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诚实面对人类参与的“自然”

2024-7-17 未解之谜网

斑马鱼是最知名的模式生物之一,其基因、型态与发育深受了解,并用于探讨深度同源等重要演化生物学问题。但也有科学家提出,演化生物学该持续随环境演进,并尝试以新的实验物种——金鱼——探讨人类世(Anthropocene)环境下的生物演化。

育种历史与基因巧合 奠定金鱼的演化生物学价值

例如有千年驯化历史、型态千变万化的金鱼,就相当适合探讨人类因素与生物型态演化的关联。

中研院细生所派驻临海研究站的演化与发育生物学家太田钦也指出,斑马鱼与金鱼两者的胚胎都可以透过显微镜仔细观察,相对于受精一年后才成熟的金鱼,斑马鱼有成熟较快,基因组较为单纯等优点,也具备许多现成基因研究工具。

但斑马品系间仍以其生理机能与基因为主要差别,对型态差异的演化并未那么明显。因为,科学家为了操作基因与细胞特征而培育斑马鱼,使不同品系的差异大多来自目标明确的基因工程。

金鱼型态演化图。Courtesy of Kinya Ota and Gembu Abe

而金鱼的型态变异,则完全来自饲养者对型态的偏好和育种,蕴藏更多元的型态变化与发育差异。其悠长的驯养历史以及更古老的基因重复(Gene Duplication)机遇,使其值得成为演化发育生物学的新模式生物。研究器材和方法上的调整,则是生物学家展现才智的机会。

太田钦也举例,“一般的解剖显微镜工作距离适合观察和操作斑马鱼,但是经过我们自己的创意,也改装出可以对金鱼进行显微手术的器具和适合拍摄的大型解剖显微镜。设备上的差异并不难克服。”

金鱼胚胎的发育生物学优势

太田钦也说,现代生物学家以果蝇和微生物育种进行遗传与演化实验,扩大时间维度来看,千年来金鱼爱好者挑选、强化金鱼外观特征的过程,可以比拟长时间的人择实验。

金鱼不仅适合用来观察人择压力如何影响成年生物的型态。太田钦也更想进一步探索,从胚胎阶段的差异进行选择,是否可能改变生物的型态。

太田钦也提到,人工育种对发育与型态的影响力也展现在其他物种上,例如家犬与鸽子也被培育出许多特殊表型。但是哺乳动物和鸟类的胚胎观察不易,需要相当高的技术与成本。

相对于动物子宫与鸟类蛋壳内的胚胎,在透明卵囊中发育的半透明金鱼胚胎,就是非常容易观察的研究对象。只要有恰当的复式显微镜、解剖显微镜和显微手术能力,金鱼的胚胎从受精到孵化都可以全程顺利纪录,而且每次繁殖可以搜集到上百笔资料。

现代显微摄影技术搭配容易观察的金鱼胚胎,让太田钦也可以拍摄清晰影片,在网络上生动地分享发育生物学知识。摄影:杨雅棠

自制影片 盼演化生物学跨过学院围墙

除了将金鱼研究成果发表在 Nature 等科学期刊,太田钦也同时努力当起“Youtuber”。他希望能将演化发育生物学、金鱼饲育经验、临海研究站的学术特色,甚至是宜兰的风光,透过网络传达给大众。

新冠肺炎导致的漫长隔离,是他学习影音制作的契机。最初他在百无聊赖之下看了大量影片,后来逐渐萌发“我也要拍自己的题材!”的企图心。开始搜寻拍摄、后制、配乐等网络教学,在隔离的单人房中逐渐进步。

太田钦也说,拍摄影片最重要的动机是“分享”。他解释,“科学的频道不管累积再多追踪者,例如数十万人追踪的 Nature, Science, 观众也以科学领域工作者为主。现代知识逐渐朝向『专家』与『外人』的两极化状态发展,我不喜欢这样的社会。”

如同他推进学术研究的方法,他也透过自学、自己组装基础设备如空拍机、手机等,在节省开支的情况下拍出了中研院同僚为之惊艳的影片。

太田钦也为临海研究站拍摄的简介影片,基本款空拍机呈现了头城的舒畅美景。

在早已开始的人类世 何谓自然?

太田钦也热衷以空拍影片介绍宜兰的郊野与人文,但他对主流舆论的“自然环境”内涵存疑,他认为“自然”早已被人类行为大幅改变。自从农业扩张、工业革命发生,人类对环境与生物的改变程度早已无法恢复“自然原貌”。

他以金鱼的驯化过程为例,从宋朝开始的爱好者,透过育种极力凸显特殊形态,从没有背鳍的“蛋种”,到眼周水泡足以遮蔽视线的“水泡眼”。都不是基于适应“自然”而进行的育种。

太田钦也强调,“如果是宋朝或明朝人有今天的生物学工具,以他们的追求珍奇的育种态度,一定会用 CRISPR 编辑金鱼基因,制造出更奇特的变异型态。”

他说,这样的行为会在现代科学圈与社会舆论上遭到反对,“认为动物被修改基因、型态变异很可怜”,但人类采用动物进行药物实验或经济用途时,也并未优先考虑“自然原则”。

太田钦也反问,“若是透过基因编辑技术将金鱼修改回类似野生鲫鱼的型态,更适应野外环境,这样算是自然或不自然呢?”

建立科技伦理 而非坚守“自然”想象

他指出,金鱼的驯化与育种反映着东亚社会的自然观念,不同于西方基督教伦理的“人统御、保护自然”意识形态。可以促进人们反思,人类也身在其中的“自然”的标准是什么?而非执着于保护想象中的自然“原状”。

太田钦也强调,“本质化『自然』、建构一个保守不变的形象,不会帮助人们了解生物学。”

他认为,宋朝人、明朝人的自然观念与今日不同;甚至现代人常引用的“道法自然”倡议者老子,他所提倡的自然,与现代许多人想象、意图恢复的也是不同的自然。

背鳍退化、尾鳍倍增的蛋种双尾金鱼,是古代贵族最青眼有加的奇特型态之一。作者:清 马文麟 来源:国立故宫博物院

太田钦也建言,科学地面对人类因素影响世界各地生态的现实、建立基因科技的社会伦理与规范,都是比恢复建构出的“自然”意象更重要的生物学议题。

来自日本和歌山县乡间的太田钦也说,长期驻守宜兰头城的临海研究站不仅是因为设施与职位,也是因为此处环境与故乡有几分神似。

“但我不会说这两个地方都很『自然』,在人们对我说『这里很自然!』的时候。”太田钦也无奈地笑说,“想到周遭可以钓起吴郭鱼的溪流、被整治疏濬成田园的原洪氾湿地,反而会让我很疑惑彼此对『自然』的共识。”

1995 年诺贝尔化学奖得主克鲁岑(Paul Crutzen)指出,现代已是由人类行为影响地质特性的人类世。此概念引起地质科学界激烈讨论,从新石器时代、工业革命到核弹试爆频繁的 1960 年代都有学者认为是人类世的开端。

最后由国际地层委员会的人类世工作小组投票决定,视第二次世界大战后、人口与人类活动高速成长的20世纪中叶为人类世起点。

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