Raccoon 是「狸」，通俗不知怎叫，香港有沒有？「狸貓換太子」裏的「狸貓」，是否就是 raccoon？
2013年4月11日 星期四
2012年11月1日 星期四
浸豬籠的另一個下場
上次浸豬籠，隻豬被困在籠中，不讓鯊魚吃。今次沒有籠，鯊魚可以為所欲為，豬的下場怎樣？更悲慘？
Source: New Scientist TV
再次用google translate翻譯原文，寓誤樂於學習。
| What happens to a dead body if it's dumped in the ocean? If large scavengers can't get at it, sea lice are likely to slowly devour it from the inside out. But if a carcass is left exposed, it will probably be ravaged by sharks, as shown in this dramatic video. | 一具屍體，如果它在海洋中傾倒會發生什麼事？如果大量的拾荒者不能得到它，海蝨很可能會慢慢吃掉它由內而外的。但是，如果胴體暴露，它可能會被蹂躪的鯊魚，在這個戲劇性的視頻所示。 |
| Captured at a depth of 300 metres in the strait of Georgia near Vancouver Island, Canada, the footage is part of an experiment led by Gail Anderson from Simon Fraser University in Burnaby, British Columbia, Canada, that uses dead pigs as models for human bodies. It aims to examine decomposition in an area with normal oxygen levels, where a range of scavengers is likely to visit. In a previous study conducted in a nearby inlet, body decay was affected by low oxygen levels, restricting sea life that fed on the remains. | 在深度為300米的加拿大溫哥華島，喬治亞海峽附近拍攝的畫面是蓋爾·安德森的帶領下從西門菲沙大學，加拿大不列顛哥倫比亞省伯納比的，使用死豬模型，對人體的實驗的一部分。它的目的是檢查在正常的氧氣含量，其中一個拾荒者可能訪問的地區分解。在以前的研究在附近的一個入口，身體腐爛的氧氣水平低的影響，限制了海上生活，美聯儲的遺骸。 |
| In this video, one of the carcasses was quickly visited by shrimp followed by a few small crustaceans that targeted its mouth and nose. Then a few hours later, a sixgill shark located the dead pig, attracting other sharks, which helped it devour the body within hours. Each of the three specimens filmed was eaten to varying degrees by the hungry predators. "Although it showed that sharks are common in this area, it didn't provide a longer-term understanding of tissue breakdown and invertebrate colonisation," says Anderson. | 在這段視頻中，一個蝦其次是一些小的甲殼類動物，針對它的嘴和鼻子的屍體很快被訪問的。然後幾個小時後，一個sixgill的鯊魚位於死豬，吸引其他鯊魚，這有助於它在幾個小時內吃掉身體。每三個試樣拍攝的被吃掉了不同程度的飢餓的掠食者。 “雖然這表明，鯊魚在這方面，它並沒有提供一個長期的組織破壞和無脊椎動物的殖民了解，”安德森說。 |
| In a new set of experiments, pig carcasses are deployed in pairs, leaving one exposed while the other one is caged to compare the difference. A video camera underwater has now been set up as a live stream: lights are turned on every 15 minutes, allowing the public and other researchers to follow the process. The most recent pair of pigs, deployed on 12 August, can currently be watched as they turn to bones. | 在一組新的實驗中，部署在對豬殼，留下一個暴露的，而另一種是籠比較差異。水下的視頻攝像頭被設置為一個實況流：燈都打開，每15分鐘，讓公眾和其他研究人員遵循的過程。最近對豬的，部署在8月12日，目前可以看到，因為他們把骨頭。 |
2012年10月27日 星期六
浸豬籠的下場
Source: New Scientist TV
有人放隻豬在海底，觀察腐化過程，先有sea lice來飽餐一頓，再有蝦來吃剩餘。我不想花時間翻譯，以下原（英）文照錄，並列google translate翻譯出來的搞笑中文，寓娛樂於學習。
| Finding a dead body in the ocean may be gruesome, but for forensic scientists it can also be perplexing. Although the way a body decomposes on land is well understood, little is known about how human remains fare underwater. | 在海洋中發現一具屍體的法醫科學家是可怕的，但它也可以是令人費解的。雖然在陸地上，身體分解的方式很好理解，很少有人知道如何遺骸票價水下。 |
| Now a pioneering experiment lead by forensic scientist Gail Anderson from Simon Fraser University in Burnaby, British Columbia, Canada, is using dead pigs as a model for humans to gain insight. In this video, a pig carcass is tracked as it turns to bones in the ocean, capturing the scavengers that visit the body. Sharks are unable to tuck in since it's enclosed (as is the octopus lurking at the end of the video), giving sea lice exclusive access to the remains. They enter orifices in droves to feast on the animal from the inside out and congregate on the cage bars to prevent other arthropods, like shrimp, from getting a bite. "By the end of the fourth day, the sea lice had left and the pigs were reduced to bones," says Anderson. | 現在伯納比，不列顛哥倫比亞省，加拿大西蒙·弗雷澤大學的法醫科學家蓋爾·安德森使用的是開拓性的實驗鉛作為一種模式為人類了解的死豬。在這段視頻中，一頭豬的屍體被跟踪它變成骨骼的海洋中，捕捉的拾荒者訪問身體。鯊魚是無法掖好被子，因為它的封閉（是潛伏在年底的視頻章魚），海蝨的獨占訪問的遺骸。他們成群結隊孔進入宴席上的動物從裡面出來，聚集在籠子裡的酒吧，以防止其他節肢動物，如蝦，得到了一口。 “結束的第四天，海蝨已經離開了，豬減少到骨頭，”安德森說。 |
| Shrimp arrive to pick at the skeleton, eventually removing all the cartilage. The team then recovered the bones which, strangely, were jet black for a period of 48 hours. "This is something that has never been seen before," says Lynne Bell, a member of the team. "Colleagues are working to identify the micro-organisms collected close to the bone, which may help to identify the unique chemistry of the change." | 蝦趕到醫院去接的骨架，最終消除所有的軟骨。該小組的骨頭，奇怪的是，烏黑的48小時內恢復。 “這是一些從來沒有過的，”林恩貝爾說，一個團隊成員。 “同事們正在確定收集的微生物貼著骨頭，這可能有助於確定獨特的化學性質的變化。” |
| The pig carcasses are revealing for the first time how different conditions, for example depth and seasonal changes, affect decomposition in seawater. "We have had a lot of disarticulated feet wash up on our shores in running shoes," says Anderson. "This work is showing the public how crab and shrimp activity can result in severed limbs and that's it's a normal process." | 豬的屍體被揭示的第一次有什麼不同條件，例如深度和季節變化，影響海水中分解。 “我們已經有一個很多的disarticulated的腳洗了我們的海岸，在跑鞋，”安德森說。 “這項工作是公共螃蟹和蝦的活動可能會導致斷肢，這是一個正常的過程。” |
2012年10月25日 星期四
植物「心靈感應」？
昨文談到植物並非如我們想像般沉悶，除了走不動之外，它懂得溝通，懂得分辨鄰居是敵是友，遇襲時會發出警號，還能「聽」見聲音，「看」見周圍。當然，植物的「聽覺」和「視覺」跟動物很不一樣，我們很難想像遑論體會，但植物能夠用光感受鄰居的存在，某些種子發芽亦受聲音、音樂、超聲波影響，其能「感受」光與聲是證據確鑿的。
不止於此，植物還有一些更神奇的感知能力，令人一頭霧水，看以下這個實驗。
中央一盆植物，周邊放着幾盆種子。大家不須知道中央那盆是什麼，只須知道那是一種非常「霸道」的植物，會散發一些強力有害化學物，遏抑甚至殺死附近的異類。如果我們袖手旁觀，周邊那幾盆種子將會「兇多吉少」，即使死不去，發育也會受壓。
用密封玻璃罩着「霸道」植物，對種子發育有何影響？「霸道」植物的有害氣體不能外洩，種子發育正常，對嗎？不全對，實情是種子發育超乎正常，比正常更快，為什麼？
上面說過，植物能夠「看見」（用光感應）鄰居的存在，有鄰居即是有人「爭食」，喚起種子的「危機意識」，發育於是加快（你看，植物不比動物愚蠢）。看見鄰居但又不受其有害氣體遏抑，種子發育比正常快，是正常的。
用黑布包着玻璃罩，如何？理論上，種子看不穿黑布，看不見鄰居，沒有加速發育的誘因，加上黑布吸光，種子接收的光理應減少，發育應比正常慢，頂多與正常相約。
怎知，種子發育仍較正常快，真是耐人尋味。「霸道」植物已被玻璃罩密封，又被黑布蒙罩，種子如何洞悉它的存在？「霸道」植物如何洩露自己的行蹤？我們不知道。
植物能夠散發一些異常微弱、穿透黑布的電波嗎？我並非信口開河，科學家發現很多細胞都會發出一些biophoton，大概可譯作「生物光子」，不同於螢火蟲或深海魚那些肉眼可見的螢光，生物光子異常微弱，其來源及功能皆是一個謎。
此外，植物會發聲的嗎？聲音能夠穿過黑布，但能夠逃出密封的玻璃罩嗎？植物又會不會震盪，或者「心跳」？植物有時比動物更加神秘。
（2012 年 10 月 25 日 信報副刋）
不止於此，植物還有一些更神奇的感知能力，令人一頭霧水，看以下這個實驗。
中央一盆植物，周邊放着幾盆種子。大家不須知道中央那盆是什麼，只須知道那是一種非常「霸道」的植物，會散發一些強力有害化學物，遏抑甚至殺死附近的異類。如果我們袖手旁觀，周邊那幾盆種子將會「兇多吉少」，即使死不去，發育也會受壓。
用密封玻璃罩着「霸道」植物，對種子發育有何影響？「霸道」植物的有害氣體不能外洩，種子發育正常，對嗎？不全對，實情是種子發育超乎正常，比正常更快，為什麼？
上面說過，植物能夠「看見」（用光感應）鄰居的存在，有鄰居即是有人「爭食」，喚起種子的「危機意識」，發育於是加快（你看，植物不比動物愚蠢）。看見鄰居但又不受其有害氣體遏抑，種子發育比正常快，是正常的。
用黑布包着玻璃罩，如何？理論上，種子看不穿黑布，看不見鄰居，沒有加速發育的誘因，加上黑布吸光，種子接收的光理應減少，發育應比正常慢，頂多與正常相約。
怎知，種子發育仍較正常快，真是耐人尋味。「霸道」植物已被玻璃罩密封，又被黑布蒙罩，種子如何洞悉它的存在？「霸道」植物如何洩露自己的行蹤？我們不知道。
植物能夠散發一些異常微弱、穿透黑布的電波嗎？我並非信口開河，科學家發現很多細胞都會發出一些biophoton，大概可譯作「生物光子」，不同於螢火蟲或深海魚那些肉眼可見的螢光，生物光子異常微弱，其來源及功能皆是一個謎。
此外，植物會發聲的嗎？聲音能夠穿過黑布，但能夠逃出密封的玻璃罩嗎？植物又會不會震盪，或者「心跳」？植物有時比動物更加神秘。
（2012 年 10 月 25 日 信報副刋）
2012年10月24日 星期三
植物也能看和聽
對啊，是「它們」，不是「牠們」。中文有動物「牠」，但沒有植物「ta」，習慣用死物「它」代表植物，暗地裏承認植物是「死」的。
老實說，一件不走動、不呼叫、不搖尾、不會望着你的東西，跟死沒有分別（唔死都冇用！），所以有些病人被稱為「植物人」，技術上他們未死，但在非親非故的人眼中，他們跟死沒有分別（唔死都冇用？）。
如果我跟你說，除了走不動之外，植物其實和動物一樣，懂得互相溝通，懂得分辨鄰居是敵是友，遇襲時會發出警號，聽得見聲音，看得見周圍，你信嗎？植物是否忽然變得有生命一點？
沒錯，以上說的全是真的，讓我舉些例子。某些植物遭到害蟲侵襲，會散發一些化學物，附近植物「嗅」到這些氣味，知道「大敵將臨」，便預先喚起自身的防衛機制，這不是一種溝通嗎？
植物溝通很倚重化學物，可以是空氣中散發或地下分泌，它們很有「化學觸覺」，有自己一套「化學語言」，我們所知仍是冰山一角。
動物眼睛有感光細胞，感光細胞內有感光化學物；植物沒有眼睛，但細胞也有感光化學物。它們當然需要感光，要往光處生長嘛，但其「視覺」不止於此，某些植物能夠感應鄰居反射的深紅光，知悉鄰居的位置，這算不算「看見」鄰居呢？
有些實驗發現，讓植物每日聽歌，可促進生長。不信？另一個實驗，把小麥放在攝氏二度，向其播放五千赫單音，其生長速度加快。不信？還有其他實驗，用超聲波處理種子，生長亦會快一點。我明白，植物有「聽覺」實在有點難以置信，其「聽覺」何來亦是未知之數，但它們既然受聲音和超聲波影響，誰能否定它們的「聽覺」？
想像身處一片寂靜的森林，那裏的寂靜，只是對我們而言。對樹木而言，那可能是一個繁囂的大都會。
回到我們身處的大都會，這裏的繁囂，只是對我們而言。對於路邊的植物，這裏不過是一片冷清清的石屎森林吧。
（2012 年 10 月 24 日 信報副刋）
2012年10月22日 星期一
沒有總指揮的交響樂團
路過尖沙咀碼頭，看見一男一女在路中央不停繞圈，女的滿臉不情願，男的滿臉焦慮，很明顯有些感情瓜葛。
但感情瓜葛為什麼繞圈子呢？我停下來觀察，男的步伐比女快，但男繞外圈（圓周長），女繞內圈（圓周小），男的總是鞭長莫及。
但，為什麼繞圈？我繼續觀察，思考了一會，還是茫無頭緒，忍不住上前截停他們，問個究竟。
男：我唔係想兜圈，我只係向住佢隻手衝去，希望拖到佢隻手。
女：我夠唔想兜圈咯，只係你不斷從後方撲來，我又行得唔夠你快，所以不斷向左閃，閃吓閃吓唔覺意就行咗個圓圈出嚟。
哦，明白了，他們並非刻意在兜圈，二人不過根據一些簡單法則決定下一步如何走，圓圈只是副作用。一些表面上有計劃的行為，源自個體跟從一些簡單法則，科學術語稱這種現象為emergence，即是一些看似複雜的宏觀現象「emerge from」一些簡單的個體行為。股市起伏可說是一種emergence，由個體投資者觀察其他投資者從而作出買賣決定所引致；股市縱有規律，背後卻不必總指揮，每位投資者私利掛帥，股市規律自然而生。
經濟循環boom and bust也是一種emergence，企業、個人、政府根據本身策略及有限資訊決定今日做什麼，沒有一位總指揮，但經濟總好像巨人的心跳，boom完之後bust，bust完之後又boom，一位無知的外星人大有可能推斷經濟就是巨人的心跳，巨人在哪裏？這裏當然沒有巨人，只有數以十億計的小人每天營營役役，奔波勞碌，「巨人心跳」不過emerge from小人每天各顧各的生活抉擇。
人體也可視為一種emergence，你說體內細胞知道我們存在嗎？
一些大自然紀錄片裏，成千上萬鳥兒集體飛翔，時而前衝，時而轉向，有點交響樂團的味道，但牠們沒有指揮，如何飛得這麼有序？原來，每隻鳥兒只需遵守三條原則：飛行速度是所見同伴的平均、保持在所見同伴的中間點、不相撞。每隻鳥兒遵守該三條原則，整群鳥兒便成交響樂團。
Emergence，簡單的個體規則，產生複雜的宏觀現象。
（2012 年 10 月 22 日 信報副刋）
但感情瓜葛為什麼繞圈子呢？我停下來觀察，男的步伐比女快，但男繞外圈（圓周長），女繞內圈（圓周小），男的總是鞭長莫及。
但，為什麼繞圈？我繼續觀察，思考了一會，還是茫無頭緒，忍不住上前截停他們，問個究竟。
男：我唔係想兜圈，我只係向住佢隻手衝去，希望拖到佢隻手。
女：我夠唔想兜圈咯，只係你不斷從後方撲來，我又行得唔夠你快，所以不斷向左閃，閃吓閃吓唔覺意就行咗個圓圈出嚟。
哦，明白了，他們並非刻意在兜圈，二人不過根據一些簡單法則決定下一步如何走，圓圈只是副作用。一些表面上有計劃的行為，源自個體跟從一些簡單法則，科學術語稱這種現象為emergence，即是一些看似複雜的宏觀現象「emerge from」一些簡單的個體行為。股市起伏可說是一種emergence，由個體投資者觀察其他投資者從而作出買賣決定所引致；股市縱有規律，背後卻不必總指揮，每位投資者私利掛帥，股市規律自然而生。
經濟循環boom and bust也是一種emergence，企業、個人、政府根據本身策略及有限資訊決定今日做什麼，沒有一位總指揮，但經濟總好像巨人的心跳，boom完之後bust，bust完之後又boom，一位無知的外星人大有可能推斷經濟就是巨人的心跳，巨人在哪裏？這裏當然沒有巨人，只有數以十億計的小人每天營營役役，奔波勞碌，「巨人心跳」不過emerge from小人每天各顧各的生活抉擇。
人體也可視為一種emergence，你說體內細胞知道我們存在嗎？
一些大自然紀錄片裏，成千上萬鳥兒集體飛翔，時而前衝，時而轉向，有點交響樂團的味道，但牠們沒有指揮，如何飛得這麼有序？原來，每隻鳥兒只需遵守三條原則：飛行速度是所見同伴的平均、保持在所見同伴的中間點、不相撞。每隻鳥兒遵守該三條原則，整群鳥兒便成交響樂團。
Emergence，簡單的個體規則，產生複雜的宏觀現象。
（2012 年 10 月 22 日 信報副刋）
2012年10月12日 星期五
有些魚類不太冷
鳥類和哺乳類是熱血動物，能保持高於環境的體溫；魚類、兩棲類和爬蟲類是涼血動物，體溫跟隨外間起伏，這是小學生都懂的常識。不幸地，常識往往與現實不盡相符，教科書描繪大自然的非黑即白，只有在試卷合用，少數魚類和爬蟲類其實擁有熱血動物的高體溫特徵。更諷刺的是，這些少數例外我們毫不陌生，其中兩種「熱血」魚類，我敢打賭大家必定吃過，亦在電視見過，就是吞拿魚和鯊魚。
一般魚類，體溫即水溫；大西洋藍鰭吞拿，不論水溫，能夠維持二十至二十四度攝氏；鯊魚體溫上下限較闊，但必定高於水溫。
曾聽人說，鯊魚需要不停游泳有兩個原因：（一）製造水流通過魚鰓獲得氧氣；（二）其身體密度比海水高，停止游泳便向下沉。其實還有第三個原因，牠必須不斷運動肌肉，產生熱量以維持體溫。這有異於「傳統」熱血動物。人體內，消化道和內臟產生的熱量已經足夠，在非常情況下才須動用肌肉來補足熱量，即是天寒地凍時打冷顫。吞拿魚和鯊魚則主要依靠肌肉發熱，因此需要不斷游戈，一刻也不能停下來。為了應付發熱所需，兩種魚類的游姿和肌肉結構異常相近，要知道，鯊魚是古老的軟骨魚類，吞拿魚屬較為先進的硬骨魚類，兩族群在四億多年前已經「分道揚鑣」，加上其他硬骨魚（即是大部分魚類）沒有「熱血」機能，高體溫相信是吞拿魚和鯊魚獨立進化而來的。
「熱血」有何好處？簡單來說，可以去一些涼血動物不願去的地方，做些涼血動物做不到的事。舉例，潛入深海覓食，涼血動物活力隨着水溫驟降，熱血動物卻不受影響，敏捷依然，捕獵優勢自不待言。旗魚（billfish，一種長咀的魚，類似海明威《老人與海》裡面那條槍魚（marlin））有「局部熱血」的功能，眼下一塊肌肉能夠發熱保持眼睛和腦袋溫度，使其在低溫仍能視覺銳利和頭腦清醒。
再次證明，大自然從來不是教科書所說的非黑即白、界線分明，凡事總有例外再例外，有些魚類「熱血」，有些魚類甚至「局部熱血」。攏統分類，只是人類幫助理解的捷徑。
（2012 年 10 月 12 日 信報副刋）
一般魚類，體溫即水溫；大西洋藍鰭吞拿，不論水溫，能夠維持二十至二十四度攝氏；鯊魚體溫上下限較闊，但必定高於水溫。
曾聽人說，鯊魚需要不停游泳有兩個原因：（一）製造水流通過魚鰓獲得氧氣；（二）其身體密度比海水高，停止游泳便向下沉。其實還有第三個原因，牠必須不斷運動肌肉，產生熱量以維持體溫。這有異於「傳統」熱血動物。人體內，消化道和內臟產生的熱量已經足夠，在非常情況下才須動用肌肉來補足熱量，即是天寒地凍時打冷顫。吞拿魚和鯊魚則主要依靠肌肉發熱，因此需要不斷游戈，一刻也不能停下來。為了應付發熱所需，兩種魚類的游姿和肌肉結構異常相近，要知道，鯊魚是古老的軟骨魚類，吞拿魚屬較為先進的硬骨魚類，兩族群在四億多年前已經「分道揚鑣」，加上其他硬骨魚（即是大部分魚類）沒有「熱血」機能，高體溫相信是吞拿魚和鯊魚獨立進化而來的。
「熱血」有何好處？簡單來說，可以去一些涼血動物不願去的地方，做些涼血動物做不到的事。舉例，潛入深海覓食，涼血動物活力隨着水溫驟降，熱血動物卻不受影響，敏捷依然，捕獵優勢自不待言。旗魚（billfish，一種長咀的魚，類似海明威《老人與海》裡面那條槍魚（marlin））有「局部熱血」的功能，眼下一塊肌肉能夠發熱保持眼睛和腦袋溫度，使其在低溫仍能視覺銳利和頭腦清醒。
再次證明，大自然從來不是教科書所說的非黑即白、界線分明，凡事總有例外再例外，有些魚類「熱血」，有些魚類甚至「局部熱血」。攏統分類，只是人類幫助理解的捷徑。
（2012 年 10 月 12 日 信報副刋）
2012年10月8日 星期一
我今日好想交配
孔雀有一條大尾巴，麋鹿有一雙大角，為什麼？求偶。想奪得美人歸，必須有些過人之處──展示璀燦的尾巴，造個漂亮的巢，唱最動聽的歌，展示雄壯的身驅，霸佔最佳的地盤，擊敗其他競爭者，各種動物奉行不同的求偶模式，目的就在淘汰弱者，只讓優良基因延續下去。
我今日好想交配，但我沒有錢，沒有才華，長處又不及別人的長，怎麼辦？
幸好，世界不是一成不變，有些叫做alternative mating strategy，另類繁殖法，讓「未夠班」者仍有一絲繁殖的機會。求偶如考試，有真材實料通常能夠勝出，沒有真材實料也非世界末日，你可以死背「貼士」，更可以「出貓」，拿到高分就是好貓。
三文魚在淡水出生，數年後游出大海，在海中成長，數年後再游回出生地傳宗接代，這是典型三文魚的一生。很少人知道，一些早熟的幼魚在「浸過鹹水」之前已經有繁殖力，這現象並不罕見，佔魚群百分之十至五十不等。幼魚體重只及成年雄魚的0.15%，我沒寫錯，那是萬分之十五，如何跟碩大無朋的對手爭奪異性呢？
和多數魚類一樣，三文魚是體外受精的，雌魚產卵，雄魚排精於其上。早熟的幼魚看準雌魚產卵後的一剎，趕在成年雄魚排精之前，出其不意地衝過去閃電式排下自己的精子，希望捷足先登。這是早熟三文魚「出貓」的方法。
蜻蜓求偶，雄性先霸佔地盤，地盤通常在池塘邊，方便雌性交配後點水產卵。搶不到地盤的雄性怎麼辦？蜻蜓是體內受精的，不能像三文魚般衝過去排精便是，搶不到地盤的雄性如何是好？原來，牠們會躲在對手地盤旁邊的草叢，趁有雌性飛近，便撲出偷襲；古時叫「採花賊」，現代叫「性侵犯」，在沒有道德觀念的自然界，這不過是另一種「出貓」，在先天不足的條件下找尋契機而已。
蟋蟀、青蛙和蟾蜍也會偷襲。「循規蹈矩」的雄性會以叫聲呼喚異性，「旁門左道」的藏身一旁，侍機搶奪。
教科書往往只提及正規的求偶模式，讓人覺得千篇一律。事實上，大自然從來不單調，單調的只是人的視野。
（2012 年 10 月 8 日 信報副刋）
我今日好想交配，但我沒有錢，沒有才華，長處又不及別人的長，怎麼辦？
幸好，世界不是一成不變，有些叫做alternative mating strategy，另類繁殖法，讓「未夠班」者仍有一絲繁殖的機會。求偶如考試，有真材實料通常能夠勝出，沒有真材實料也非世界末日，你可以死背「貼士」，更可以「出貓」，拿到高分就是好貓。
三文魚在淡水出生，數年後游出大海，在海中成長，數年後再游回出生地傳宗接代，這是典型三文魚的一生。很少人知道，一些早熟的幼魚在「浸過鹹水」之前已經有繁殖力，這現象並不罕見，佔魚群百分之十至五十不等。幼魚體重只及成年雄魚的0.15%，我沒寫錯，那是萬分之十五，如何跟碩大無朋的對手爭奪異性呢？
和多數魚類一樣，三文魚是體外受精的，雌魚產卵，雄魚排精於其上。早熟的幼魚看準雌魚產卵後的一剎，趕在成年雄魚排精之前，出其不意地衝過去閃電式排下自己的精子，希望捷足先登。這是早熟三文魚「出貓」的方法。
蜻蜓求偶，雄性先霸佔地盤，地盤通常在池塘邊，方便雌性交配後點水產卵。搶不到地盤的雄性怎麼辦？蜻蜓是體內受精的，不能像三文魚般衝過去排精便是，搶不到地盤的雄性如何是好？原來，牠們會躲在對手地盤旁邊的草叢，趁有雌性飛近，便撲出偷襲；古時叫「採花賊」，現代叫「性侵犯」，在沒有道德觀念的自然界，這不過是另一種「出貓」，在先天不足的條件下找尋契機而已。
蟋蟀、青蛙和蟾蜍也會偷襲。「循規蹈矩」的雄性會以叫聲呼喚異性，「旁門左道」的藏身一旁，侍機搶奪。
教科書往往只提及正規的求偶模式，讓人覺得千篇一律。事實上，大自然從來不單調，單調的只是人的視野。
（2012 年 10 月 8 日 信報副刋）
2012年9月2日 星期日
2012年7月28日 星期六
左撇子應選哪項運動？
多謝國際奧委會及香港政府在三家電視台中間斡旋，我們能夠每晚通宵觀賞奧運。觀賞賽事時，大家不妨留意一下，哪些項目特別多左撇子？我沒有統計，但經驗告訴我，乒乓球、羽毛球、網球很多左撇子，不是左撇子特別有天份，而是正如小時候爸爸對我說：「左撇子打球很着數，他們見慣右撇子，但右撇子很少碰見左撇子。」一語道破，爸爸真是有智慧。
當時未知的是，爸爸一句說話扼要地概括了進化學一個重要概念，就是某種特徵的價值隨着其頻率下降而提升，故此種特徵很難在人口中消失，因為它愈罕見便愈有優勢，網球比賽的左撇子便是一例。左撇子約佔人口十分之一，在單對單要用球拍的比賽較右撇子佔優，應是不爭的事實。
翻查香港出戰奧運名單，參加的單對單對抗性項目包括乒乓球、羽毛球、劍擊、柔道，前三者左撇子顯然有優勢，至於柔道，門外漢很難分出台上選手究竟是左或右撇子，但我相信左撇子還是有優勢。（職業拳手左撇子比例較平均人口高，說明左撇子打拳有優勢，同樣道理應該適用於柔道吧。）
想像史前時期，兩個原始人為爭食物而打鬥，左撇子勝算較高是肯定的。人類進化大部分在史前時期，想像生命就是一連串你死我活的零和打鬥，經過一代又一代的汰弱留強，左撇子終會主宰大局，全人類都變成左撇子，對嗎？不對，當左撇子超過一半，那種「物以罕為貴」的優勢便拱手讓給右撇子，那時右撇子「反攻」，人口的左／右比例膠着在50/50，誰也佔不到誰的便宜。如果生命像是一連串你死我活的零和打鬥，左右撇子應各佔人口的一半。
然而，左右撇子並非各佔人口的一半，零和打鬥以外，生命還有其他決定生存的因素。人類以複雜的社會架構見稱，個體生存有賴群體協助，簡單來說即是別人需要我們的合作，我們也需要別人的合作。合作多了，一些習俗、標準便會形成，這些習俗、標準往往有利於多數，不利於少數。文字是一種標準，世上多數文字都是方便右撇子書寫的，教寫字的方法也是以右手為依歸。鋼琴琴鍵右邊高音，左邊低音，主旋律通常在高音，是否方便右撇子彈琴？學打高爾夫球，右手用球桿比比皆是，左手用的或要到專門店搜購，找個左撇子教練更是難上加難。如果家裏有左撇子，而父母又是傳統一輩，那便一定有人被逼用右手揸筷子的故事。
不難想像，生活在一個充滿習俗、標準的社會（亦即人類社會），左撇子是處於劣勢的。某些硏究顯示，左撇子死於意外的機會較高，就是證明。
左撇子既有「物以罕為貴」的優勢，它不會消失，又有那種「格格不入」的劣勢，永遠只屬少數。最近一篇硏究就是利用這種一加一減的互動，創作了一個數學模型來解釋左右撇子在平均人口的比例，更把模型應用於多種體育項目，嘗試預測各項目職業運動員的左撇子比例，結果與實況非常相近。當然，該模型只能解釋為什麼其中一種撇子佔人口大多數，不能解釋為什麼右撇子勝出而非左撇子。這條更加基本的問題，恐怕永遠沒有答案。
我再翻看香港出戰奧運名單，以上提過四項之外，還有參加單車、體操、賽艇、風帆、舉重、游泳、田徑、射箭、射擊，九項之中，應該沒有左撇子優勢。問題是，有沒有左撇子劣勢？規例中的某些標準會否無意中「歧視」左撇子，例如田徑跑道向左彎，是否方便了右撇子？體操那些凌空轉身三周半，評判會否看不慣左轉呢，教練懂不懂教左撇子凌空左轉，還是強逼運動員全部向右轉？射箭和射擊的器械有沒有左右之分，有的話，左手用器械很難買嗎？
某些體育項目，左撇子優勢十分明顯。至於左撇子劣勢，可能更普及，不過很難察覺，更沒人理會吧了。
（2012 年 7 月 28 日 信報副刋）
學術參考：
Daniel M. Abrams, Mark J. Panaggio (2012), “A model balancing cooperation and competition can explain our righthanded world and the dominance of left-handed athletes,” J. R. Soc. Interface published online 25 April 2012. doi:10.1098/rsif.2012.0211
翻查香港出戰奧運名單，參加的單對單對抗性項目包括乒乓球、羽毛球、劍擊、柔道，前三者左撇子顯然有優勢，至於柔道，門外漢很難分出台上選手究竟是左或右撇子，但我相信左撇子還是有優勢。（職業拳手左撇子比例較平均人口高，說明左撇子打拳有優勢，同樣道理應該適用於柔道吧。）
想像史前時期，兩個原始人為爭食物而打鬥，左撇子勝算較高是肯定的。人類進化大部分在史前時期，想像生命就是一連串你死我活的零和打鬥，經過一代又一代的汰弱留強，左撇子終會主宰大局，全人類都變成左撇子，對嗎？不對，當左撇子超過一半，那種「物以罕為貴」的優勢便拱手讓給右撇子，那時右撇子「反攻」，人口的左／右比例膠着在50/50，誰也佔不到誰的便宜。如果生命像是一連串你死我活的零和打鬥，左右撇子應各佔人口的一半。
然而，左右撇子並非各佔人口的一半，零和打鬥以外，生命還有其他決定生存的因素。人類以複雜的社會架構見稱，個體生存有賴群體協助，簡單來說即是別人需要我們的合作，我們也需要別人的合作。合作多了，一些習俗、標準便會形成，這些習俗、標準往往有利於多數，不利於少數。文字是一種標準，世上多數文字都是方便右撇子書寫的，教寫字的方法也是以右手為依歸。鋼琴琴鍵右邊高音，左邊低音，主旋律通常在高音，是否方便右撇子彈琴？學打高爾夫球，右手用球桿比比皆是，左手用的或要到專門店搜購，找個左撇子教練更是難上加難。如果家裏有左撇子，而父母又是傳統一輩，那便一定有人被逼用右手揸筷子的故事。
不難想像，生活在一個充滿習俗、標準的社會（亦即人類社會），左撇子是處於劣勢的。某些硏究顯示，左撇子死於意外的機會較高，就是證明。
左撇子既有「物以罕為貴」的優勢，它不會消失，又有那種「格格不入」的劣勢，永遠只屬少數。最近一篇硏究就是利用這種一加一減的互動，創作了一個數學模型來解釋左右撇子在平均人口的比例，更把模型應用於多種體育項目，嘗試預測各項目職業運動員的左撇子比例，結果與實況非常相近。當然，該模型只能解釋為什麼其中一種撇子佔人口大多數，不能解釋為什麼右撇子勝出而非左撇子。這條更加基本的問題，恐怕永遠沒有答案。
某些體育項目，左撇子優勢十分明顯。至於左撇子劣勢，可能更普及，不過很難察覺，更沒人理會吧了。
（2012 年 7 月 28 日 信報副刋）
學術參考：
Daniel M. Abrams, Mark J. Panaggio (2012), “A model balancing cooperation and competition can explain our righthanded world and the dominance of left-handed athletes,” J. R. Soc. Interface published online 25 April 2012. doi:10.1098/rsif.2012.0211
2012年7月4日 星期三
墨魚「男女同體」
男墨魚一邊係男，一邊係女 －－ 向着女墨魚的一邊是男，另一邊是女，避免另一隻男的過來爭食。
如果有多隻男在附近，便不會使這一招，科學家認為這是因為牠覺得很難同時欺騙多條男性，表示墨魚有很高的 social intelligence。
Source: New Scientist
如果有多隻男在附近，便不會使這一招，科學家認為這是因為牠覺得很難同時欺騙多條男性，表示墨魚有很高的 social intelligence。
Source: New Scientist
2012年2月2日 星期四
2011年11月12日 星期六
填充題：世上沒有▁色的水果
讀者問，水果有紅、橙、黃、綠、藍、紫，唯獨沒有青色，為什麼？本文嘗試探究一下。
首先得搞清用字。很多人和我一樣，習慣把綠和青混為一談，但小學有唸「紅橙黃綠青藍紫」，青其實介乎綠和藍之間，看看光譜，那大概是天空的顏色。今人愛說「藍天」，古人愛說「青天」（如鐵面無私的包青天、中華民國的「青天白日滿地紅」旗），彩虹七色亦有「紅橙黃綠藍靛紫」的唸法，可見青和藍概念上確是有些重疊。我無意爭拗天空是青還是藍，本文採用傳統的「分色」方法，青是天空的顏色。
為什麼水果沒有青色？這不是一個易答的問題，正如人為什麼沒有灰色，沒有肯定的答案，可能永遠沒有答案，但可從兩方面思考。
首先，進化。水果是給動物吃的，連種子吞下肚裡，在別處排泄，植物的地盤便得以擴散開去。要被吃，先要突出自己，與天空撞色絕非好辦法，因而沒有青色水果，對不對？以這個邏輯，為什麼又有綠色水果呢？綠色與周圍的樹葉撞色，但樹上不乏綠色的水果，如綠蘋果（這裡不說「青蘋果」，「青」已用到天上去）、綠提子、啤梨、番鬼荔枝，綠色水果比比皆是。另一方面，「鮮色」是否一定引人注目？人類的視覺與動物不同，我們的鮮色未必是牠們的鮮色；雀鳥吃的果實大多是紅色、深藍和黑色，科學家懷疑鳥類對這些顏色特別注意，果實才演化成這些顏色以吸引「顧客」，然而這個推論經不起事實的考驗。某種植物有紅、白、黃三種果實，雀鳥不受顏色影響，「光顧」三者的次數相同；在另一些地方，色澤毫不起眼的果實受雀鳥歡迎也不鮮見。換句話說，雖然雀鳥吃的果實通常呈紅色、深藍和黑色，但似乎並非受顏色吸引。
以果實顏色作「招徠」的想法不太具說服力，怕與天空撞色別人看漏眼因而沒有青色水果也就不太成立。畢竟，我們愛吃某種水果，可能因為它的味道、氣味、質感、營養，絕少因為它的顏色。
另一個想法，果實顏色可能用作防禦。果實存在為了被吃，但不想被不會傳播種子的昆蟲所吃。沒有青色，是否因為青色對昆蟲最沒阻嚇力？我不知道，但相信天空的顏色對任何見過天空的生物都沒阻嚇力，否則牠們便「惶惶不可終日」了。以這個邏輯，為什麼又有綠色水果呢？昆蟲見慣綠葉，理應不被綠色嚇退，但綠色水果比比皆是。這條思路也是掘頭路。
會不會是我們捉錯用神，果實顏色根本沒有想像中的功能性，只是表皮化學的反映？就讓我們從化學層面探究一下。
樹葉的綠色來自葉綠素（chlorophyll），秋天來臨葉綠素分解，餘下胡蘿蔔素（carotene），樹葉變黃。胡蘿蔔素可呈淺黃至紅色，視乎其濃度及化學結構而定，是水果的主要色素之一。另一主要色素為花青素（anthocyanin），可呈紅、藍、紫、甚至黑（高濃度的前三者加起來便是黑色），實際色彩視乎濃度、化學結構及酸鹼度，酸呈紅色，鹼呈紫色。還有其他少量非主要色素，水果顏色就是所有色素混合的結果。是不是所有色素無論怎樣配搭，都混不出青色？也許是吧。
問深一層，為什麼植物製造這一些色素，卻不製造那一些色素？又回到進化層面。有一種說法，顏色其實是副作用，植物製造某些化合物未必取其色澤，可能為了其他功能（如防蟲害），「色素」這名稱只是人們的主觀意願。
說了這麼久，還是茫無頭緒。本文提過的論點可能都是形成果實顏色的因素，但哪些因素什麼情形下使哪些水果變成哪種顏色，為什麼某些顏色特別普遍，某些顏色特別罕見，通通找不到答案。在進化過程中，即使某一特徵非常有用，獲取是需要成本的，生物需要在自身處境和制約下對利益和成本作出取捨。要從故事的結局抽絲剝繭推斷中間的劇情，不是不可能，只是永遠沒有肯定的答案。
最後，我對讀者的問題提出一個疑問，真的沒有青色水果嗎？根據維基百科，以下這種果實分佈馬達加斯加、印度、東南亞、南中國、日本、澳洲、斐濟、夏威夷，最常見在婆羅洲及新畿內亞，學名「Elaeocarpus」；比天空深色一點，是我能找到色澤最接近天空的果實了。
（2011 年 11 月 12 日 信報副刋）
學術參考：
Mary F. Willson, Christopher J. Whelan (1990), “The Evolution of Fruit Color in Fleshy-Fruited Plants,” The American Naturalist 136, 790-809.
首先得搞清用字。很多人和我一樣，習慣把綠和青混為一談，但小學有唸「紅橙黃綠青藍紫」，青其實介乎綠和藍之間，看看光譜，那大概是天空的顏色。今人愛說「藍天」，古人愛說「青天」（如鐵面無私的包青天、中華民國的「青天白日滿地紅」旗），彩虹七色亦有「紅橙黃綠藍靛紫」的唸法，可見青和藍概念上確是有些重疊。我無意爭拗天空是青還是藍，本文採用傳統的「分色」方法，青是天空的顏色。為什麼水果沒有青色？這不是一個易答的問題，正如人為什麼沒有灰色，沒有肯定的答案，可能永遠沒有答案，但可從兩方面思考。
首先，進化。水果是給動物吃的，連種子吞下肚裡，在別處排泄，植物的地盤便得以擴散開去。要被吃，先要突出自己，與天空撞色絕非好辦法，因而沒有青色水果，對不對？以這個邏輯，為什麼又有綠色水果呢？綠色與周圍的樹葉撞色，但樹上不乏綠色的水果，如綠蘋果（這裡不說「青蘋果」，「青」已用到天上去）、綠提子、啤梨、番鬼荔枝，綠色水果比比皆是。另一方面，「鮮色」是否一定引人注目？人類的視覺與動物不同，我們的鮮色未必是牠們的鮮色；雀鳥吃的果實大多是紅色、深藍和黑色，科學家懷疑鳥類對這些顏色特別注意，果實才演化成這些顏色以吸引「顧客」，然而這個推論經不起事實的考驗。某種植物有紅、白、黃三種果實，雀鳥不受顏色影響，「光顧」三者的次數相同；在另一些地方，色澤毫不起眼的果實受雀鳥歡迎也不鮮見。換句話說，雖然雀鳥吃的果實通常呈紅色、深藍和黑色，但似乎並非受顏色吸引。
以果實顏色作「招徠」的想法不太具說服力，怕與天空撞色別人看漏眼因而沒有青色水果也就不太成立。畢竟，我們愛吃某種水果，可能因為它的味道、氣味、質感、營養，絕少因為它的顏色。
另一個想法，果實顏色可能用作防禦。果實存在為了被吃，但不想被不會傳播種子的昆蟲所吃。沒有青色，是否因為青色對昆蟲最沒阻嚇力？我不知道，但相信天空的顏色對任何見過天空的生物都沒阻嚇力，否則牠們便「惶惶不可終日」了。以這個邏輯，為什麼又有綠色水果呢？昆蟲見慣綠葉，理應不被綠色嚇退，但綠色水果比比皆是。這條思路也是掘頭路。
會不會是我們捉錯用神，果實顏色根本沒有想像中的功能性，只是表皮化學的反映？就讓我們從化學層面探究一下。
樹葉的綠色來自葉綠素（chlorophyll），秋天來臨葉綠素分解，餘下胡蘿蔔素（carotene），樹葉變黃。胡蘿蔔素可呈淺黃至紅色，視乎其濃度及化學結構而定，是水果的主要色素之一。另一主要色素為花青素（anthocyanin），可呈紅、藍、紫、甚至黑（高濃度的前三者加起來便是黑色），實際色彩視乎濃度、化學結構及酸鹼度，酸呈紅色，鹼呈紫色。還有其他少量非主要色素，水果顏色就是所有色素混合的結果。是不是所有色素無論怎樣配搭，都混不出青色？也許是吧。
問深一層，為什麼植物製造這一些色素，卻不製造那一些色素？又回到進化層面。有一種說法，顏色其實是副作用，植物製造某些化合物未必取其色澤，可能為了其他功能（如防蟲害），「色素」這名稱只是人們的主觀意願。
說了這麼久，還是茫無頭緒。本文提過的論點可能都是形成果實顏色的因素，但哪些因素什麼情形下使哪些水果變成哪種顏色，為什麼某些顏色特別普遍，某些顏色特別罕見，通通找不到答案。在進化過程中，即使某一特徵非常有用，獲取是需要成本的，生物需要在自身處境和制約下對利益和成本作出取捨。要從故事的結局抽絲剝繭推斷中間的劇情，不是不可能，只是永遠沒有肯定的答案。
最後，我對讀者的問題提出一個疑問，真的沒有青色水果嗎？根據維基百科，以下這種果實分佈馬達加斯加、印度、東南亞、南中國、日本、澳洲、斐濟、夏威夷，最常見在婆羅洲及新畿內亞，學名「Elaeocarpus」；比天空深色一點，是我能找到色澤最接近天空的果實了。
（2011 年 11 月 12 日 信報副刋）
學術參考：
Mary F. Willson, Christopher J. Whelan (1990), “The Evolution of Fruit Color in Fleshy-Fruited Plants,” The American Naturalist 136, 790-809.
2011年9月17日 星期六
拾荒者與酒徒教授的對話
布朗先生是一名病態酒徒，行路東歪西倒，跌跌撞撞，漫無目的地終日流連街頭。
利維先生也是一名病態酒徒，行路東歪西倒，跌跌撞撞，漫無目的地終日流連街頭。分別是，利維先生踏着滾軸溜冰鞋，心血來潮可以一溜數里，轉轉環境透透氣。
我是一名無業游民，以拾荒為生，行人路上的錢幣是主要收入來源。不知最近香港人謹慎了，還是像我這樣的人多了，街上硬幣日見稀少，搵食真是愈來愈艱難。某天遇上布朗先生和利維先生，二人都是前度大學教授，向其請教，渴望求得一點具建設性的提議，助我拾獲更多路錢。
布朗先生：路錢出現的地點和時間基本上是隨機的，無跡可循，用 Brownian walk 或者 Levy walk 都無乜分別。
我：用邊隻「鑊」話？
利維先生：Brownian walk，是布朗先生飲醉時的漫步形式；Levy walk 則是我飲醉時的漫步形式。我和他飲得醉薰薰的時候，走路只是無意識地向四方八面踏出一步，根本不知想去哪，這點我和他是一樣的，你可以說我們在「隨機漫步」。但由於我有滾軸溜冰，偶然無意中一溜溜得很遠，這是我和他的分別。
我：例如我們現在旺角，飲醉了，布朗先生傾向在附近……ur……隨機漫步，你則可能溜去深水埗隨機漫步，這樣理解對不對？
利：深水埗隨機漫步一陣子，可能又會溜去美孚，說不準。我其實愛去九龍塘和尖沙咀，但飲醉了根本不知道。
布：說明隨機，我未必長留旺角，可能漸漸移近油麻地也說不定。布朗漫步是循序漸進的，利維漫步則偶然有些 big jump。
我：乜嘢「針」話？
利：Big jump，大躍進。布朗先生喜愛慢慢走開去，我則偶然大步走。回到你的問題，找路錢，用布朗漫步或利維漫步伐算一些？真的很難說。
布：我說了，路錢是隨機出現的，哪種漫步沒分別。
利：我記得去年一個研究，在鯊魚、吞拿魚、旗魚等十四種獵食性魚類裝上追蹤器，共錄得超過一千萬次記錄，發現牠們有時布朗漫步，有時利維漫步，但什麼情況用哪種，記不起。
我：牠們與我何干？
布：你在繁忙鬧市找路錢，牠們茫茫大海找獵物，不是一樣嗎？動物的本能經億萬年進化的塑造，十分善長在大自然求存，從其身上「偷師」應有不少得着。
我：可惜人類歷史太短，沒有億萬年撿拾路錢的經驗，否則我今天也不用為此煩惱了。
利：呀！記起了，牠們在食物豐饒的海域愛用布朗漫步，食物稀疏的海域愛用利維漫步，換句話說，多食物的地方布朗漫步覓食比較有效，少食物的地方應改用利維漫步覓食了。
布：只是裝上追蹤器，怎知牠們一定在覓食？
利：當然不肯定，但兩種漫步形式與兩種海域的配對十分吻合，而且學者曾經理論上推敲過，在獵物稀疏的地區利維漫步優於布朗漫步，這次所得結果與理論預測相符。此外，不單只魚類，其他動物如蜜蜂、猴子等覓食時也有利維漫步的跡象。
布：動物的行蹤能以某些數學概念概括，的確很動聽，但動物是否這麼「愚蠢」呢？牠們不會對周遭環境作出反應，只懂跟隨一些數字原理麼？
利：行為合符數字原理不代表那些行為是盲目的，可能……
我：喂喂，這些哲學性問題請待我離開之後才討論，我只想知道應該學你漫步還是學你漫步？
利：多路錢的地區，學布朗先生；少路錢的地區，學我。
我：怎知哪裡多，哪裡少？
布：漫步一下便知道了。
我：即是說，我首先在這裡附近搜索一番，有斬獲便繼續搜索，沒斬獲便……沒斬獲即是該區少路錢，學你跳去另一區，碰碰運氣……
利：全對。
我：唓！咁我洗乜問你啫！有斬獲便繼續搜索，沒斬獲便去遠一些碰運氣，這算什麼「策略」？街頭智慧吧了。
利（對着布）：你看，街頭智慧能夠造出利維漫步的表象。某些行為合符數字原理不代表那些行為是盲目的，相反，數字原理恰恰反映當事者的隨機應變，是智慧的表現呢。
布朗先生點頭稱是，與利維先生一同飲酒去。而我，迅即忘卻那些學術蛋頭的誇誇其談，繼續我的撿拾生涯，在大街小巷運用天賜的那一點點智慧，撈取那一點點糊口的生計。
（2011 年 9 月 17 日 信報副刊）
學術參考：
Nicolas E. Humphries, et al. (2010), “Environmental context explains Levy and Brownian movement patterns of marine predators,” Nature 465, 1066-1069. doi:10.1038/nature09116
David W. Sims, el al. (2008), “Scaling laws of marine predator search behaviour,” Nature 451, 1098-1102. doi:10.1038/nature06518
利維先生也是一名病態酒徒，行路東歪西倒，跌跌撞撞，漫無目的地終日流連街頭。分別是，利維先生踏着滾軸溜冰鞋，心血來潮可以一溜數里，轉轉環境透透氣。
我是一名無業游民，以拾荒為生，行人路上的錢幣是主要收入來源。不知最近香港人謹慎了，還是像我這樣的人多了，街上硬幣日見稀少，搵食真是愈來愈艱難。某天遇上布朗先生和利維先生，二人都是前度大學教授，向其請教，渴望求得一點具建設性的提議，助我拾獲更多路錢。
布朗先生：路錢出現的地點和時間基本上是隨機的，無跡可循，用 Brownian walk 或者 Levy walk 都無乜分別。
我：用邊隻「鑊」話？
利維先生：Brownian walk，是布朗先生飲醉時的漫步形式；Levy walk 則是我飲醉時的漫步形式。我和他飲得醉薰薰的時候，走路只是無意識地向四方八面踏出一步，根本不知想去哪，這點我和他是一樣的，你可以說我們在「隨機漫步」。但由於我有滾軸溜冰，偶然無意中一溜溜得很遠，這是我和他的分別。
我：例如我們現在旺角，飲醉了，布朗先生傾向在附近……ur……隨機漫步，你則可能溜去深水埗隨機漫步，這樣理解對不對？
利：深水埗隨機漫步一陣子，可能又會溜去美孚，說不準。我其實愛去九龍塘和尖沙咀，但飲醉了根本不知道。
布：說明隨機，我未必長留旺角，可能漸漸移近油麻地也說不定。布朗漫步是循序漸進的，利維漫步則偶然有些 big jump。
我：乜嘢「針」話？
利：Big jump，大躍進。布朗先生喜愛慢慢走開去，我則偶然大步走。回到你的問題，找路錢，用布朗漫步或利維漫步伐算一些？真的很難說。
布：我說了，路錢是隨機出現的，哪種漫步沒分別。
利：我記得去年一個研究，在鯊魚、吞拿魚、旗魚等十四種獵食性魚類裝上追蹤器，共錄得超過一千萬次記錄，發現牠們有時布朗漫步，有時利維漫步，但什麼情況用哪種，記不起。
我：牠們與我何干？
布：你在繁忙鬧市找路錢，牠們茫茫大海找獵物，不是一樣嗎？動物的本能經億萬年進化的塑造，十分善長在大自然求存，從其身上「偷師」應有不少得着。
我：可惜人類歷史太短，沒有億萬年撿拾路錢的經驗，否則我今天也不用為此煩惱了。
利：呀！記起了，牠們在食物豐饒的海域愛用布朗漫步，食物稀疏的海域愛用利維漫步，換句話說，多食物的地方布朗漫步覓食比較有效，少食物的地方應改用利維漫步覓食了。
布：只是裝上追蹤器，怎知牠們一定在覓食？
利：當然不肯定，但兩種漫步形式與兩種海域的配對十分吻合，而且學者曾經理論上推敲過，在獵物稀疏的地區利維漫步優於布朗漫步，這次所得結果與理論預測相符。此外，不單只魚類，其他動物如蜜蜂、猴子等覓食時也有利維漫步的跡象。
布：動物的行蹤能以某些數學概念概括，的確很動聽，但動物是否這麼「愚蠢」呢？牠們不會對周遭環境作出反應，只懂跟隨一些數字原理麼？
利：行為合符數字原理不代表那些行為是盲目的，可能……
我：喂喂，這些哲學性問題請待我離開之後才討論，我只想知道應該學你漫步還是學你漫步？
利：多路錢的地區，學布朗先生；少路錢的地區，學我。
我：怎知哪裡多，哪裡少？
布：漫步一下便知道了。
我：即是說，我首先在這裡附近搜索一番，有斬獲便繼續搜索，沒斬獲便……沒斬獲即是該區少路錢，學你跳去另一區，碰碰運氣……
利：全對。
我：唓！咁我洗乜問你啫！有斬獲便繼續搜索，沒斬獲便去遠一些碰運氣，這算什麼「策略」？街頭智慧吧了。
利（對着布）：你看，街頭智慧能夠造出利維漫步的表象。某些行為合符數字原理不代表那些行為是盲目的，相反，數字原理恰恰反映當事者的隨機應變，是智慧的表現呢。
布朗先生點頭稱是，與利維先生一同飲酒去。而我，迅即忘卻那些學術蛋頭的誇誇其談，繼續我的撿拾生涯，在大街小巷運用天賜的那一點點智慧，撈取那一點點糊口的生計。
（2011 年 9 月 17 日 信報副刊）
學術參考：
Nicolas E. Humphries, et al. (2010), “Environmental context explains Levy and Brownian movement patterns of marine predators,” Nature 465, 1066-1069. doi:10.1038/nature09116
David W. Sims, el al. (2008), “Scaling laws of marine predator search behaviour,” Nature 451, 1098-1102. doi:10.1038/nature06518
2011年9月1日 星期四
這篇文章無咩用
數字推理，空格內應填上什麼？
1, 2, 3, 5, 8, 13, ___, 34, 55, 89, ___, 233
答案：21, 144。這是舉世聞名的 Fibonacci Sequence，可稱作「費氏數列」，每項都是前二項之和。
香港這個功利社會，事事講求實用，每一個課程，每一門學科，每一項研究，每一點新知，大家都會本能地問：有咩用？費氏數列，除了數字推理，有咩用？
Fibonacci 是一位中世紀數學家，生於比薩（Pisa，比薩斜塔所在），其名來自“fils de Bonaccio”，即“son of Bonaccio”的意思。傳說某天父親問兒子，今天帶一雙幼兔回家，任由其自由繁衍，一年後家中會有多少兔子？這裡當然要作些假設。首先，假設幼兔需要一個月才發育成熟，進行交配，懷孕一個月後誕下一雙幼兔；分娩後再次交配，一個月後誕下另一雙幼兔，如此下去，每月生產一雙。新生幼兔的歷程和父母一樣，發育一個月，以後每月生產一雙。假設沒有兔子死亡，十二個月後共有幾雙兔子？
每月的兔子雙數就在費氏數列之內。一個月後 1 雙，四個月後 5 雙，八個月後 34 雙，十二個月後 233 雙。半信半疑的讀者歡迎逐月點算。
這就是費氏數列的用途，除了在數字推理攞分，也可在爸爸心目中加分。除此之外，仲有咩用？
大家應該聽過「黃金比率」。自然界很多尺寸，人體很多部分的比例，許多歷史性建築物的長闊，攝影大師的構圖，都符合黃金比率。簡單來說，符合黃金比率的物件看上去總是特別的「美」，古希臘數家學甚至把黃金比率與「完美」扯上關係。黃金比率的準確數值為 (1+√5)/2，即是多少？那平方根很嚇人，費氏數列提供了一條捷徑。把費氏數列每一項除以前一項，其商數會趨近黃金比率：
5/3 = 1.66666...
89/55 = 1.61818...
233/144 = 1.61805...
黃金比率 = 1.61803...
神奇不神奇？黃金比率與費氏數列的關係千絲萬縷，前者在大自然屢見不鮮，後者亦不會罕見。
記得一個電視廣告，女生拿着菊花，一邊剝花瓣，一邊數着「鍾意佢，唔鍾意佢……」，你估菊花通常有多少塊花瓣？視乎品種，可能有 21、34、55 或 89 塊，全屬費氏數列，這是植物學家的說法。我上網搜尋菊花照片以作印證，多數照片未能清楚顯示花瓣數目，勉強數一數，得出結果與上述數字頗為吻合，相差不過一至二塊。根據植物學一貫說法，很多花卉都有費氏花瓣數目；原本只是用來推算一群虛構兔子的費氏數列，怎與現實世界的花朵扯上關係？
這還不只。相信大家見過松果，當你從底部觀察，會發現松果的「瓣」形成一組向右或向左的螺旋，數一數，螺旋數目應該也是費氏數值。
現在仰頭看看樹葉，怎樣在樹枝上排列的呢？十八世紀植物學家 Charles Bonnet 說得好，讓我抄襲他的說法。想像一條圓柱體樹幹，垂直畫五條直線，平均分佈在圓柱體表面；放一塊葉在第一條線的底部，放第二塊葉在第三條線較高之處，沿着同一方向，第三塊葉放在第五條線，第四塊葉放在第二條線，第五塊葉放在第四條線，第六塊葉回到第一條線，開始新的一圈。換句話說，五塊葉繞樹幹兩圈，葉與葉之間的角度為 2/5 圈，或 144 度。這是其中一種排列，其他排列包括（但不限於）：1/2（兩葉繞一圈，最簡單）、1/3（三葉繞一圈）、3/8（八葉繞三圈）、5/13（十三葉繞五圈）。除了最簡單的 1/2 之外，有沒有發覺分子與分母在費氏數列隔着一項？
為何費氏數列無處不在？坦白說，科學家不明原因，可能與細胞生長的機制有關，很多猜想，但沒人知道誰的正確。許多自然現象都是這樣，發現容易，解釋困難。
樹葉是光合作用之所，其排列是否為收集最多陽光而設？科學家創作了很多模擬樹葉排列和陽光照射的模型，嘗試計算那種排列最佳，據我所知，未有定論。或許他們太沉醉於自己的模型「玩具」，忽略了另一更容易、更踏實的研究途徑 －－ 實驗。
科學家忘記做的實驗，最近給美國紐約州十三歲少年 Aidan Dwyer 捷足先登。某年冬天，他到郊外遠足，被各適其式的樹枝和樹葉吸引住。從此，他收集各種樹葉進行研究，基本上重新發現以上各種排列模式。是否有助收集陽光呢？他用鐵枝代替樹幹，自製了一棵矮樹，再模仿 2/5 的樹葉模式把一片片太陽能電池裝上，這是一棵以太陽能電池代替樹葉的鐵樹。此外，他把同等數量的太陽能電池平鋪在木板之上，如一般太陽能電池板一樣。兩者放在陽光之下，答案呼之欲出了吧 －－ 鐵樹產生的電能比平板多出 20%！
為什麼鐵樹較優勝呢？沒人知道。Aidan 猜想是因為鐵樹的樹葉不會全部被其他樹影遮擋，故總體來說較能維持生電。又是那一句，知道 what 容易，知道 why 困難。
知道費氏數列主宰樹葉排列，有咩用？對 Aidan 而言，這是擺放太陽能電池的新方法，他已經申請了專利，將來可能賺得盤滿砵滿。對我而言，這是賺點稿費的小把戲，編輯收貨已經心滿意足。對你而言，sorry，費氏數列真係無咩用，除了在數字推理和爸爸心目中加分之外。
（2011 年 9 月 1 日 信報副刊）
學術參考：
I. Adler, D. Barabe, R. V. Jean (1997), “A History of the Study of Phyllotaxis,” Annals of Botany, 80, 231-244.
Lynn D. Newton (1987), “Fibonacci and Nature: Mathematics Investigations for Schools,” Mathematics in School, 16, 5, 2-8.
G. J. Mitchison (1977), “Phyllotaxis and the Fibonacci Series,” Science, 196, 270-275.
1, 2, 3, 5, 8, 13, ___, 34, 55, 89, ___, 233
答案：21, 144。這是舉世聞名的 Fibonacci Sequence，可稱作「費氏數列」，每項都是前二項之和。
香港這個功利社會，事事講求實用，每一個課程，每一門學科，每一項研究，每一點新知，大家都會本能地問：有咩用？費氏數列，除了數字推理，有咩用？
Fibonacci 是一位中世紀數學家，生於比薩（Pisa，比薩斜塔所在），其名來自“fils de Bonaccio”，即“son of Bonaccio”的意思。傳說某天父親問兒子，今天帶一雙幼兔回家，任由其自由繁衍，一年後家中會有多少兔子？這裡當然要作些假設。首先，假設幼兔需要一個月才發育成熟，進行交配，懷孕一個月後誕下一雙幼兔；分娩後再次交配，一個月後誕下另一雙幼兔，如此下去，每月生產一雙。新生幼兔的歷程和父母一樣，發育一個月，以後每月生產一雙。假設沒有兔子死亡，十二個月後共有幾雙兔子？
每月的兔子雙數就在費氏數列之內。一個月後 1 雙，四個月後 5 雙，八個月後 34 雙，十二個月後 233 雙。半信半疑的讀者歡迎逐月點算。
這就是費氏數列的用途，除了在數字推理攞分，也可在爸爸心目中加分。除此之外，仲有咩用？
大家應該聽過「黃金比率」。自然界很多尺寸，人體很多部分的比例，許多歷史性建築物的長闊，攝影大師的構圖，都符合黃金比率。簡單來說，符合黃金比率的物件看上去總是特別的「美」，古希臘數家學甚至把黃金比率與「完美」扯上關係。黃金比率的準確數值為 (1+√5)/2，即是多少？那平方根很嚇人，費氏數列提供了一條捷徑。把費氏數列每一項除以前一項，其商數會趨近黃金比率：
5/3 = 1.66666...
89/55 = 1.61818...
233/144 = 1.61805...
黃金比率 = 1.61803...
神奇不神奇？黃金比率與費氏數列的關係千絲萬縷，前者在大自然屢見不鮮，後者亦不會罕見。
記得一個電視廣告，女生拿着菊花，一邊剝花瓣，一邊數着「鍾意佢，唔鍾意佢……」，你估菊花通常有多少塊花瓣？視乎品種，可能有 21、34、55 或 89 塊，全屬費氏數列，這是植物學家的說法。我上網搜尋菊花照片以作印證，多數照片未能清楚顯示花瓣數目，勉強數一數，得出結果與上述數字頗為吻合，相差不過一至二塊。根據植物學一貫說法，很多花卉都有費氏花瓣數目；原本只是用來推算一群虛構兔子的費氏數列，怎與現實世界的花朵扯上關係？
這還不只。相信大家見過松果，當你從底部觀察，會發現松果的「瓣」形成一組向右或向左的螺旋，數一數，螺旋數目應該也是費氏數值。
現在仰頭看看樹葉，怎樣在樹枝上排列的呢？十八世紀植物學家 Charles Bonnet 說得好，讓我抄襲他的說法。想像一條圓柱體樹幹，垂直畫五條直線，平均分佈在圓柱體表面；放一塊葉在第一條線的底部，放第二塊葉在第三條線較高之處，沿着同一方向，第三塊葉放在第五條線，第四塊葉放在第二條線，第五塊葉放在第四條線，第六塊葉回到第一條線，開始新的一圈。換句話說，五塊葉繞樹幹兩圈，葉與葉之間的角度為 2/5 圈，或 144 度。這是其中一種排列，其他排列包括（但不限於）：1/2（兩葉繞一圈，最簡單）、1/3（三葉繞一圈）、3/8（八葉繞三圈）、5/13（十三葉繞五圈）。除了最簡單的 1/2 之外，有沒有發覺分子與分母在費氏數列隔着一項？
為何費氏數列無處不在？坦白說，科學家不明原因，可能與細胞生長的機制有關，很多猜想，但沒人知道誰的正確。許多自然現象都是這樣，發現容易，解釋困難。
樹葉是光合作用之所，其排列是否為收集最多陽光而設？科學家創作了很多模擬樹葉排列和陽光照射的模型，嘗試計算那種排列最佳，據我所知，未有定論。或許他們太沉醉於自己的模型「玩具」，忽略了另一更容易、更踏實的研究途徑 －－ 實驗。
科學家忘記做的實驗，最近給美國紐約州十三歲少年 Aidan Dwyer 捷足先登。某年冬天，他到郊外遠足，被各適其式的樹枝和樹葉吸引住。從此，他收集各種樹葉進行研究，基本上重新發現以上各種排列模式。是否有助收集陽光呢？他用鐵枝代替樹幹，自製了一棵矮樹，再模仿 2/5 的樹葉模式把一片片太陽能電池裝上，這是一棵以太陽能電池代替樹葉的鐵樹。此外，他把同等數量的太陽能電池平鋪在木板之上，如一般太陽能電池板一樣。兩者放在陽光之下，答案呼之欲出了吧 －－ 鐵樹產生的電能比平板多出 20%！
為什麼鐵樹較優勝呢？沒人知道。Aidan 猜想是因為鐵樹的樹葉不會全部被其他樹影遮擋，故總體來說較能維持生電。又是那一句，知道 what 容易，知道 why 困難。
知道費氏數列主宰樹葉排列，有咩用？對 Aidan 而言，這是擺放太陽能電池的新方法，他已經申請了專利，將來可能賺得盤滿砵滿。對我而言，這是賺點稿費的小把戲，編輯收貨已經心滿意足。對你而言，sorry，費氏數列真係無咩用，除了在數字推理和爸爸心目中加分之外。
（2011 年 9 月 1 日 信報副刊）
學術參考：
I. Adler, D. Barabe, R. V. Jean (1997), “A History of the Study of Phyllotaxis,” Annals of Botany, 80, 231-244.
Lynn D. Newton (1987), “Fibonacci and Nature: Mathematics Investigations for Schools,” Mathematics in School, 16, 5, 2-8.
G. J. Mitchison (1977), “Phyllotaxis and the Fibonacci Series,” Science, 196, 270-275.
2011年6月14日 星期二
2011年5月11日 星期三
生命如何爆出來？
科學上有些疑團，不僅難以解開，根本無法完滿解答 －－ 生命的起源就是這樣一個 unknowable 的難題。
生命的奇妙，自古便深深吸引着人類。古時有個想法，一切由生物分泌或提煉的物質都是神聖的，載着某些生命的要素，其成分有別於如空氣、石頭等死物。這想法稱為「vitalism」，認為生命來自一股神秘的「能量」，有這股「能量」的東西便有生命，沒這股「能量」的東西便是死物。「有機」（organic）一字，二百年前出現，本意是一切從生物得來的物質；其餘物質，便稱「無機」（inorganic）。
在 vitalism 的框架內，有機和無機屬於兩個不相容的領域，兩者「井水不犯河水」；無機物不會變成有機物，反之亦然。
1828 年，德國人 Friedrich Wöhler 把無機的 NH3（阿摩尼亞）和氰酸（cyanic acid）加熱，得出有機的尿素（urea，來自動物尿液，故有機）。自此，有機和無機的界線開始模糊，分隔兩者的圍牆開始倒下。
現代化學裡，一切含碳物質皆稱「有機」。此定義並非無懈可擊，例如 CO2（二氧化碳）、鑽石和石墨（碳的兩種形態）、大理石和梳打粉（都是碳酸鹽），從來不是「有機」的代表，但除卻這些明顯例子外，「含碳就是有機」還是說得過去的。
有機無機的互換，一點也不神秘，說到底只是原子的再分配。舉例，電油燃燒，長長的有機化合物被拆散，產生氧化碳、氧化硫、氧化氮等，全是無機氣體；有機就是這樣變成無機。
從「有」到「無」，十分容易。從「無」到「有」，可能嗎？這是生命起源的基本疑團。原來只有無機物的史前地球，怎樣生產第一團有機物質，作為生命的原材料？換個說法，生命怎樣由石頭爆出來？地球如何「無中生有」？
1953 年，在美國芝加哥大學進行的一次經典實驗，給了我們一個啟示。化學系博士生 Stanley Miller 在導師 Harold Urey（1934 年諾貝爾化學獎得主）指導下，把裝滿 NH3、CH4（甲烷）和 H2O（水蒸氣）的容器接上高電壓，通電產生火花，模擬史前大氣層雷電交加。一星期後，容器內發現氨基酸（amino acid），蛋白質的原材料。Miller 構想，史前大氣層經無數次閃電「洗禮」，便是地球第一團有機物的來源。
氨基酸是什麼？一條以碳為骨幹的分子，一端為 COOH（一碳、二氧、一氫），另一端為 NH2（一氮、二氫），就是氨基酸；中間的碳骨幹可以變化無窮，只要分子兩端合符「標準」，便可稱為氨基酸。Miller 實驗以 NH3、CH4 和 H2O 起始，閃電把氮、碳、氫、氧再分配，得出以 COOH 和 NH2 作「標誌」的氨基酸，對愛「馬後炮」的我來說，一點也不意外。
兩條氨基酸，一條的 COOH 對準另一條的 NH2，有什麼發生？兩者結合，釋出一顆水分子（H2O），餘下一個 CO-NH 連結，兩條氨基酸連接起來。COOH 和 NH2 就像一塊磁鐵的南北兩極，讓氨基酸無止境接駁下去；一列長長的氨基酸，就是經常聽說的「蛋白質」。肌肉、神經、頭髮、指甲都是蛋白質，說身體大部分由蛋白質組成並不為過。
在 Miller 實驗的五十年代，普遍認為史前大氣層充滿着 NH3 和 CH4（亦是 Miller 實驗採用的氣體）。到了九十年代，意見漸漸改變，認為 CO2 和 N2（氮氣）才是史前大氣層的代表，兩種氣體都沒有包括在 Miller 實驗之內。換句話說，Miller 實驗雖然證實「無中生有」的可能，但這可能性並不屬於我們的星球。有人採用 CO2 和 N2 重覆 Miller 實驗，不見氨基酸的蹤影，我們距離生命之源的答案退了一步。
2008 年，Miller 的意念獲得重生。他兩位高足 Jim Cleaves 及 Jeffrey Bada 懷疑那失敗的實驗存在漏洞，閃電能夠製造氨基酸的同時，也能產生摧毀氨基酸的氮化合物，兩者抵消，氨基酸遂不見蹤影。他們重覆 CO2 和 N2 的閃電實驗，加進物料吸收氮化合物，氨基酸果然「失而復得」。史前大氣層借閃電之助「無中生有」的假想，再次獲得證實。
氨基酸無疑是生命的原料，但不可能是答案的全部，因為更基本的遺傳物質 DNA 和 RNA 並非氨基酸。DNA 是去氧核糖核酸，RNA 是核糖核酸，兩者都是由核酸（nucleic acid）串連而成。DNA 是基因的載體，儲存着製造蛋白質的指令，RNA 則像圖書管理員，控制着指令的執行；DNA 和 RNA（核酸）攜手管理着蛋白質（氨基酸）的製造和使用，我們的身體是核酸指揮氨基酸。一碟完整的生命原材料，兩種「酸」都需要。
閃電產生氨基酸，核酸又怎樣出現呢？可能來自隕石。最近有人找來隕石碎片，磨碎，去除有機物質，剩下無機礦物，混合 HCONH2（甲醯胺，formamide）加熱至攝氏 140 度，兩天後，核酸和氨基酸竟會自然出現。為什麼混合 HCONH2 呢？此物質有在太空飄浮，隕石跟它相遇不出奇，說不定核酸和氨基酸就是這樣太空製造，隨隕石散落地球。
生命種子來自太空的假想由來已久，這是第一次找到具體證據。
生命原料齊備，不代表生命便會「應運而生」，正如煮餸不是將材料混合這麼簡單。生命是 DNA／RNA 指揮蛋白，然而指揮過程需要很多蛋白協助方能成事，那究竟是 DNA／RNA 還是蛋白首先出現？假如你不明白，讓我舉例。我寫文章，必定參考自己的舊文，那我的第一篇文章怎樣寫？有雞先還是有蛋先？
曾有想法認為，DNA／RNA 的複製及指揮過程實在太複雜，必須週遭環境配合，有適當蛋白作配套，它們才能有作為，因此蛋白先行。
近年想法逆轉，發現 RNA 有時能夠「自己幫自己」，獨自完成複製和指揮過程。現今主流看法認為 RNA 是生命的「開荒牛」，DNA 和蛋白只是「後來者」。
我們沒有時光機，不能重回史前地球，生命起源之謎永沒肯定的答案。Unknowable 也不錯，我們可以辯個不停，直至生命完結為止……
（2011 年 5 月 11 日 信報副刊）
學術參考：
Carl Zimmer (2009), “On the Origin of Life on Earth,” Science 323, 198-199.
H. James Cleaves, John H. Chalmers, Antonio Lazcano, Stanley L. Miller, Jeffrey L. Bada (2008), “A Reassessment of Prebiotic Organic Synthesis in Neutral Planetary Atmospheres,” Origins Life Evol Biosph 38, 105-115. doi:10.1007/s11084-007-9120-3
生命的奇妙，自古便深深吸引着人類。古時有個想法，一切由生物分泌或提煉的物質都是神聖的，載着某些生命的要素，其成分有別於如空氣、石頭等死物。這想法稱為「vitalism」，認為生命來自一股神秘的「能量」，有這股「能量」的東西便有生命，沒這股「能量」的東西便是死物。「有機」（organic）一字，二百年前出現，本意是一切從生物得來的物質；其餘物質，便稱「無機」（inorganic）。
在 vitalism 的框架內，有機和無機屬於兩個不相容的領域，兩者「井水不犯河水」；無機物不會變成有機物，反之亦然。
1828 年，德國人 Friedrich Wöhler 把無機的 NH3（阿摩尼亞）和氰酸（cyanic acid）加熱，得出有機的尿素（urea，來自動物尿液，故有機）。自此，有機和無機的界線開始模糊，分隔兩者的圍牆開始倒下。
現代化學裡，一切含碳物質皆稱「有機」。此定義並非無懈可擊，例如 CO2（二氧化碳）、鑽石和石墨（碳的兩種形態）、大理石和梳打粉（都是碳酸鹽），從來不是「有機」的代表，但除卻這些明顯例子外，「含碳就是有機」還是說得過去的。
有機無機的互換，一點也不神秘，說到底只是原子的再分配。舉例，電油燃燒，長長的有機化合物被拆散，產生氧化碳、氧化硫、氧化氮等，全是無機氣體；有機就是這樣變成無機。
從「有」到「無」，十分容易。從「無」到「有」，可能嗎？這是生命起源的基本疑團。原來只有無機物的史前地球，怎樣生產第一團有機物質，作為生命的原材料？換個說法，生命怎樣由石頭爆出來？地球如何「無中生有」？
1953 年，在美國芝加哥大學進行的一次經典實驗，給了我們一個啟示。化學系博士生 Stanley Miller 在導師 Harold Urey（1934 年諾貝爾化學獎得主）指導下，把裝滿 NH3、CH4（甲烷）和 H2O（水蒸氣）的容器接上高電壓，通電產生火花，模擬史前大氣層雷電交加。一星期後，容器內發現氨基酸（amino acid），蛋白質的原材料。Miller 構想，史前大氣層經無數次閃電「洗禮」，便是地球第一團有機物的來源。
氨基酸是什麼？一條以碳為骨幹的分子，一端為 COOH（一碳、二氧、一氫），另一端為 NH2（一氮、二氫），就是氨基酸；中間的碳骨幹可以變化無窮，只要分子兩端合符「標準」，便可稱為氨基酸。Miller 實驗以 NH3、CH4 和 H2O 起始，閃電把氮、碳、氫、氧再分配，得出以 COOH 和 NH2 作「標誌」的氨基酸，對愛「馬後炮」的我來說，一點也不意外。
兩條氨基酸，一條的 COOH 對準另一條的 NH2，有什麼發生？兩者結合，釋出一顆水分子（H2O），餘下一個 CO-NH 連結，兩條氨基酸連接起來。COOH 和 NH2 就像一塊磁鐵的南北兩極，讓氨基酸無止境接駁下去；一列長長的氨基酸，就是經常聽說的「蛋白質」。肌肉、神經、頭髮、指甲都是蛋白質，說身體大部分由蛋白質組成並不為過。
在 Miller 實驗的五十年代，普遍認為史前大氣層充滿着 NH3 和 CH4（亦是 Miller 實驗採用的氣體）。到了九十年代，意見漸漸改變，認為 CO2 和 N2（氮氣）才是史前大氣層的代表，兩種氣體都沒有包括在 Miller 實驗之內。換句話說，Miller 實驗雖然證實「無中生有」的可能，但這可能性並不屬於我們的星球。有人採用 CO2 和 N2 重覆 Miller 實驗，不見氨基酸的蹤影，我們距離生命之源的答案退了一步。
2008 年，Miller 的意念獲得重生。他兩位高足 Jim Cleaves 及 Jeffrey Bada 懷疑那失敗的實驗存在漏洞，閃電能夠製造氨基酸的同時，也能產生摧毀氨基酸的氮化合物，兩者抵消，氨基酸遂不見蹤影。他們重覆 CO2 和 N2 的閃電實驗，加進物料吸收氮化合物，氨基酸果然「失而復得」。史前大氣層借閃電之助「無中生有」的假想，再次獲得證實。
氨基酸無疑是生命的原料，但不可能是答案的全部，因為更基本的遺傳物質 DNA 和 RNA 並非氨基酸。DNA 是去氧核糖核酸，RNA 是核糖核酸，兩者都是由核酸（nucleic acid）串連而成。DNA 是基因的載體，儲存着製造蛋白質的指令，RNA 則像圖書管理員，控制着指令的執行；DNA 和 RNA（核酸）攜手管理着蛋白質（氨基酸）的製造和使用，我們的身體是核酸指揮氨基酸。一碟完整的生命原材料，兩種「酸」都需要。
閃電產生氨基酸，核酸又怎樣出現呢？可能來自隕石。最近有人找來隕石碎片，磨碎，去除有機物質，剩下無機礦物，混合 HCONH2（甲醯胺，formamide）加熱至攝氏 140 度，兩天後，核酸和氨基酸竟會自然出現。為什麼混合 HCONH2 呢？此物質有在太空飄浮，隕石跟它相遇不出奇，說不定核酸和氨基酸就是這樣太空製造，隨隕石散落地球。
生命種子來自太空的假想由來已久，這是第一次找到具體證據。
生命原料齊備，不代表生命便會「應運而生」，正如煮餸不是將材料混合這麼簡單。生命是 DNA／RNA 指揮蛋白，然而指揮過程需要很多蛋白協助方能成事，那究竟是 DNA／RNA 還是蛋白首先出現？假如你不明白，讓我舉例。我寫文章，必定參考自己的舊文，那我的第一篇文章怎樣寫？有雞先還是有蛋先？
曾有想法認為，DNA／RNA 的複製及指揮過程實在太複雜，必須週遭環境配合，有適當蛋白作配套，它們才能有作為，因此蛋白先行。
近年想法逆轉，發現 RNA 有時能夠「自己幫自己」，獨自完成複製和指揮過程。現今主流看法認為 RNA 是生命的「開荒牛」，DNA 和蛋白只是「後來者」。
我們沒有時光機，不能重回史前地球，生命起源之謎永沒肯定的答案。Unknowable 也不錯，我們可以辯個不停，直至生命完結為止……
（2011 年 5 月 11 日 信報副刊）
學術參考：
Carl Zimmer (2009), “On the Origin of Life on Earth,” Science 323, 198-199.
H. James Cleaves, John H. Chalmers, Antonio Lazcano, Stanley L. Miller, Jeffrey L. Bada (2008), “A Reassessment of Prebiotic Organic Synthesis in Neutral Planetary Atmospheres,” Origins Life Evol Biosph 38, 105-115. doi:10.1007/s11084-007-9120-3
2011年2月18日 星期五
2011年2月2日 星期三
誰的時光機較先進？
今日除夕，是時候回顧舊年，展望新歲。你今年作了什麼建樹？來年有什麼大計？
普通不過的兩條問題，建基於人類想當然的一項獨特本領 －－ 把觀點在時間的軸上任意推移。回憶，是將觀點搬回過去一剎那；計劃，是將觀點搬至未來某一刻。科學界稱這本領為「mental time travel」。人類渴求時光機，其實每人腦子裡早已有一部。這部時光機雖然不能改變既定的過去或預告未知的將來，但它善於探索可能性的空間，容許「what if」的演繹，是馬後炮和白日夢的基礎。人類自詡萬物之靈，意識到這部時光機的可貴，便想獨佔這件神給的禮物，若你問他其他動物有沒有這樣一部時光機，他多會答沒有。回憶過去，計劃將來，是人類獨有的本領，人類喜歡這樣說。
我洋名 jay，不是周杰倫，原是一隻旅居歐洲的樫鳥，後來不慎被捕關進實驗室，成為動物學的實驗品。
我的鄰居是隻白老鼠，牠每次想食餅，只需按一下槓桿，便有餅碎從天而降。從旁觀察的學生問：「看來牠『記得』按槓桿取食物這個步驟，怎能說老鼠沒有記憶呢？」老師說：「老鼠當然有記憶，牠沒有的是『回憶』。牠記得槓桿等於食物，不代表牠腦中存在着上次進餐的『情景』，正如你記得我是老師，卻未必記得我在課室授課的『情景』。只有人能夠『回憶』某個『情景』，動物不能。『回憶』的定義，是必須記得 what、when、where，何時何地發生過什麼。」
其實人怎會知道老鼠有沒有回憶，人只是假設動物沒有。話語權操在人類口中，動物有口難言。我知我有回憶，但如何證明呢？
幸好，科學講求證據的。樫鳥有「積穀防饑」的習慣，吃不完的花生和蟲子，我們會藏起來以備不時之需，尋回食物需要兩個條件：記得哪處（where），藏了什麼（what）。換句話說，「積穀防饑」所需的記憶力已經符合回憶的兩項定義，只差 when 有待證明。
我曾參與這樣一次實驗。首先，實驗員給我一盤花生和一個儲物格，我把吃不完的放進儲物格，給他們拿走。五天後，實驗員給我一盤蟲子和另一個儲物格，我把吃不完的放進儲物格，給他們拿走。四小時後，實驗員拿回兩個儲物格，看我選吃花生還是蟲子。我想，四小時前的蟲子還很新鮮，而且蟲子美味又營養豐富，向來是我的首選，我選了蟲子。實驗第一部分就這樣完成。
第二部分過程一樣，只是花生和蟲子調換了次序，先給蟲子，再給花生。實驗員拿回兩個儲物格，我想，現在蟲子已經死了五天，腐壞了，還是吃花生較安全。實驗員見我選擇花生，知道我對儲物的時間（when）有印象，不禁流露失望之情。他們無奈地承認，「回憶」不是人所獨有，樫鳥都有。
人腦的時光機懂得兩邊走，不僅能夠回憶過去，還能計劃將來。人類回憶的「專利」剛剛給我毀掉，計劃將來我又懂不懂？當然懂，「積穀防饑」不就是計劃將來嗎？不怕將來捱餓，何需「積穀」？我會儲食物，不就代表我會計劃將來嗎？
可是，穩操話語權的人類不買這一套，他們辯稱「積穀防饑」可能只是一種本能反應，一種生理需要的伸延，未必基於對將來的想像。我會儲食物，可能只是盲目貪吃的表現，未必為了避免捱餓。
這種論調，我起初覺得無稽，但想深一層，也不無道理。人類賺錢儲蓄，有沒有想過這筆錢將來怎用？沒錯，有人儲錢為了買車、買樓、供兒女讀書等明確目標，但亦有人只為儲錢而儲錢，對這些人來說，儲錢不是基於對未來的任何想像和計劃，儲錢只是一種本能。無論儲錢或儲食物，行為本身未必反映將來的計劃，可能只是反映「貪得無厭」。
生物學家再下一個定義：要證明一種動物懂得把觀點搬往未來，其行為必須滿足一些非即時、尚未出現的需要。例如，運動員艱苦訓練為什麼？全因他們能夠想像贏得金牌的榮耀。跑馬拉松為什麼？能夠想像衝線一剎的滿足。一粒糖放在眼前，為什麼不吃？可能等五分鐘會有兩粒。（不能排除一些人有自虐狂或嚴守紀律的本性，以上行為被演繹為「本能」亦無不可，但話語權不在我，人類不會接受動物的意見。）
一天，實驗員餵我吃松子（松樹種子，與「蟲子」同音，實屬巧合），餵得飽飽的，然後他留下一盤松子、一盤花生和一個儲物格；吃厭了松子的我，不假思索地儲存了花生。數小時後，實驗員餵我吃花生，然後留下原來的儲物格，我感到後悔，現在我想轉轉口味吃松子，但儲物格載滿了花生。翌日，我學乖了，第一次吃飽松子後，即使對松子感到厭倦，亦會儲存松子，因為我知道跟着會被餵花生，當我吃飽花生後，先前儲存的松子便正好讓我轉轉口味。
吃飽松子後依然儲存松子，有違即時的本能，這樣做顯然為了「滿足一些非即時、尚未出現的需要」，終於證明我有計劃將來的本事。我腦子這部時光機，跟人腦的時光機不遑多讓。
可惜，我開心得太早。最近又有科學家質疑這不足夠，他說人懂得「時間」這概念，動物未必懂。舉例，現在早上九時，人懂得八小時之後是下午五時，而動物只懂得「若干小時之後」。不要問我，我不懂他在說什麼，我只知道無論我有幾醒目都敵不過人類，因為話語權永遠操在他們的口裡。
（2011 年 2 月 2 日 信報副刊）
學術參考：
William A. Roberts, Miranda C. Feeney (2009), “The Comparative Study of Mental Time Travel,” Trends in Cognitive Sciences 13, 271-277. doi:10.1016/j.tics.2009.03.003
William A. Roberts (2007), “Mental Time Travel: Animals Anticipate the Future,” Current Biology 17, R418-R420. doi:10.1016/j.cub.2007.04.010
C. R. Raby, D. M. Alexis, A. Dickinson, N. S. Clayton (2007), “Planning for the Future by Western Scrub-Jays,” Nature 445, 919-921. doi:10.1038/nature05575
Sergio P.C. Correia, Anthony Dickinson, Nicola S. Clayton (2007), “Western Scrub-Jays Anticipate Future Needs Independently of Their Current Motivational State,” Current Biology 17, 856-861. doi:10.1016/j.cub.2007.03.063
Nicola S. Clayton, Joanna Dally, James Gilbert, Anthony Dickinson (2005), “Food Caching by Western Scrub-Jays (Aphelocoma californica) Is Sensitive to the Conditions at Recovery,” Journal of Experimental Psychology: Animal Behavior Processes 31, 115-124. doi:10.1037/0097-7403.31.2.115
N. J. Emery, N. S. Clayton (2001), “Effects of Experience and Social Context on Prospective Caching Strategies by Scrub Jays,” Nature 414, 443-446.
Nicola S. Clayton, Anthony Dickinson (1998), “Episodic-Like Memory during Cache Recovery by Scrub Jays,” Nature 395, 272-274.
普通不過的兩條問題，建基於人類想當然的一項獨特本領 －－ 把觀點在時間的軸上任意推移。回憶，是將觀點搬回過去一剎那；計劃，是將觀點搬至未來某一刻。科學界稱這本領為「mental time travel」。人類渴求時光機，其實每人腦子裡早已有一部。這部時光機雖然不能改變既定的過去或預告未知的將來，但它善於探索可能性的空間，容許「what if」的演繹，是馬後炮和白日夢的基礎。人類自詡萬物之靈，意識到這部時光機的可貴，便想獨佔這件神給的禮物，若你問他其他動物有沒有這樣一部時光機，他多會答沒有。回憶過去，計劃將來，是人類獨有的本領，人類喜歡這樣說。
我洋名 jay，不是周杰倫，原是一隻旅居歐洲的樫鳥，後來不慎被捕關進實驗室，成為動物學的實驗品。我的鄰居是隻白老鼠，牠每次想食餅，只需按一下槓桿，便有餅碎從天而降。從旁觀察的學生問：「看來牠『記得』按槓桿取食物這個步驟，怎能說老鼠沒有記憶呢？」老師說：「老鼠當然有記憶，牠沒有的是『回憶』。牠記得槓桿等於食物，不代表牠腦中存在着上次進餐的『情景』，正如你記得我是老師，卻未必記得我在課室授課的『情景』。只有人能夠『回憶』某個『情景』，動物不能。『回憶』的定義，是必須記得 what、when、where，何時何地發生過什麼。」
其實人怎會知道老鼠有沒有回憶，人只是假設動物沒有。話語權操在人類口中，動物有口難言。我知我有回憶，但如何證明呢？
幸好，科學講求證據的。樫鳥有「積穀防饑」的習慣，吃不完的花生和蟲子，我們會藏起來以備不時之需，尋回食物需要兩個條件：記得哪處（where），藏了什麼（what）。換句話說，「積穀防饑」所需的記憶力已經符合回憶的兩項定義，只差 when 有待證明。
我曾參與這樣一次實驗。首先，實驗員給我一盤花生和一個儲物格，我把吃不完的放進儲物格，給他們拿走。五天後，實驗員給我一盤蟲子和另一個儲物格，我把吃不完的放進儲物格，給他們拿走。四小時後，實驗員拿回兩個儲物格，看我選吃花生還是蟲子。我想，四小時前的蟲子還很新鮮，而且蟲子美味又營養豐富，向來是我的首選，我選了蟲子。實驗第一部分就這樣完成。
第二部分過程一樣，只是花生和蟲子調換了次序，先給蟲子，再給花生。實驗員拿回兩個儲物格，我想，現在蟲子已經死了五天，腐壞了，還是吃花生較安全。實驗員見我選擇花生，知道我對儲物的時間（when）有印象，不禁流露失望之情。他們無奈地承認，「回憶」不是人所獨有，樫鳥都有。
人腦的時光機懂得兩邊走，不僅能夠回憶過去，還能計劃將來。人類回憶的「專利」剛剛給我毀掉，計劃將來我又懂不懂？當然懂，「積穀防饑」不就是計劃將來嗎？不怕將來捱餓，何需「積穀」？我會儲食物，不就代表我會計劃將來嗎？
可是，穩操話語權的人類不買這一套，他們辯稱「積穀防饑」可能只是一種本能反應，一種生理需要的伸延，未必基於對將來的想像。我會儲食物，可能只是盲目貪吃的表現，未必為了避免捱餓。
這種論調，我起初覺得無稽，但想深一層，也不無道理。人類賺錢儲蓄，有沒有想過這筆錢將來怎用？沒錯，有人儲錢為了買車、買樓、供兒女讀書等明確目標，但亦有人只為儲錢而儲錢，對這些人來說，儲錢不是基於對未來的任何想像和計劃，儲錢只是一種本能。無論儲錢或儲食物，行為本身未必反映將來的計劃，可能只是反映「貪得無厭」。
生物學家再下一個定義：要證明一種動物懂得把觀點搬往未來，其行為必須滿足一些非即時、尚未出現的需要。例如，運動員艱苦訓練為什麼？全因他們能夠想像贏得金牌的榮耀。跑馬拉松為什麼？能夠想像衝線一剎的滿足。一粒糖放在眼前，為什麼不吃？可能等五分鐘會有兩粒。（不能排除一些人有自虐狂或嚴守紀律的本性，以上行為被演繹為「本能」亦無不可，但話語權不在我，人類不會接受動物的意見。）
一天，實驗員餵我吃松子（松樹種子，與「蟲子」同音，實屬巧合），餵得飽飽的，然後他留下一盤松子、一盤花生和一個儲物格；吃厭了松子的我，不假思索地儲存了花生。數小時後，實驗員餵我吃花生，然後留下原來的儲物格，我感到後悔，現在我想轉轉口味吃松子，但儲物格載滿了花生。翌日，我學乖了，第一次吃飽松子後，即使對松子感到厭倦，亦會儲存松子，因為我知道跟着會被餵花生，當我吃飽花生後，先前儲存的松子便正好讓我轉轉口味。
吃飽松子後依然儲存松子，有違即時的本能，這樣做顯然為了「滿足一些非即時、尚未出現的需要」，終於證明我有計劃將來的本事。我腦子這部時光機，跟人腦的時光機不遑多讓。
可惜，我開心得太早。最近又有科學家質疑這不足夠，他說人懂得「時間」這概念，動物未必懂。舉例，現在早上九時，人懂得八小時之後是下午五時，而動物只懂得「若干小時之後」。不要問我，我不懂他在說什麼，我只知道無論我有幾醒目都敵不過人類，因為話語權永遠操在他們的口裡。
（2011 年 2 月 2 日 信報副刊）
學術參考：
William A. Roberts, Miranda C. Feeney (2009), “The Comparative Study of Mental Time Travel,” Trends in Cognitive Sciences 13, 271-277. doi:10.1016/j.tics.2009.03.003
William A. Roberts (2007), “Mental Time Travel: Animals Anticipate the Future,” Current Biology 17, R418-R420. doi:10.1016/j.cub.2007.04.010
C. R. Raby, D. M. Alexis, A. Dickinson, N. S. Clayton (2007), “Planning for the Future by Western Scrub-Jays,” Nature 445, 919-921. doi:10.1038/nature05575
Sergio P.C. Correia, Anthony Dickinson, Nicola S. Clayton (2007), “Western Scrub-Jays Anticipate Future Needs Independently of Their Current Motivational State,” Current Biology 17, 856-861. doi:10.1016/j.cub.2007.03.063
Nicola S. Clayton, Joanna Dally, James Gilbert, Anthony Dickinson (2005), “Food Caching by Western Scrub-Jays (Aphelocoma californica) Is Sensitive to the Conditions at Recovery,” Journal of Experimental Psychology: Animal Behavior Processes 31, 115-124. doi:10.1037/0097-7403.31.2.115
N. J. Emery, N. S. Clayton (2001), “Effects of Experience and Social Context on Prospective Caching Strategies by Scrub Jays,” Nature 414, 443-446.
Nicola S. Clayton, Anthony Dickinson (1998), “Episodic-Like Memory during Cache Recovery by Scrub Jays,” Nature 395, 272-274.
2011年1月14日 星期五
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