Thursday, February 23, 2012

科學人2012年2月No.120



一、大腦的基因開關及基因鑰匙外遺傳:二篇加起來看才能懂,這讓我又想到了賈伯斯怪異的脾氣個性。

地球上的物種,它們由親代傳遞給子代的遺傳物質,主要是「DNA」。「DNA由四種核苷酸(代號分別為A、T、G、C)聚合成的雙股長鏈狀分子。這些分子的長度皆遠超過細胞核的「直徑」,必需經過精緻的纏繞與高度的摺疊,才能有條不紊地的收入細胞核中。基因就是一段「DNA」,每段「DNA」都記錄了某個特定蛋白質的組成編碼,細胞中大多數的反應都有這些蛋白質參與其中。「DNA」不會雜亂無章的散在細胞核中,而是纏繞在組織蛋白外,像是縫衣線纏繞著線捲,這二者構成的複合物叫染色質(Chromatin),整個架構叫染色體。->組織蛋白是一群富含胺基酸的小蛋白質,通常帶有「正電荷」;而對帶有負電荷「DNA」具有親合力,二者更容易緊密纏繞堆疊將「DNA」收入細胞核中。->如何讀取「DNA」中的遺傳資訊,進而轉錄出「mRNA」,以轉譯成蛋白質?
  • 緊密堆疊的纏繞會讓活化基因的機具無法觸及基因,使得基因不活化。所以當需要某個基因時,染色體上該基因所在的部位纏繞堆疊就會「解開」,讓細胞中負責將「DNA」轉錄為「RNA」的機具就可以接觸到這些基因,而轉錄出來的「RNA」將作為製造所需蛋白質的藍圖(我註:上面說過,每段「DNA」都記錄了某個特定蛋白質的組成編碼)。
  • 基因中的核苷酸(密碼)構成了製造蛋白質的藍圖(編碼),一個錯誤的密碼或突變,就可能製造出過多或過少的蛋白質,或讓產出的蛋白質發生變異。-----------這就是遺傳變異
  • 外遺傳標記是化學標記(例如酵素),會出現在「DNA」「DNA」所纏繞的組織蛋白上。當這些標記發生變化,基因的行為就會改變。有時被關閉,造成蛋白質合成終止;有時則會開啟活化蛋白質的製造。但這些外遺傳調控都不會改變基因所記錄的蛋白質編碼資訊
  • 如何關閉基因?有些外遺傳標記會透過緊縛染色質來抑制基因,讓基因無法被讀取轉錄,甲基通常扮演這種角色。->真核細胞中的「DNA甲基化」(Methylation)反應,是由「DNA甲基移轉酶」所催化的,這些酵素可在「核苷酸胞嘧啶(C)上的第5號碳原子」上加上一個甲基。甲基化胞嘧啶大部份是「CG」依序相鄰的位置(G是核苷酸鳥糞嘌呤的代碼)。在啟動子附近的「DNA甲基化」修飾,可以關閉其所控制的基因。->目前並沒有單一的酵素(即去甲基酶)可以將「DNA上的甲基」直接移除。而且以已知的「DNA」修復機制移除「5-甲基胞嘧啶(5-Methylcytosine)」之後,會有「DNA」單股斷裂的中間產物,如果鄰近的「DNA片斷」同時也以相同的機制進行去「甲基化」,則可能使得「DNA」斷裂,對遺傳資訊的完整性與穩定性構成極大威脅。->「Tet1」這個酵素可以將「甲基化DNA「5-甲基胞嘧啶」催化成「5-羥甲基胞嘧啶(5-Hydroxymethylcytosine)」;後續研究發現「5-羥甲基」會經過更多反應而產生一些衍生物。研究人員認為,可以透過直接移除「5-羥甲基及其衍生物」的方式來達到「去甲基化」的目的。->但「DNA甲基化」可以被動的清除,方式為細胞分裂時,,抑制「DNA甲基轉移酶的活性或調控其進行甲基化的區域,原本甲基化的「DNA片斷」(即基因)就會在複製後,減少一半的「甲基化」,在數次細胞分裂複製後,就能夠減少「DNA片斷」的甲基化密度。
  • 如何讓基因開啟?其化的標記如乙醯基傾向於透過解開染色質來啟動基因活性(我註:因其可以減少組織蛋白上的正電荷,進而影響DNA上負電荷與組織蛋白纏繞堆疊緊密度,讓細胞轉錄工具容易接觸轉錄到RNA)。-> 在細胞中,「乙醯化」與「甲基化」修飾各由二組功能截然不同的「酵素」來調控:
  1. 組織蛋白甲基轉移酶(HMT)與組織蛋白去甲基酶(HDM):組織蛋白甲基化的機轉較複雜,理由為組織蛋白中有許多的離胺酸精胺酸(arginine),不同位置胺基酸的甲基化會造成不同影響。有些胺基酸的甲基化會促進轉錄;有些則是抑制。
  2. 組織蛋白乙醯轉移酶(HAT)與組織蛋白去乙醯酶(HDAC):組織蛋白乙醯轉移酶(HAT)作用時,會將組織蛋白中的離胺酸加上乙醯基,中和離胺酸原本的正電荷,降低組織蛋白「DNA」(負電荷)與的親和力,使染色質的結構較鬆散,使得轉錄較容易進行。->組織蛋白去乙醯酶(HDAC)會移除組織蛋上的乙醯基,使得組織蛋白正電荷增加,讓「DNA」(負電荷)與組織蛋白結合更緊密,就不利於轉錄工作的進行。
  3. 關於組織蛋白的修飾(即表基因遺傳),研究人員整理出來組織蛋白編碼(histone code)這個概念。因為在組織蛋白中有許多會被修飾的胺基酸,修飾它們方式為「乙醯化」及「甲基化」。將這些不同胺基酸上的不同修飾放在一起看,就像一組編碼,它影響的範圍很廣,包括調控染色質的結構緊密或鬆散、轉錄因子與DNA的結合,以及轉錄酵素的活性等,這些改變都能影響轉錄的進行。細胞很有可能利用這種編碼來調整轉錄的活性,或是區分不同時期、不同組織所需要的轉錄活性。->編寫這些組織蛋白編碼的可能性,目進推測就是藉由上述不同酵素的組合來完成
我註:命師說先天命定,如果按照上述DNA理論是不會錯。 但表基因遺傳是一組可以因外在環境改變而重組的組織蛋白編碼。所以說,如果我們真的改變自己從內到外,是可以影響這些表基因遺傳物質的運作來改變我們的命運的不是嗎? 那麼了凡大師的境遇就得到正確的科學論述支持了。
  • 癌症的發生及轉移。早期科學家認為是環境中的致癌物質引起基因突變,導致抑癌基因失去功能。但仔細研究分析後,卻發現失去活性的抑癌基因並未突變,而是調控基因表現的「DNA」發生了不正常的「甲基化」,或是組織蛋白酵素修飾作用而抑制基因的表現。-----簡而言之,就是表基因遺傳編碼改變導致的,也就是說環境少改變基因的本身的編碼,而是讓組織蛋白的編碼改變。
  • 有許多疾病是與「DNA甲基化」有關的,包括精神分裂症、失智症、憂鬱症等,在這些疾病的患者腦部細胞中,常發現特定基因的啟動子甲基化失常,造成基因活性太低而致病。
  • 長期使用古柯鹼,會讓某些移除乙醯基的橡皮擦,及某些負責增加抑制性「甲基」的寫手,活性雙雙弱化,所以染色質會持續處於較放鬆的狀態,其中的基因就容易被接觸啟動,但也有些基因在長期使用下,反而對古柯鹼麻木不再活化。因此吸毒者的行為就會改變。
染色體及染色質


二、又見龍年:

古巴比倫的12獸是;埃及的版本與之相雷同,只是獅與猿對調;希臘版本則是有鼠無貓
Dung Beetle(蜣螂)
    聖甲蟲
  • 山羊
  • 牡牛
  • 蜣螂(Dung Beetle),又稱屎殼郎、糞金龜主要以動物的糞便為食,喜歡把動物的糞便滾成球。(我註:聖甲蟲)
  • 紅鶴
  • 紅鶴(生活在鹹水湖沼澤地帶和一些潟湖裡,主要靠濾食和浮游生物為生。主要分佈在印度、非洲和中南美
我註:12這個數字概念在古文明中最醒目的是猶太人的12族之說。 如果我們瞭解巴比倫之囚的故事,就明白猶太人的12數字觀念來自巴比倫,而古巴比倫人喜歡用異獸來作為力量的標徵如 mushhushshu(The Dragon of the Ishtar Gate)。我們從動物的排行,大概可以得知,埃及與巴比倫的分界點,答案就是「蜣螂」。其下應該都是古埃及的原版。


mushhushshu(The Dragon of the Ishtar Gate)巴比倫

在亞洲,各地的12獸與中國版本一致,包括日、韓、中國西南少數民族、古匈奴等遊牧民族及東歐後代
但原先秦版本卻如下:
  • □(空位)
  • 蟲(即大蟲蛇之意)
  • 鹿(我註:在西方凱爾特族Celtae 中,鹿是他們族群神聖的象徵;在中國則有逐鹿中原之說。考證這與生活在北方追逐鹿群生活的民族有關)
  • 環(猿)
  • 水(雞)
  • 豕(豬)
鼠牛兔是宗教信仰的排序;接下來的蟲鹿猿雞羊豬是各族群的地位排序,再以他們信仰的聖物或者日常生活在一起的家畜家禽為標記。所以看的出來先秦時,可能佛教信仰就多少帶進來了,難怪我一直不理解兔子在中國文化中代表啥? 原來牠不是原生信仰。大蛇排在鹿之前,表示當時南北水民族的地位高於北方逐鹿民族。養羊的遊牧民族的地位低於西南山林以猴雞為伍的民族。

但後來的定版中,我們可以看出龍出現了。作者認為龍是中國人虛構的生物。但古生物學家認為那是會飛的「恐龍類」生物,他們有一些可能生存到中世紀(7~12世紀)才完全減絕,減絕的理由應該是氣候變異民族大遷移造成的獵殺。這就是為什麼中國把龍蛇劃分開來的主因。 而這個定版的排序也可以看出南北民族地位對調遊牧民族的地位遠高於逐鹿民族,甚至將他們的勢力排除在外。


飛龍


印度、泰國的版本如下:
  • 那伽( Naga),一種水蛇。
  • 大蟒
  • Garuda(金翅鳥)
  • 金翅鳥(迦樓羅;Garuda)(我註:鳥臉來自埃及;羽身來自亞述、古巴比倫及波斯)
我註:中國版將獅換成虎,二個原因,把十二生肖最早引進中國的是吳越楚三國,早就把虎替代了獅,所以是否當時南中國有虎無獅?  另外一個原因是吳越楚三個民族的原生地是否較崇尚虎?

另外我要說的是,中國人竊別人的東西是很有創意的。第一他會把架構留下來,例如12這個數字及用獸禽類作為表徵。第二他會把內容依自己的需求修改。到最後就是比氣長,如果所有的文明都斷絕了,只剩下我一支長存,那我中國就是原創者及這種文明的代表者。他說起來也是不慚愧心虛的。

其實認真說起來,修改別人的東西適合己用不像表面上談的容易。因為牽涉到要搞清楚別人原創的概念,然後理出架構不動,再根據自己的環境生態政經軍勢力分配現實,重新填上新的內容,真的容易嗎? 我覺得這很像逆向工程,只是中國人作到最後是「藝境」了,你可以指責她竊,但你無法否認她改的很好。

D 跟我長期爭辯文化是原創還是竊修改才是主軸? 如果賈伯斯都說:『好的藝術家懂得模仿,偉大的藝術家則善於偷取』,那我們對於中國文化元素中盜取別人文明的部分似乎不用過分訶責。 重點是現在提到12生肖,就一定想到中國才是讓人莞爾的地方



三、抗老,另闢新徑:(這篇文章對於上了年紀的人有一定程度的吸引力,只是要等到抗老藥物出現是否也等不及呢?)

文章開始時的楔子是,1964年11月,加拿大皇家海軍史考特角號(Cape Scott),由加拿大馬吉爾大學教授「Stanley Skoryna」領軍到「復活節島」(Easter Island)採集動植物樣本,和全島949名居民的血液及唾液樣本。其中最大的獎品是一根裝著泥土的試管,土中含有一種會製造防禦性化合物的細菌------名為雷帕徽素(Rapamycin)

延緩老化的標準為何?  能增加族群中年紀最高的10%個體的平均壽命,才足以稱延緩老化。科學家目前已發現「熱量限制」「一些基因突變」能延長動物的壽命

1940年代起,藥學家經常在帶回來的泥土中發現「抗生素」。->1972年,他們找到了一種真菌抑制劑,將其命名為雷帕徽素(Rapamycin)。而且發現它會抑制「免疫細胞」的分裂,因此將其開發成器官移植時使用的「抗排斥」藥物。->1980年代,研究人員發現能抑制「腫瘤」生長。->生物學家發現雷帕徽素(Rapamycin)能同時抑制酵母菌和人類細胞的繁殖能力很有意思,顯示它抑制的是演化保留了10億年生長調控基因(細胞在分裂前會先長大)。->1991年,科學家終於發現雷帕徽素(Rapamycin)會抑制酵母菌的二個生長調控基因「TOR1」和「TOR2」。->現在科學家已經知道,哺乳類動物、線蟲、昆蟲和植物等許多生物,都有控制細胞生長的「TOR」基因。->研究人員發現「TOR」基因會製造一種酵素,它會在細胞質內與其他蛋白質形成複合體,稱為「TORC1」。(我註:好像是一種表基因遺傳物質)->「TORC1」會監控細胞內許多與生長有關的活動,而雷帕徽素(Rapamycin)主要是影響「TORC1」。->它作用的方式如下:
  • 哺乳類動物的「TOR」透過形成複合體的「mTORC1」來執行工作。當資源充足時(即食物不虞匱乏時),動物身體會製造胰島素和其他生長因子促進蛋白質製造,而「mTORC1」會因應養份和胰島素的信號,刺激細胞合成生長所需的材料如蛋白質和脂肪,促進細胞生長及分裂,同時下令細胞減少自噬作用。->結果是尚末成熟的個體繼續生長
  • 當資源或是食物缺乏時,  的活性降低,讓細胞停止生長及分裂,同時自噬作用活動增加,提供細胞修補和維持所需的原料。->結果是生長減緩,等待適當的資源供給。
我註好拗口的說明。解單的說就是我們人體如果食物充足時,會分泌胰島素,透過機轉合成「mTORC1」這種表基因化學物質,來活化開關「TOR」生長調控基因,讓細胞繼續生長分裂或者停止去作維護修補的工作。-> 我突然想到了二個人,一個是死於胰臟癌的賈伯斯,他從年輕時代養成的暴飲暴食,甚至斷食、偏食的習慣,是否是促使胰臟功能失調甚至癌化的原因? 第二個人是蔣宋美齡,她是個極重飲食品質管理體重的人,所以才能活到106歲的高齡?
  • 當個體成熟後,「mTORC1」持續活動會造成過多蛋白質合成,蛋白質聚集而造成破壞,並會導致不必要的細胞分裂,例如平滑肌增生會引發動脈粥狀硬化,蝕骨細胞增生會分解骨質。更重要的是,它會造成細胞功能降低(像是對胰島素失去敏感度)和細胞衰老(當細胞停止分裂但仍繼續成長得異常巨大,對鄰近細胞有害)。「mTORC1」活性也會抑制自噬作用,讓受損物質繼續留在細胞內。->結果是細胞和組織功能減弱,老年疾病上身
  • 雷帕徽素(Rapamycin)熱量限制其它抑制劑,會讓自噬作用增加,細胞自我維續和修補能力改善,同時細胞減少分裂並延緩衰老,細胞損傷降低。->結果是減緩老化,組織維持健康狀態。
  • 現在21世紀的研究人員已詳知「TOR」的功能,他們猜測阻斷「TOR」或許可模擬熱量限制效應。
我註:我記得細胞分裂次數有限制,好像不會超過50次,而且每7年細胞會全部換新一次。所以延緩細胞生長及分裂時間,依理是可以延長壽命的。而且如果「胰島素」「mTORC1」「TOR」的彼此作用確實如研究人員所述,那麼進入老年後,控制飲食熱量是可以延長壽命的。
2006年,科學家發現紅酒中知名的成份「白藜蘆醇」(resveratrol)能產生和「熱量限制」相同的效應。一般認為「白藜蘆醇」(resveratrol)在細胞內的作用目標是酵素「Sirtuins」,但可惜實驗結果,並不能增加飲食正常小鼠的最大壽數

2009年,,有三個實驗室共同宣佈,具有抑制細胞生長特性的雷帕徽素(Rapamycin)可將小鼠壽命延長12%。而且對那些看起來嚴重老化的老鼠一樣有效,可將他們的平均存活率提高1/3。->它的作用核心稱為「雷帕徽素作用標的」(Target of Rapamycin ., TOR)的蛋白質和其基因。越來越多的動物和人類研究顯示,抑制哺乳動物的「TOR」(mTOR)的活性,可降低癌症阿茲海默症帕金森氏症心臟肌肉退化第二型糖尿病骨質疏鬆症黃斑退化等重要老年疾病風險。->雷帕徽素(Rapamycin) 會抑制「免疫系統」,因此長期使用,對於哺乳動物有害。它的其他副作用尚包括:增加血膽固醇、導致貧血、干擾傷口癒合等。




四、聽不清楚? 戴上眼鏡吧!

這篇文章讓我想起佛經的滅五根「眼、耳、鼻、舌、觸」六識(加上意),也讓我想起了賈伯斯傳中他本人對於印度之旅禪修的經驗:「..........如果你靜靜坐著觀察,你會發覺你的一顆心躁動不安。...........但過了一段時間,你的心還是可以靜下來,這時你就能感覺到一些比較微妙的東西--------這時,你的直覺就像花朵綻放開來你看到的一切變得更清晰..........。於是,你的心慢了下來,每一剎那都可以化為永恆。你看到很多你以前看不到的。.............」

看佛經的人與看到賈伯斯禪修經歷的人,一定不太明白這些境界如何達成? 這就是曾博士在這篇文章中揭櫫的意旨,我們的大腦神經系統就是如此運作的。它像個多核心多工的電腦,而且擁有資料分析整理及空間意像的能力,能處理決策的問題。只是當太多的資訊從各種「Input」進來時,處理速度會降低,所以必需排出「Piority」;同時協調各軟硬體一起工作處理快速流進的資訊。這種工作流程會無意的篩選掉一些當前不重要的資訊或流程,把它儲存在潛意識或者海馬區中,等待將來有必要時再拿出來處理(這就是為什麼催眠能讓我們清楚記憶某些我們清醒時不記得的事。我們的大腦有收到這個訊息,但我們未將它們排入優先處理次序中,甚至不處理就直接存檔了事。)

所以當我們關閉我們身上的幾個「Input」入口時,如曾教授所言,我們因為看不清楚,所以也聽不清楚是可能的。但另一方面,因為你關閉入口,也就會強化其它入口的機能,例如眼盲的人聽力特別佳就是因為這個緣故。

佛經與賈伯斯要傳遞的訊息與曾博士一致,就是大腦處理訊息的方式。如果你明白它們運作的方式,你就能更隨心所欲的運作它們,而不是把它操的亂成一團。

特此聲明,以上是我閱讀曾博士文章後的心得,不是曾博士寫這篇文章的本意。他的本意是用科學方式,讓大家理解大腦協同工作的運作原理,希望讀到他文章的人能理解,什麼叫眼到、耳到、心到、手到的道理?


無人飛機




五、無人飛機來襲:

無人飛機的種類如下:
  • 有些像商用飛機一樣又大又快。
  • 有些如同小型飛船一樣停留在空中,監控著廣闊的土。
  • 其它的則像飛鳥或昆蟲一樣飛掠,悄悄錄影後就自行降落。
小型的無人飛機能以「圍牆」或「柵欄」的高度低空飛行,讓傳統的雷達無法察覺,逼使重要的政府大樓或區域必需裝設新型偵測系統,甚至動用「電磁」或「動能」系統攔截這種低空來襲的無人飛機。(我註:就是直接干擾無人飛機的電子系統,讓它墜毀。2001年911撞往白宮的飛機是否被這種電磁波干擾,才轉向就不得而知了。)



小型無人飛機使用的核心技術有:
  • 超小型錄影機。(我註:高解新度、廣角鏡頭)
  • 影像處理晶片。
  • 高速無線網路通訊系統及無線傳輸器將資料快速傳回資訊處理中心。
  • 太陽能全球定位系統(GPS)(我註:從拯救加州兀鷲獲得靈感)
  • 必需加裝自毀裝置或隱藏的追蹤軟體,當其失聯時,能自動銷毀或協助追踨並收回。


美國最高法院在1986年允許執法機關使用私人飛機尋找隱蔽的大麻田,這也意味著政府將能廣泛使用無人飛機進行監控。


無人飛機




六、關於基因改造作物九大疑問:(這跟美牛瘦肉精一樣,不摃,讓它洗腦嗎?)


  • 為何要有基因改造作物?   廣告中說,基因改造作物的出現是因為有些好的農作物特性例如抗蟲、抗病、抗旱和耐鹽等,必需透過遺傳工程方法來改良,這樣才可以降低農業生產成本提升作物產量、品質及農業生產力。  是嗎?
  • 在本期科學人第102頁中就談到「用更少的能源生產更多的糧食」,其中最令人吃驚的一個數據是「人類每年種植的作物有25%以上被浪費掉」。所以我們是該生產更多糧食,還是節省浪費呢?  
  • 基因改造作物「改造」了什麼?   用遺傳工程將作物改造成抗蟲、抗病、抗旱和耐鹽或是提升營養價值等特性,以降低作物生產損失並提升價值。 廣告中特別提到「蘇力菌」,一種會產生抗蟲蛋白(Bt蛋白)的細菌,說它與化學農藥相比較,幾乎無毒性,是理想的化學農藥代替品,目前廣泛的使用於作物的蟲害防治。  但廣告中沒有告訴你的是,蘇力菌對於土地的危害。種過這種蘇力菌抗蟲基因改造作物的農地無法再恢複種植原生作物,因為蘇力菌長存土地之中,殺死所有的蟲,管他是益蟲害蟲。 所以農民得付高價跟基因作物改造公司買種子,同時買抗蘇力菌的新化學產品,有這種呆瓜嗎?

  • 基因作物是比較次等的食物嗎?   人類與地球上的萬物無論動植物都是同時演化的,當你用基因改造作物時,人類本身的未經改造的基因是否能適應誰說的準? 至少現在生醫界得到的結論是很不妙。 人類的基因密碼很難與時俱進,但表基因遺傳密碼確可以跟著環境開關,好壞難定,因為誰知道這些基改作物進了人體,產生了什麼化學效應,會打開什麼潘朵拉的盒子?  所以基改作物不一定是次等食物,但吃下肚可吐不出來是真的,而且後果也無藥可治。因為基因改造作物公司根本連後果是什麼也不清楚

  • 我曾經吃過基因改造作物(食物)嗎?   這句話該改成,如果標示清楚你吃嗎?   我的答案是不吃,絕對不吃。這跟瘦肉精一樣,沒有錢買自然生產的食物就少吃當減肥,如果有錢標示清楚,就買沒有這些奇怪添加物或者亂七八糟基改的產品。 誰要吃這種將來如何死都不知道的東西? 我們又不是實驗室的白老鼠。

  • 食用基因改造作物對於身體健康會有不良影響嗎?  什麼風險評估?  基因改造公司砸下上佰億美元的研發成本,誰跟你討論風險評估? 你相信原本生產化學武器殺人的公司,會突然轉變成生產餵飽人類糧食作物的企業? 你相信對土地有危害的基改作物會對人體有好處?  那你一定相信上帝與撒旦是一國的囉?

  • 所有的食物都有可能含有基因改造作物成份?   是的! 遲早的事。 所以我相信人類遲早滅絕。

  • 基因改造作物對於環境生態會造成不良的影響?  上面的蘇力菌的結果已知,不用再重複。 而且我們的蜜蜂不見了,誰知道跟基改作物是否有關? 就算有關,基改作物公司也有辦法讓它不見報,從科學研究論文中消失,直到人類面臨滅絕為止不是嗎?

  • 耐除草劑的雜草是否會變成超級雜草?  基改作物就不用農藥了嗎? 答案不是,是得買他們公司搭配出品的農藥,所以那來的不用除草劑呢?
我註: 這個廣告跟核安及現在馬政府不斷洗腦的瘦肉精培林是一個意思,人民的健康及後代是否能存活不重要,重要的是「人性的貪婪」企業的利潤。 批撰文者不必,如果他深信自己所言為真,那就現在開始一家人就開始食用這些東西,連吃3~5年再說如何?  你及家人敢吃上數年,就表示你相信基改作物無害,這才能說服別人不是嗎? 我才不相信你吃,你的家人看到標示會買?


七、用更少能源生產更多糧食:(就是拿來嗆上面那篇基改作物的廣告)

在美國,大約有10%的能源用在「生產、配送、加工、備製、儲存」人類消費的植物及動物,這在能源消耗大餅中佔了相當比例。

植物生長的能源效率很低,光合作用通常只能把獲取的太陽能的2%轉成能量儲存起來。而動物把植物轉換成身上的肉的效率更低(牛肉是5~10%;雞肉是10~15%),而人類再攝取食物轉成「肝醣」(存在肌肉中)及脂肪(主要在腹部)儲存起來。 當我們面臨「土地有限」「淡水枯竭」「肥料逕流」「化石燃料得之不易」、及「溫室氣體排放」等問題時,這種能源率使用不彰的問題就很嚴重了。

許多人追求「在地飲食」(Locavore),用來對抗長距離運輸食物及大型產業化農業耗用大量能源等問題。這也可使我們在發生戰爭或旱災等意外事故時更具復原力。 但在地農業有時得被迫使用貧脊土地生產非當地原生的作物需要使用更多的化學肥料耗費更多的能源來灌溉,而產量仍低。

都市垂直農場以藻類製造飼料,目前仍在原型測試階段,每單位生產量仍低。

目前的解決方案是:
  • 第一步是停止使用玉米粒來生產乙醇,讓玉米粒提供人類食用及作為牲畜的飼料。只用玉米桿的纖維質(莖與葉子)來製造乙醇或合成燃料。
  • 另一個促進糧食與能源平衡的方式,是將農業廢棄物例如家畜糞肥轉換成電力。利用厭氧消化槽微型渦輪機,能夠將這些糞肥轉化成足夠的再生、低碳的沼氣來發電,減少溫室氣體的排放量。而這些沼氣電力可就近提供農場的源使用。
  • 滴水灌溉裝置,是把一段細長的水管埋在農作物下方,直接供水給植物的根部,粗估這將可減少40%的用水省下15%的電費
  • 不整地栽培的作法是,利用特殊的種植設備,將種子經田狹小的孔隙放入未經犁田的土壤中,藉此降低對土壤的干擾,減少翻動土壤,就可以保護表土層,減少土壤侵蝕、沙漠化。阿根廷是全世界不整地栽培的翹楚,有一半以上的農田採用這種先進技術。
  • 配備雷射水平儀的農田。 大多數農田都有平緩的斜坡,農民可借雷射水平儀將農地調整水平來減少水土流失,水資源的浪費及學肥料逕流損失。
  • 配備GPS全球定位系統的曳引機等農業機具,能使農民能以精準無比的程度來管理農田及農作物,減少空間、時間及燃料的浪費。
  • 人類每年種植的作物有25%以上被浪費掉,只要減少丟棄食物,就可能在未來10~20年內減少能源的消耗及溫室排放量。
我註:這篇談的是提供糧食如何減少能源消耗。 但請記住,如果我們有25%的食物被丟棄時,表示我們食物生產夠吃夠用,只是人類把它平白浪費掉。當生產有效率時,我們為何要吃基改食物呢?  人類該努力去處理浪費及沒有效率的問題,而不是生產更多糧食來浪費,更不是浪費資源來生產最終被丟掉的食物,而是生產對人類健康有益的食物不是嗎?



八、哲學也能作實驗:(這篇也很有趣,philosophy 很難理解,但看完這篇就明白了!)

人類的心智活動才能產生各種文學藝術創作,也才能產生各種創意。 有史以來,人類不斷的研究很多哲理,產生很多人文社會哲學的思想,例如佛學、儒道學說等。 但我們從未反轉溯本來探究心智本身,並且用科學方法來探討我們自己及他人哲學直覺的來源。

實驗哲學的宗旨在闡明自由意志是否真的存在? 以及道德是否只是一個相對的概念? 為什麼人類會相信自由意志? 是否將自己的道德觀視為客觀事實?

如果我們相信殺人犯行兇是一連串因果導致他今日的行徑,那他是否仍有自由意志來決定是否行兇? 他是否還需要為自己的所作所為負責?  這是我們抽象理論反思能力具體直覺情緒反應二者的拉據戰;一個是縱深的思考;一個是邊緣系統即時反應。

在一連串實驗研究後得知(包括跨文化、種族背景等),若人們想像的事件時間距離當下越久遠其認知過程就會更抽象、更理論化(就是抽離情緒冷靜思考),越容易引發反省式的認知過程;相反的,如果事件發生時間越近,則越容易觸發人們具體直覺情緒反應。 所以所謂「自由意志」這項議題,似乎越來越像是源自於「抽象理論判斷」「具體情緒反應」」之間的拉扯。

我註:這篇文章好玩的地方在於,科學人這種科普期刊,幾乎都從大腦的細胞、神經元、腦區等的運作來解釋人類的認知行為,而絕少從外在認知結果來追尋大腦的協同運作方式。 這種方式比較像法國哲學家笛卡兒(Descartes)那句名言:「我思故我在」(I think, therefore I am)

道德是相對的嗎? 二個文化背景不同的人,對於打人可能會有二種說法。 一個說:「打人就是不對」(君子動口不動手);另一個說:「打人沒有什麼不對,這只是展現勇猛強士的一種方式」(先下手為強,慢下手受災殃  )。   結論是很多人認為世界上不存在單一的道德觀及真理,它們很多觀念基本上都是相對的;但也有相當保守的一群人,他們非常堅持這世界上存在著客觀的道德真理,他們甚至認為採取相對道德觀主義的人,會導致道德或智性上的混亂、標準降低、失去自尊心,甚至引發絕望。 (我註:還是回到原點,客觀的道德觀及真理是什麼? 由誰來決定? 這不又回到文化、民族、歷史及宗教信仰背景中去找了嗎?  教宗本篤十六世真的很主觀,被佛陀說的中中中的,人在輪迴中來去出。)

所以這篇文章最後研究所得為,如果一個人的閱歷越深,生活上接觸到不同文化、宗教背景及生活習慣的人愈多,他們就更可能接收到不同道德觀點,也較能以開放心胸去想像及接納新的可能性,就愈可能採取「道德相對論」的立場。也正因為這種開放的立場,對於解決問題的能力會提高,因為這種人通常比較願意接受「新」的或「不同」的方式來解決問題,而不是固守舊模式。

我註:很抱歉! 我沒有完全照文章摘錄,而是變動了一些句字,讓讀這篇書摘的人較容易懂它想傳達的意思。 接下來,我要寫的是連想。 我與D 經常討論佛學中的「滅入入定」的醫學生化理論根據為何? 但對於人是否能覺查這種大腦功能進而控制是莫衷一是,他說可以,我質疑。 這篇文章的實驗提供了某些實證,讓我們明白大腦運作時某些資訊是外來供給的,也就是外來環境提供不同的資訊,它會得出不同的答案。也就是上面所說的「道德相對論」。這個觀點也給了我與D對於的「滅入入定」看法趨向一致。 佛陀的思想基本上來自波羅門,是一種哲學思想。因為時光經過數仟年,用語用詞不現代化,所以大家愈聽愈糊,愈看愈混。 其實佛陀想說的話跟這篇文章很近似,就是人的五個感官(眼、耳、鼻、舌、身)是第一時間接受外來訊息的地方,你很容易當下就直覺情緒反應,也許就作出很不理性的決策。 如果你學會控制五官輸入資訊處理的方式,就可以抽象冷靜理智的考慮,作出比較好的抉擇。

更進一步的,佛陀提出阻止資訊進入五官的方式,讓人的意識活動只限於內宇宙(大腦)中活動。這樣一來,你看外界的事務如電影般,有著距離美感,也少了互動,就更能客觀的看待一件事情的發生、變化及結果。 最終人類心智活動會消化吸收這些結果轉化為相(即現像),像這篇文章中所提到的哲學實驗結論。 這些相或者實驗結果最終導致「無常」的出現,也就是 「道德相對論」。因為人類長遠的演化中,所有社會、文化、習俗不斷的變遷,切一小段時先來看,變化不大;用時間長河來看,變化就很大,無需執著於某一段時光中的「相法」,而是該隨波浪而動。 這就是佛陀要求弟子「滅入入定」之真意。  佛陀的最高境界是連心智活動都關閉,稱為「涅槃」。 賈伯斯最接近的一次是說他討厭「開關按鈕」,啪一聲關上,你就走了。

在印度或藏傳佛教中,高僧可以把心智狀態移轉。如何作到? 可能又得依賴我們的神經科學家花上數十年的時間來找答案。我與D一直有共識一件事,就是人會按照自己的邏輯思維來製造電腦及生化機器人。 所以如果電腦可以複製磁碟機及記憶體,表示人也可以。只是一般人不知道如何作? 但高僧透過內宇宙的參透,他們學會了控制大腦心智轉移的方式。也許那方式一點也不難,就如同我們點檔案選複製貼上一樣,只是再簡單的方式,也得你學會開機用電腦不是嗎? 我們凡人從不學開機用電腦如此而已,不是難。所以佛陀是說眾生眾生者,如來說非眾生,是名眾生」。意思就是凡人也可以達到佛的境界,不是特異功能的人才能作到。

我沒有舉其它宗教的經典來說明的緣故,是其它宗教經典很少討論到哲學的這部分,而不是故意用佛陀之語。



九、倣傚葉綠素,捕捉太陽能



目前太陽能發電材料以半導體矽為主。發電效率雖高(15~16%),但會隨著溫度升高而持續降低,且當光線變暗時,發電效率會迅速下降。矽晶片必需在高溫、真空的環境中製作,製程非常複雜,建廠的成本很高,所以價格始終居高不下。

染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized solar cell, DSSC)的發電原理是將「特殊的染料」塗佈在「二氧化鈦或氧化鋅」等半導體上,染料照光後電子會躍到激發態,並有機會遷移到半導體上變成自由電子,這些自由電子會經由連接到半導體的導電玻璃或導電塑膠流出,形成電流。  染料的另一側是電解質,失去電子的染料分子會從電解質接受電子,恢復至原有狀態。 而一開始從染料流出的的電子,則在經過負載後,流到和電解質連接的鉑電極,補充電解質流失的電子,成為完整的迴路。->「DSSC」無需嚴格的製作條件,比起矽太陽能電池的製造成本低很多,但光電轉換率2005年為止,只能達到11%,與量產的矽太陽能電池15~16%的光電轉換率有一段距離。

光合作用中,葉綠素照光後電子被激發正符合「DSSC」的需求。而葉綠素是一種紫質分子(Porphyrin) 。->作為「DSSC」的染料,需要的條件除了電子會受光激發外,還必需照光電子躍遷的能階與「二氧化鈦半導體」的能階相當,如此激發態的電子才會轉移到「二氧化鈦」基板上,形成電流。 此外,染料本身吸光的頻譜範圍要越寬越好,如此才能吸收較多的光能,而提高光電轉換率。(我註本期科學人第20頁提到如何改良光合作用,其中提到植物的光合作用轉換太陽能為化學能的效率極低,只有1~3%。所以遺傳基因工程學家打算創造出可以吸收所有入射光的黑色植物,或者讓植物能運作不同波長的光,來驅動光合作用的不同步驟。這也許可以「DSSC」染料化學家一個另類想法來研發更有轉換效能的紫質分子 )。->其次紫質分子(Porphyrin) 很容易彼此靠近而堆疊在一起,使激發態的電子無法有效轉移到「二氧化鈦」基板上,而降低了光電轉換率。目前解決之方為在紫質分子(Porphyrin) 上接上長碳鏈,以加大紫質分子(Porphyrin)之間的距離,不再堆疊在一起。而長碳鏈另一個用處是阻止電解質太靠近「二氧化鈦」表面,避免電荷(electric charge)再結合。目前研發出以接上長碳鏈紫質分子(Porphyrin)  作為染料的「DSSC」,終於突破多年來的光電轉換率11%到13.1%。->現在也可以調整紫質分子(Porphyrin)大環上的「官能基」可調出各種顏色,代價只是讓光電轉換率略微下降而已。 

染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized solar cell, DSSC)所使用的染料分子「二氧化鈦半導體」電解質等,均只需薄薄一層,可以作到相當透明,所以外殼可以使用柔軟的導電塑膠,因此可以撓曲。而且 「DSSC」的雙面皆可吸光,不像矽太陽能板只能單面光。這些特性,讓「DSSC」可以作成「軟性電池」,安裝在衣物、揹包等柔軟材質上。這種染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized solar cell, DSSC) 最有開發應用價值的地方是:
  • 直接安裝在手機或筆記型電腦的外殻上,利用「DSSC」在光線較暗的室內也可發電的特性,隨時為手機或筆記型電腦的電池充電。
  • 另外可以使用在具有指標、照明或裝飾作用的埋地燈上。可以節省很多成本。

DSSC運作方式


十、對抗沙塵暴-------貝爾奈普(Jayne Belnap): 這篇文章對於阻止土地沙漠化有建設性方案,Very good !

大氣中的「氮」並非維管束植物(我註:植物中僅苔蘚植物不具維管束(為輸導組織),沒有真正的根、莖和葉等構造,屬於無維管束植物)與動物可以使用的形式,所以必需靠藍綠菌及少數幾種細菌才作的到。而這種「固氮植物」,其實不是植物本身在作用,是住在植物根瘤裡的細菌。->在沙漠中,藍綠菌覆蓋在土壤上,與真菌共生,形成土壤表面的地衣。 除此之外,的唯一途徑是「閃電」,但沙漠中連雨都很少,那來的經常性「閃電」?->藍綠菌行光合作用,從大氣中取得「二氧化碳」,並把固定下來給自己用。萬一碰上厚重有黏性的土壤,光線就不易穿過,那只能分佈在土壤最表層;如果是砂質、疏鬆的土壤,內含大量石英的話,光線就可以到達比較深的地方,例如半公分甚或一公分深。-> 藍綠菌 會分泌一種由多醣類構成的黏稠膠狀物,把水份捉住,讓藍綠菌不那麼容易乾掉;這些黏稠膠狀物也會捉住營養物質,不讓它跑掉。這種黏稠膠狀物很黏,在有水份的時候,可以讓藍綠菌在土壤中漫遊,而這些黏稠膠狀物物質會留在藍綠菌  曾經存在的地方,把砂粒連結在一起

破壞這些沙漠蓋層最主要的因素是「擠壓性干擾」,來源是車子動物越野車人類健行自行車活動探戡石油的大卡車等活動。黏著在砂粒之間的 黏稠膠狀物(已成細絲狀),在乾燥時容易碎裂。固氮作用必需在厭氧環境下進行,但覆蓋層被破壞後,空氣就跑進去了。 另外藍綠菌   進行光合作用,必需很接近地面,但當土壤被翻動時,就會把藍綠菌埋起來,讓它們死掉。

蓋層一旦被破壞後,需要雨水才能復原,但沙漠地區雨水很少,較冷較高的地方,大概需要10~15年來形成防風與防水侵蝕的結實藍綠菌蓋層。如果是地衣,則恢復原時間等花上40~50年。 如果是又熱又乾的沙漠區,地衣要復原得花上數百年。(我註:The Anasazi culture的毀減應該就是如此。他們分佈於亞利桑那東北和新墨西哥西北的若干地點,密集定居。但考古學家發現約公元800年後,他們就消失不見了,這與氣候暖化及土地過度利用是否有關? 因為這一帶目前是沙漠帶)->過去20年,能夠固氮的黏稠膠狀物 「膠衣」(Collema)覆蓋率已經從20%掉降到5%而這段期間曾經有幾段非常熱的時期

由於地衣苔蘚受到踐踏,美國西部大部份地區的深色地表已經變成非常淺色,這表示地表會反射更多的熱,進而減少雲層的覆蓋和雨量。大氣中的沙塵也會反射及吸熱,對氣候變化影響很大。 而沙塵降落在山區,會使雪的顏色變深,減少陽光的反射,導致融雪時間提早且變快,會使未來融雪後期的水源減少。

我註:本篇的意思在希望人為活動要節制,以免表土層薄且雨水少的半沙漠地帶或乾草原加速沙漠化,並引發愈來愈嚴重的沙塵暴。

我有些瞭解美索不達米亞平原尼羅河流域北非沙漠化的理由了。不完全是氣候因素,而是人類活動造成的。


石英
苔蘚
Anasazi culture
地衣
藍綠菌
Anasazi culture-1

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