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現代生物科普


青蛙的選擇困難症
面對琳瑯滿目的商品時,許多人都曾有過選擇困難症的經驗。當選項越來越多,人們反而會更難做出決定,不但需要花費更多時間思考,甚至可能乾脆放棄購買,這種現象又被稱為選擇超載(choice overload)。 實驗示意圖(圖片來源:Hemingway, C. T et al. (2026).,採用 CC BY 4.0 授權。) 過去這類現象大多被認為與人類複雜的認知能力有關,不過後來研究發現,蜜蜂、螞蟻、蚊子與青蛙等動物,在面對過多選項時,也可能出現類似情形,顯示這種認知能力並非人類獨有的限制。 在自然界中許多動物求偶時往往不是一對一,而是許多雄性同時聚集展示,而對雌性而言牠們必須從眾多求偶者中辨認訊號、記住各自的特徵,再進行比較後,選出最佳配偶。然而當求偶者數量變多時,這項工作也會變得更加困難。 過去研究發現當青蛙、鳥類等以聲音求偶的動物聚集成群時,雌性的配偶偏好常會明顯下降。不過科學家一直不確定,造成這種現象的原因究竟是背景噪音遮蔽了雄性的叫聲,還是因為可選擇的對象太多,讓雌性本身陷入選擇困難。 科普氏灰樹蛙(圖片來源:Fredlyfish4,採用
8月26日讀畢需時 4 分鐘


游泳目纖毛蟲跨越四億年的宿主轉換
纖毛蟲門(Ciliophora)屬於單細胞生物,大多可以獨自在水中生活,但游泳目(Mobilida)這一群纖毛蟲把自己的生命史與動物緊密綁在一起。牠們會附著在魚類、軟體動物、環節動物、甲殼類等水生動物的體表或鰓上,靠著反口面(aboral side)的黏附盤(adhesive disc)固定身體。黏附盤中央排列著一圈特殊的齒狀構造,讓牠們能抓住宿主組織。少數種類能進入宿主體內,定居於泌尿生殖系統、腸道等器官。 一項研究從斯洛伐克兩處池塘採集 12 隻歐洲水蛙(Pelophylax esculentus),解剖後在兩個地點各找到一隻膀胱遭大量纖毛蟲感染的蛙隻,每個膀胱內都有數百個個體。仔細比較形態後,這些纖毛蟲被確認為過去未被描述的物種,命名為側褶蛙車輪蟲(Trichodina pelophylacis)。這種車輪蟲的身體高度約 66 至 82 微米,反口面有直徑約 36 至 47 微米的黏附盤,排列著 26 至 31 個齒狀構造。 側褶蛙車輪蟲(A-F)與 5 種兩棲類相關的同屬纖毛蟲(G-K)之形態比較。(A)反口面,可見黏附盤的整體構造;(B
8月24日讀畢需時 5 分鐘


倒掛在樹枝下生活,樹懶的骨骼解剖構造
樹懶一天大部分時間都在樹上度過,移動時常將身體懸掛在枝條下方,再以四肢輪流勾住前方的支點。多數四足動物的肢體主要承受的是身體壓在地面上的力量;樹懶經常處於完全不同的受力狀態,四肢必須長時間承受身體向下拉扯的重量。這種生活方式究竟在骨架上留下了哪些特徵?一項研究利用了電腦斷層掃描,從肩胛骨一路檢視到手指、骨盆與腳趾,嘗試把褐喉樹懶(Bradypus variegatus)的肢骨結構與牠們的懸吊生活連結起來。 實驗裡觀察了 9 具褐喉樹懶的冷凍遺體,包括 6 隻年輕雄性與 3 隻年輕雌性,個體原先來自巴西帕拉州卡斯塔尼亞爾附近的野外族群。遺體解凍後以螺旋式電腦斷層掃描全身製作三維骨骼重建。 褐喉樹懶的前肢明顯比後肢發達,肱骨顯示平均長約 9.17 公分,尺骨 8.19 公分、橈骨 7.07 公分;而股骨約 5.87 公分、脛骨 5.48 公分。對經常從樹枝下方懸吊的動物來說,長而強壯的前肢可以增加伸展範圍,也能在身體移向下一處支點時提供主要的懸吊力量。其肩胛骨相當扁平,肩胛岡(spina scapulae)清楚,提供多處肌肉附著區域。電腦斷層影像中沒
8月14日讀畢需時 5 分鐘


藍胸佛法僧雛鳥使用嘔吐物作為防身武器
還困在巢穴裡既不會飛也無法迅速逃跑的雛鳥,面對闖入巢中的掠食者,能採取的防禦手段非常有限。生活在歐洲與西亞一帶的藍胸佛法僧(Coracias garrulus)雛鳥,發展出一種特殊的反應,當牠們受到強烈干擾時,會從口中吐出帶有氣味的橙色液體。這種行為早已被鳥類學家觀察到,但這些嘔吐物究竟只是受到驚嚇後產生的生理反應,還是有實際功能,在早期並不清楚。 藍胸佛法僧(圖片來源:Artur Mikołajewski,採用 CC BY 3.0 授權) 化學防禦在動物界十分普遍,許多節肢動物與兩生類都會利用有毒或令人厭惡的化學物質降低遭到捕食的機率,有些動物還能從食物中取得特定物質,再將它們保留於體內供防禦使用。鳥類中的這類例子相對少見,因此研究者懷疑佛法僧雛鳥吐出的液體或許也是一套化學防禦系統。 佛法僧雛鳥吃下的食物以直翅目(Orthoptera)昆蟲為主,其中包括大量的蚱蜢。研究者分析親鳥帶回巢中的獵物,在錄影中辨識出的 112 件獵物裡有 103 件屬於直翅目,占了 92%。蚱蜢本身就以受到威脅時反芻液體聞名,而且這些液體可能含有從植物取得的次級代謝物
8月11日讀畢需時 4 分鐘


哺乳類也能透過腸道「呼吸」嗎?
呼吸衰竭的人要維持血液中的氧氣濃度是搶救生命時迫切的工作,臨床上可以透過呼吸器協助肺部換氣,病情極度嚴重時需要葉克膜(extracorporeal membrane oxygenation)維持氣體交換。有些動物早已演化出相當特殊的生存能力,當環境缺氧時牠們可以利用腸道吸收氧氣。所以一個日本研究團隊提出了大膽的問題,如果哺乳類的肺暫時無法提供足夠氧氣時,能不能把腸道變成另一條供氧途徑? 這想法的靈感來自泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus)等具有腸道呼吸能力的動物,泥鰍在氧氣充足時依賴鰓來呼吸,但遭遇嚴重缺氧時,後段腸道可以參與氣體交換。這段腸道有較薄的上皮與豐富的微血管,讓腸腔中的氧氣比較容易進入循環系統。研究者也注意到哺乳類的直腸同樣有相對薄的黏膜,而且肛門與直腸附近存在豐富的血管網,理論上具備讓腸腔內物質快速接近血液循環的條件。 泥鰍能透過腸道獲得氧氣(圖片來源:Timur Kalininsky,採用 CC BY 4.0 授權) 此概念被稱為經肛門腸道通氣(enteral ventilation via...
8月10日讀畢需時 4 分鐘


從美國食品污染事件認識環孢子蟲,藏在生鮮蔬果供應鏈中的寄生蟲
近期美國再度傳出食品遭卡氏環孢子蟲(Cyclospora cayetanensis)污染的消息,若把時間拉長,會發現這種寄生蟲早已反覆出現在美國的蔬果供應鏈中。2019 年,美國通報 2,408 起環孢子蟲病(cyclosporiasis)病例,部分疫情與進口羅勒有關;2020 年共有 1,241 例,其中大批病例涉及含胡蘿蔔、紫甘藍與結球萵苣的袋裝沙拉;2021 與 2022 年又分別出現 1,020 與 1,129 例和葉菜類相關的病例。到了 2023 年,另有 2,272 個病例未能追溯至特定作物。這些數字說明環孢子蟲已成為現代生鮮食品系統中一項持續存在的風險。 卡氏環孢子蟲的卵囊(圖片來源:Zhou Y et al. (2011),採用 CC BY 4.0 授權) 萵苣(圖片來源:Forest and Kim Starr,採用 CC BY 3.0 授權) 造成環孢子蟲病的主要病原為卡氏環孢子蟲,牠們是頂複門(Apicomplexa)的單細胞真核生物,目前被認為主要寄生於人類。感染者會隨糞便排出尚未孢子化的卵囊(oocyst),直徑約 8
8月6日讀畢需時 6 分鐘


在魚群之間散播的癌症,雲斑鮰黑色素瘤之謎
2012 年起,橫跨美國佛蒙特州與加拿大魁北克省的門弗雷梅戈格湖(Lake Memphremagog),陸續出現大量帶有黑色皮膚病灶的雲斑鮰(Ameiurus nebulosus)。部分病灶只是平坦的深色區域,部分則隆起成明顯腫塊,有的還分布在眼睛、鰓蓋與口部周圍。組織病理檢查證實這些隆起病灶是惡性黑色素瘤(melanoma);在 2014 至 2017 年的採樣中,患病比例高達 23% 至 37%,遠高於其他水域所見的情況。 門弗雷梅戈格湖(圖片來源:Curd EE et al. (2026),採用 CC BY-NC-ND 4.0 授權) 雲斑鮰(圖片來源:Unknown,CC0 1.0 公共領域) 黑色素瘤病灶(圖片來源:Curd EE et al. (2026),採用 CC BY-NC-ND 4.0 授權) 這場異常最初被視為水質污染的警訊,雲斑鮰廣泛分布於北美洲東部,也常被用作水域環境品質的指標。2011 年熱帶風暴(tropical storm)艾琳(Irene)造成嚴重洪水,地表逕流可能將污染物帶入湖中,因此研究人員起初必須考慮致癌化
8月4日讀畢需時 5 分鐘


人類為何能穩定用兩條腿走路?胚胎骨盆兩項發育的改變
人類直立行走依賴雙腿、脊椎與骨盆,其中骨盆是每一步能保持平衡的核心。與黑猩猩(Pan troglodytes)等其他靈長類相比,人類骨盆近似碗狀,上方的髂骨(ilium)寬短,向身體兩側彎曲,既能在單腳著地時穩定軀幹,也能承托內臟,也為頭部較大、肩膀較寬的胎兒提供生產空間。人類髂骨在胚胎早期仍保留靈長類常見的縱向生長模式,那麼這套發育程序後來是如何轉向形成適合二足行走的人類骨盆呢? 黑猩猩、始祖地猿(Ardipithecus ramidus)、智人(Homo sapiens)的骨盆形態。側視(上)、正視(中)、俯視(下)(圖片來源:Hogervorst T and Vereecke EE. (2014),採用 CC BY 4.0 授權) 髂骨為 2 號區域(圖片來源:Fred the Oyster,採用 CC BY-SA 4.0 授權) 研究裡分析妊娠約第 45 至 72 天人類胚胎與早期胎兒的髂骨,與小家鼠(Mus musculus)、皮氏倭狐猴(Microcebus myoxinus)、棉冠獠狨(Saguinus geoffroyi)、獼猴屬
8月3日讀畢需時 6 分鐘


認知偏誤測試首次應用於爬蟲類 紅腿象龜展現長期情緒狀態
目前研究已發現部分爬蟲類在遭受抓握、面對陌生環境或選擇喜愛食物時,會表現出焦慮、壓力與偏好等反應,但相較於哺乳類與鳥類,目前有關爬蟲類情緒的研究仍相當有限,因此牠們是否具有與其他脊椎動物類似的情緒能力,至今仍是動物行為學的重要議題。 研究人員經常利用認知偏誤(cognitive judgement bias)測試評估動物的情緒狀態,這種方法廣泛應用於哺乳類及鳥類,透過觀察動物如何解讀模糊訊息,推測牠們當下是樂觀還是悲觀,進而評估是否具有長期的情緒狀態。不過這項方法在過去卻鮮少應用於爬蟲類。 2025 年的一項研究則是首次將認知偏誤測試應用於爬蟲類,探討牠們是否也具有可持續一段時間的情緒狀態,並進一步了解焦慮等短期情緒,是否與長期情緒之間存在關聯。 這項研究以 15 隻不同年齡的紅腿象龜(Chelonoidis carbonaria)作為研究對象,並依體型大小分別安排於不同大小的測試場地,以避免體型差異影響實驗結果。 實驗裝置示意圖(圖片來源:Hoehfurtner, T et al. (2025).,採用 CC BY 4.0 授權。)...
7月29日讀畢需時 4 分鐘


齧齒動物為什麼無法嘔吐?從胃、橫膈膜到腦幹的答案
嘔吐雖然痛苦,卻是一套重要的保護機制,當有毒物質、腸胃刺激或某些藥物威脅身體時,神經系統會協調食道、胃、橫膈膜、腹肌與呼吸相關肌肉,把胃內容物排出口腔。貓、狗、雪貂、靈長類與鼩鼱都具備這項能力,但以往在實驗室裡卻幾乎從未看見過實驗小鼠嘔吐,不確定這是實驗室品系的特殊現象,還是整個齧齒目(Rodentia)的共同特徵;也不清楚是否因為消化道的構造,還是負責產生嘔吐動作的神經迴路和其他動物不同。 一項研究把比較範圍擴大到齧齒目的 3 個主要演化支系,納入小家鼠(Mus musculus)、褐家鼠(Rattus norvegicus)、唐氏田鼠(Microtus townsendii)、豚鼠(Cavia porcellus)、山河狸(Aplodontia rufa)、海狸鼠(Myocastor coypus)與美洲河狸(Castor canadensis),並以能夠嘔吐的非齧齒目動物包含臭鼩(Suncus murinus)、雪貂(Mustela putorius furo)和家貓(Felis catus)作為比較。 小家鼠(圖片來源:Amirekul,
7月27日讀畢需時 5 分鐘
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