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人類與狗共同生活的歷史，比我們想像的更久遠

Tue, 07 Apr 2026 16:00:00 GMT

有兩篇新論文顯示，早在1萬4000多年前，狗就已經和狼完全不一樣了──而且常伴人類左右。

有兩篇新的遺傳分析研究，為了追溯家犬的故事而爬梳考古紀錄，他們使用的樣本擴及全歐洲，包括一個名為珀納巴瑟（Pınarbaşı）、位於土耳其的洞穴遺址。（圖為該洞穴示意圖）Illustration by Kathryn Killackey

雖說科學家已經知道狗是人類的第一個馴養關係，甚至發生在農業紮根之前，但人狗之間的情誼究竟是從多久之前開始，則又被往回推了好幾千年。

有兩篇於3月25日發表在《自然》（Nature）期刊上的新研究，比較了在歐洲各地古人類洞穴中發現的犬科動物，結果顯示，早在1萬4000多年前，狗在遺傳方面就已經跟狼完全不同──而且還跟人類麻吉麻吉。甚至在農業開始發展之前，狗就已經是許多古老文化都有的常見生活要素，可能會幫忙看守、打獵，同時也是某些儀式的一部分。

「一旦有了狗，這些狗也就長久依附著人類族群，」德國慕尼黑大學的古遺傳學家拉契．史卡布魯克（Lachie Scarsbrook）說：「我們稱牠們為瑞士刀小狗。牠們可以適應我們現在會跟狗聯想在一起的各種文化角色。」

老骨頭，新把戲

考古學家曾經發現過可追溯到3萬4000年前、跟人類葬在一起的犬科動物。但不是所有跟人類埋在一起的狗形生物，就一定是狗。史卡布魯克解釋說。「把動物跟人類葬在一起當作馴化的判斷標準，是很冒險的。我們知道幾千年來人類都會把野生動物跟人類葬在一起。」他說。

而且狗和狼的骨骸看起來也非常像──尤其是只有部分頭骨或是只有一顆牙齒可供判斷的時候。「有很多非常、非常早期推斷是狗的樣本，你去跑它們的DNA，結果出來其實是狼。」倫敦自然史博物館的古遺傳學家威廉．馬許（William Marsh）說。先前的研究已經確認，能確定是狗的最古老樣本可追溯到約1萬900年前。到了那個時候，馬許說：「狗在遺傳上已經跟狼非常、非常不一樣了。」這意味著，早在距今1萬2000年至5萬年前的舊石器時代，狗就已經生活在人類身邊，並逐漸演化成更接近現代犬類的樣貌。

「我們會想像說，如果狗這麼早以前就已經在歐洲了，那應該會有更多狗才對。」英格蘭的東安格里亞大學的演化遺傳學家安德斯．伯格史多姆（Anders Bergström）說：「所以我們算就是展開了在歐洲各地大規模搜尋早期狗狗的行動，基本上就算是設法盡量多採些樣本。」

狗狗的證據

伯格史多姆和同事採集了216隻葬在人類附近的犬科動物遺骸樣本，時間跨度上下數千年，地理跨度則從擁有4萬6000年歷史的比利時戈耶特（Goyet）遺址，到來自蘇格蘭的5000年骸骨。他們比對了能夠重構出來的DNA，努力區分狗和狼。研判是狗的最古老樣本，來自瑞士的一處遺址，年代可追溯至1萬4200年前。

這塊下顎骨屬於一隻來自英國高夫洞穴（Gough's Cave）的狗。這隻狗死掉之後，住在該遺址的人類可能在牠的骨頭上鑽了一個洞，或許是他們當地儀式的一部分。Trustees of the Natural History Museum

同時，史卡布魯克、馬許和他們的同事則從分布於土耳其、伊朗、塞爾維亞和英格蘭的八具犬科動物遺骸中採集了樣本。這些骨骼的年代介於1萬5800年至8900年之間。他們檢測了細胞核內的DNA殘餘，以及僅由母系遺傳的粒線體DNA。

史卡布魯克與馬許的研究顯示，他們的樣本中有六隻是狗，而且彼此之間還蠻相似的──這顯示早在1萬4300年前，歐洲各地就已經有血脈很一致的狗兒了。

儘管這些研究無法讓我們知道這些早期狗狗的模樣，但這些研究裡的狗兒大概也不會是穿著可愛衣服的博美狗。「我們猜牠們可能長得像體型比較小的狼。」史卡布魯克說。但這些狗的基因也留下來了，他說，「而且出現在如今我們熟悉也很喜歡的眾多現代犬種之中，像是德國牧羊犬和聖伯納犬。」

古人已杳，狗兒依舊

雖然這兩個研究團隊發現的時間線很相似，但各自關注的細節略有不同。伯格史多姆團隊憑藉龐大的遺傳資料庫，得以檢視農業興起之後，狗的DNA如何隨之改變。農業約在1萬2000年前於中東的肥沃月彎（Fertile Crescent）地區興起。但後來「人類大規模遷徙進入歐洲，並帶著馴養的動物和農作物什麼的一起走。」伯格史多姆解釋。這並不是和平的人口流入，「他們取代了歐洲人類約80%至90%的遺傳血脈。」他說。這場人口「替換」的過程很激烈，很可能也是暴力的。

但根據他們的DNA分析，伯格史多姆和同事們證實，農民並未把原來的狗兒全部換掉。「他們其實是把這些狗兒納入自己的狗群裡。」伯格史多姆說。

與其追蹤時間長河中的遺傳變化，馬許、史卡布魯克和同事則檢視了大範圍以及三種不同文化中的遺傳特性。馬格德林文化（Magdalenian culture）約在1萬4000年前佔據了西歐地區的法國、西班牙到英國一帶；同時，後格拉維特文化（Epigravettian）則以更東邊、靠近德國與義大利一帶為中心。而安納托利亞（Anatolian）狩獵採集者則是以現今的土耳其為主。

這三種文化都有類似的狗，是他們在乎的狗。就像許多現代文化一樣，安納托利亞人會埋葬死者，身旁也會一併埋葬小狗。「這顯示狗兒也算是擁有和人一樣的人格地位。」史卡布魯克說。

而在另一方面，馬格德林文化則是以「食屍葬」（funerary cannibalism）來展現對死者的敬意。該時期的人類遺骸，頭骨會被削磨成杯狀，屍體遭肢解，骨頭上還會留下雕刻痕跡。同樣地，他們狗兒的頭骨上也有孔洞和其他修整痕跡，顯示死後曾遭切割。馬許表示：「他們似乎都曾以非常、非常具有象徵意義的方式來對待這些狗，跟我們對待愛犬的方式很像。」

待狗如己

這些論文是「親緣地理學與族群基因體學的卓越研究，」田納西州孟斐斯大學的親緣地理學家艾蜜莉．帕克特（Emily Puckett）表示。但這些論文也透過這種層層分析的方法，「清晰地告訴了我們一些關於人類的資訊。」

雖然研究結果顯示，約在1萬4000年前，家犬已遍布歐洲各地，但這並不代表牠們就是在那個時候被馴化的。紐約州立大學石溪分校的族群遺傳學家克里希納．維拉瑪指出，馴化很可能早在更久之前、且發生於歐洲之外的地區。畢竟，這些研究中的狗已經能與狼清楚區分；而最早的那些「乖狗狗」，其實應該更接近牠們的狼祖先。他說，馴化是一段「漫長的過程」，需要跨越許多世代，不可能在短時間內突然發生。

在科學家發現更古老的骨骸、以追溯狗和狼的分離時間點之前，馴化究竟始於何時仍將是個謎，這個謎也讓第一隻「忠犬」的誕生有許多未解的疑問。「你可以想像，這就像是打開了我們大腦中一個全新的領域。我們有這些曾經跟人類起過衝突的狗狗，而現在我們有了這種……某種程度上算是和我們互助合作的物種，實在是非常引人入勝啊。」

延伸閱讀：為了與我們溝通，狗狗演化出了水汪汪的眼睛 / 人類如何改變了狗狗的大腦？

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發現宇宙形成初期星系周圍的巨大氫氣儲藏庫

Tue, 07 Apr 2026 16:00:00 GMT

由HETDEX計畫主導的最新觀測數據顯示，在宇宙形成初期，距今約100億至120億年前，超過3萬個星系周圍存在廣闊的氫氣暈結構，即所謂的萊曼α星雲（Lyman-alpha nebulae）。此一發現顯示，當時宇宙中可供星系形成與成長的氣體儲藏量遠較過去估計更為豐富。由於氫氣本身不發光，其探測須依賴鄰近高能天體所釋放的紫外輻射，使氫氣受激發而產生萊曼α輻射，進而被望遠鏡所捕捉，這也使得搜尋宇宙初期星際物質的觀測，在技術上長期面臨挑戰。

過去的巡天計畫雖已發現部分氫氣暈，但受限於儀器靈敏度，多僅能辨識最明亮且極端的案例；另一方面，針對個別早期星系的高解析觀測又常因視野過於狹窄，而無法看清較大尺度的氣體結構，導致中等尺度的氫氣暈長期無法被系統性掌握。本研究透過霍比-埃伯利望遠鏡（HET）的大規模巡天資料，成功填補此一觀測空缺。該計畫已繪製超過100萬個星系的位置分布，並累積近千兆位元組（petabyte）的觀測資料，其觀測範圍相當於逾2,000個滿月大小的天空區域，規模前所未見。

研究團隊自目前辨識出的160萬個早期星系中，選取約7萬個最明亮目標，並結合德州先進運算中心（TACC）的超級電腦進行分析，以搜尋其周圍氫氣暈的存在證據。結果顯示，這些氫氣暈的尺度從數萬至數十萬光年不等，形態亦呈現高度多樣性：部分為包覆單一星系的橢球狀氣體雲，另一些則為包含多個星系、形狀不規則且延展廣泛的巨大結構，甚至呈現類似變形蟲般向外延伸的絲狀分支。

整體而言，此項發現不僅重新界定早期宇宙中氣體分布的規模與結構，也對星系形成理論提供重要數據，顯示在宇宙演化初期，星系周圍的氣體供應可能更為普遍且效率更高，進一步深化我們對宇宙大尺度結構與物質循環過程的理解。

資料來源：Sci News

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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災害來了不慌！專家親授「防災包必備清單」一次看

Mon, 06 Apr 2026 16:00:00 GMT

在氣候變遷的影響之下，極端天氣和各類自然災害愈來愈頻繁，破壞威力也比以往更強，該如何在災害來臨前先做好準備？來看看災害防救專家的建議。

隨著地球暖化加劇，最明顯、也最直接的影響之一，就是極端天氣愈來愈常見，包括致命的熱浪、洪水、颶風、野火，甚至可能連暴風雪也在內（這一點在科學界仍有爭議）。我們訪問了兩位研究災害的專家，了解平時如何做好準備，降低災害發生時的安全風險。 Mark Thiessen, National Geographic

隨著地球持續升溫，颶風、洪水、熱浪和野火不僅愈來愈頻繁，帶來的破壞也更加嚴重。在世界各地，這類極端天氣已帶來前所未見的衝擊：2025年上半年，美國重大災害損失創下歷史新高，累計達1010億美元。

研究極端天氣的科學家預測，相關風險還會持續增加，這也代表會有更多人可能面臨災害影響。去年5月發表在《自然》（Nature）期刊上的一項研究指出，自1960年以來，人們遭遇這類氣候災害的機率已增加一倍。

不過也有多項研究顯示，為這類災害提前做好準備，真的有可能在關鍵時刻救你一命。

面對愈來愈頻繁的災害，現在正是未雨綢繆的時候。隨著炎熱潮溼的夏季將至，某些自然災害會更容易發生。我們訪問了德國漢堡大學氣候調適研究員班傑明．霍夫鮑爾（Benjamin Hofbauer）和美國華盛頓大學的氣候健康與政策研究員妮可．埃雷特（Nicole Errett），請他們分享自己平時如何應對災害風險，讓大家了解有哪些可行的準備方向。

因篇幅所限及便於讀者理解，本篇訪談內容已經過整理。

為什麼該提前為極端天氣和自然災害做好準備？

霍夫鮑爾：氣候變遷和致災性天氣事件增加，兩者之間有很直接的因果關係。像是暴潮（storm surge）、熱浪，以及可能引發森林大火的乾旱……這些現象未必都是因為氣候變遷而產生，但在大多數情況下都有相關性：氣候變遷讓這些災害更容易發生，威力也更強。只要看看過去十年的紀錄，就會發現頻繁的颶風和洪水幾乎變成一種常態。這是前所未見的，而且這種情況還在持續。

埃雷特：在平常冷靜的時候，先想清楚如果今天真的發生什麼事，你會怎麼應對，會比在當下承受衝擊時才臨時反應來得好得多。在防災規劃方面，我們經常宣導一個觀念：「重點不是那份計畫，而是你有沒有做過規劃。」光是把防災應變計畫思考過一遍，就很有幫助，也要記得和家人討論溝通，讓彼此知道該怎麼做。

由左至右，由上至下：N-95口罩、濾水器、手電筒、折疊刀／多功能工具、急救毯、紗布、抗菌軟膏、水、罐頭、繃帶、毛巾。 Mark Thiessen, National Geographic

在日常生活中，你怎麼看待防災應急準備？

埃雷特：對我來說，應急準備就是日常的一部分。像我在車上、家裡都會放一些飲用水備用，而且會一直替換，因為瓶裝水其實是有保存期限的，我印象中原因好像是塑膠會慢慢滲進水裡……所以我們每年會把整箱瓶裝水用掉再換新的，不會把同一批水放著好幾年。

我的汽車油箱基本上都會維持在裝滿的狀態，也會確保家裡和身上隨時都有一些現金。對我來說，這些都是日常的一部分，我會把備用物資放在容易拿取的地方，確保真的需要時用得到。很多人把防災包買回來之後就塞進衣櫃深處，結果等到要用的時候，東西不是壞了就是過期了，甚至可能連防災包放在哪裡都不記得。所以我會持續替換物資，也讓自己隨時記得它們的存在。

另外，我也會特別留意風險，提高自己的敏感度。比方說，去奧勒岡海岸時，如果有海嘯警示，我一定會知道自己是不是在海嘯區，也會事先查詢撤離路線。這其實是一種對周遭環境保持警覺的習慣，同時也在累積自己的應變能力，真的發生事情時才不會手忙腳亂。

霍夫鮑爾：我曾經住在佛羅里達州一個有颶風侵襲風險的地區。我們有做一些準備，在箱子裡面放了參考美國聯邦緊急事務管理署（FEMA）建議清單準備的物資，像是不易腐爛的食物、裝在防水容器裡的火柴、收音機、手機充電器，還有我們家貓咪要吃的飼料等等……其實網路上有很多資源，不只提供清單，也會引導你去模擬情境，像是「如果發生火災，我們該怎麼辦？」還有分享怎麼和家人討論這類話題。當你開始談論這些事情，對於如何應對緊急狀況的理解會改變，也比較不會那麼害怕。

因為工作的關係，我開始更常從不同角度去思考這些問題，不只是以研究者的身分，也以一個生活在社區裡的人來看自己：我周遭有哪些人？平常多關心周遭的人，在社區中建立人際關係，災害發生時就能互相支援。

你平常會準備哪些東西，以便在遇到緊急狀況時直接帶走？

埃雷特：如果你住在遇到災害時可能需要撤離的地區，例如颶風或野火風險較高的地方，準備一個可以隨手帶走的「緊急避難包」非常重要。裡面可以放常用藥物清單、重要文件影本，讓你在需要緊急撤離時可以直接帶上車，不用在緊要關頭壓力很大時還要到處找東西。

如果遇到極端事件，你可能沒辦法及時領取處方藥。不過如果有每月領藥的處方箋，保險制度通常允許提前一週領藥；若是三個月的處方箋，一般可以提前一個月領藥。只要持續幾個月這樣做，就可以慢慢準備出一點備用藥量，以備不時之需。

我們家平常也會準備一些罐頭，並且持續替換……還有一個露營用的爐具，會放在方便拿取的地方，除了平常露營時會用，發生災害時也能派上用場。我的車上有急救箱，也有一組緊急工具包，裡面放著手電筒、汽車電瓶線、太空毯……還有水、濾水用的生命吸管，以及可以用來消毒水的碘錠。

霍夫鮑爾：像在德國，冬天會需要特別注意保暖，萬一能源基礎設施出現問題，至少要有辦法讓自己維持溫暖。我們前幾週就經歷了幾波低溫……所以說到底，還是要以你所在的地區，去思考最需要準備的是哪些東西。

想要做防災準備，從哪裡開始著手比較好？

埃雷特：比起一口氣把整個防災包的物品買齊，不如把清單分開來，一項一項慢慢完成，會比較輕鬆。你可以先列出需要的東西，或是參考網路影片的建議清單，然後分次採買，像是這週去超市時多買幾個罐頭，下週再補一些水，慢慢把東西準備齊……真的不用追求一步到位！

霍夫鮑爾：有一個很實用的方法，是先在腦中想像各種情境。像是想一想：「如果我們幾天沒有電，會怎麼樣？」光是這樣預先想過，思考自己會怎麼應對，就能減少手足無措的焦慮感……你也可以和伴侶坐下來討論，例如：「如果接下來下大雨，地下室淹水了，我們要怎麼辦？」

也別忘了把鄰居和周遭的人納入考量。災害帶來的不只是實際損失，還有心理上的衝擊。對於那種「可能失去一切」的想法，以及隨之而來的無力感，其實透過社群互相支持，會比較容易面對。

在極端天氣強度持續增加的情況下，有一點變得特別重要：人們需要主動承擔更多照顧及保護自己的責任。因為很多時候，我們依賴的政府機構其實無法應對這樣的災害規模。每個人都自己做好準備，就會產生很大的差別，社群之間的連結也是如此……我們該主動把一部分責任拿回自己手中。偶爾把這些情境拿出來討論、想一想，會讓災害和準備的概念變得更具體。與其期待發生災害時會有人解決問題，不如採取實際行動，在平時就做好防災準備。

延伸閱讀：浣熊正在世界各地開疆闢土──而氣候變遷可能幫了牠們一把 / 黑死病失控擴散的背後：火山可能是被忽略的推手

骨科醫學重大突破：軟骨再生不再是夢？

Sun, 05 Apr 2026 16:00:00 GMT

新研究顯示，關節損傷不一定如曾經認為的那樣屬於永久性，這為對抗骨關節炎開闢新的策略。

數十年來，關節炎患者一直聽到相同的判決：軟骨磨損之後，無法再長回來。與許多身體組織不同的是，軟骨只有極少的血液供應，因而限制它在損傷後自行修復的能力。這種生物限制有助於說明為什麼由軟骨逐漸破損所導致的骨關節炎會影響美國五分之一的成人，而且一直是全世界的失能主因之一。

由於沒有已核准的藥物能夠緩解或逆轉這種疾病，所以治療通常著重於處置疼痛，以及透過物理治療來維持行動能力。損傷變得太嚴重時，剩餘的選項往往是關節置換手術。大家長久以來普遍假設軟骨損失是無法避免的，是壽命延長所帶來的機械性後果。

如今，科學家開始挑戰這一假設。他們不只研究緩衝損傷或置換關節，也探討軟骨是否能夠經過誘導來自行修復。

用於重建軟骨的模架

有一種方法聚焦於從頭開始重建軟骨。

「運動就像指紋，是生活的標記。」西北大學的化學家兼材料科學家山繆．斯圖普（Samuel Stupp）說：「如果我們無法在沒有疼痛的情況下活動，就很難達到健全的身心狀態。」

斯圖普的研究是以「恢復軟骨結構有助於觸發軟骨再生」這一概念為基礎。

他的團隊已設計出一種注射式材料，不僅可用於取代已失去的軟骨，也能創造條件來鼓勵新軟骨生長。這種模架是由短蛋白質片段和一種經過改良的玻尿酸構成，可直接輸送到關節的受損區域。

只要模架抵達受損區域，就會自行聚集成微小纖維，這些纖維會編織在一起，形成一張柔軟但強韌的網。這種結構與健康軟骨十分相似，而且同樣重要的是，它會發出訊號來引導周遭細胞建造新組織，而不是形成類似疤痕的修復組織。

為了觀察這種材料在現實壓力下的表現，研究人員在綿羊身上進行測試，因綿羊膝關節在大小及其承受的力量方面都與人類膝關節類似。在六個月內，使用這種模架治療的關節開始形成富含第二型膠原蛋白和蛋白聚醣的新軟骨，這兩種分子可為健康軟骨提供力量和彈性。修復後的組織在外觀和表現上都更像原生軟骨，而非較脆弱的纖維軟骨（微骨折手術等標準治療後經常會形成纖維軟骨），這表示修復結果可維持很久。

老化如何改變軟骨的自我修復能力

不過，重建軟骨結構只是其中一片拼圖而已。老化本身也會讓關節的修復能力下降。史丹佛大學的研究人員正在將注意力轉向老化生物機制，以及使軟骨修復能力下降的分子變化。

史丹佛大學的微生物學與免疫學教授海倫．布勞（Helen Blau）發現，有一種稱為15-PGDH的蛋白質會隨著老化穩定增加，目前她也在持續研究15-PGDH。這種酵素會分解一種對組織修復至關重要的關鍵分子，使再生速度減緩，並導致組織失去功能。15-PGDH稱為「衰老酶」（gerozyme），是塑造老化生物機制的分子調節劑。

布勞和同校的骨外科副教授妮迪．布塔尼（Nidhi Bhutani）發現，在年齡較大的小鼠身上，阻斷15-PGDH可逆轉通常伴隨膝關節老化出現的軟骨流失。在帶有類似前十字韌帶撕裂傷的動物身上，這種治療可預防骨關節炎發生。接受治療的小鼠可以更正常地活動，患肢也能承受更多重量，這表示牠們的關節運作得更好。

人體組織也證實這些發現。取自膝關節置換手術的軟骨檢體在實驗室中會對這種抑制劑產生反應，製造出新的、具有功能的透明軟骨，也就是讓關節能夠滑動的平滑強韌組織。

布勞說：「患有關節疼痛的人非常希望找到緩解的方法，但他們的選項很有限。」布塔尼補充說：「這種新型抑制劑可透過修復軟骨損傷來解決疼痛根源。」

阻止破壞關節的疼痛

老化會慢慢磨損軟骨，但發炎會迅速破壞軟骨。在梅奧診所（Mayo Clinic），骨外科與分子醫學教授克里斯多福．伊凡斯（Christopher Evans）的研究重點不在於讓軟骨重新生長，而在於處理促使疾病本身惡化的發炎訊號。

伊凡斯說：「如果我們能阻止發炎的循環，就能在關節失去功能之前保住關節。」

伊凡斯已花費數十年時間研究介白素-1（interleukin-1），這是一種幫助身體回應損傷的蛋白質。在健康組織中，它的作用很短暫。在骨關節炎中，它會逗留下來，助長發炎並加速軟骨分解。目前已證實，使用注射式藥物很難阻斷介白素-1，因為注射進關節的蛋白質會很快透過血管和淋巴組織沖走。

基因療法提供一種繞過這個問題的方法。伊凡斯和同事將基因指令直接輸送到膝關節，促使關節細胞自行製造天然的抗發炎蛋白質。單次注射之後，關節就會成為自己的治療來源，進而維持保護性分子的局部濃度，不會在數小時內就失去這些分子。

在早期安全性試驗中，這種蛋白質可在關節液中維持偏高的濃度至少一年，而且沒有發生與療法相關的嚴重副作用。參與者通報疼痛減輕和功能改善，但這項研究規模很小，而且目的並非測量長期結果。較大規模的試驗目前正在進行中，其目的不是直接重建軟骨，而是干擾會加速軟骨流失的發炎循環，並在關節失去功能之前保住關節。

目前這些策略都尚未在大型人體試驗中證實可持久發揮效果。不過，它們都反映出科學家對骨關節炎的看法有所改變。長久以來，大家都認為這種疾病是不可避免的磨損，但如今愈來愈多人將其理解為由分子、細胞、結構塑造的活體生物過程，而這種過程有可能對介入治療產生反應。

延伸閱讀：關於雞蛋與膽固醇，醫生：舊觀念該更新了 / 一塊口香糖，如何悄悄影響大腦？

AI晶片在模仿人腦嗎？什麼是類神經網路晶片

Sat, 04 Apr 2026 16:00:00 GMT

早上出門，你一眼認出迎面走來的老朋友；搭捷運時，你瞬間聽懂廣播裡的一句話；騎車轉彎，你的手幾乎在意識到之前就已經轉動了把手。這些事情對人類來說理所當然，但如果要交給電腦，工程師可能得為此努力好幾年。

人腦在執行這一切的時候，消耗的電力大約只有 20 到 25 瓦，和一顆省電燈泡差不多。相較之下，如今支撐大型 AI 模型訓練與運作的資料中心，往往需要極其龐大的電力與散熱系統。這種懸殊差距，正凸顯出人腦在能效上的驚人優勢。

國立陽明交通大學電子研究所陳坤志教授，專長橫跨多核心系統晶片設計、類神經網路學習演算法、超大型積體電路架構等領域。他指出，人腦最值得AI借鏡的，不只是計算能力，而是在極低能耗下進行大量平行運算，並能在少量資料與多變情境中迅速做出決策。人腦處理資訊的方式也和傳統電腦截然不同，它不是把所有事情排成一條隊伍依序處理，而是讓大量神經元同時並行運作，像一支龐大的交響樂團，各司其職又同步演奏。

類神經網路模仿的，其實不是整個大腦

也因此，當研究者試圖讓機器學會辨識、判斷與學習時，最自然的靈感來源之一，就是人腦。

陳坤志教授解釋，人工智慧、機器學習、類神經網路、深度學習這幾個名詞經常被混用，但其實它們是層層包含的關係，不是同義詞。

人工智慧（Artificial Intelligence, AI）：是一個大範疇，指讓機器展現出智慧行為的各種方法。
機器學習（Machine Learning, ML）：是實現 AI 的一條路徑，核心是讓機器從資料中自己找出規律，而非靠工程師手動設定每一條規則。
類神經網路（Artificial Neural Network, ANN）：是機器學習裡的一種關鍵技術，靈感正是來自生物神經元互相連結的結構。
深度學習（Deep Learning, DL）：當類神經網路的層數堆疊得夠深、夠複雜，就發展成了近年來備受矚目的深度學習。

那麼，類神經網路究竟模仿了人腦的哪個部分？答案不是整顆大腦，而是神經元接收訊號、給予不同連結強度、最後整合成反應的基本概念。一個人工神經元接收輸入，對不同來源的訊號給予不同的權重，加總之後算出輸出，再傳給下一層神經元，如此一層一層往前傳遞，最終給出一個判斷結果。大量這樣的人工神經元連結起來，就形成了可以辨識圖像、理解語音、從資料中找出規律的神經網路。

陳坤志教授說，目前AI主要模仿的是神經元連結的抽象形式，也就是用多層計算單元與權重，從大量資料中學會辨識特徵，而不是直接重現生物大腦的完整運作機制。這確實有幾分像大腦的連結學習方式，但本質上仍是以數學方法模擬人腦的某些機制，兩者之間存在相當大的距離。

當模型愈來愈大，問題開始不只是怎麼學

類神經網路之所以有用，是因為它能從龐大的資料中找到規律。但這種方法的代價也很高。模型的層數越深、參數越多，每一次訓練或推論所需的計算量，都是天文數字。

陳坤志教授用了一個很直觀的方式區分AI的兩種工作模式。他說，「訓練（Training）」就像學生花大量時間反覆練習、累積知識的過程；「推論（Inference）」則是把學到的知識拿去應付考試或實際情境。訓練可以慢，可以用大量資源進行長時間運算，但推論不行。你拿手機刷臉解鎖的那一秒，工廠感測器判斷設備是否異常的那一刻，自駕車辨識前方行人的那一瞬間，都不容許任何等待。在推論的世界裡，低延遲是硬需求。

當 AI 模型的規模不斷膨脹，問題的重心也悄悄移動了。陳坤志教授指出，近年來 AI 的發展重心之所以從「純軟體演算法」逐漸延伸至「客製化硬體設計」，關鍵原因正是在於模型愈來愈大之後，技術瓶頸已從演算法本身，慢慢轉向算力需求、能耗需求與資料搬移成本。若繼續仰賴傳統的通用型處理器，受限於架構設計，執行 AI 運算時效率偏低，而且非常耗時耗電。也就是說，當 AI 的瓶頸從演算法轉向算力與能耗時，晶片設計就不再只是配角，而開始成為決定 AI 能走多遠的關鍵。

為什麼AI需要新的晶片

這也正是 AI 晶片愈來愈重要的原因。

傳統 CPU 的優勢在於通用性，它被設計來應付各種不同類型的運算，開瀏覽器、執行試算表、播放影片，全都能處理。但 AI 任務的核心計算，其實是大量重複且高度規律的矩陣乘法、卷積與乘積累加運算。對這類工作來說，通用型處理器並不是最有效率的選擇，就像叫一個什麼都懂的萬事通去工廠流水線上鎖螺絲——他做得到，但不是最符合經濟效益的安排。

AI 晶片的設計思路則更偏向任務導向。它不像 CPU 那樣以高度通用性為首要目標，而是把更多硬體資源集中在 AI 最常見的幾種運算上。陳坤志教授表示，AI 晶片之所以比傳統 CPU 更有效率，關鍵在於它的硬體架構更針對矩陣乘法、卷積、張量運算與資料流而設計，因此更能做到低功耗與低延遲。此外，AI 晶片更減少資料在記憶體與運算單元之間來回搬移的次數，因為每一次搬移都要付出時間與電力的代價，這個成本在大型模型的推論中累積起來相當可觀。

AI 晶片的重要性，不只是「比較快」，而是它代表一種設計思維的根本轉變。過去晶片強調什麼都能做，現在則開始追求針對特定任務做到最高效率。這個方向的轉變，是被 AI 對算力的龐大需求步步催生出來的。

類神經網路晶片，離真正的大腦還有多遠

繞了這一圈，我們可以回頭回答題目最初的問題。AI 晶片真的在模仿人腦嗎？

說它在模仿，並不算錯。今天的 AI 晶片更加重視平行運算、更在意功耗，也更致力讓記憶體與運算單元靠得更近，而這些恰恰都是人腦與生俱來的優勢。更前沿的研究甚至開始從硬體架構本身模仿大腦，例如讓晶片僅在輸入改變時才進行運算，減少運算功耗；或是讓儲存與運算更緊密結合，減少資料搬移的代價。

但陳坤志教授也提醒，不宜太早將今天的 AI 和人腦劃上等號。他認為，目前 AI 在高效率學習、低功耗推理、事件驅動與記憶運算融合等方面，和人腦都還有很大的差距。人腦可以從少量資料中快速學會新事物，在陌生情境裡靈活應變，全程消耗的能量少得驚人；AI 則需要巨量資料支撐，不論是訓練還是推論階段，都需要付出可觀的電力成本。其根本的差異在於，目前多數AI系統仍運行於傳統馮·紐曼架構（Von Neumann Architecture）之上，記憶體與運算單元分開放置，資料得反覆搬移，而人腦的記憶與運算本就是高度融合的，幾乎沒有這些額外的成本。

陳坤志教授也指出，臺灣在晶片設計、製造、封測與完整供應鏈上擁有世界級的優勢，若能從晶片本身延伸到系統架構與整合設計，將有機會在 AI 硬體這波浪潮中建立真正的差異化平臺。

類神經網路晶片不是把大腦複製進矽晶片裡，而是人類在理解大腦某些資訊處理原理之後，試著設計出更適合 AI 任務、也更有效率的運算架構。真正迷人的地方，不是機器終於變得像人，而是科技開始重新思考，什麼才算是更聰明、更省能的計算方式。AI 晶片借鏡的是大腦留下的線索，而不是大腦本身。但也正因為如此，這條探索之路才剛開始。

資料來源

專訪國立陽明交通大學電子研究所陳坤志教授

本文轉載自《科技大觀園》，一個由國科會建置的科普數位整合平臺

超級電腦如何改寫球狀星團的歷史

Wed, 01 Apr 2026 16:00:00 GMT

球狀星團長久以來被視為記錄宇宙早期環境與恆星形成條件的「宇宙化石」，但最新研究顯示，它們的樣貌並非自始如此，而是經歷了長達約 130 億年的劇烈演化與篩選後的結果。由法國國家科學研究中心等單位領導的國際研究團隊，透過最先進的數值模擬，首次在宇宙時間尺度下重建球狀星團從誕生至今的完整演化歷程，並發現這些星團在形成初期具有遠比今日更強的內部自轉，顛覆了過去對其形成與結構的理解。

球狀星團是極為致密、呈球形的恆星系統，內含多達數百萬顆恆星，彼此由重力束縛，並形成於宇宙早期階段，幾乎存在於所有星系中，包括銀河系，其中約擁有 160 個球狀星團。由於它們保留了約 130 億年前宇宙環境的重要資訊，因此對於理解星系形成與早期宇宙演化至關重要。然而，球狀星團的內部結構與動力學極為複雜，恆星之間持續進行強烈的重力交互作用，同時還受到宿主星系重力場的影響，再加上恆星本身會隨時間演化甚至爆炸，使得它們的整體結構不斷改變。

要在電腦中真實模擬這樣的系統，必須同時考慮所有恆星之間的重力交互作用、外部星系環境的影響，以及恆星從誕生到死亡的演化過程，計算量極為龐大，過去幾乎無法在宇宙尺度時間內完成。這次研究團隊利用超級電腦進行模擬，總計耗費約 35 萬小時 GPU 計算時間，模擬包含 25 萬至 150 萬顆恆星的星團，並追蹤其長達 130 億年的演化，是目前最具挑戰性的模擬之一。結果顯示，我們今日所觀測到的球狀星團，其實只是原始族群中存活下來的一部分，並在長時間的重力動力學與恆星演化共同作用下，結構已被大幅重塑。

影片說明：這段影片展示一個包含約 150 萬顆恆星的球狀星團電腦模擬。科學家利用數值計算，模擬恆星彼此之間的重力作用，重現星團在漫長時間中的變化。影片中的每一個畫面，皆轉換為類似詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在不同紅外線波段下的觀測效果，讓模擬結果看起來就像實際望遠鏡拍攝的影像。

模擬進一步揭示，球狀星團在形成初期具有強烈的內部自轉，其旋轉速度至少為現今觀測值的五倍，這意味著星團在誕生時就帶有顯著的角動量，對既有的星團形成理論提出重要限制，也為理解其起源提供新的線索。這些模擬所需的運算量極為龐大，其中最大的一次模擬單獨就耗時約 400 天，但也因此開啟了更多關鍵天文問題的研究契機。球狀星團同時是大質量恆星死亡後形成黑洞的重要場所，在這些極為致密的環境中，強烈的重力交互作用可能促成黑洞雙星的形成，甚至導致黑洞合併，被認為是宇宙中大質量黑洞來源的重要機制之一。此外，了解球狀星團如何逐漸流失恆星，對於研究其在星系中的解體過程，以及重建星系形成歷史同樣關鍵，未來基於這些模擬的研究將能更深入探討上述問題。本研究成果已發表於《天文與天文物理學》（Astronomy & Astrophysics）期刊。

資料來源：ObAS-Unistra

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

#球狀星團

#超級電腦

#宇宙化石

首次發現彗星出現自轉方向反轉

Tue, 31 Mar 2026 16:00:00 GMT

天文學家利用 NASA 的哈伯太空望遠鏡，從長年累積的觀測資料庫中發現，一顆小型彗星的自轉先是減慢，之後竟然反轉方向，成為首次觀測到彗星自轉反轉的證據。這項結果顯示，彗星表面的揮發性活動能顯著影響其自轉與物理演化。這顆彗星為 41P／Tuttle–Giacobini–Kresák，簡稱 41P，可能起源於古柏帶，並受到木星重力擾動進入目前軌道，每約 5.4 年進入一次內太陽系。哈伯望遠鏡已運作超過 35 年，累積大量影像與光譜資料並儲存在中央資料庫中，研究團隊正是在瀏覽這些尚未被分析的資料時，發現了這項關鍵證據，也顯示開放科學資料能讓過去觀測持續產生新的科學成果。

在 2017 年接近太陽之後，科學家發現 41P 的自轉明顯減慢。2017 年 5 月的資料顯示，其自轉速度比同年 3 月觀測時慢了三倍。後續利用哈伯觀測進一步分析，發現這顆彗星的自轉出現更不尋常的變化。2017 年 12 月的哈伯影像顯示，彗星自轉再次加快，自轉週期約為 14 小時，相較於先前測得的 46 至 60 小時明顯週期縮短。研究人員認為，彗星可能持續減速至幾乎停止，之後受到表面氣體噴流的推動，開始朝接近相反的方向旋轉。

哈伯同時測得該彗星核心大小約為 1 公里。對彗星而言，這樣的尺寸相當小，使其更容易受到扭轉並改變自轉狀態。當彗星接近太陽時，內部冰物質會受熱昇華，將氣體與塵埃噴發到太空中。這些從表面噴出的氣體如同微型推進器，若分布不均，就能顯著改變彗星的自轉。原本朝某一方向旋轉的彗星，在氣體噴流持續施力下會逐漸減速，最終甚至反轉為相反方向旋轉。

影片說明：此藝術想像呈現彗星 41P 接近太陽時，表面冰凍氣體開始昇華並噴發的情形。動畫中僅顯示一道噴流，實際上該彗星可能同時有多股物質向外噴出。這些噴流會對抗原本的自轉方向，逐漸減慢其旋轉，甚至使其反轉。畫面中亦可見彗星碎片隨著噴發一同拋向太空。

研究也顯示，這顆彗星的整體活動量已明顯下降。在 2001 年近日點時，41P 的活躍程度對其尺寸而言異常高，但到了 2017 年，其氣體產生量已減少約一個數量級，顯示表面可能快速演化，例如揮發物質逐漸耗盡或被塵埃覆蓋形成隔熱層。一般而言，彗星結構變化需數百年甚至更長時間才會明顯，但 41P 的快速自轉變化，使天文學家得以在人類時間尺度內直接觀察這些過程。模型顯示，持續的自轉變化可能使其結構不穩定，當自轉過快時，離心力可能超過其微弱的重力與結構強度，導致碎裂甚至解體。研究者指出，這個彗核可能在不久的將來自行瓦解，儘管如此，41P 已在目前軌道上運行約 1500 年。這項研究成果已發表於《天文學期刊》（Astronomical Journal）（Jewitt 2026）。

資料來源：NASA

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

膠原蛋白補充品真的有效嗎？

Mon, 30 Mar 2026 16:00:00 GMT

人體中的膠原蛋白，對於維持頭髮、指甲、骨骼、關節及身體其他部位的健康都不可或缺。不過，關於膠原蛋白補充品可能帶來哪些益處，科學界才剛剛開始釐清……

索妮雅．肯卡雷（Sonya Kenkare）生下孩子之後，她的美髮師就建議她服用膠原蛋白，預防掉髮。不過，身為具有專科認證的皮膚科醫師，她對此持保留態度。

「我沒有吃膠原蛋白，因為目前的證據還不充分。」任職於芝加哥拉什大學的肯卡雷表示。

從行銷話術到名人見證，膠原蛋白常被描繪成可以解決皮膚、頭髮、指甲、骨骼、關節等老化問題的萬靈丹。而且確實有不少消費者買單，2025年膠原蛋白補充品的市場規模已達到20億美元，預計還會持續成長。

然而，目前的熱潮並沒有相應的科學證據支持。部分研究確實顯示出潛在益處，但仍有許多細節有待釐清。以下將針對膠原蛋白對皮膚健康、發炎和疼痛等的影響，整理科學界目前已知的資訊與尚未確定的疑問。

什麼是膠原蛋白？

膠原蛋白是哺乳動物體內含量最高的蛋白質，約占人體蛋白質總量的三成。克利夫蘭醫學中心（Cleveland Clinic）人類營養中心的註冊營養師茱莉亞．蘇帕諾（Julia Zumpano）指出，膠原蛋白是構成皮膚、韌帶、肌肉、肌腱、骨骼、血管、腸道內壁和其他結締組織的重要成分。

膠原蛋白的結構呈三股螺旋，由三條胺基酸鏈緊密纏繞而成，因此具備良好的強度與剛性，根據分子結構及其在體內的分布位置不同，共分為28種類型。根據克利夫蘭醫學中心的資料，人體中約有90%的膠原蛋白屬於第一型，主要存在於皮膚、骨骼、肌腱和韌帶；第一型至第五型是相對常見的幾種類型。

膠原蛋白從哪裡來？有什麼作用？

人體內的膠原蛋白，主要是由一種稱為纖維母細胞（fibroblast）的特化細胞產生。蘇帕諾表示，在纖維母細胞將胺基酸串成膠原蛋白的過程中，也需要維生素C、鋅等營養素。

膠原蛋白的主要作用，是提供支撐、強度與結構。它能讓皮膚維持彈性，同時保護內臟，也有助於血液凝固以及生成新的皮膚細胞。

當身體無法製造足夠的膠原蛋白時，這些功能就會受到影響。例如遺傳性疾病艾登二氏症候群（Ehlers-Danlos syndrome，俗稱鬆皮症）的患者，由於身體無法產生膠原蛋白，可能出現皮膚極度柔軟且會過度延展、容易瘀青，以及關節不穩定等症狀。還有紅斑性狼瘡和類風溼性關節炎等自體免疫疾病，也可能會損害膠原蛋白。

隨著年齡增長，膠原蛋白會發生什麼變化？

40歲之後，人體每年大約會流失1%的膠原蛋白；到了80歲，膠原蛋白流失比例可能達到75%。當膠原蛋白減少，肌腱和韌帶的支撐力就會下降，許多人因此出現慢性疼痛，進而影響活動能力。

同時，隨著真皮層（皮膚內層）的膠原蛋白含量下降，皮膚會逐漸鬆弛並產生皺紋。此外，還有許多因素會加速這個過程。研究顯示，吸菸、飲酒、紫外線以及高糖飲食，長期下來都會減少人體產生的膠原蛋白，並降低膠原蛋白的穩定性與強度，導致皮膚皺紋增加。

什麼是膠原蛋白補充品？

市面上充斥各式各樣的膠原蛋白產品，但這些商品並不像藥品那樣受到嚴格管制。由於膠原蛋白產品屬於膳食補充品，無需經過美國食品暨藥物管理局（FDA）審查和批准，就能在美國上市銷售。FDA官網也明確寫出：「FDA無權在膳食補充品上市前審核其安全性與有效性，亦不會審查相關標示內容。」

這類產品可能會標示膠原蛋白的來源，例如牛（bovine）、魚（marine）、雞或其他來源，也可能註明型別，如第一型或第三型。有些商品標示會使用「膠原蛋白胜肽」或「水解膠原蛋白」等名稱，這兩者其實都是短鏈胺基酸，相較於完整的膠原蛋白，更容易被人體吸收。膠原蛋白補充品的形式也很多元，包括錠劑、粉末、軟糖或飲品。

蘇帕諾表示，一般來說，每天服用膠原蛋白是安全的。

有什麼證據顯示這些補充品對皮膚有效？

肯卡雷表示，膠原蛋白是許多醫美手術中注射的填充物主要成分，能在被身體分解前，暫時讓皮膚看起來更飽滿。

蘇帕諾則指出，有一些研究顯示，膠原蛋白補充品或許能稍微改善皮膚結構，但這些結果都附帶不少限制條件。

比方說，2021年有一份針對19項研究、共1125名受試者（多為女性）所做的綜述分析，發現服用膠原蛋白補充品的受試者，在皺紋、皮膚彈性和保溼程度方面都有所改善。然而，哈佛醫學院和麻省總醫院的皮膚科醫師們分析之後發現，這些補充品都同時含有其他成分，可能也會影響試驗結果。

他們補充說明，針對皮膚彈性、保溼、皺紋等指標所做的隨機對照試驗，多半樣本數偏少；至於頭髮和指甲的研究則相當有限。蘇帕諾表示：「在這方面，還需要更多研究釐清。」

膠原蛋白能改善關節疼痛嗎？

有愈來愈多研究顯示，除了皮膚之外，膠原蛋白補充品或許也有助於改善關節隨年齡退化的狀況。有幾項針對年輕運動員所做的研究發現，補充膠原蛋白與疼痛減輕及發炎程度下降有關，有助於受傷後更快恢復運動、重返賽場。為了釐清這類補充品是否也適用於中年族群，研究人員招募了86名年齡介於40至60多歲、有規律運動習慣的成年人進行試驗，並在2023年發表研究結果。受試者被分為三組，在至少六個月期間，分別每天攝取10克、20克水解膠原蛋白，或是完全不補充；而且他們並不知道自己屬於哪一組。

與安慰劑組相比，有補充膠原蛋白的受試者在研究期間改善疼痛的程度比較大，而且在每週運動超過三小時的人身上效果最明顯。該研究的主要作者、佛羅里達州立大學塔拉哈西分校的運動與營養生理學家麥可．奧姆斯比（Michael Ormsbee）表示，研究結束之後，其中一位受試者停止補充膠原蛋白，結果疼痛復發；這位受試者告訴奧姆斯比，他重新開始服用膠原蛋白補充品之後，疼痛就消失了。

該研究也發現，補充膠原蛋白與改善情緒有關。雖然心理狀態的改善，可能只是因為疼痛減輕帶來的連帶影響，不過這項結果也呼應了研究人員讓小鼠服用膠原蛋白之後觀察到的抗憂鬱效果。相關研究顯示，膠原蛋白似乎可以穿越血腦障壁。

奧姆斯比自己每天早上都會在咖啡裡加入10克水解膠原蛋白，同時搭配50毫克的維生素 C，因為有研究指出維生素C能幫助人體吸收膠原蛋白。他還採納了加州大學戴維斯分校教授基思．巴爾（Keith Baar）研究報告中的建議，在運動前半小時到一小時補充膠原蛋白。

研究人員仍在釐清膠原蛋白是如何影響結締組織，以及補充膠原蛋白的時機為何重要等細節。不過，奧姆斯比指出，水解膠原蛋白主要由甘胺酸、脯胺酸和羥脯胺酸組成，而這三種胺基酸也是構成人體內膠原蛋白的主要成分。「當你攝取後，這些成分進入血液循環，再配合運動，就有比較大的機會把這些胺基酸送到肌腱、韌帶或關節。」

不想買膠原蛋白補充品，可以嗎？

專家表示，即使不靠補充品，也有其他方式能獲得膠原蛋白的潛在益處。許多食物本身就含有膠原蛋白，包括肉類、雞肉、魚肉、雞蛋，以及大骨湯。蘇帕諾也建議攝取維生素C、銅、鋅，以及脯胺酸和甘胺酸這兩種胺基酸，幫助身體自行合成膠原蛋白。肯卡雷補充，許多抗老護膚保養品中常見的維他命A酸類（retinoids，例如A醇、A醛、A酯等維他命A衍生物），也是透過促進膠原蛋白生成來發揮作用。

蘇帕諾建議多從飲食中攝取富含膠原蛋白的食物，以及有助於合成膠原蛋白的營養素，她指出：「補充品頂多是輔助，不能當成萬用解方。」

延伸閱讀：快記下來！科學實證的12個抗發炎祕訣 / 小心，長期壓力將引發全身慢性痠痛！揭開纖維肌痛症的成因

5萬5000年前的胎兒，藏著尼安德塔人衰落的答案

Sun, 29 Mar 2026 16:00:00 GMT

科學家定序了一個胎兒的古DNA，發現早在尼安德塔人消失之前，一場嚴重的遺傳瓶頸就已經悄悄改寫了他們的命運。

從少少12片碎骨取得的罕見尼安德塔人胎兒古DNA，為尼安德塔人早期的演化支系提供了重要資訊，協助研究人員追蹤到一個發生在尼安德塔人滅絕之前的大規模人口崩潰。 Alice Walczer Baldinazzo

1968到1970年間，在德國南部一個村莊上方的岩石避風港──塞瑟爾費爾斯石窟（Sesselfelsgrotte）中找到了十來片細小的古代人類骨頭。這些骨頭就收在某個博物館的館藏中，數十年無人聞問。直到1990年代，終於有科學家重新加以檢視。這些骨頭──包括股骨和腓骨碎片、頭蓋骨和幾根肋骨──其實並未完全成型。每一根都只有幾公分長，比個子最嬌小的孩子的骨頭還更小。

然後，到了2006年，有位在德國的科學家正式宣布了這些骨頭的身分：這些骨頭屬於一個生在約5萬5000年前的尼安德塔人胎兒。

「這是非常年幼的尼安德塔小孩遺骨，不管有沒有出生，都非常非常罕見。」葡萄牙阿加夫大學的考古學家暨地球科學家、也是國家地理探險家阿爾維塞．巴比耶里（Alvise Barbieri）說：「我認為應該只有另外一個有研究過的案例，是在法國找到的。」

如今，巴比耶里與同事已從這具尼安德塔胎兒中提取出古DNA，並完成其粒線體基因組的定序。分析結果顯示，這名胎兒屬於尼安德塔家族樹中較古老的一個分支，而非後來曾主宰歐洲、並於約4萬年前滅絕的最後支系。

這段罕見的胎兒DNA，讓研究人員得以更清楚描繪這個古老分支的樣貌，並進一步精準指出：在尼安德塔人消失前數萬年，曾發生一場嚴重的族群崩潰，導致其遺傳多樣性大幅縮減。

他們的發現發表在3/23刊出的期刊《美國國家科學院學報》（ Proceedings of the National Academy of Sciences）上。

阿加夫大學的古人類學家里卡多．哥迪尼歐（Ricardo Godinho）正在檢驗採樣後並納入古DNA分析的尼安德塔胎兒股骨。 Alvise Barbieri

除了胎兒的粒線體基因組以外，團隊也定序了另外九個來自歐洲地區的尼安德塔人粒線體基因組，分別是來自比利時、法國、德國和塞爾維亞。研究人員分析了10個新的尼安德塔人粒線體基因組，加上先前已知的49個樣本，他們判定，較早期的尼安德塔人支系──以那具胎兒為代表──跟最後的尼安德塔人支系並不一樣。

這項發現讓研究人員得以推估，尼安德塔人曾在6萬5000年前經歷一次「遺傳瓶頸」，也就是族群崩潰，導致大部分遺傳多樣性喪失。這項新研究也為這次遺傳瓶頸發生的時間提供了到目前為止最精確的估計。

研究人員認為，這次事件發生在冰河時期，當時歐洲廣闊的冰層把尼安德塔人逼到法國西南部相對無冰的區域──被科學家稱為「冰期避難所」（glacial refugium）的一片安全避風港。

這項研究指出，冰層退卻之後，尼安德塔人人口回升、並再次擴散至整個歐洲，不過其遺傳卻非常相似。最終，尼安德塔人在距今約4萬5000至4萬2000年前經歷了最後一次族群崩潰，時間點就在他們滅絕之前不久（不過其中一部分曾與現代智人混血）。研究人員認為，他們最終會消失可能是因為氣候變遷造成狩獵與採集領域縮減。

並未參與這項研究的遺傳學家、普林斯頓大學的約書亞．亞契（Joshua Akey）表示，晚期尼安德塔人的遺傳相似度令人震驚。

亞契說：「族群的快速縮小，顯示尼安德塔人在最終消失之前，可能就已經承受了人口結構上的壓力。」

尼安德塔人口瓶頸

雖說科學家早已推測尼安德塔人一定經歷過遺傳瓶頸，但這項新研究是第一批嘗試提出遺傳瓶頸具體時間點的研究之一。幸虧有了這個胎兒及其他尼安德塔人的粒線體基因組，研究人員現在認為，他們可以精確指出發生的時間。

來自威斯康辛大學麥迪遜分校、並未參與此研究的古人類學家約翰．霍克（John Hawks）表示，雖說確切時間仍有待商榷，「我認為這整個概念已經有了充分的證據支持。後來的歐洲尼安德塔人，部分是源自一個生活在約6萬5000年前之後的小型奠基族群（founder population）。」

並未參與該研究的紐約州立大學水牛城分校遺傳學家查理克莉亞．卡拉喬吉歐（Charikleia Karageorgiou）說，關於最後的尼安德塔人支系遺傳多樣性有限的這項發現「非常有意思」。

只有定序更多個體的基因組，科學家才能更深入了解尼安德塔人究竟發生了什麼事，她說：「在我看來，這是這個領域目前非常令人振奮的前沿發現。」

5萬5000年歷史的尼安德塔胎兒肋骨。 Agnes Fatz

尼安德塔胎兒的部分股骨。 Agnes Fatz

要從有5萬5000年歷史的骨骼中取得能用的DNA本來就非常困難，但巴比耶里和同事們在抽胎兒樣本DNA的時候，還碰到了其他問題。首先，科學家通常是在牙齒樣本中找到古DNA、也就是aDNA，因為有層層琺瑯質保護。但胎兒沒有牙齒，而這批遺骸裡也沒有完整的下顎骨。內耳的耳骨通常是古DNA的儲存庫，但這個案例中並沒有找到耳骨。

巴比耶里強調，只有非常非常少的胎兒骨骼樣本中有找到可供分析的古DNA。其量之微，只能取得粒線體DNA──存在於細胞粒線體中的一小部分基因，且一定是由母系遺傳──而無法取得能作完整基因組分析所需的細胞核中更完整的DNA。

「古DNA的整體保存狀態不佳，讓我們無法萃取細胞核的古DNA。」巴比耶里解釋說，不過「未來再取樣，或許有機會做到。」

他說，這名胎兒很可能是在母親過世時一起下葬，但並沒有人找到母親的遺骸。

除了古代遺傳分析之外，巴比耶里及其團隊還對這具化石化的胎兒進行了微電腦斷層掃描和解剖學研究，其中部分成果已於2月底上傳至預印本平台bioRxiv，詳細寫在尚未經過同儕審閱的論文中。

巴比耶里和同事在該預印本中，以發表在《美國國家科學院院刊》中的研究成果當作基準，探討尼安德塔人出生前發育的新細節，包括胎兒期的骨骼發育。這也讓他們能比較尼安德塔胎兒和現代人類胎兒，巴比耶里說。

這兩項研究都帶來了關於尼安德塔人的新細節，還有他們和現代人類間的相似與差異程度。科學家目前尚未完全了解在約4萬年前導致尼安德塔人最終滅絕的所有因素，但這些最新研究會是拼圖中的關鍵片段。

延伸閱讀：獨家：重建8000多年前經歷一場神秘儀式的顱骨 / 窺探尼安德塔人的世界

首次現蹤南極！這種鯊魚藏著不可思議的生存祕密

Sat, 28 Mar 2026 16:00:00 GMT

睡鯊的壽命極長，而且可以在靠近地球極區的海域、接近冰點的海水溫度中茁壯成長。

鯊魚分布於地球上每塊大陸的沿岸水域，但南極洲除外──我們原本是這麼以為的。

2月中旬，西澳大學明德魯深海研究中心的科學家發表他們透過水下攝影機拍到一隻巨大的睡鯊在冰冷的海域中巡游的影片，而長久以來大家都認為那裡過於寒冷，不適合鯊魚生存。（影片攝於2025年1月。）

西澳大學的教授艾倫．賈米森（Alan Jamieson）是西澳大學明德魯深海研究中心的主任，他回憶說：「我們都在埋頭苦思，心想：『南極應該沒有鯊魚才對啊！』」

賈米森表示，這是同類鯊魚首次在南極海域現蹤。他們見到這隻睡鯊在南昔得蘭群島（South Shetland Islands）附近、深度約500公尺且接近冰點的海域中游動。

如果想知道這隻鯊魚怎麼在地球上最冷的海域中生存，就必須先考慮這不是隨便一隻鯊魚；結果證實，睡鯊擁有特殊的生理機制。

鯊魚慢慢生活的秘訣

睡鯊（包括代表性的格陵蘭鯊在內）是身體龐大、動作緩慢的鯊魚，分布於寒冷的深海域，特別是北極和北太平洋海域。這些鯊魚很罕見，牠們擁有超級緩慢的代謝速度，迫使牠們過著慢節奏的生活。例如，格陵蘭鯊的最高速度不到每小時3.2公里，每年生長不到1公分。這種悠閒的生活型態使睡鯊能夠保存能量，而在寒冷海水中維持溫暖確實需要能量。這也讓牠們能夠擁有極長的壽命，有些估計認為牠們可能存活超過400年。（近期一項針對睡鯊基因體的研究發現有關DNA修復、免疫功能、對抗氧化壓力之保護的重複基因，這些功能都會減少時間對身體的損傷。）

睡鯊還有一項在冰冷海水中生存的訣竅：牠們的組織含有大量尿素和氧化三甲胺（TMAO）。尿素是一種常見的化合物，也分布於我們的尿液中；它可協助鯊魚與周遭海水維持滲透壓平衡，但也會使鯊魚的蛋白質不穩定。TMAO透過強化鯊魚的蛋白質來解決這個問題，使鯊魚可在接近冰點的溫度下正常運作。儘管所有鯊魚體內都有TMAO，但睡鯊的體內含量遠高於其他鯊魚。

聖荷西州立大學的鯊魚科學家戴夫．艾伯特（Dave Ebert）說：「這是真正的極地鯊魚。」未參與這項研究發現的艾伯特說，儘管在南極見到睡鯊令人興奮，卻並不出人意料。

適當的地點，適當的溫度

對賈米森來說，他在南極攝影機上看到一隻睡鯊突然出現時依然很驚訝。賈米森說：「在我25年的職業生涯中，只見過四隻睡鯊。」他在南極深海中見到的睡鯊是他見過最大的個體之一，身長介於2-3公尺之間，確切種類尚不清楚。

睡鯊非常神秘。牠們過著獨居生活，大多數時間都待在深海。賈米森很清楚，在任何地方看到睡鯊都是很罕見的情況，而在先前從未看過牠們的地方又特別難得。他說：「世界上有不同類型的罕見情況，這種絕對是超級罕見。」

他和同事原本是為了測量該區域的生物多樣性才設置攝影機，而他相信，攝影機之所以能夠拍到睡鯊，是因為剛好放在一片比較溫暖的海域。賈米森說：「那裡可能有一條小小的暖水通道，使牠們能夠進入比以往更南邊的區域。」

目前尚不確定這是偶然的意外還是棲息的證明。儘管如此，在南極海域發現睡鯊，顯示鯊魚在海洋中的任何地方都能成功存活下來。「這也證明我們還有多少研究要做。」賈米森說：「南極有其他鯊魚嗎？牠們分布在整片海域嗎？或是只待在這個區域？我們還有很多不了解的地方。」

【觀看影片請按此導回原文文章】

延伸閱讀：揭開格陵蘭鯊數百年壽命的基因秘密 / 遠洋鯊魚和魟魚族群在半世紀內減少了近 70%

這種魚自我複製了10萬年──科學家終於解開謎底

Wed, 25 Mar 2026 16:00:00 GMT

秀美花鱂一輩子都不需要雄性。新研究發現，牠們有辦法自行清除和修復基因突變，省下無性生殖帶來的麻煩。

當一隻秀美花鱂（Poecilia formosa）說「我不需要男性」的時候，可不是在開玩笑。這種出沒在墨西哥和美國德州南部淡水溪流中的小型魚類，每一隻都是雌性──完完全全靠無性生殖繁衍，直接生下跟自己一模一樣的複製體。

聽起來令人羨慕，但這條魚也生出了一個演化上的悖論。演化理論認為，物種至少需要一定程度的有性生殖來維持基因多樣性，否則遲早走向滅絕。那麼，這些魚憑什麼可以代代繁衍維持上萬年？

新發表在《自然》（Nature）期刊的研究指出，秀美花鱂不但沒有受到無性生殖預期帶來的負面影響，似乎還握有一項能抵消無性生殖劣勢的祕密武器。該研究為秀美花鱂和其他無性生殖物種如何躲過滅絕的命運，提供了全新線索。

女性之力

秀美花鱂是一種魚鰭渾圓、不比拇指大的小型魚類；牠們的英文俗名（Amazon molly）取自希臘神話中的亞馬遜女戰士族（Amazons）。大約10萬年前，一隻雌性短鰭花鱂（Poecilia mexicana）看上了一隻雄性茉莉花鱂（Poecilia latipinna）。雖然跨物種交配通常只會生出不孕的後代，但這一次牠們卻誕生了一個全新的物種，能以胎生的方式生下與自己一模一樣的複製體。儘管秀美花鱂還是需要與其他物種的雄性花鱂交配，才能觸發自我複製的流程。這個卵子受到精子活化的過程稱為「雌核發育」（gynogenesis），但雄性的DNA不會留存到後代身上。

秀美花鱂在1932年被發現時，是當時科學界所知第一種能進行無性生殖的脊椎動物。即便科學家在此後陸續發現了數十種脊椎動物也具有相同的本事，例如科摩多龍和雙髻鯊就深諳此道，但秀美花鱂依然是極少數「只靠」無性生殖繁衍的脊椎動物之一。」

秀美花鱂是怎麼做到的，至今仍是個謎。根據現有的遺傳突變累積模型，無性生殖物種的基因組會隨世代交替不斷劣化。「〔照現有模型推算，秀美花鱂〕繁衍約1萬年後便應走向滅絕，」慕尼黑大學計算生物學家、本研究共同作者愛德華・萊斯邁爾（Edward Ricemeyer）說：「然而牠們存續的時間遠不止於此，這正是矛盾之所在。」

時任密蘇里大學研究科學家的萊斯邁爾，從2019年就開始研究秀美花鱂了。他指出，科學家至今仍無法解釋為什麼無性生殖物種──尤其是像脊椎動物這麼複雜的生物──不會被有害突變淹沒；畢竟，天擇很難持續把有害突變挑出來淘汰。

為了解開這道謎題，萊斯邁爾和同事檢視了好幾隻秀美花鱂的基因體。結果發現，這些魚早就在默默進行自己的「基因大掃除」好幾萬年了。

基因分析顯示，有害突變在秀美花鱂體內出現的頻率，跟牠們行有性生殖的近親差不多。但關鍵在於，秀美花鱂似乎會利用一種罕為人知的基因機制，把這些有害突變一一清除或修復。

這種機制叫做基因轉換（gene conversion），用從另一條染色體複製而來的正確DNA序列，取代出問題的那一段。雖然包括人類在內的哺乳動物也有這個能力，但主要是拿來修補DNA損傷。

但對秀美花鱂來說，基因轉換勝任了有性生殖物種中基因「互換重組」的角色。「互換重組」是有性生殖時，父母雙方混合基因的方式；而基因轉換在秀美花鱂身上帶來的遺傳變異性，讓天擇免於無米之炊，能剔除和修復那些不合時宜的突變。

縱然科學家早就猜測無性生殖物種可能有類似的變通之道，「但這是第一次真正被證實確有此事。」萊斯邁爾說。

無性生殖的秘密

「萊斯邁爾和同事在秀美花鱂基因體發現的現象，很可能也正在其他無性生殖物種身上發生，只是還沒人證實罷了。」未參與此次研究的奧斯陸大學微生物學家暨教授邁卡・鄧索恩（Micah Dunthorn）說。

鄧索恩期盼未來能在其他無性生殖物種身上看到類似的研究：「看看這個機制在其他動物、植物和真菌中到底有多普遍，抑或是在真核微生物或原生生物身上是不是也有同樣的事情，那多有意思啊！」

由於在目前已知透過複製方式來繁殖的數千種生物中，科學家深入研究到基因體層級的只有寥寥幾種。因此目前還不清楚是不是所有無性生殖物種都運用了類似的基因工具，萊斯邁爾和鄧索恩寄望未來的研究能給出答案。萊斯邁爾認為，大自然很可能發展出了不只一種方式來應對無性生殖的代價：「除非我們真的花時間去研究，不然永遠不會知道那些方式是什麼。」

「理解這些基因的能耐，可能帶來各式各樣的應用。」萊斯邁爾表示，從基因改造農作物到治療疾病，都相當可期，「尤其癌症就是某一株細胞不斷累積突變，導致失控愈長愈多，最終把正常細胞都擠掉的疾病。」秀美花鱂本身就已經夠迷人了，而牠們的複製絕技，或許還能教會我們人類一些對抗重大健康威脅的關鍵知識。

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在鄰近年輕恆星塵盤捕捉到形成中氣態巨行星清晰影像

Tue, 24 Mar 2026 16:00:00 GMT

天文學家運用位於歐南天文臺的極大望遠鏡與干涉儀，在一顆名為WISPIT 2的年輕恆星周圍之塵埃圓盤中，觀測到兩顆正在形成的氣態巨行星，提供了迄今為止最清晰的行星系統形成過程證據。該系統的塵埃圓盤呈現出明顯的環帶與間隙結構，顯示仍可能有更多行星在其中持續誕生。研究團隊指出，觀測WISPIT 2如同目睹太陽系早期演化的「時光窗口」，不僅可觀測單一行星的誕生，更能系統性地研究整個行星系的形成與演化機制。

WISPIT 2系統中的首顆行星於一年前被發現，命名為WISPIT 2b，質量約為木星的五倍，繞行主星距離約為地日距離的60倍。該發現展現了現代高解析度的觀測儀器直接捕捉行星影像上的潛力。隨後，研究人員在更靠近主星處辨識出另一個候選天體，並透過VLT與VLTI的精密觀測確認為另一顆行星。這顆新發現的行星WISPIT 2c與主星的距離約為WISPIT 2b的四分之一，但質量卻約為WISPIT 2b兩倍，兩者皆為氣態巨行星，與太陽系外側的木星與土星類似。

在觀測技術上，研究團隊先利用VLT上的高對比成像儀器SPHERE進行初步觀測，再藉由VLTI上的GRAVITY+干涉儀進一步確認其行星性質。GRAVITY+近期的性能升級在此項研究中扮演關鍵角色，讓天文學家得以解析極靠近主星的微弱訊號，成功辨識出WISPIT 2c的存在。此類結合高角解析與高對比觀測的策略，顯示現代的觀測儀器在探測早期行星形成的結構方面已達嶄新里程碑。

而觀測資料亦顯示，兩顆行星皆位於塵埃圓盤中的明顯間隙內。這些間隙被認為是行星形成過程的直接證據：盤內物質在重力作用下逐漸聚集形成行星，並進一步吸引周圍物質，使其軌道附近逐漸被清空，留下環狀的間隙結構。此外，在更外側尚存在一處較窄且較淺的間隙，研究團隊推測其中可能隱藏第三顆尚未被直接觀測到行星，其質量可能接近土星，此項觀測已為研究行星系統從初生到成熟的演化歷程提供重要的依據。

資料來源：Sci News

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

最古老恆星的線索：揭開宇宙第一代恆星的化學遺跡

Mon, 23 Mar 2026 16:00:00 GMT

天文學家發現了一顆已知化學組成最原始的恆星之一 PicII-503，這顆古老恆星如同時間膠囊，保留了宇宙最早期恆星留下的化學痕跡，是目前首度在原始環境中明確呈現第一代恆星化學富集證據的例子。第一代恆星形成於宇宙早期，壽命極短，至今無法被直接觀測；因此，像 PicII-503 這樣的第二代恆星，成為理解宇宙最初元素生成的關鍵線索。（太陽則屬於較晚形成的第三代恆星，已含較多重元素。）

PicII-503 位於極為微弱的矮星系「繪架座 II」（Pictor II）外圍。該星系包含數千顆恆星，年齡超過 100 億年。PicII-503 的鐵含量是銀河系外目前測得最低者，同時卻擁有極高的碳含量，這種特徵與銀河系外圍已知的「碳增強金屬貧乏星」（碳含量相對偏高的低金屬恆星）完全一致，而這類恆星的起源長期以來一直是個謎。PicII-503 是在極微弱矮星系中首次被明確確認的第二代恆星，它是透過暗能量相機（DECam）於 Víctor M. Blanco 4 公尺望遠鏡所進行的巡天觀測所發現。在繪架座 II 周圍數百顆恆星中，巡天觀測資料將 PicII-503 標示為極端金屬貧乏的候選者，使研究團隊得以進行進一步詳細觀測。

宇宙中的第一代恆星由僅含氫與氦的氣體形成，在其核心合成出碳與鐵等第一批重元素，並在爆炸時將這些元素釋放至星際空間，成為後續恆星的材料。第二代恆星因此保留了這些早期化學訊號。研究團隊結合其他觀測資料，發現 PicII-503 的鐵與鈣含量為銀河系外最低紀錄，顯示其清楚保存了第一代恆星的化學富集痕跡。其碳對鐵比例超過太陽的 1500 倍，符合「碳增強金屬貧乏星」的特徵。其中一種解釋是來自第一代恆星的低能量超新星爆炸：鐵等重元素回落至緻密殘骸，而碳等較輕元素被拋出並形成下一代恆星。

PicII-503 的發現支持低能量超新星模型，且由於其位於極小質量的矮星系中，若爆炸能量過高，元素應早已逃逸，這進一步強化了該解釋。此外，這項結果也顯示銀河系銀暈中的碳豐富金屬貧乏星，可能源自這類古老矮星系並在後續併合過程中融入銀河系。這是天文學家首次直接觀測到原始星系中最初元素生成的結果，將銀河系中古老恆星的化學特徵與第一代恆星的起源清楚連結。這類研究如同宇宙考古學，揭示早期恆星的痕跡，也讓我們得以窺見宇宙化學演化的起點，這一過程最終奠定了行星、化學與生命形成的基礎。（編譯 / 段皓元）

這項研究由史丹佛大學研究團隊領導，成果發表於《自然天文》（Nature Astronomy）（Chiti et al. 2026）。

資料來源：NOIRLab

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

海鷗為什麼會偷人類的食物？為了找出答案，科學家用洋芋片和薯條做了實驗……

Sun, 22 Mar 2026 16:00:00 GMT

海鷗常有搶走食物的劣跡，被人視為日常生活中的不速之客。研究人員逐步釐清牠們行為背後的真正動機，並找出避免牠們靠近食物的策略，讓你知道該怎麼保住午餐。

動物生態學家蘿拉．凱利（Laura Kelley）之所以開始研究海鷗，是因為她當時有個才六個月大的寶寶。當然，孩子並沒有真的「鼓勵」她去研究海鷗，只是當她到英國艾克希特大學康瓦耳校區任教之後，想跟先前一樣在澳洲進行園丁鳥的田野研究未免不太實際。相較之下，海鷗卻是這裡隨處可見的鳥類。

在康瓦耳，很難不注意到海鷗。牠們無所不在、吵鬧不休，在屋頂築巢做窩，在街道上空來回盤旋。就跟許多沿海地區一樣，當地人對海鷗的看法不一，有人把牠們視為大海的象徵，也有人罵牠們是「會飛的老鼠」。這些鳥會騷擾海灘上的遊客，還會在公園長椅旁偷偷叼走薯條。

因此，海鷗的「公關形象」確實不太好，牠們的侵擾常常超過人們的容忍限度，尤其是在牠們俯衝下來搶食、害得孩子手中只剩空空的冰淇淋甜筒，你還得想辦法安撫崩潰的小孩時。再加上汽車車頂和市區長椅上那些讓人頭痛的排泄物，也難怪海鷗讓人受不了。不過，大多數人其實連牠們的名字都叫錯。

為了釐清海鷗是否真的跟大家認知中一樣行徑惡劣，凱利與她在艾克希特大學的同事妮特耶．J．布格特（Neeltje J. Boogert）合作展開調查；布格特同樣育有年幼的孩子，正打算在當地展開動物行為研究。身為行為生態學者的我，當時正在撰寫一本關於「邊緣動物」（outsider animals）的書，所謂的「邊緣動物」就是指那些經常被視為闖入我們日常生活的物種，包括海鷗在內，我也因此對她們的工作產生了興趣。

「我們終究得和這些動物共享環境。牠們其實比我們更早就在這裡生活了，」凱利說：「如果能找到共存之道，自然是再好不過的事。」

她們近期的研究，加上這個領域其他專家的成果，在某種程度上修正了海鷗「海盜行徑」的印象。同時，這些研究也為我們打開了一扇窗，得以一窺動物的心智如何運作、為何每隻海鷗各有不同，以及人類如何學著與都市野生動物共存。

有些海鷗會搶你的食物──但並不是每一隻都會

關於海鷗，首先要知道一件事：大多數人都把牠們的名字叫錯了。鳥類學家和賞鳥人其實不用「海鷗」（seagull）這個說法，而是稱之為「鷗鳥」（gull）。這樣的用語，正好反映了牠們分布廣泛的情況：許多鷗科鳥類大部分時間並非在海邊活動，也有不少種類在城市環境和偏遠海崖同樣都能適應良好。目前全球已有超過50個鷗科物種，幾乎遍布所有大陸，甚至連南極洲都有牠們的身影。

但我們先回到海鷗搶食這個問題。不管你喜不喜歡，搶走其他物種的食物，確實可說是海鷗的「招牌動作」。許多海鷗是所謂的偷竊寄生動物（kleptoparasite），會直接從其他個體（無論是同類還是別的物種）那裡奪取食物。這種覓食方式其實也見於其他海鳥，例如賊鷗（skua），甚至連白頭海鵰也有這種行為；只是這些鳥類比較少在我們日常活動範圍內出現，因此較不容易被注意到。

海鷗或賊鷗等鳥類向其他鳥兒搶食時，會追逐目標，在空中不斷俯衝騷擾；有時對方會被逼到不得不丟棄獵物，牠們便趁機接住，迅速飛離。這種行為所需的技巧，跟從毫無戒心的海灘遊客手中搶走三明治，顯然完全不同。因此凱利和其他科學家著手研究這些細節，進一步探討海鷗究竟在什麼情況下會向人類搶食，又有哪些情況會讓牠們收手。

他們首先想知道的是，海鷗在準備搶食時，會不會因為人類而改變行為？研究人員坐在海邊，在距離約1.4公尺處放一包洋芋片，並用重物壓住，讓海鷗無法真的叼走，但科學家仍能觀察牠們的反應。當海鷗接近時，研究人員會採取的對應方式有兩種：一是直盯著逐漸靠近食物的海鷗；二是刻意移開視線看向別處，直到袋子傳來再熟悉不過的窸窣聲，代表海鷗準備叼走洋芋片了。

在這項實驗中，共有74隻在不知情下「參與」的海鷗，其中只有27隻有靠近食物（比例略高於三分之一），而真正「走到最後一步」嘗試搶食的，則只有19隻。研究也發現，海鷗會留意自己是否受到注視：當研究人員把視線移開時，牠們更有可能對洋芋片下手；而在被盯著看的情況下，出手的比例則比較低。

研究人員指出，真正出手搶食洋芋片的海鷗其實只佔少數，顯示牠們比我們想像中更畏懼人類；此外，海鷗對人類注視等行為的敏感度，也代表牠們可能具備相當精細的認知能力。在我看來，這項研究中最有意思的反而是個體差異：為什麼有些海鷗會「走上犯罪之路」，有些卻不會？

這種差異在另一項研究中更加明顯。薩塞克斯大學生物學家保羅．葛拉漢（Paul Graham）及其學生法蘭西絲卡．費斯特（Franziska Feist）、琪拉．史密斯（Kiera Smith）先前已觀察到，海鷗會調整覓食時間，在學童即將丟棄食物殘渣時出現。這讓他們不禁好奇：海鷗能不能判斷環境中的物品是否曾被人類碰過，因為這可能表示那樣東西更值得取食。

研究人員再次使用洋芋片做實驗，並保留洋芋片的原始包裝袋，有藍色和綠色兩種。實驗者將兩種顏色的洋芋片袋子放在海灘上，手中拿著另一包洋芋片。結果發現，只要是出手啄食的海鷗，幾乎都會選擇和實驗者手上顏色相同的那一包。這顯示海鷗具有敏銳的觀察能力，而且由此可知，如果不想讓牠們盯上你的午餐，或許得先避免讓牠們看到你在吃東西。

不過，再怎麼說，在參加這項測試的海鷗中，真正去叼洋芋片的仍只有大約五分之一。而那些沒有出手的海鷗，並不是因為沒在注意。在實驗結束、研究人員離開後，有些沒去叼洋芋片的海鷗還會回到研究人員待過的地方，顯示牠們記得先前發生的事情。或許，有些個體養成了從人類手中取得食物的本事，另一些則仍以魚類或軟體動物等原本的食物來源為主。

狗和馬也會觀察人類的行為，由此判斷食物的位置或哪些東西可以吃；但我們往往把這種敏感度歸因於長期的馴化歷史。對於寵物或役用動物來說，注意人類的行為顯然是有利的，但這樣的行為出現在海鷗身上，就比較出人意料。畢竟，海鷗並不是在與人類共同演化的過程中發展出這些能力，更別說牠們原本也不會接觸到洋芋片；然而，牠們卻能理解人類偏好哪些食物、哪些不受青睞，可見牠們的認知能力或許和烏鴉等常被認為特別聰明的動物不相上下。

如何防止海鷗偷吃你的食物？

如果盯著海鷗看可以讓牠們退卻，還有沒有其他有效對策？當一隻海鷗準備搶走你的三明治時，對牠大聲喝斥確實能讓人感覺出了一口氣，不過凱利跟研究同仁想知道的是：比起用嚴厲語氣對牠說話，大聲吼叫真的會比較有用嗎？

為了找出答案，研究人員把薯條裝在透明盒子裡，接著去找海鷗。鎖定目標後，他們把盒子放在地上，靜待海鷗發現。接著，他們會在三種錄音當中擇一播放：第一種是知更鳥的鳴叫聲，第二種是一名男子大吼：「不行！走開！那是我的食物，那是我的肉派！」第三種是同一人用正常說話的聲音講出同樣的話。（看到肉派，應該就知道這實驗是在康瓦耳做的了吧？）

海鷗對於鳥鳴聲幾乎不怎麼理會，但是一聽到人類的聲音，牠們就明顯退縮，停止靠近食物。而且，比起普通的語氣，大聲吼叫更容易讓牠們直接飛離現場，顯示牠們具備相當細緻的分辨能力。

如同許多優秀的研究，這些關於海鷗的發現也帶出了更多新的問題。凱利跟我一樣，很在意為什麼大多數海鷗會乾脆地放棄打擾你的野餐？她也想知道，若是年紀較大或經驗較多的海鷗，是否會有不同的反應？她還想要進一步了解海鷗是否能辨認不同的人，其實這個問題她在疫情前就已著手研究，只是後來沒有繼續進行。

更有意思的是，凱利同時觀察到海鷗行為的變化。十年前她剛到附近的聖艾夫斯鎮（St. Ives）時，經常有海鷗俯衝向人類搶食；當時在艾克希特沒有這種情況，如今卻也出現了。這中間究竟發生了什麼？沒有人知道。她和研究同仁發現，那些成功俯衝搶食的海鷗多半會從背後發動攻勢，而且通常是成鳥，顯示這種行為有可能是隨著經驗累積逐漸學會的。為了避免食物被搶，凱利建議坐在背後有牆或其他遮蔽物的位置，或許再撐把傘遮擋。

如同許多我們習以為常、甚至視為害獸的動物，海鷗其實遠比表面所見更為複雜。凱利一開始並不怎麼喜歡海鷗，但如今她表示：「我覺得牠們挺迷人的。」

在我看來，海鷗就像長了翅膀的童子軍──忠誠、友善、開朗、勇敢，也還稱得上整潔；至於說牠們似乎不太虔誠或守規矩嘛，這樣的標準連一個小男孩都未必容易做到，更別說是一隻鳥了。

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哈伯幸運捕捉到彗星解體的畫面

Thu, 19 Mar 2026 16:00:00 GMT

「有時候，最棒的科學成果往往是偶然產生的。」近期NASA的哈伯太空望遠鏡偶然觀測到一顆正在解體的彗星，恰好應證了這句話。這項幸運的研究成果發表於《伊卡洛斯》（Icarus）雜誌上。

這顆全名為C/2025 K1 (ATLAS)的彗星原先不是研究團隊的觀測目標，團隊在申請哈伯的觀測計畫後原先的目標彗星無法被觀測到，只好尋找新的彗星，而就在他們觀測K1的期間，它恰好解體了，這樣的機率微乎其微。團隊曾多次提議安排哈伯望遠鏡觀測彗星解體的景象，但至今沒有成功過，卻在觀測普通彗星時達成了目標。

哈伯捕捉到K1碎片的系列影像，拍攝於2025年11月8日至10日。這是首次哈伯在彗星解體早期便留下影像紀錄。Credit: NASA, ESA, Dennis Bodewits (AU); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)

哈伯望遠鏡捕捉到K1分裂成至少四塊碎片的景象，每塊碎片都有明顯的彗髮。哈伯望遠鏡清晰地分辨出這些碎片，但在當時地面望遠鏡只能看到模糊的光斑。影像是在K1通過近日點後的一個月拍攝的，這顆彗星的近日點位於水星軌道內，大約是地球與太陽距離的三分之一。在近日點，彗星會經歷強烈的加熱和壓力，像K1這類的長周期彗星在通過近日點後往往會開始解體。

K1的運行軌道示意圖，K1掠過太陽後開始解體，最終將飛離太陽系。Credit: NASA, ESA, Ralf Crawford (STScI)

分裂前的K1可能比一般彗星略大，直徑約8公里，團隊估計在哈伯觀測到它的八天前就已經開始解體。哈伯在2025年11月8日到10日間每天拍攝一張20秒的影像，共計拍攝三張。在觀測過程中，K1的一塊小碎片也發生了分裂。

借助哈伯的高解析度，研究團隊得以追溯彗星碎片的歷史，重建它們還是完整體的狀態。在此過程中，他們也發現了一個問題：為什麼彗星解體到地面觀測到明亮爆發之間存在時間差？當彗星解體並暴露出新的冰層時，為什麼沒有幾乎立即變亮？團隊提出一些假說，彗星的大部分亮度來自塵埃顆粒反射的陽光。但當彗星裂開時，就會露出純冰。或許需要一層乾燥的塵埃覆蓋在純冰之上，然後被吹走。又或許需要熱量滲透到彗星表面以下，積聚壓力，然後噴射出一個不斷膨脹的塵埃層。

目前，研究團隊正在持續進行彗星氣體的分析，地面觀測顯示K1的化學成分相當奇特，與一般彗星相比碳含量更低。哈伯太空望遠鏡的STIS（太空望遠鏡成像光譜儀）和COS（宇宙起源光譜儀）儀器的光譜分析有望揭示更多關於K1彗星成分以及我們太陽系起源的訊息。

K1彗星現在已經變成了一堆碎片，距離地球約4億公里。它現在位於雙魚座，碎片有可能被拋出太陽系再也不會回歸。

資料來源：NASA

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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