2014年10月29日 星期三

鳥寶寶還沒出生前也很聰明喔!

我們的小寶寶(32至39週)在媽媽肚子裡就能辨別男生、女生跟陌生人的聲音,其他生物的小寶寶有沒有這麼聰明呢?最近發表在皇家科學院刊B的研究報告裡,科學家發現澳洲的鳴鳥壯麗細尾鶇鶯(Malurus cyaneus,fairy-wrens)的小寶寶們也能辨別親鳥的鳴叫以及無意義的噪音。
壯麗細尾鶇鶯(雄鳥)。圖片來源:wiki

研究團隊對43個孵育13至14天的蛋(壯麗細尾鶇鶯約14天孵化)播放無意義的噪音、其他鶇鶯的叫聲或親鳥孵蛋時的叫聲一分鐘,同時測量胚胎的心跳。他們發現鶇鶯寶寶在聽到其他鶇鶯的叫聲以及親鳥的叫聲時,心跳會變慢;但是聽到無意義的噪音時並不會有同樣的現象出現。

因此,科學家們認為鳥跟我們一樣,在出生前就已經開始學習了。畢竟,學會辨別媽媽的聲音是很重要的,這樣才能在出生後順利地跟媽媽討食物,不是嗎?

參考文獻:

2014/10/28. Fairy-wrens, like humans, learn as embryos. Science Now.

2014年10月18日 星期六

含糖飲料使你的細胞老化

含糖飲料(汽水、果汁、茶飲等)因為含有大量的糖,經常飲用會使我們肥胖,並引發糖尿病、高血壓等疾病;但是,最近發表在美國公衛期刊(American Journal of Public Health)上的文章告訴我們,含糖飲料對我們的危害可能不只於此。

含糖飲料。圖片來源:wiki

加州大學舊金山分校(UCSF)的研究團隊,針對在1999年至2002年參加了全國健康和營養調查(National Health and Nutrition Examination Survey)的5,309參與者,向政府取得存儲的DNA樣本後,測量這些參與者的端粒(telomere)。這些參與者的年齡介於20〜65歲,無糖尿病史或心血管疾病。

研究團隊發現,含糖汽水的消耗量與端粒長度有關。總體來說,參與者平均含糖蘇打水消耗量為12盎司,而大約21%的參與者,每天喝至少20盎司含糖汽水。如果用端粒的長度,來做為計算細胞年齡標準的話,這21%的人,他們的細胞比整體平均老了4.6歲。

目前已知的是,端粒縮短與組織氧化損傷,發炎,以及胰島素阻抗都有關。

研究團隊也提醒大家,因為這個測試只作了一個時間點,如果要更加確定端粒的長度與含糖飲料的消耗有關的話,更詳盡的測試還是需要的。此外,由於參與者並不包含兒童,所以含糖飲料對兒童的端粒的影響,也需要測試後才能確定。

台灣的特色含糖飲料:茶飲。圖片來源:wiki

在國外,含糖飲料主要指的是汽水(carbonated soft drinks)與果汁(juice drinks);在台灣,除了汽水與果汁以外,含糖飲料應該還要包括茶飲。無所不在的茶飲,含糖量不輸給汽水與果汁;而台灣隨處可見的飲料店,動輒以買一送一等促銷方式,更培養了一群「茶飲寶寶」。這些「茶飲寶寶」從小喝慣了有味道的飲料,幾乎是不喝水的,但是每天大量的糖份攝取,姑且不論端粒是否變短,但我們有13歲就得糖尿病的小朋友,甚至有10歲以下的中風患者...難道還不該小心嗎?

參考文獻:

2014/10/16. Sugared soda consumption, cell aging associated in new study. Science Daily.

2014年10月11日 星期六

科學家與樂器的交會:弦樂器的演化樹

能將工作與興趣合而為一,應該是很多人的夢想。不過,在聖路易(St. Louis)的Donald Danforth Plant Science Center工作的Dan Chitwood顯然很認真的在實踐這點。身為植物型態學家,他的工作是研究蕃茄如何在氣候變遷下為了適應產生型態上的演化;但是他有個休閒活動:拉中提琴(viola)。

有一天,他決定要來研究提琴的型態演化。於是他由Cozio.com這個網站上下載了數千把提琴的正面與背面的照片,使用免費的統計軟體來分析這些提琴的本體與F孔(發聲孔)的型態。

最後,他得到了如下的演化樹:

圖片來源:Scientific American
Dan分析的樣品包含了上下共四百年,大約9,000把提琴。他發現同一「家族」的製琴者,他們的提琴形狀雖然會因人而略有不同,但是由演化樹的分析上看來,同一「家族」的人的製琴技術,顯然是一脈相承的。

紅色的演化樹,是目前炙手可熱的斯特拉迪瓦里琴(Stradivarius)的製琴家族Stradivari;他們家族的琴屢次在佳士得(Christie's)拍賣中取得高價(最高價前五名都是他們的琴)。

綠色的是Stainer家族。Jacob Stainer(1617-1683)是奧地利的製琴師,在Antonio Stradivari(1644-1737)開始製琴之前,他就已經開始製作提琴了。

紫色則是Amati家族(1538-1740),他們來自義大利,始祖是Andrea Amati。Andrea Amati創制了「提琴家族」(大提琴、中提琴、小提琴),同時也規範了提琴的基本形式、形狀、尺寸、材料和製作的方法。

而藍色是義大利的製琴家Giovanni Paolo Maggini(1580-1630)。他是Gasparo da Salò老師的得意門生。他只有一位弟子 Valentino Siani。

看著這個演化樹不禁莞爾。能夠把自己的專業跟嗜好完美的結合,而且還發表在PLOS One上面,這樣的事情,應該也不太多。

參考文獻:

Rebecca Boyle. 2014. Plant Biology Informs the Origins of the Stradivarius. Scientific American.

Daniel H. Chitwood. 2014. Imitation, Genetic Lineages, and Time Influenced theMorphological Evolution of the Violin. PLOS One. DOI: 10.1371/journal.pone.0109229

中美洲釀酒始於第三世紀,但是他們釀酒可能不只是為了博得一醉

因為細菌無所不在,世界各地的人們很早就發現,只要他們把煮熟或磨碎的穀物靜置個一兩天,在水氣的幫助下,穀物就會因為發酵作用(fermentation)成為不一樣的東西--酒。因此,各種各樣的發酵產物(主要是酒)很早就出現在各種不同的文明。肥沃月彎(Fertile Crescent)的人釀麥酒、葡萄酒,華北地區的人釀米酒。

在1521年,西班牙人征服阿茲特克人(Aztec)的時候,就發現他們喝一種稱為pulque的酒。這種酒是使用成熟的maguey龍舌蘭的汁液,經過發酵而成的一種黏稠的飲料。

pulque。圖片來源:維基百科
用來製作pulque的龍舌蘭(Agave americana,與製作有名的龍舌蘭酒tequila的blue agave不同),在西元第三世紀就已開始有人工種植;而野生的maguey則是更早就開始利用。這類的植物因為不是每年開花,有些甚至幾十年才開一次花,所以有個俗稱叫做century plant,意即「一世紀開花一次」的植物。不過就筆者所知,最高紀錄似乎是60年,還不到一世紀。

maguey龍舌蘭。圖片來源:維基百科
要生長12年的maguey龍舌蘭的汁液,才能用來釀酒。如龍舌蘭這等龐然大物,葉子的邊緣又長了許多尖刺,當初的中美洲原住民們是怎麼發現它的用處的呢?目前認為最有可能發生的,可能是從觀察到囓齒類動物啃咬龍舌蘭吸取汁液的行為,理解到這種植物有汁液可以飲用。

對於居住在墨西哥中部高原的古代中美洲原住民們,pulque酒是由特定的人負責釀造的,主要用在宗教的儀式中,如在Mayahuel女神和Mixcoatl神(Mixcoatl是狩獵之神)的慶典中,祭司和殉葬者會飲用pulque。除此之外,貴族和祭司在慶祝勝利時也可以飲用。至於平民,則只有老人和孕婦被允許飲用。

因此,maguey龍舌蘭是古代墨西哥最神聖和重要的植物之一。不管在神話、宗教上它都佔有很重要的地位。pulque首次出現於大約是公元第三世紀,在1968年出土於普埃布拉(Puebla)的喬盧拉金字塔(the pyramid of Cholula)中的大型壁畫「pulque酒飲者」。

雖然過去一直有人懷疑,居住於墨西哥谷地(Valley of Mexico)的特奧蒂瓦坎(Teotihuacan)的人們,由於當地在海拔2200公尺的高山上,經常面臨寒冷的冬天以及較少的雨量,威脅到他們的穀物收成;所以,他們應該也很早就開始釀酒了吧?但是科學家們一直無法找到證據證明,那裡的人喝酒--也就是,喝pulque(tequila是在十六世紀西班牙人帶入蒸餾技術後才有的)。

特奧蒂瓦坎(Teotihuacan。圖片來源:維基百科

最近,結合了國際團隊的一項研究證明:特奧蒂瓦坎地區的人,至少在第三世紀就已經開始釀造pulque了。

考古學家在特奧蒂瓦坎發現了幾個陶瓷的壺,裡面用過樹脂(resin)處理來防漏。他們認為這些壺很可能被古代中美洲的墨西哥人用來釀酒,於是他們使用氣相層析來分析這些壺裡面殘留的化學物質。

結果發現,這些壺裡面含有Zymomonas mobilis的代謝物(complex hopanoids)。而Zymomonas mobilis正是用來製作pulque的細菌;它除了在中美洲用來釀造pulque之外,非洲的人們也用這隻菌來釀造棕櫚酒(palm wine)。不過,當他出現在啤酒跟蘋果酒(cider)裡面,可是會害這兩種酒壞掉喔!

由於pulque這種酒非常的濃稠,有人甚至說喝一杯就飽了;因此,研究團隊認為,在特奧蒂瓦坎釀造pulque,可能不只是為了飲料的用途而已。畢竟在2200公尺的高山上,以玉米和豆類為主食的中美洲原住民們,他們日常的溫飽經常會受到乾旱的威脅。因此,採取maguey龍舌蘭的汁液製作pulque,可能除了單純的休閒性飲用之外,還有解飢的目的存在呢!

(臺大科教中心擁有此文版權,其他單位需經授權始可轉載)

參考文獻:

2014/9/15. Drinking up at Teotihuacan. Science Now.

2014年10月4日 星期六

sapa(薩帕):古羅馬人的糖

在「伊莉莎白女王的黑牙齒」一文中,我們提到歐洲人在十字軍東征之前是沒有看過、吃過蔗糖的,但是,喜好甜味是人們的天性:母乳是甜的,因為帶有乳糖;成熟的水果是甜的,因為有蔗糖。我們數百萬年來已經被訓練得喜好甜味,因此,雖然歐洲人在十世紀之前沒有吃過蔗糖,但是他們會去採集蜂蜜。

蜜蜂的馴養從古埃及時代開始,但是對於喜愛甜食的人們來說,蜂蜜常常還是不夠的,因此羅馬人有另一種甜味的來源:薩帕(sapa)。

薩帕(sapa)。圖片來源:wiki
薩帕也常被稱為土星之鹽(salt of Saturn)或是 Goulard's powder(Goulard是一位法國的外科醫師)。羅馬人用薩帕來製作甜食,也用它來保存葡萄酒。當時很受歡迎的「阿比修斯食譜」(Apicius)中總共計載了450種食品,其中有85種都加了薩帕。

當時有人說,喝了加薩帕的葡萄酒會頭痛,甚至有女人因為喝了加薩帕的葡萄酒而引發流產。雖然筆者也有聽過,有人吃了太多糖會頭痛,但是吃糖導致流產的倒是沒聽說。所以,這個薩帕到底是什麼呢?

薩帕並不是來自天然的來源(當然,要看天然的定義是什麼)。薩帕是來自於將發酸的葡萄酒放在鉛鍋裡煮沸所產生的,剛煮好的糖漿被稱為defrutum,濃縮後形成的結晶叫做薩帕。

看到這裡,不知道您會不會覺得有點毛毛的?鉛鍋?

我們現在的人都知道不可以用鉛製的容器煮東西,甚至盛裝任何要吃/喝的東西。但是羅馬時代的人,並不知道鉛對人體可能產生的問題。他們用鉛製做水管運輸飲水,用鉛白跟鉛丹做油漆刷牆壁,用鉛製作烹調器具。

不知道他們是什麼時候發現,把葡萄酒放在鉛鍋裡面煮沸,會產生帶有甜味的物質;但是在當時流傳下來的薩帕的配方中,的確特別提到要在鉛鍋裡面煮沸葡萄酒,而且發酸的葡萄酒效果更好。

所以,到底薩帕的成分是什麼?

薩帕其實是醋酸鉛。將發酸的葡萄酒在鉛鍋中烹煮,酒中的醋酸會與鉛鍋產生化學作用,產物就是醋酸鉛。

薩帕的化學成分:醋酸鉛。圖片來源:wiki
近代有人用古方製作薩帕之後,發現裡面的鉛含量約為0.1%(1000ppm)。這樣高的鉛含量,不需要吃很多就會引發鉛中毒;而日積月累的食用也會導致慢性鉛中毒。

由於古羅馬人是如此的喜愛在食物中加入薩帕,加上他們又使用薩帕來保存葡萄酒,還有使用鉛製的水管與鉛製的塗料、化妝品(氧化鉛的眼線膏)...有學者認為,古羅馬人之所以生育率低,是因為鉛中毒;而古羅馬帝國之所以衰亡,是因為領導階層都慢性鉛中毒了:由於長期暴露在低劑量的鉛中,鉛會取代鈣,對神經傳導造成干擾,妨礙腦的認知/思考功能。

而且,不僅僅是古羅馬人在葡萄酒中加入鉛,後來的歐洲人,也把鉛加入葡萄酒來延長它的保存期限;直到1694年德國的高克爾醫師(Eberhard Gockel)發現鉛會造成腹部絞痛等症狀後,把鉛摻入葡萄酒的行為才慢慢(不是馬上喔!)走入歷史。

不過,如果您覺得把鉛加在葡萄酒裡面是很可怕的事的話,其實以前的歐洲人還會用含砷的塗料來製作壁紙、作畫呢!

參考文獻:

約翰‧埃姆斯利。致命元素:毒藥的歷史。三聯書店。
Wikipedia. Lead (II) Acetate, Lead, Honey bee.
Bee Wilson. 美味詐欺:黑心食品三百年。八旗文化。