現代生物科普（付費）

許多湖泊、池塘與濕地彼此之間並沒有直接相連的水道，但裡面卻常常出現相同或相似的魚類。這個現象長久以來困擾著生物學家，魚類究竟如何跨越陸地成功抵達新的水域並建立族群？過去曾有人提出各種假說，其中最常被提及的一種，是魚卵附著在水鳥的腳或羽毛上，被鳥類攜帶到其他水體。但實際證據始終相當有限，使這個推測長時間停留在假說層面。 多數生物的擴散通常發生在相對短的距離內，但偶爾出現的長距離事件，會對物種分布範圍造成深遠影響。對於生活在水中的生物而言，跨越陸地尤其困難，故任何能夠協助牠們穿越這種障礙的機制，都具有重要的演化與生態意義。研究者近年開始思考另一種可能的途徑，某些生物也許可以在被其他動物吞食後，仍然存活並隨著排泄物被帶到新的環境。這種經由動物消化道運輸並完成擴散的過程，被稱為 內攜傳播 （endozoochory）。

多肉植物在人類文化與自然景觀一直佔有特殊地位，從沙漠中的仙人掌到窗邊盆栽的景天科植物，它們肥厚飽滿的外型令人聯想到水分充足與生命力的堅強。多肉植物的主要特徵在於能夠將水分儲存在植物組織中，使植物在外界水源短暫中斷時，仍能維持一定程度的生理活動與代謝運作。 但什麼樣的植物才算多肉植物，其實沒有一個絕對清楚的界線。早在 18 世紀，植物學家就曾嘗試定義這類植物，例如有人把「無法製作成乾燥標本的植物」視為多肉植物，但這種說法過於馬虎。現代研究通常將多肉性理解為一種生理與形態的綜合特徵，要能植物在某些器官中儲存可利用的水分，使其能暫時脫離外界水源供應。這些水分大多存在於細胞內部，而不是細胞間隙。

長頸鹿高聳的身形如何將血液送到遠在兩公尺以上的頭部？血液有重量，重力將它往下拉，會對血液產生靜水壓梯度（hydrostatic pressure gradient），使得每增加 1 公尺高度，就需要額外約 77 mmHg 的血壓才能維持正常的血流。故長頸鹿的心臟必須長期維持極高的動脈血壓，才能讓血液打上去，讓大腦獲得足夠的血液供應。 大多數哺乳動物的平均動脈血壓通常落在約 100 mmHg 左右，但成年長頸鹿在心臟高度的平均動脈血壓卻可達 200 到 250 mmHg，超過一般哺乳動物的兩倍。這種高壓的循環系統，使長頸鹿的心臟必須付出巨大的能量成本。研究指出，長頸鹿左心室的能量消耗約佔整個身體靜止代謝率的 16%，而體型相近但頸部較短的哺乳動物，這個比例通常只有約 9%。即使長頸鹿低頭喝水或行走時，平均動脈血壓仍維持在這樣的水準，所以心臟幾乎一生都在承受沉重的能量負擔。

自然界裡，植物與動物之間的互利共生關係極為平凡。花朵利用顏色與氣味吸引授粉昆蟲，果實則以甜味吸引動物協助散播種子。大多數這類訊號都依賴視覺或嗅覺。但藉由聲音或回聲來吸引動物的植物就非常特別了。 生長在婆羅洲森林的 赫姆斯利豬籠草 （ Nepenthes hemsleyana ）會利用蝙蝠來獲得營養。這種植物的捕蟲瓶的主要用途不是依靠捕捉昆蟲來補充氮源，反而是接收蝙蝠的糞便來獲取其中的氮。當地的蝙蝠排泄物平均可增加此豬籠草約三分之一的氮吸收量。對於生長在貧瘠泥炭土壤中的植物而言，如獲至寶。同時蝙蝠也從這段關係中獲得相對的好處。

蜘蛛一直背負著讓人害怕的名聲，但在生物學的視角上，牠們其實是地球上最被低估的生物之一。全世界已描述的蜘蛛物種超過 53,000 種，而實際的物種總數估計可能超過 12 萬。從不到半毫米的小型物種，到足展可達 30 公分的巨型捕鳥蛛，蜘蛛的外形、習性與生理特徵多到令人難以想像。也正因為牠們無所不在、適應力極強，蜘蛛在生態系統中提供的服務極其廣泛，害蟲控制、養分循環、提供棲地與食物來源，都留下了深刻的影響。但這些貢獻大多被忽略，甚至因令人類恐懼而被排拒。若我們希望理解自然如何運作、甚至從自然中找回解決問題的靈感，蜘蛛是不能被忽視的角色。 蜘蛛的貢獻可分為四大類，供給（provisioning）、調節（regulating）、支持（supporting）、人類文化（cultural）（圖片來源：Cardoso P et al. (2025)，採用  CC BY 4.0  授權）

對於人類研究語言起源與族群遷徙的跨領域工作，父系與母系究竟如何影響語言傳承，一直是非常具爭議的問題。過去有人支持母語假說（mother tongue hypothesis），認為語言主要跟著母系血緣傳遞；也有人提出父語假說（father tongue hypothesis），指出語言更容易跟著父親傳承，因為語言與 Y 染色體（父系）的關聯往往比與粒線體 DNA（母系）的關聯更強。這兩種假說長期處於拉鋸狀態，而印歐語系族群的研究更表明情況並沒有那麼單純。為了釐清兩者之間看似矛盾的觀點，研究者針對 34 個現代印歐語系族群，從基因與語言兩方面進行了大規模的量化分析，希望重新檢視語言與父系、母系血緣之間的真實關係 。 研究同時分析 Y 染色體與粒線體 DNA 的單倍群，分別代表這些族群的父系與母系歷史。為了得到能夠反映語言變化過程的更精細資料，研究並未沿用傳統語言分類樹或語系分群，而是分別採用詞彙系統（lexical system）與音位系統（phonemic system）兩種語言特徵進行比較。其中，詞彙資料取自邁克爾·唐恩（Michael Dunn

性感兒子假說（sexy son hypothesis）聽起來像是戲劇化的名稱，但它其實是演化生物學中一個相當重要的理論，用來解釋某些物種為何會演化出社會一夫多妻（social polygyny）的繁殖系統。這個假說的核心想法相當直覺，雌性在某些情況下與其選擇尚未交配的雄性，不如選擇已經有伴侶的雄性，即使這麼做會讓雌性在當下的繁殖成果變差，但長遠來看卻可能因為她的兒子繼承父親的「多妻能力」而帶來更多孫輩後代，最終提升雌性的整體適存度。這個思路來自派崔克·韋瑟黑德（Patrick J. Weatherhead）與拉利·羅伯遜（Raleigh J. Robertson）在 1979 年的研究，他們試圖從孫代數量的角度，解釋為什麼有些雌鳥會選擇加入已經有配偶的雄鳥身邊，變成次要雌鳥，而不是選擇一位完全單身的雄鳥。

在哺乳動物的世界裡，要讓兩個父方基因組結合誕生一個後代，看似是科幻故事般的挑戰，因為哺乳類的胚胎發育深刻依賴 基因銘印 （genomic imprinting），而什麼是基因銘印呢？這是哺乳類特有的表觀遺傳機制，會在卵子、精子形成時建立與決定哪些基因需要進行甲基化（methylation）、組蛋白修飾（histone modifications）或非編碼 RNA 調控等，使特定基因沉默，讓胚胎發育中強制指定特定基因只能在母方或父方的染色體上表達，而另一方的染色體上該基因就會沉默不執行功能。比如多數哺乳類只有來自父親的第二型類胰島素生長因子（ IGF-2 ）基因或者只有來自母親的長鏈非編碼 RNA 的 H19  基因等，才會在後代身上表達，但母方的 IGF-2  基因或父方的 H19  基因會沉默，顯現出父方與母方之間互補或競爭的演化結果，而且這種啟動或沉默的狀態會一路維持到後代個體死亡。 銘印現象與哺乳類的胎盤、早期發育、腦部形成與後期生理都有重要關聯。有趣的是，父系表達基因往往是促進胎兒生長、增加營養輸送等功能；而母系表達基因則多是抑制胎兒過度

在再生生物學的領域裡，墨西哥鈍口螈（ Ambystoma mexicanum ）一直是最令人著迷的主角之一。牠們能夠再生整隻斷掉的肢體，這件事本身就足以讓科學家驚嘆，但新的研究又揭開了更深一層的秘密，若牠們失去一條肢體，全身其他部位的細胞竟然也會被「叫醒」，進入一種全面性的活化狀態。這種反應不只是局部再生的附帶現象，而是一個全身性的生理操作，甚至能讓未受傷的肢體在之後一段時間內如果面臨斷肢，能再生得更快。 墨西哥鈍口螈（圖片來源：Amandasofiarana，採用 CC BY-SA 4.0  授權）

蚜蟲與其體內共生菌之間的合作關係非常的精巧，尤其在 豌豆蚜 （ Acyrthosiphon pisum ）這個物種中，體內有一種名為 含菌細胞 （bacteriocyte）的特殊細胞，負責容納 蚜蟲巴克納氏菌 （ Buchnera aphidicola ）。這些細胞不只體型巨大，在營養共生中的作用也極為重要，其細胞染色體過去也長期被推測具有高度的多倍體。 豌豆蚜的含菌器（bacteriome）內的含菌細胞存在蚜蟲巴克納氏菌（圖片來源：Nozaki T and Shigenobu S. (2022)，採用  CC BY 4.0  授權）

銀杏（ Ginkgo biloba ）的葉、果與樹木本身都在世界各地被利用，而銀杏種子更是傳統飲食與中藥裡的熟悉素材。銀杏種子富含澱粉、蛋白質、脂質、維生素與具生物活性的倍半萜（sesquiterpene）、類黃酮、生物鹼、短鏈脂肪酸衍生物、木質素與多醣等，具有抗發炎、抗氧化、改善血液循環、調節代謝與抗腫瘤等潛在效果。然而銀杏種子也因為含有毒性成分而使食用安全性長期備受關注，其中最主要的就是銀杏毒素（ginkgotoxins），包含4’-O-甲基吡哆醇（4’-O-methylpyridoxine，MPN）以及 4’-O-甲基吡哆醇-5’-葡萄糖苷（4’-O-methylpyridoxine-5’-glucoside，MPNG）等。

在野外觀察動物的一天，其實就像在閱讀一串接一串的行為片段。一隻狐獴（ Suricata suricatta ）清晨從地洞裡鑽出來，先在陽光下暖身，接著開始四處翻找獵物，途中可能停下來警戒四周；一隻白鼻浣熊（ Nasua narica ）大半天都在林下翻找食物，偶爾和同伴互動；而斑鬣狗（ Crocuta crocuta ）則可能在夜裡到處巡遊、覓食、或是伏地休息。這些一幕幕動作，看似單純，但組合起來就形成了每隻動物獨特的「行為序列」。研究行為學的人，正是希望透過這些序列，理解動物如何做決策、什麼因素影響牠們下一秒想做的事，以及其中是否隱藏著跨物種的共同規律。 過去這類實驗主要待在實驗室裡進行，以往研究發現動物行為似乎不只受當下狀態影響，還帶有時間尺度跨越很大的「長期記憶」特性（本文提到的記憶不是指大腦的記憶，而是行為模式在長時間內保持一致的現象）。但過去一直缺乏在自然環境中進行觀察的研究，更沒有同時比較多個物種、涵蓋多種行為，並直接檢驗這些實驗室裡行為特徵的研究資料是否普遍存在於自然界。於是有研究者透過可穿戴追蹤器，記錄 3 種社會性哺乳動物，狐獴

當螢火蟲同時閃爍、魚群有默契地轉彎、螃蟹同步揮鉗、蟻群一起行動。這些行為背後的生物學基礎長久以來吸引許多科學家關注，而群體行為是否會比個體自身的行為演化得更快？更是近百年來一直沒有明確答案的重要問題。 螞蟻群體層級所呈現的「休息與活動的節律規則性」這項集體行為，的確以比個體行為還要更快的速度在演化，並且在不同物種之間有很大的差異。這意味著集體行為不只是眾多個體行為的加總，而是具備獨特的演化動力，能夠在缺乏大幅度個體改變的情況下，於不同物種的集體行為迅速分化，甚至可能促成新的生物組織層級或社會型態的誕生。

微生物與宿主的共生關係時常在不知不覺間形塑了物種的生理、適應能力與演化軌跡。對許多昆蟲而言，細胞內共生菌的存在是牽動生命運作的重要齒輪之一。就以 米象鼻蟲 （ Sitophilus oryzae ）來說，牠們仰賴體內的細胞內共生菌， 皮氏伴生菌 （ Sodalis pierantonius ），以彌補穀物飲食中缺乏的胺基酸與維生素。這類共生菌生活在米象細胞內部，必須從宿主的細胞質中取得營養，才能進行對宿主必需的代謝任務。究竟這些共生菌如何在米象細胞內有效吸收營養呢？其實它們是在裡面自行形成了巨大的膜管網路（tubenets），其結構複雜程度和規模在細菌界中極為罕見。 皮氏伴生菌是內共生於米象的 含菌細胞 （bacteriocyte）的細胞質中，而這類細胞聚集在一種特化器官裡，稱為 含菌器 （bacteriome），該器官在米象的腸道中段與前腸交界處。食物中的養分必須跨越腸上皮細胞，才能抵達含菌器。米象的腸上皮細胞內充滿大量囊泡，並呈現頂端與基底端的極化分布，靠近腸腔的一側主要出現許多早期的 胞內體 （endosome），而靠近含菌器的一側則集中晚

深海這片黑暗、寒冷且高壓的環境，孕育出地球上最神祕的一群生物。相較於陸地，我們對深海物種如何演化、如何在看似無邊無隔離的水體中形成新的物種，仍知之甚少。在沒有地理阻隔的深海中，生物究竟如何演化出不同的物種？研究者透過兩種巨尾魚屬（ Gigantura ）魚類來尋找這個答案，分別是 巨尾魚 （ Gigantura chuni ）和 印度巨尾魚 （ Gigantura indica ）。這些魚類生活在距離海面 200 至 3,000 公尺深度。牠們的眼睛呈長管狀，向前突出，如同潛望鏡般適應深海微弱的光線；身體細長，口中布滿細齒，完全是為了在黑暗水域中掠食而生。 印度巨尾魚頭部（圖片來源：David Johnson，採用  CC BY-NC-SA 3.0  授權）

理解人類社會的起源與演化，必須從我們親緣最近的靈長類，黑猩猩（ Pan troglodytes ）與大猩猩（ Gorilla ）的社會生活開始。牠們的群體結構、互動方式以及溝通策略，提供了研究人類社交與認知演化的重要線索。根據社會腦假說（social brain hypothesis），靈長類之所以擁有相對巨大的大腦，是因為在複雜社會中生活需要龐大的認知能力。維持穩定的社會關係、辨識盟友與競爭者、預測他人的行為，這些都對神經處理能力提出巨大挑戰。靈長類群體的平均大小與大腦中新皮質（neocortex）比例之間有明確的正相關，群體越大，新皮質所佔比例越高。不過究竟「群體變大」在哪些具體層面上使社會變得更複雜，過去一直缺乏具體的量化方式。黑猩猩與大猩猩因此成為理想對象，因為兩者雖為近親，卻展現出截然不同的社會結構。黑猩猩的群體呈現 分合型 （fission-fusion）特徵，也就是成員會依活動與環境因素不斷分開又聚合；而大猩猩的群體則相對穩定且緊密，成員幾乎每天都會互動。這兩種制度位於靈長類社會的兩端，一種強調靈活的群體組成，一種強調持續的空間凝聚

在德州郊區的一個普通後院裡，一場極不尋常的生態事件悄然發生。一隻前所未見的野生雜交鳥，牠的父母分別屬於兩個不同屬的鴉科（Corvidae）鳥類，一個來自熱帶/亞熱帶的綠藍鴉（ Cyanocorax yncas ）與溫帶的冠藍鴉（ Cyanocitta cristata ）。這兩個物種在演化上已分離至少 750 萬年，過去從未在自然環境中發生過交配。此項發現不僅刷新了鳥類雜交的記錄，也象徵著氣候變遷與人為活動正在重新塑造物種的分布與互動方式。 （a）冠藍鴉；（b）雜交個體；（c）綠藍鴉（圖片來源：Stokes BR and Keitt TH. (2025)，採用  CC BY 4.0  授權）

在過去二十年裡，法國比斯開灣（Bay of Biscay，Golfe de Gascogne）的海豚看似仍然活躍於海面上，族群數量也未出現下降趨勢，但最近透露了一個長久被忽略的危機，牠們的壽命正在快速縮短。法國荷榭勒大學與國際合作團隊首次指出大西洋東北部最常見的 短吻真海豚 （ Delphinus delphis ）正面臨壽命崩塌（longevity collapse）的現象，其平均壽命在短短二十年間從 24 年降至 17 年。這意味著整個族群的生存力與繁殖潛力正急遽下滑。 短吻真海豚（圖片來源：Gregory "Slobirdr" Smith，採用  CC BY-SA 2.0  授權）

狐獴（ Suricata suricatta ）是社會性高度發展的哺乳動物，牠們的群體生活結構提供了動物行為研究的「教導」與「社會學習」的理想素材。在動物行為學中，所謂的教導，必須符合幾個條件，成年個體需要改變自己的行為，為此付出一定成本，而且這些改變能夠讓幼崽更快、更有效率地掌握新技能。透過觀察狐獴教導自己的幼崽學會處理像蠍子這樣危險的獵物，讓我們可從中認知到除了人類自己以外，其他動物是如何進行教學的。 狐獴（圖片來源：Charles J. Sharp，採用  CC BY-SA 4.0  授權） 在喀拉哈里沙漠的環境，狐獴主要以昆蟲與其他節肢動物以及小型脊椎動物為食，其中不少獵物具有強烈的自我防禦能力甚至致命性，例如蠍子。剛開始獨立活動的幼崽幾乎沒有處理這類獵物的能力，如果單純依靠自身嘗試，受傷甚至死亡的風險極高。成年個體在提供食物給牠們時，並非單純地餵養，而是依照幼崽的年齡和能力逐步調整獵物的狀態。最年幼的幼崽通常會得到已經完全殺死的蠍子；隨著幼崽長大，照料者會遞給牠們去掉螫針的活蠍；等到牠們接近能獨立覓食的階段，才會讓牠們直接面對完整活體。

在英國北愛爾蘭的一處舊火藥庫天花板上，一隻死亡的蜘蛛身上發現了一種罕見的真菌。這種真菌覆蓋了蜘蛛的全身，形成白色絲狀，看似細緻卻又異常詭譎。經過形態與分子分析後，這個真菌被確定為一個全新的物種，稱為 艾登堡球束梗孢黴 （ Gibellula attenboroughii ），名稱取自著名的自然紀錄片主持人大衛．艾登堡（Sir David Attenborough），以致敬他對自然觀察的推廣。這項發現讓大家能更瞭解蜘蛛與寄生真菌之間那種近乎「殭屍化」的生態關係。 球束梗孢黴屬（ Gibellula ）隸屬於蟲草科（Cordycipitaceae），是一群專門感染蜘蛛的真菌。這類真菌會感染並最終殺死蜘蛛，同時在其屍體上長出繁複的孢子結構，用以散播新的孢子。過去大多數球束梗孢黴屬物種出現在熱帶或亞熱帶地區，例如南美洲與東南亞的潮濕森林中，因此在溫帶的英國發現這樣的真菌，格外引人注目。