如此,每個新開發的珊瑚漁場都只有短暫的榮景,當產量大幅下降,就必須尋覓開拓新漁場。

日本珊瑚漁船沿著琉球島弧往南開拓漁場,1923 年在臺灣北部彭佳嶼海域發現寶石珊瑚,引進纏繞網採撈珊瑚,也開啟了臺灣的珊瑚漁業。初期以臺灣東北部和北部的海底山為漁場,並以南方澳為主要基地;然而榮景只維持數年,產量就銳減,於是再往南尋找新漁場;1934 年在澎湖海域發現有寶石珊瑚分布,又啟動澎湖南方的珊瑚漁業。

日治時期的臺灣珊瑚漁業,幾乎都掌握在日本人手中。二次大戰後,隨著日人撤離,臺灣珊瑚漁業曾經一度沉寂,其後藉著與日本人合作才逐漸恢復榮景,並且靠著臺灣漁民的勤奮和打拼精神,於 1960 至 70 年代達到生產高峰,珊瑚藝品加工技術也更為精進,建立臺灣為「珊瑚王國」的美譽。此時臺灣珊瑚漁船的採撈海域已經往南拓展到南海的東沙島附近。但是沒多久,珊瑚生產再度面臨困境,於是積極向外尋找拓展漁場的機會。

1980 年代,臺灣珊瑚漁船在夏威夷群島西北方的中途島和天皇海山鏈(Emperor Seamounts)發現豐富的寶石珊瑚資源,吸引大批漁船前往採撈,於是產量大增。根據聯合國世界糧農組織(FAO)的統計資料,臺灣珊瑚漁業在 1984 至 1986 年間的年產量都超過 350 公噸,產量大反而導致價格暴跌,其後隨著資源減少和美國政府的管制措施,產量在 1988 年之後就大幅滑落。其後,臺灣寶石珊瑚年產量大多低於 10 公噸,資源枯竭的警訊早已顯現。

國際上,自 2007 年起,美國和歐盟數度提議將寶石珊瑚列入華盛頓公約(CITES)二級保育物種,但是都被其他國家代表提出質疑,由於缺乏具體基礎資料而未能通過;然而,隨著國際海洋保育意識升高,資料逐漸累積,寶石珊瑚被列為保育物種應是遲早的事。原本我國漁業署也有意藉著珊瑚漁船逐漸汰舊不換新的方式,讓珊瑚漁業逐漸走入歷史。

停止開採 寶石珊瑚才有重新生長的機會

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死亡的珊瑚。圖/prilfish@flickr

但是在近年兩岸三通之後,由於寶石珊瑚深受中國大陸遊客喜愛而價格飛漲,自 2009 年以來,五年之間就飆漲約十倍。面對龐大的經濟利益和漁民請求,農委會漁業署改採開放登記及嚴審嚴管政策,於 2009 年訂定「漁船兼營珊瑚漁業管理辦法」,規定每艘漁船每年限捕 200 公斤,並限制在臺灣經濟海域內的五處漁區作業,作業時應開啟船位回報器,並填報漁撈日誌。雖然漁業署訂定的年總採撈量為六公噸,但是實際採撈量僅約三公噸;而且所採得的珊瑚中,90% 以上是「蟲枝」,也就是在海底死亡已久,被許多鑽孔生物蛀洞的分枝;其次是枯枝,即死珊瑚分枝;只有不到 2% 屬於活枝。從這些採撈記錄就可看出深海寶石珊瑚資源枯竭的慘狀,已經不是嚴格管理可以挽救,更不用談永續利用。

挽救深海寶石珊瑚資源的唯一途徑,其實就是停止採撈,讓牠們有重新生長和復育的機會;即使如此,恐怕也需數十年或百年以上時間,資源才會有些起色。但是在產業界每年高達百億的經濟利益和上萬從業人員可能失業的壓力之下,漁政官員無人願意承擔停止寶石珊瑚採撈的風險,最終結局可能是產業和資源兩敗俱傷。當海底的寶石珊瑚資源完全枯竭,珊瑚產業又將如何延續?

寶石珊瑚產業的解決方案也許是替代商品。寶石珊瑚的成分說穿了就是碳酸鈣和角質素(或稱珊瑚素),以現代科技生產人造珊瑚,其實並非難事;事實上,現今市場上販售的寶石珊瑚多有贗品,真假已難區分;如果利用工業生產而使寶石珊瑚回歸合理價格,並使深海珊瑚生態獲得生息和復原機會,應該是最佳方案。

原刊登於作者臉書網誌,經作者授權轉載。

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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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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》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》