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2019-05-01與珊瑚共生的研究之路─海生館館長陳啟祥專訪 593 期

Author 作者 陳其暐/嘗試在混亂的年代當一名說故事的人。
人類活動與珊瑚

自工業革命後,溫室氣體在大氣中大量累積,已造成全球平均氣溫上升 1~3%,許多物種面臨生存危機,海 洋中的珊瑚也不例外。1980~2015 年間,全世界已發生3次全球性的珊 瑚白化現象。因此,大多數研究珊瑚的科學家,選擇關注珊瑚為什麼會白化、如何才能拯救珊瑚?

珊瑚是檢視海洋環境的重要指標,適合珊瑚生存的溫度為20~28%之間。 一旦海水溫度上升至30%,這僅僅幾度的差異,就會使共生藻離開珊瑚細胞,導致珊瑚開始白化。陳啟祥對此感到十分憂心,但吸引他研究珊瑚的並不是白化本身。

「我對白化沒有多大興趣,因為那只是環境改變造成的結果。」陳啟祥認為,白化只是因為共生藻與珊瑚的共生條件被破壞所造成的結果,而真正重要的是促使珊瑚與共生藻形成共生 關係的原因。2004 年,陳啟祥從美 國回到臺灣擔任屏東國立海洋生物博物館研究員時,便開始陸續建置實驗環境,朝向這個研究方向前進。

從山林走向海洋

陳啟祥研究珊瑚的起點,得回溯至尚在就讀碩士的他。當時他主要研究蜥蜴的內分泌,為此常常跑到臺中的山林裡搜集蜥蜴標本。某些蜥蜴或烏龜的蛋孵化時,會受到溫度影響,使孵化的個體變成雄性或雌性。從那時起,他對這種胚胎發生學產生十足的興趣,也因此發現,發育生物學 (developmental biology)其實與 海洋息息相關。陳啟祥退伍後,便在中山大學海洋資源系擔任研究助理,這也成為他人生最大的轉折—— 開始研究海洋中的珊瑚。這是他第一次接近海洋生物,不過他並沒有猶疑或膽怯,因為他知道研究珊瑚,能實現他的理想。為了能夠更深入研究海洋生物,他前往 美國德州大學奧斯汀分校(University of Texas at Austin)就讀博士,開始 跟著指導教授研究海膽,並學習有機化學合成,為的是製造螢光物質來追蹤細胞裡酵素的移動。陳啟祥認為,為了解海洋生物,必須學習很多工具來幫助研究工作。沒想到的是,這趟學習之旅,一去就是17年。博士畢業後,陳啟祥在美國陸續做了細胞學等其他研究,即便許多研究對海洋生物沒有直接相關,但當初他在中山大學許下對珊瑚的夢,仍埋藏在心裡。直到有一次海生館的工作機會找上門,他毅然決定回到家鄉。他開始應用所有學到的工具,來研究他心心念念的珊瑚。
 
珊瑚的胞內共生

初次見到珊瑚的人,可能會以為牠們是一株株美麗的海洋植物,實際上,珊瑚是由一種稱為「水螅體」的動物所構成的群體。更特別的是,這些珊瑚水螅體的細胞裡,居住著一顆顆稱為「共生藻」的植物。珊瑚與共生藻仿若相安無事,卻又互相依靠地住在一起。這種現象最早由澳洲科學家楊 吉(Charles Yonge)所發現,他在 1929年的Nature 發表一篇論文,指 出珊瑚屬於一種動物,並闡述珊瑚細胞裡同時存在共生藻的「胞內共生」現象。
陳啟祥好奇:「為何共生藻能夠和平生長在珊瑚的細胞裡頭,不會受到排斥呢?」當外來病菌進入人體時,免疫系統會驅逐、摧毀這些入侵者,一旦免疫系統失靈,人們就容易生病,甚至死亡。可是對珊瑚與共生藻來說,兩者共存反而對雙方都有助益,為什麼會有這種現象?免疫系統與胞內共生是2個極端相異的生命現象, 若能解答胞內共生的機轉,或許就能提供人類醫學方面重要的啟發。

從楊吉發現胞內共生至今已90 年, 但科學家仍然不太了解,胞內共生的形成機制與原因究竟是什麼。......【更多內容請閱讀科學月勘第593期】