2013年7月23日 星期二

尋找切片中的大猩猩

圖片來源:博客來

當你正在工作的時候,你的電腦屏幕上忽然飄過一隻大猩猩,你會發現它嗎?你會想,當然會發現。但是,研究顯示,當人們正在從事一項困難的任務時,往往就會錯過這樣的事件。

這種現象被稱為不注意視盲(IB)。在波士頓布里格姆與婦女醫院(BWH)的一項新研究中發現,即使是專家在他們的專業領域內,不注意視盲的現象依然很容易發生。

該研究發表在本週的心理科學。
研究人員解釋:「當我們正在從事一項艱鉅的任務時,這個工作就像一付眼罩,使就在我們眼前的刺激不被發現。 即使專家在他們自己的領域裡都容易受到影響。」

研究人員要24名放射科醫生進行一個肺結節檢測的任務。他們檢查了5個掃描影像,每個掃描影像平均包含10個結節。一隻平均大於結節48倍的大猩猩,在最後一個掃描影像中出現。研究人員發現,83%的放射科醫生沒有看到大猩猩。但是,研究人員跟踪放射科醫生的眼球運動發現,大部分錯過大猩猩的醫生都有直視著那些大猩猩。

視覺注意研究室主任說:「放射科醫生錯過了大猩猩,並非因為他們看不到,而是因為他們的大腦已經專注在當下要做的事 -- 尋找癌結節 -- 而不是尋找大猩猩。 這項研究有助於說明當我們專心時,我們專注的事物成為這個世界的中心,它決定了我們能或不能看到什麼。」

在BWH的研究結果進一步顯示,即使是專家,他們通常只看到正在尋找的事物,對於意外出現的事物常常視而不見。如果看過「為什麼你沒看見大猩猩?」那本書的讀者,對照書中第58-59頁的例子就會發現,即使是正常狀況下應該有可能會看到的東西(用以定位中央靜脈導管的導引線),只要出現的情況微乎其微,就有可能會視而不見;更何況飄過電腦螢幕的大猩猩呢?

這也是告訴我們,先入為主的看法,對於我們的觀察結果影響有多大。所以,我們在日常生活的人、事、物中,更應該保持一顆專注的心,不要讓心受到過去的經驗影響,這樣才不會誤人誤己。

參考文獻:

Christopher Chabris and Daniel Simons 著. 楊玉玲譯.為什麼你沒看見大猩猩?教你擺脫六大錯覺的操縱。
If you're not looking for it, you probably won't see it

2013年7月18日 星期四

果糖可能不是洪水猛獸,但是要健康就不要吃太多糖

大家第一次嚐到甜味的經驗是什麼呢?糖果?冰淇淋?在2011年2月的YouTube中,寶寶奧利維亞第一次嚐到香草冰淇淋時,臉上充滿了歡喜。當她的哥哥丹尼爾拿著蛋捲冰淇淋走近她時,她揮舞著她的胳膊,整個身體彎過去想要拿到它。

考慮到我們的細胞需要糖作為能源的這個因素,我們生來愛甜味是有道理的。但是我們吃多少糖,如何取得糖,以及糖如何進入人體,隨著時間過去已經發生了巨大的變化。人類開始務農之前,糖的來源完全來自於當地當令的植物和動物,那時候,我們的祖先沒有辦法多吃糖。直到公元前6000年,新幾內亞的人開始種甘蔗,咀嚼莖稈以吸取裡面的甜汁。甘蔗種植逐漸傳播到印度,在公元前500年時,人們已經學會用甘蔗汁製造粗糖。糖從那裡被移民和僧侶帶到中國,波斯,北非,並在11世紀傳到歐洲。


公元前500年人們就已經會製造粗糖了。
圖片來源:維基百科。


糖在歐洲有超過400年的時間是具有異國情調奢侈的的奢侈品,直到製造業可以大量生產這些「白色黃金」,使它以更實惠的價錢販售,才開始能夠普及。1493年,哥倫布將甘蔗帶到美洲,歐洲列強更在16世紀和17世紀於西印度群島和南美洲建立了大片的甘蔗園。因此,英國人在18世紀和19世紀之間的食糖消費量增加了1500%(依據「上癮五百年」,英國人每人消耗的糖,從1700年的兩公斤,到1890年代的40公斤,2)。到19世紀中葉,歐洲人和美國人已經把白糖當作一種生活必需品。今天大多數的加工食品(從麵包,麥片,鬆脆的小吃和甜點,汽水,果汁,沙拉醬和醬汁)中都有加糖,甚至我們也在未加工的食品中加糖來增添風味。

1800年代晚期位於留尼旺島(在馬達加斯加東邊,
現在是法國海外省)的甘蔗園。圖片來源:維基百科

吃太多糖不只是意志薄弱的問題,根據一群醫生,營養師和生物學家的說法,吃太多糖是會中毒的。這些專家中最有名的成員是加州大學舊金山分校的Robert Lustig教授。他還製作了一個YouTube節目「糖:苦澀的真相」。有幾個記者,如Gary Taubes and Mark Bittman,也得出了類似的結論。他們認為糖所造成的危險不只是蛀牙和鮪魚肚(按:原文為love handles,依據維基百科應該是鮪魚肚),它會損害我們的器官,並擾亂體內的荷爾蒙週期。吃太多糖,是造成肥胖和代謝性疾病(如糖尿病)的主要原因,同時也是心血管疾病的罪魁禍首之一。在美國,超過三分之一的美國成年人,還有大約一千兩百五十萬的兒童和青少年有肥胖的問題。1980年有五百六十萬美國人患有糖尿病,到2011年已經超過兩千萬。

糖是一種毒素的說法,是取決於人體從不同類型的糖獲得能量的細節。現今美國人(臺灣人也一樣)主要以兩種形式吃糖:蔗糖和高果糖玉米糖漿。蔗糖,是由一個葡萄糖分子和一個果糖分子組成的雙糖。在20世紀60年代,新的技術使美國玉米產業可以以低廉的成本,將來自玉米的葡萄糖轉換為果糖,生產高果糖玉米糖漿。雖然它的名字叫做「高果糖」玉米糖漿,但是果糖和葡萄糖的比例幾乎是相等的:它含有55%果糖,42%葡萄糖和百分之三其他糖類。由於果糖的的甜度是葡萄糖的兩倍左右,作為一種廉價的糖漿,用來取代從甘蔗和甜菜而來的蔗糖,(對廠商來說)是非常有吸引力的。(筆者按:因為蔗糖在常溫下是固體,需要加熱溶解;而高果糖玉米糖漿是液體,所以對於食品製造商來說,少了一個溶解的步驟,可以節省很多成本。)

無論我們吃的糖來自哪裡,我們的細胞會優先使用果糖和葡萄糖,而不是較大的蔗糖。腸道內的酶在幾秒鐘內就會把蔗糖分割成葡萄糖和果糖,所以對人體而言,蔗糖與高果糖玉米糖漿是一樣的。但是對於其組成分子卻不盡然如此。葡萄糖通過血液運輸到我們全身的組織,因為所有的細胞都能將葡萄糖轉化為能量。相比之下,只有肝細胞以及極少數的其他細胞,可以將果糖轉化為能量,也就是說果糖代謝幾乎完全靠肝臟負責。肝臟主要是將果糖轉化成葡萄糖和乳酸。吃太多果糖會對肝臟造成負擔:肝臟要花許多的精力轉化果糖,造成其他功能無法執行,產生尿酸,造成痛風,腎結石和高血壓。

人體嚴格調節在血液中的葡萄糖(俗稱血糖)濃度。葡萄糖刺激胰臟(中的胰腺)分泌胰島素,這有助於從血液中移除多餘的葡萄糖,並刺激瘦體素產生,從而抑制飢餓感。果糖不會刺激胰島素分泌而且還會提高grehlin的產生,使我們更饑餓。一些研究人員認為,吃太多果糖會使人們吃的比他們實際需要的更多。由加州大學戴維斯分校的研究顯示,吃太多果糖造成脂肪生產增加(尤其在肝臟),血液中的三酸甘油酯升高,這些都是動脈堵塞和心血管疾病的危險因子。有些研究發現脂肪肝與胰島素阻抗有關。胰島素組抗是細胞對胰島素的反應比平常低,造成胰腺需要製造更多的胰島素,直到它失去正確調節血糖的能力。科羅拉多大學丹佛分校的Richard Johnson認為果糖代謝產生的尿酸也促進了胰島素阻抗。而胰島素阻抗也被認為是導致肥胖和第二型糖尿病的主要因子;這三種疾病常常一起出現。

果糖(fructose)的結晶。最近這幾年的研究,似乎發現果糖
對人體有百害而無一利,真的嗎?圖片來源:維基百科

因為果糖的代謝似乎啟動了對身體有害的連鎖反應,Lustig以及其他的專家們認為果糖是糖家族中的爛蘋果。當他們說糖是毒素時,他們指的是果糖。然而,在過去的幾年中,其他的生物化學和營養專家對於果糖會威脅到我們的健康提出質疑,並認為即使以葡萄糖或其他糖來取代果糖也沒有用。首先,果糖專家John White指出,果糖消耗已經連續下降超過十年,但是肥胖率在這十年中持續上升。當然,光是看兩個趨勢並不能表明什麼。一個更有力的批評是有關果糖的研究都是建立在消耗了大量果糖的老鼠和人,研究中最多的多達每天300克,相當於一天喝八罐可樂,或是將飲食中絕大多數的糖都以果糖取代。事實上大多數人不會吃那麼多果糖,而且也很少光吃果糖不吃葡萄糖。

美國人和歐洲人平均每天吃100至150克的糖(相當於一年36.5到54.7公斤),其中大約有一半是果糖。要找到一個區域的人只吃含有葡萄糖不含果糖(或是含果糖不含葡萄糖)的食物是很難的。幾乎所有的植物都含有葡萄糖,果糖和蔗糖,而不是單一種。雖然有些水果(如蘋果和梨)果糖的含量是葡萄糖的三倍;但是大部分我們吃的水果和蔬菜含有相等比例的果糖與葡萄糖。例如,鳳梨,藍莓,桃子,胡蘿蔔,玉米和高麗菜,兩種糖的比例約為1:1。Taubes在紐約時報的一篇文章中聲稱「果糖是區別糖與其他富含碳水化合物的食物的點。其他碳水化合物(如麵包或馬鈴薯),經過消化分解只會產生葡萄糖。」這不是事實。雖然馬鈴薯和麵包都充滿澱粉(長鏈葡萄糖分子),他們也含有果糖和蔗糖。同樣的,Lustig聲稱,日本人的飲食可以促進減肥,是因為它是無果糖飲食;但是日本人每天也要吃大約83克的糖(來自於含果糖的水果,甜飲料和許多精心製作的糖果)。高果糖玉米糖漿的開發,有一部分的工作是由日本研究員高崎市美幸在20世紀的60年代到70年代負責(筆者按:其實還是比歐美的人少)。

蘋果與梨的果糖含量是葡萄糖的三倍,由於果糖的甜度
是葡萄糖的兩倍,或許這就是為何蘋果受人喜愛的原因?
圖片來源:維基百科


不僅許多令人擔憂的果糖研究使用了不切實際的劑量的果糖,使用老鼠為研究模型來研究果糖代謝的研究人員,也發現老鼠使用了非常不同方式來代謝醣類。在以同位素追溯果糖的人體旅程的研究中發現,肝臟將高達50%的果糖轉化為葡萄糖,大約30%的果糖轉化成乳酸,只有不到百分之一轉化成脂肪。相比之下,大鼠和小鼠將超過50%的果糖轉化成脂肪,所以用這些動物來研究果糖的代謝,可能會誇大果糖對人類的害處,特別是動脈阻塞,脂肪肝和胰島素阻抗。

在一系列的大規模分析研究中,多倫多的聖邁可醫院的John Sievenpiper和他的同事發現果糖對於體重,血壓升高或尿酸產生沒有影響。在2011年的一項研究中,Archer Daniels Midland重要的食品加工公司的營養科學家和他的同事,分析了從1999年到2006年間收集到的兩萬五千多個美國人吃糖的資料。他們的分析證實,人們幾乎從來不會只吃果糖,而且超過97%的人從果糖獲取的能量少於其他醣類。他們沒有找到任何果糖與三酸甘油酯,膽固醇和尿酸,腰圍或身體質量指數(BMI)的顯著的相關。在最近的BMC Biology Q&A裡,著名的糖專家洛桑大學的Luc Tappy寫道:「有鑑於我們的飲食中的果糖,主要來自含糖飲料,甜食和加糖的玉米脆片(cereal),果糖作為一種可有可無的營養素,在減肥計劃中限制糖的食用,或是對於具有發生代謝疾病風險的人來限制糖的食用,是安全的。然而,沒有證據顯示,果糖是唯一的,或甚至是主要造成這些疾病的發展的因素,也不是對每個人都有害。」

David Ludwig教授(同時也是紐巴倫基金會肥胖防治中心主任)說,要正確了解果糖的代謝,我們還必須考慮我們以什麼樣的形式吃糖。當我們喝汽水或吃冰淇淋時,我們的腸子和肝臟湧入大量的果糖。相對的,當我們吃蘋果時,果糖不會在瞬間全部到達肝臟。水果中的纖維素,只有我們的腸道細菌能分解,這大大的放慢了消化速度。這不只是食物纖維,還有它的結構。我們的酶必須先弄破蘋果的細胞,才能接觸到深藏其中的糖。

Ludwig說:「你可以在可口可樂裡面添加Metamucil(一種具有通便效果的纖維補充劑,主要的原料是車前草種皮)但是不會得到任何好處。」在一個小而有趣的研究裡,17名南非的成人吃水果餐(每天約20份水果)24個星期,相當於每天吃大約200克的果糖;結果他們並沒有發胖,或是罹患高血壓或胰島素和血脂濃度不正常。

為了強化他的論點,Ludwig使用升糖指數(糖生成指數,GI),衡量食品如何快速提高血液中的葡萄糖濃度。純葡萄糖和澱粉的食物,例如馬鈴薯,具有較高的升糖指數;果糖的非常低。 如果果糖是唯一導致肥胖和糖尿病的因子,而葡萄糖是良性的因子,那麼高血糖指數的飲食不應該與代謝疾病相關,但事實上它們是相關的。事實上,世界人口的一小部分可能因為代謝果糖有困難,而使得食用大量果糖對健康有危害;但是,現有的證據表明,對於大多數人來說,典型膳食中的果糖含量是沒有毒性的。

不過,即使Lustig對於果糖有毒的看法是錯誤的,但是他最基本的指示:少吃糖,是正確的。為什麼呢?因為超甜的食物(能量密度高但營養價值不大的食物)是我們為何攝取比我們需要更多的熱量的主因。這可能是個難以接受的事實,許多我們最喜愛的甜點,零食,玉米脆片,尤其是我們最愛的飲料,將我們的身體以遠超過它可以有效地代謝的糖分淹沒。奶昔,果汁,碳酸飲料,能量飲料,甚至不加糖的果汁都含有大量的糖可以被我們的消化系統瞬間吸收。

都不吃糖也不是什麼靈丹妙藥(筆者按:完全避免糖份的飲食其實不可能,因為蔬菜水果裡面含有糖份,肉類裡面有肝醣。飲食中糖份太低對身體是有害的,因為我們的身體優先利用醣類,其次是脂肪,再其次才是蛋白質。都不吃糖,會使得身體燃燒脂肪與蛋白質,有導致酮酸中毒ketoacidosis的風險。)。健康的飲食並不是只有拒絕第二塊方糖,或是把餅乾藏在櫃子裡不吃。我們要怎麼處理我們的飲食中所有多餘的脂肪(很多都是搭配著糖)呢?壞的膽固醇和鹽又要怎麼處理? Sievenpiper說:「如果有人越來越胖,糖的攝取是一定要減少的,但不要以為減少糖份的攝取後,我們就會成功減肥。肥胖比這複雜多了。在臨床上,的確有人是因為喝太多汽水和飲料發胖,但大多數人都只是吃太多。然後還要吃更多的雜糧、水果和蔬菜、魚、瘦肉。但是,均衡飲食只是健康的生活方式的一部分。我們需要運動來鍛練我們的心臟,加強我們的肌肉和骨骼,並保持靈活。運動,少吃加工食品,聽起來太簡單了,但比在我們的飲食中醜化單個分子來說,是一個更加細緻入微的方法。美國人從1970年和2000年之間,每年每天多攝取530卡路里的同時,體力活動也越來越少。真理是:大部分的人都應該努力吃少一點糖,但如果我們真正致力於保持健康,我們還要做更多。

筆者按:臺灣人民平均每日熱量攝取量在1935-54年時為1,915大卡,2011年時為2,685大卡,雖然比起90年代時(94年為2,904大卡)較為減少,仍然超出衛生署建議值(2,200大卡)甚多。(資料來源:行政院農委會)但是,農委會所提供資料為供應量,因此筆者再試著查詢之後,依據潘文涵等人的資料顯示,在1993-96年之間,國人每日攝取的熱量約為1960大卡。雖然平均而言熱量攝取並未超標,但國人運動量非常不足,應是近年來生活形態疾病(糖尿病、高血壓、心血管疾病)穩居十大死因的原因之一。

參考文獻:

1. Scientific American. 2013. Is Sugar Really Toxic? Sifting through the Evidence

2. David T. Courtwright. 上癮五百年. 薛絢譯.

2013年7月17日 星期三

專家估計在全世界每年有超過2百萬人因空氣污染死亡

上海的煙霾。圖片來源:Science Daily
一項新的研究發現,全世界每年因為人為的空氣污染,造成超過兩百萬人死亡。

雖然有人認為氣候變化會使空氣污染加劇及提升死亡率,但是在這項研究的結果顯示,氣候變化對於死亡率的影響很小;大部分的因為空氣污染所導致的死亡,還是人為造作的結果...閱讀更多

2013年7月16日 星期二

「親上加親」的新石器時代農夫

根據一項新的研究,人類「親上加親」的行為至少也有一萬年了。研究人員在約旦南部發現了已知最早的近親聯姻證據。雖然在長時間的近親繁殖會導致遺傳缺陷機率上升,但是研究小組認為它可能也有助於史前人類從狩獵和採集生活過渡到村落的定居生活。


表兄妹聯姻,早在一萬年前就有了。
圖片來源:李行的作品

雖然最足以證明血緣關係的證據是DNA,但DNA往往不易保存,尤其是在近東地區的新石器時代早期農業遺址,高溫和墓葬的形式 -- 在房子地板下的淺墳 -- 容易使遺傳物質(DNA)降解。因此,一些研究人員轉而尋找骨骼本身罕見的異常現象,來找尋可能存在的家族成員的連結。


德國美因茨大學的研究團隊,在研究約旦南部巴斯塔(Basta)的新石器時代遺址時發現,在大約9500到9000年前,有大概1000個農民住在這裡。其中有一個區域(可能是一個墓場),被發現至少有56具骸骨。

由於在過去的研究中,研究團隊已發現超過100個可以用來確定家庭關係的骨骼特徵,大部分位在牙齒和顎骨。雖然近親繁殖:如兄弟與姐妹,父母和孩子,甚至連堂/表親之間的聯姻,都會提升遺傳性疾病的發生率,但是與遠親聯姻也會使後代的骨骼特徵出現率提高,也就顯示了父母雙方已有血緣關係存在。因此,研究團隊在這56個骸骨中,尋找上顎(上頜骨)仍然保存完好的28個人進行研究。

其中有10個骸骨(約36%),出現雙側上頜側切牙發育不全(MLIA,上顎門牙缺少外面的兩顆;成人的上頷門牙有四顆,MLIA的病人只有中間的兩顆)的遺傳異常現象。MLIA發生在兩個成年男女,還有四個孩子只有非常小的門齒,牙科專家認為這也是MLIA。由於在一般的族群中,MLIA發生率很少超過4%,所以,研究人員們認為這是有力的證據,證明近親聯姻曾經在此地發生過。

這樣的事情在近代也曾發生過。在瑞士的一個小村莊,由於過去230年,接近80%的婚姻是近親婚配,使得那個村莊,21%的居民有MLIA,而所有居民的遺傳缺陷(MLIA)都可以追溯回在18世紀初的一對夫婦。

是否是因為這個地區(巴斯塔)與世隔絕造成近親婚配呢?研究團隊由許多證據認為,這個社區經常接觸的其他新石器時代的村莊,並非與世隔絕,所以近親之間的婚配對這些早期農民並非必要。事實上,這個地區一直是一個石器製造和貿易中心,因為在那裡發現了大量成品與未成品,包括綠松石,黑曜石和成品的文物,如珍珠母護身符,石環,以及那些在約旦南部其他地區可以找到的石器等。

既然當地與其他地區來往頻繁,那麼是否有這個可能,因為當地的人遺傳缺陷太多,使附近的村莊的居民,避之唯恐不及呢?缺少門牙不會導致外觀上的變化差距太大,因為在開育過程中左右兩顆牙齒會往中間長來填補缺洞,而且也沒有任何證據表明,具有MLIA性狀的家族成員受到不同的對待或掩埋。 再者,MLIA發生率提高也並不就代表曾經發生亂倫(如父母與子女,或兄弟與姐妹),可能只是表兄妹/堂兄妹聯姻的結果。

綜合許多研究結果,研究人員認為此地發生的近親聯姻應該是經過深思熟慮的選擇。雖然在其他新石器時代遺址沒有明顯的證據支持他們也曾發生過近親聯姻,但是研究團隊認為,如果近親繁殖在新石器時代早期經常發生,早期的農業社區很可能是經由這種「親上加親」的行為來作為鞏固家庭關係的方法。

雖然不能完全排除高頻率的MLIA可能是「純屬巧合」,但這一發現幫助研究人員了解社群由狩獵採集轉變為定居的農業生活後,如何建立及維繫社群成員之間的關係的方法。

筆者按:以前的社會的確也流行表兄妹聯姻,所以有所謂的「親上加親」這句話,不過,因為近親聯姻所生的子女,發生遺傳缺損的比例較高,所以我國已經在74年(1985)的6月修改民法第983條,

與左列親屬,不得結婚︰
一、直系血親及直系姻親。
二、旁系血親在六親等以內者。但因收養而成立之四親等及六親等旁系血
    親,輩分相同者,不在此限。
三、旁系姻親在五親等以內,輩分不相同者。
前項直系姻親結婚之限制,於姻親關係消滅後,亦適用之。
第一項直系血親及直系姻親結婚之限制,於因收養而成立之直系親屬間,
在收養關係終止後,亦適用之。

明訂旁系血親在六親等以內,旁系姻親在五親等以內,都不能結婚。且依據筆者查到的資料,戶政事務所提供的結婚證書裡面,也都有註明「結婚不得違反民法第983條規定」字樣。

當時,筆者還記得新聞還用了「表妹,再見!」這樣的標題來描述那一次的民法修正案。當然,從網路上查到的一些資料,還是可以看到仍然有民眾想要跟自己的表兄妹結婚,有些甚至因此尋遍其他國家的法律,想要在異國成婚。

撇開真愛不去考慮(大部分的婚姻應該都有真愛吧),近親聯姻在優生學上其實是不建議的,看看本文的幾個例子,真的打算要「親上加親」的現代人們,要好好考慮一下。

參考文獻:

1. Science Now. 2013. First Farmers Were Also Inbred - ScienceNOW
2. 全國法規資料庫
3. 聯合報. 2011/9/26. 26年前已禁 還有表兄妹想結婚

2013年7月15日 星期一

大猿的遺傳多樣性目錄描繪出靈長類動物的進化的框架和未來的保護策略

透過研究人類,黑猩猩,大猩猩和紅毛猩猩的遺傳變異性,過去1500萬年的類人猿歷史模型已經建構出來了。這是有史以來最完整的巨猿遺傳多樣性目錄,不僅闡明了來自非洲和印尼的巨猿進化和群體的歷史,並可望對於當前和未來的保護工作有幫助。
圖片來源:Science Daily


來自世界各地的75多名科學家和野生動物保護者,協助分析79頭野生和圈養的類人猿的遺傳資訊。這79頭大猿代表了六群:黑猩猩,矮黑猩猩(巴諾布猿),蘇門答臘紅毛猩猩,東部大猩猩以及西部低地大猩猩,和其他7個亞種。另外,也包含了九組人類基因。分析的結果刊載於「自然」雜誌上。許多國家的自然保護主義者,有些甚至居住在危險或偏僻的地方,也協助這個調查。

研究人員說,由於獲得野生大猿的基因標本很難,造成我們對於大猿之間的遺傳變異一直都不清楚。這項研究為我們提供最深入的調查,使我們瞭解迄今的巨猿遺傳多樣性,使我們瞭解大猿在演化上的歧異性與新種何時出現。

研究人員認為,收集這些資料對於瞭解大猿物種之間的分歧是至關重要的,同時對於尋找區分人類與其他靈長類動物的「遺傳密碼」也很重要。分析大猿的遺傳多樣性可以瞭解天擇、族群成長與崩潰、地理隔離和遷移、氣候及地質變化,以及其他因素如何形塑靈長類動物的進化。

除此之外,瞭解更多關於大猿的遺傳多樣性也有助於了解各種靈長類物種間對於相同疾病敏感度的不同,對於未來如何進行大猿的保育,以及對促進人類健康都很重要。舉例來說,伊波拉病毒(Ebola Virus)已經導致數千頭非洲的大猩猩和黑猩猩的死亡;而愛滋病毒,則是源自於猴免疫缺陷病毒 - SIV。

研究人員同時也對於靈長類動物的神經精神疾病感興趣。如自閉症、精神分裂症、發育遲緩、以及認知和行為障礙。
研究人員說:「因為我們的思維,溝通和行為方式使人類在靈長類中獨樹一格。我們正在尋找人類與其他大猿之間可能賦予這些特質的遺傳差異。這些差異,可以提供線索給研究人員,幫助他們找到人類基因中與認知、言語、行為相關的部分,或許也可以協助我們找到究竟是什麼樣的突變導致那些神經精神疾病。」

同時在本週發表於「Genome Research」的期刊論文中,研究人員們描述他們在無意中發現的第一個黑猩猩的史密斯 - 馬蓋尼斯綜合症(Smith-Magenis syndrome)的遺傳證據。這個疾病在人類造成身體,心理和行為的障礙。而這隻名為蘇西-A的黑猩猩的獸醫記錄,幾乎跟人的史密斯馬蓋尼斯患者的症狀一樣:超重、易怒、脊柱彎曲,最後死於腎功能衰竭。

除了為人類和他們的疾病的起源提供一個藍圖,新的資訊將有助於解決一個具有挑戰性的課題 -- 大猿物種瀕臨滅絕的困境。他們提供了一個重要的工具,解釋了為什麼目前動物園為了增加圈養大猿族群的遺傳多樣性所進行的育種計劃,反而導致圈養大猿族群的的基因與他們野生伙伴的基因差異擴大 。

動物園及保育團體為了避免近親繁殖所做的努力,可能反而造成在野外特定的地理區域的族群的遺傳標誌消失。舉例來說,其中一隻圈養繁殖的大猿的基因,帶有兩群截然不同的黑猩猩亞種的遺傳標誌,而這兩群黑猩猩在野外相距了2000公里以上。

研究還描繪了大猿譜系的許多變化。遷移、地形變化和氣候事件都會影響他們:包括河流的形成,大陸,島嶼等自然干擾的分區都會使大猿分離。與世隔絕的一群可能會因為被暴露在特殊的環境壓力下,導致族群波動和適應,甚至產生新種。

儘管早期的猿人和大猿的祖先們存在於同一時空,研究人員發現,大猿的進化史比人類複雜得多。

為何研究人員對這些大猿這麼感興趣?他們說,因為大猿與我們如此相像,也因為大猿對我們也充滿了好奇心。


「如果你看著在黑猩猩或大猩猩,這些傢伙會馬上轉過頭來看你的,」他說,「他們的行為就像我們一樣。我們需要找到方法來保護這些珍貴的物種,使他們免於滅絕。」



參考文獻:

Science Daily. 2013. Great ape genetic diversity catalog frames primate evolution and future conservation

2013年7月14日 星期日

溫室氣體(CO2)造成沙漠綠化

衛星圖片顯示由1982-2010世界各區域植被變化率
(圖片來源:Science Daily)
溫室氣體,主要是二氧化碳的上昇,是否只造成了溫室效應呢?根據聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)的研究,在過去30年間,二氧化碳(CO2)濃度的提升,造成所謂的「二氧化碳施肥」(CO2 fertilisation)現象,使得世界各地乾燥少雨的地區(包括澳大利亞,北美,中東和非洲)開始發生綠化。

那麼是不是表示溫室氣體的上昇終究還是能帶來一些好處呢?...閱讀更多

2013年7月13日 星期六

VR(Virtual Reality)的新功能:啟發同理心

VR (Virtual reality)的用處最近又多了一個:啟發同理心。

史丹佛大學(Stanford University)的研究人員製作了一個頭盔,受試者戴上頭盔後,必須用兩手兩腳走路,同時在鏡子裡看到自己成了一頭牛。

體驗他人的感受,是否就能同理他人?圖片:維基百科

在美國的牧場裡成為一頭牛,受試者會感受到被電擊棒戳的感覺,以及,最後走向屠宰場。

一位受試者寫道:

我習慣了以後,我開始覺得我是一頭牛;接近尾聲時,我真的覺得我要去屠宰場。我感到難過,我就要死了。最後那電擊棒的一戳,我真的感到傷心。

與會者回去以後記錄他們下週吃什麼。該研究試圖發現是否暫時「成為一頭牛」可以促使肉類消費量減少。

但是這個實驗的目的不是讓人變成素食者,而是望經由虛擬現實進一步改變行為,減少對環境的衝擊以及對氣候變化作出貢獻。在牛的情況下,啟發人對動物的同理心也對環境有益,因為少吃動物可以消耗更少的能源。”

在另一個史丹佛大學的實驗中,受試者們還體驗砍倒一棵樹。他們站在在虛擬現實的森林裡,聽到了風的沙沙聲和鳥兒的鳴叫。接著他們體驗手持鏈鋸鋸樹的感覺,感到鏈鋸鋸過樹身時樹的阻力,最後木材裂開,然後​倒在地上,發出雷鳴般的巨響。森林剎時間有如死一般的沈寂,鳥兒不再歌唱。
離開實驗室前,一名女子在桌上打翻了一杯水,並要求受試者幫她清理。受試者平均使用的紙巾減少了20%。
研究人員說,直到幾個月後,他還收到受試者的電子郵件告訴他,當他們走進商店看到衛生紙時,很難不想到那些倒下的樹。
筆者按:在環境議題中,常見的是開發與保護的兩方各執一詞,雙方都認為自己有道理,爭執不下。或許將來VR可以讓兩方各自體會一下對方的感受,這樣在溝通上或許會更容易。
筆者另外還想到,或許對於國內的醫療體系也可以開發類似的VR,讓患者/醫師體會到其他患者/醫師/護士的感覺,如此一來或許對於醫病的互動可以有更多的改進。
參考文獻

Scientific American. 2013. If you know how a cow feels, will you eat less meat?

2013年7月12日 星期五

光是聚焦在地球升溫攝氏二度就夠了嗎?

控制地球升溫在攝氏二度內就夠了嗎?最近在瑞士的研究告訴我們,對於海平面上升、海洋酸化以及糧食生產這三件事情上,光是控制升溫其實是不夠的--雖然我們也都知道「二度C」的目標已經認定無法達成了(嘆)。...閱讀更多

長尾鯊靠「甩尾」打昏獵物

如果你像長尾鯊一樣,有一條尾巴跟你的身體一樣長,拿它來「打東東」應該蠻好用的。只是,長尾鯊真的會用它來「打東東」嗎?...閱讀更多

長尾鯊(thresher shark)圖片來源:scientific american

2013年7月11日 星期四

農業,同時在肥沃月彎的幾個地方開始

幾十年來,考古學家一直在尋找農業的起源。他們的研究結果顯示,早期的植物馴化發生在西部和北部的肥沃月彎。在7月5日出版的「科學」雜誌上,蒂賓根大學和伊朗考古研究中心的研究人員證明,位於肥沃月彎東部,伊朗境內的扎格羅斯山脈(Zagros Mountains)山麓也是重要的早期馴化中心。

在2009和2010年,考古學家們在Chogha Golan挖掘出新石器時代非陶瓷的遺跡。這個遺跡總共有8米厚,年代可以追溯到11,700到9800年前。在這裡,考古學家們發現了豐富的建築遺跡、石器、人類和動物的描繪、骨器、獸骨-- 也許是最重要的 - -在近東曾發掘到的最多前陶新石器時代的燒焦的植物殘骸。

研究人員分析了來自Chogha Golan的超過三萬個植物殘骸,這些殘骸的年代橫跨2000年。研究結果顯示,在近東農業的起源來自於多個中心,而不是單一的核心區域,而肥沃月彎東部在馴化的過程中發揮了關鍵作用。

許多前陶新石器時代遺址,因為居住時間較短,能發掘的東西也不很多;這使得Chogha Golan對於重建人類生存發展的新模式的研究特別有價值。在Chogha Golan,發現最多的是野生大麥,山羊草和小扁豆,這些都是現代農作物的野生祖先。這些以及其他許多物種都在最低層(第十一層)大量發現,距今大約11,700年(最後一個冰河期結束時)。在第二層(大約是9.800年前),已經可以看到最早的馴化種小麥(emmer wheat)出現。

emmer wheat (Triticum dicoccum),是最早馴化的
幾種農作物之一,在義大利又名farro(法羅?)

Chogha Golan的植物殘骸代表了一個獨特的,長期的在肥沃月彎東部種植野生植物的記錄。在兩千年內,這個區域的經濟轉為以馴化物種為基礎的村落生活,並導致後續近東文明的興起。植物,包括數種不同的小麥、大麥、扁豆以及馴化的動物們,後來陪著這些近東的農民們走遍歐亞大陸西部,逐漸取代各地的狩獵採集族群。許多當時在肥沃月彎被馴化的植物,現在都構築了世界人口的經濟基礎。

參考文獻:

Farming started in several places at once: Origins of agriculture in the Fertile Crescent

演化跟不上氣候變化

如蠑螈、青蛙等兩棲類,因為具有透水的皮膚,造成他們
遷移上的困難;在氣候變遷的影響下,兩棲類已經面臨了
空前的生存危機。圖片:維基百科

氣候變化太快,使得植物來不及適應、也使得微生物的生態產生變化;連動物也被發現,他們演化的速度要上昇一萬倍(不可能)才能趕上氣候變遷的速度,否則只能遷移或是努力適應...或是滅絕。

人在這個地球上的種種造作,已經讓地球面臨全面崩壞的危機,但是我們還看到政府跟企業不斷的在鼓勵消費,能不使人感慨嗎?...閱讀更多

2013年7月9日 星期二

種子銀行含藏著解決未來糧食問題的關鍵

印度米混合著野生稻米。野生品種不只可以讓我們的飲食
添加風味,他們所攜帶的基因很可能也含藏著解決未來糧食
問題的關鍵。圖片來源:維基百科

為了跟上人口和收入增加的速度,研究人員估計,糧食供應必須在未來25年增加一倍。但是考慮到我們目前面對的氣候變化、土壤退化、水和土地的短缺等等問題時,要解決未來糧食需求的關鍵可能不止要靠遺傳學和植物育種的進步,還要再加上儲存在種子銀行中的多樣的植物種源來幫忙了。

怎麼說呢?世界上的開花植物有大約三十萬種,但人類熱量所需的八成來自於其中只有少於一打的種類。考慮到未來可預見的糧食危機,美國康乃爾大學植物遺傳學家蘇珊McCouch等人在7月4日的「自然」期刊中提出,人們需要再仔細的看看那些尚未被採用的植物。

McCouch說:「基因銀行持有數十萬種植物的種子和組織培養材料,這些都是由農田以及野生種群收集來的;它們可以提供植物育種者創建未來作物所需的原料。」。

「例如,過去植物育種者在篩選了超過6000個品種後,找到了一種野生的水稻Oryza nivara;將這種水稻與栽培種雜交後,產生了可以抵抗grassy stunt virus disease(水稻草狀矮化病)的新品種,而這種新品種在過去36年來廣泛的種植於亞洲。同樣在1997年,引進來自野生種源的基因,用以提升農作物對於環境的耐受力以及對害蟲的抵抗力,也為全世界省下/賺進了115億元。」

「雖然種子易於在世界各地的1,700個基因庫取得,但是它們並沒有在植物育種中充分發揮潛力。」McCouch說。

目前,因為缺乏相關基因以及它們所賦予的特質的資訊,使得育種者難以利用種子銀行內含藏的豐沛的遺傳資源。由於識別遺傳資源所需要的時間和精力很多,McCouch提出三點:

1. 針對種子銀行中的收藏進行一個大規模的基因定序,並評估這些植物的表現型(phenotype)建檔,以便開始預測它在農田裡的表現。
2. 進行大量的表現型的評估,不僅針對基因銀行的收藏,也包含了在地農作物與野生種和外國品種雜交後的子代,以找尋能適應本地環境的新品種。
3. 開發交流平台,促成各基因庫、農學家和育種專家之間進行國際間資料的彙整與交流。

這樣一個全球遺傳資源合作系統,根據McCouch估計成本每年約2億美元。

McCouch說:「這是很有價值的投資,考慮到光是在瑞士日內瓦附近的歐洲核子研究中心的大型強子對撞機運行每年就要花1億美元,而一架戰鬥機的造價也高達1.8億美元呢!」



參考文獻:

To feed the future, we must mine the wealth of the world's seed banks today, experts argue

全球變暖可能影響土壤中微生物的生存,進而對土壤的肥力及侵蝕產生影響

暖化不只是影響動植物,還影響對於表土形成至關重要的微生物。
這些微生物已經在表土裡活了幾百萬年,一旦消失,會對我們的土壤--然後是農業--產生什麼樣的影響呢?...閱讀更多

2013年7月2日 星期二

少數家庭節能可以減少很多溫室氣體的排放

住大房子當然舒服,不過消耗的資源也比別人多。
圖片來源:維基百科
家庭以及交通的需求佔二氧化碳排放量的70%。要如何降低社區的碳排放呢?若能從少數人下手,或許成效更大。看更多...

牛說:有錢難買早知道

圖片來源:維基百科

如果把工業飼育場所造成的人類的健康問題算進去,相信這些飼育場的產品應該是很貴很貴的。
人類為了自己的貪念想把獲利最大化,於是發明了工業飼育場,餵動物吃他們過去幾百萬年不曾吃過的東西,但是最後的苦果還是自己承受...看更多