荒蕪與重生：在廢墟中探索生機

在好萊塢許多反烏托邦的科幻電影中，描繪了文明衰落、甚至毀滅的末世景象。這些場景可能出自於喪失人性的人類、人工智慧的反擊，或者是氣候劇變等原因導致城市被遺棄。這些電影以不同的美學風格和想像力呈現人類的衰敗和末世的荒涼，但它們的共同點是在歷經崩潰後，大自然重新佔領城市，各種生物得以在遺棄之地中繁衍生息。

都市淪為荒煙蔓草，意味著大自然對廢墟的接管，但是這在生物學家或生態學家眼裡，也許是一種生機蓬勃的景象。人類只是從大自然演化而來的物種之一，當城市失去日常的熱鬧，逐漸回歸自然，在生物多樣性上，反而更多姿多彩。

在科幻電影外的現實世界，也有許多出於政治或經濟等各種因素，讓原本熱鬧繁華的都市或園區淪為廢墟。我在幾年前到韓國參加一場從首爾出發的「非軍事區（Demilitarized Zone, DMZ）之旅」，那是一段橫跨朝鮮半島上北緯38度線為基準的緩衝區地帶。南北韓的DMZ長達248公里，寬度則大約為4公里。在這幾乎無人自由進出的地區，意外建立起一個非官方設立的自然保護區，為世界保存最完好的溫帶地區動物棲息地，據說有許多極其罕見的動物，例如丹頂鶴、白枕鶴、西伯利亞虎、遠東豹、長尾斑羚和亞洲黑熊等。




戰爭，當然是殘酷無情，但這些動植物卻因戰亂、或事故得到庇護，其實是蠻諷刺的吧？如今正因俄羅斯入侵而發生戰亂的烏克蘭，在蘇聯時代發生過著名的車諾比核災（HBO製作一齣極為叫好的「核爆家園」（Chernobyl）影集，有相當寫實的刻畫。）在事故後，隔離區內逐漸變成一些野生動物的天堂，各種動物如麋鹿、野豬、海狸、山貓、鹿、雕鴞等在隔離區內再度出現。科學家甚至發現，裡頭有些動物可能已經適應放射線。






荒蕪之地，悄然生息

以上科幻作品和真實案例，都讓我們見識到大自然重建的力量。在這本《遺棄之島：得獎記者挺進戰地、災區、棄城等破敗之地，探索大自然的驚人復原力》（Islands of Abandonment: Nature Rebounding in the Post-Human Landscape），作者弗林（Cal Flyn）不惜冒著生命危險，帶我們到世界各地的遺棄地點，包括廢棄礦區、遭受戰爭破壞的地區、被拋棄的城市建築等，見識人類離開後的區域，自然環境如何重新回歸。






我非常佩服弗林的勇氣，為了完成《遺棄之島》這本書，她獨自走訪不少污染重災區，在廢棄且治安堪慮的城市中探險，即使知道她肯定是有驚無險地平安歸來才完成本書，閱讀時仍不禁為她的安危捏把冷汗。她並非生物學家，但她還是仔細研究了被遺棄地點中的生物多樣性和生態系統的恢復過程，在書中描述了不同動植物如何逐漸重新進入這些地區，並建立起新的生態平衡。

來自英國蘇格蘭的她，首次目的地為蘇格蘭西洛錫安郡的五姊妹棄石堆（Five Sisters bing），那是19世紀石油產業遺留下的巨大廢棄碎石堆。她描述了大自然如何迅速地進行資源回收：先是地衣，再來是苔蘚，然後是根繫牢固的廢荒地植物（ruderal plants）的野花和禾草等。隨之而來的是其他變化多端的植物相；有趣的是，1954年，美國軍方在太平洋的比基尼環礁（Bikini Atoll）引爆了一顆核彈，引起舉世抗議，大氣層核武試驗因此被各國禁止。但在半個世紀後，本以為被炸毀的海域將毫無生機，在科學家調查了該環礁，發現少了人類的干擾，水底生態系統欣欣向榮地重新回到該海域。






接著，來到位於地中海的島國賽普勒斯（Cyprus）非軍事區。過去長年以來，島上希臘裔與土耳其裔之間不斷發生嚴重的軍事衝突，直到1964年，聯合國介入調停，建立了一個緩衝區隔開兩個族裔。最近，生物學家發現，該緩衝區也意外成為大量動植物安身立命的家園，包括瀕危的賽普勒斯鬱金香等物種。




此外，她也探訪愛沙尼亞和前蘇聯大部份地區的廢棄農地。在蘇聯垮台後，高達6000多公頃的集體農莊被拋棄。在往後的20年裡，這些土地已經成為數十種植物的家園。這片緩慢但穩定的重新造林活動成為史上最大規模的人造碳匯（carbon sink），而這座年輕的森林封存的碳可能比預期的要多。




有毒的陰影，枯萎的遊民

除了動植物，弗林也關心在遺棄之地的居民狀況。在《遺棄之島》的第二部〈居留者〉，她拜訪了底特律，這裡曾經是美國第四大的城市。當地如今有近四分之一的土地已被廢棄——上萬棟房屋不是被夷為平地，留下雜草叢生的空地，就是被空置，任憑這些空蕩蕩的房屋開始腐爛、倒塌。她在紐澤西州派特森市遇到了類似的情況，那裡有獨居者、拾荒者、吸毒者和無家可歸者。她稱這種緩慢的廢棄為「枯萎病」，就像農作物的腐爛一樣。






在書裡的第三部〈長遠的陰影〉，她探索人類活動可能帶給環境留下不可磨滅的痕跡。兩個最具破壞性的例子，是紐澤西州的亞瑟基爾海峽（Arthur Kill）和一戰後的法國凡爾登（Verdun）。前者曾經是煉油廠、皮革廠、化工廠、造紙廠等所在地，現在有毒的多氯聯苯和致癌的戴奧辛充斥著海岸線上的污泥。而持續300天的凡爾登戰役，是世界上最長的戰役。4000萬枚砲彈被投下（每平方公尺就有六枚以上的砲彈），讓土壤經歷相當於一萬年的自然侵蝕，且被傾倒各種化學武器。戰後，凡爾登周圍的弧形土地，因為被認為過於危險不適合居住，而被稱作「紅色地帶」。






然而，污染不只來自化合物、重金屬和放射線物質，外來種的生物入侵也可能「污染」生態環境。在台灣，埃及聖?是林務局近年重點移除的外來入侵種鳥類，我們實驗室也參與部份工作，近年已移除超過一萬隻，在田野工作時有感受本土水鳥的族群數量顯著地增加；但其他逃逸人類掌控動物命運究竟如何？弗林在蘇格蘭的一個無人居住的斯沃納島（Swona）上過夜，島上留有上個世紀70年代農民飼養的牛隻後代，因為自由地生活，斯沃納的牛隻逆轉了馴化，對人類失去耐心，變得狂野而危險。




藉由看見末世風景來警惕

最後，弗林到了美國加州沙漠中部的索爾頓海（Salton Sea），它的出現是由於科羅拉多河的灌溉工程潰堤淹沒盆地而形成。在洪水過後，該地曾是繁榮的旅遊度假勝地，也是一片生機勃勃的綠洲，有著鵜鶘、紅鶴等水鳥的棲息地。後來，農業徑流與鹽份份混合在一起，創造了藻華，一度還因此漁獲豐盛。然而，藻華凋亡導致缺氧，魚類大量死亡，進而導致吃下這些死魚的鳥類因肉毒桿菌或藻華毒素一起陪葬。現在，索爾頓海幾乎被遺棄，慢慢被沙漠和有毒沙塵暴侵蝕，成為一座流浪者、亡命之徒和吸毒者的避風港，像極了科幻電影「瘋狂麥斯：憤怒道」（Mad Max: Fury Road）中的景象。




弗林透過描述被遺棄土地的景觀和景色，呈現了一種獨特的美學觀點——荒廢的土地帶有一種淒美和蛻變的氛圍，喚起了對人類活動和自然力量相互作用的反思。《遺棄之島》中，有些案例可能只是表面的觀察，缺乏更深入的研究和科學分析，但不減她提醒我們那些地區值得好好探究一番的初心。大自然可以很快地接管人類的活動空間，在第六次大滅絕的年代，與其說我們要拯救地球，還不如說是要拯救人類自己吧！


【欲閱讀全文或更豐富內容，請參閱〈科學人知識庫〉2023年第258期08月號】

閱讀全文...

疼痛帝國的殺手

2008年，還在美國念博士班的中秋節，我和一群台灣留學生應景地千里共嬋娟的同時，在宿舍區一家烤肉萬家香。大塊吃肉、大碗喝酒後，半夜騎單車到實驗室準備第二天的實驗。我興奮著加足腳力騎著新買的腳踏車，突然在校園的圓環發現另一名騎士，就急剎了車，結果新車的剎車實在表現太優秀了，車瞬間停下，我就遵循著牛頓第一運動定律帶著滿滿的動能飛出去仆街，臉上被撞碎的眼鏡劃了一大道傷口趴在血泊中⋯⋯

幾經折騰被朋友開車送進醫院急診室，做完電腦斷層掃描後告知我頭顱被撞出了一道裂縫，醫師在臉上一邊縫針還一邊念我為何不戴安全帽，然後問我傷口有多疼痛。我遵循學長姐們的忠告，不要太客氣才會讓急診醫生重視。第二天中午，醫師預計我不會突然猝死在家後就讓我出了院，以免我繳不出極為高昂的醫藥費造成醫院的負擔。

護理師迫不及待地用輪椅把我推出醫院大門讓朋友接送，我在回家短短五分鐘的車程一直感到天旋地轉，一回到宿舍，就馬上衝進厠所狂吐，然後在朋友和室友此起彼落的驚訝聲中，無力回天⋯⋯哦不⋯⋯無力回應地像喪屍般在地上爬回臥室床上昏死。一位醫師學弟聽聞我的類喪屍行為後，傍晚從實驗室離開就來我那探望，我原以為是因為腦震盪才會天昏地暗，可是他檢查了我帶出院的藥罐後，馬上發現了端倪。

醫師學弟告知我，我服用的鴉片類止痛藥，在台灣是嚴格管制的藥物，不僅不太可能開給我這樣的傷者帶回家，在醫院裡使用的劑量也至多是我服用的一半，而我服用的劑量高到會有嚴重暈眩的副作用，建議我馬上停藥，除非真的痛不欲生。於是，不管傷口有多痛，我再也不敢再碰那個止痛藥的藥罐。

停藥第二天我就馬上生龍活虎，還偷偷潛入實驗室做完原本該做的實驗。我追問那位醫師學弟，為何美國醫師會開出如此高劑量的鴉片類止痛藥，他推論說可能是因為美國人實在太常把止痛藥當補品吃了，不開出那麼高劑量的話，他們仍會痛楚難耐。這讓我對美國止痛藥的濫用有了一些切身之痛。

在美國念博士班的歲月，除了仆街⋯⋯哦不⋯⋯念書做實驗之外，我還蠻常到約一個小時車程的舊金山市（San Francisco, CA）旅遊逛街，那是我最喜歡的美國城市之一。然而，在疫情落幕之後，卻常聽聞這個原本是全美最富裕的城市，過去三年，因新冠疫情及遠距工作影響，企業大量外移，市中心商業活動快速萎縮，在舊金山許多街區，如今只看得到吸毒者與流浪漢在遊蕩。舊金山近年的衰敗，除了疫情和物價的騰飛因素，另一就是氾濫成災的毒品──鴉片類止痛劑吩坦尼（Fentanyl）。吩坦尼近年已取代海洛因，成為毒殺美國人的頭號毒品，近年每年都有好幾萬人死於吩坦尼的濫用。

而造成美國人對鴉片類止痛劑放鬆警惕的始作俑者，就是這本好書《疼痛帝國：薩克勒家族製藥王朝秘史》（Empire of Pain: The Secret History of the Sackler Dynasty）要探討的主題，揭示了有關薩克勒家族在製藥行業中的影響和爭議的密辛。作者派崔克．拉登．基夫（Patrick Radden Keefe）在書中介紹了薩克勒家族的起源，從他們的祖父開始，講述了他們如何進入製藥行業，以及他們如何透過各種手段擴大其在醫療行業的影響力，包括遊說政府官員、與醫生和醫療機構建立緊密關係等，在醫療和藥物領域建立起巨大的財富，興起一個在製藥和藝術界具有影響力的家族帝國。基夫是一位優秀的記者和作家，以其深入的調查和細膩的寫作風格聞名。他的報導和敘述能夠引起讀者的興趣，讓我們投入到這個故事中，並深入理解其中的細節和複雜性。








《疼痛帝國》以家族創始人亞瑟．薩克勒（Arthur Sackler，1913—1987）為故事開頭，他於1913 年出生於布魯克林的一東歐移民家庭，是三個宅男兄弟中的老大。亞瑟很有商業頭腦，而且野心勃勃。 他力爭上游念了醫學院，接受了精神病科醫師的培訓，後來成為領先的醫學出版商。作為一家醫療廣告公司的老闆，亞瑟無所不用其極地直接向醫生推銷藥物。

亞瑟還支付了兩個弟弟莫蒂默（Mortimer Sackler，1916─2010）和雷蒙德（Raymond Sackler，1920─2017）上醫學院的費用，他們三兄弟購買或創辦了許多企業，其中之一是普度弗雷德里克公司（Purdue Frederick Company），這是一家小型製藥公司，後來更名為普度製藥（Purdue Pharma），最早的暢銷產品之一是瀉藥。隨著亞瑟變得越來越富有，他在商業上保持低調，經常讓自己的姓氏遠離擁有或控制的企業，像是普度製藥，和知名的普度大學（Purdue University）毫無關聯，但卻是薩克勒家族的搖錢樹。




亞瑟還是一位熱心的慈善家，他除了搞搞外遇，嗜好是瘋狂地收藏亞洲藝術品。後來他的收藏多到家裡也放不下了，就以出借給頂尖美術館的名義，把展廳變相當成私人倉庫。他嚐到在藝術界名氣大增的甜頭後，決心將自己的姓氏刻在世界上最重要的美術館、博物館和大學的牆上。因此，薩克勒的名字在羅浮宮、泰德現代美術館、大都會美術館和古根漢美術館，以及耶魯大學、哈佛大學和牛津大學以及許多醫學院中變得引人注目。薩克勒兄弟受到世界各地的款待，沒有人太擔心他們的錢是怎麼來的。

因為同時握有醫學媒體，亞瑟可以影響美國醫師的用藥，他透過羅氏藥廠的精神科鎮定劑煩寧（Valium）的廣告營銷賺到了大筆財富。美國食品和藥物管理局（FDA）原本禁止製藥公司直接向公眾打廣告，羅氏轉向讓亞瑟銷售其產品。由於亞瑟擁有《醫學論壇報》，他能夠在不與FDA發生衝突的情況下讚揚新藥的優點。到1975年，煩寧被稱為「治療憂鬱的青黴素」。儘管FDA擔心其成癮性，但直到1973年專利即將到期時，羅氏才停止抗爭並自願同意把煩寧列為管制藥物。

而亞瑟的薩克勒族人則食髓知味地透過採用這些策略銷售一種名為疼始康定（OxyContin）的藥物，賺到了更巨大的財富。疼始康定是一種長效鎮痛藥，其特殊配方使其可以持續釋放藥物成分，提供長時間的疼痛控制，減少頻繁用藥的需要。疼始康定的創新在於其緩釋塗層，旨在減緩其主要成分羥考酮（Oxycodone）的釋放。羥考酮是一種鴉片類藥物，其效力是嗎啡的兩倍，由普度製藥開發並獲得專利。

嗎啡是用於舒緩癌症患者疼痛的藥物，醫療機構認為嗎啡的藥效太強，對一般患者來說容易上癮。 但普度製藥卻聲稱，疼始康定比其他鴉片類藥物的成癮性更小，可以應用於多種疼痛情況，包括慢性疼痛和癌症相關疼痛等，使其成為廣泛使用的藥物，並且在沒有對公司的說法進行測試的情況下就獲得了FDA的批准。而做出審批決定的FDA官員，一年後到普度製藥公司上班，年薪近四十萬美元。

普度製藥在雷蒙德之子理查．薩克勒（Richard Sackler）的指導下，大力行銷疼始康定。普度製藥培養了一支龐大、積極進取的銷售隊伍，為開出處方籤醫師提供慷慨的奢侈獎勵。理查是一位嚴苛的老闆，不斷要求銷售人員提高銷售額，並且對伴隨疼始康定巨大營銷成功而出現的成癮和死亡事件越來越多的報導不加理會。《疼痛帝國》揭示出許多濫開疼始康定而被逮捕的醫師，而普度製藥始終不理會異常的大量處方籤而出貨給他們。幾年後，在作證時被反復問及普度製藥是否在鴉片類藥物危機中發揮了任何作用，他堅定地回答說他不相信。

疼始康定屬於鴉片類藥物，存在成癮和濫用的風險。長期使用或過量使用疼始康定，可能導致身體對藥物產生耐受性和依賴性，增加成癮風險。由於其成癮性，疼始康定被一些人非法濫用，包括以非醫療用途使用、非法交易或混合使用其他藥物，這可能導致嚴重的健康問題和藥物濫用危機。另外，疼始康定可能引起一系列副作用，包括嗜睡、噁心、嘔吐、便秘等，長期使用還可能導致呼吸抑制和心理行為改變等嚴重副作用。

隨著鴉片類藥物成癮在美國成為一種流行病，這個因銷售和濫用鴉片類藥物而成為億萬富翁的薩克勒家族確保一直隱藏在人們的視線之外。當一名一直關注此事的《紐約時報》（The New York Times）記者巴里．邁耶（Barry Meier）寫了關於鴉片類藥物危機的報導，並且指名道姓提到薩克勒家族時，他們動用了自己的政商影響力，確保《紐約時報》不再讓他繼續就這個主題發表任何文章。基夫也在《疼痛帝國》指出，他們試圖破壞出版這本書，並提出他可能受到監視，他和家人也受到恐嚇。

然而，死亡人數持續增加。據統計，二十年來，鴉片類藥物在美國已導致大約50萬人死亡 ，還有數百萬人無可救藥地成癮。大量疼始康定流出到街道上，非法售價一度為每毫克一美元（一顆八十毫克的藥丸可以賣到八十美元或更高）。

許多成癮者發現可以繞過疼始康定緩釋塗層，要嘛壓碎後用鼻吸，要嘛溶在液體後靜脈注射。並且普度製藥聲稱疼始康定在長達十二小時內保持有效的說法似乎被誇大了，許多患者發現六到八小時後，它的藥效就明顯下降。當成癮者無法獲得疼始康定，或者當新配方使得粉碎藥丸和提取有效成分變得更加困難時，他們就轉而使用海洛因或吩坦尼。2021年，美國的藥物過量死亡人數創下歷史新高，主要就是吩坦尼造成的。吩坦尼是一種強效且起效快速的藥物，這兩種特性也使其非常容易上癮，少量就可以發揮很大作用，因此很容易服用過量，在服用過量期間只有很短的時間來干預並挽救一個人的生命。

最終，在公眾壓力下，政府還是調查了普度製藥。在2006年與美國司法部達成的認罪協議中，普度製藥的三個高管僅承認了誤導監管機構的輕罪指控。在政治操作和業內一些最好的律師的保護下，薩克勒家族擺脫了任何刑事指控，仍然堅稱自己沒有做錯任何事。私人訴訟和公訴最終把普度製藥推入破產境地，但薩克勒家族已從普度製藥提出了約一百四十億美元，然後透過多個離岸空殼公司和銀行帳戶進行了流轉。 以滿足他們的奢華生活還有慈善事業。

只是現在幾乎所有收過薩克勒家族贊助的美術館和大學都默默把薩克勒家族的名字從展廳、網頁或命名中移除。除此之外，《疼痛帝國》呈現出薩克勒家族成員之間的關係、爭端和秘密，以及他們在普度製藥遭受法律訴訟和公眾指責時的應對策略，探討了薩克勒家族面臨的法律訴訟和爭議，以及與他們的藥物業務相關的問題，深入研究了與疼始康定的濫用和成癮相關的指控，引起了關於藥物濫用危機的更廣泛社會和倫理議題的思考，包括醫療系統的弊端、藥物行業的責任等。

對於重症和癌症病患來說，合成鴉片類止痛藥能夠減輕極大的痛苦，不需要因噎廢食而太過嚴格限制，《疼痛帝國》以其深入的研究、引人入勝的故事和對社會問題的關注，提供了對薩克勒家族、普度製藥公司和鴉片類藥物危機的深入理解，讓我們對這一議題有更全面和明智的見識。


本文原刊登於閱讀最前線【GENE思書軒】

閱讀全文...

生命之城

一座城市是活的嗎？

這個問題的答案見仁見智，可是判斷一顆細胞是否是活的，就看其能否主動地維持能量和物質的流動。所有生物學家都會同意，能量和物質流動是生命維持和發展生命的必要條件。

仔細思考一下，我們會發現，地球上所有細胞幾乎都是用一模一樣的代謝方式，也都遵守分子生物學的中心教條（也就是資訊是從DNA流向RNA再流向蛋白質的），連使用的密碼子大多大同小異，就連能量貨幣也幾乎全都是ATP（三磷酸腺苷），生成的方式也都是電子傳遞鏈，而且這個ATP本身可成為DNA的組成成分，就好像有天我們睡醒後，各國政府都用一模一樣的官方語言、政體和貨幣，這一切難道真是巧合嗎？

英國倫敦大學學院演化生化學教授尼克‧連恩，在深入思考了生命的本質和起源的問題後，在這本《生命之核：主宰萬物生死的克氏循環》（Transformer: The Deep Chemistry of Life and Death）中，要向我們論證，在生命的能量和物質流動中，重中之重是簡稱為克雷布斯循環（Krebs cycle）的克氏循環！這個循環又稱作三羧酸循環（tricarboxylic acid cycle） ，可簡稱為TCA循環，亦作檸檬酸循環（citric acid cycle）。這個循環是大部分生命科學、醫學、農業相關科系必修的生物化學中必讀和必考的代謝反應，當然極其重要。不過連恩卻要更進一步指出，這個生化反應是理解生命起源、衰老、癌症、意識等關鍵生命科學和生物醫學問題必不可缺的。






連恩除了是位極有創意的學者，他還努力出書向大眾宣揚他思考生命現象的創新想法，出版了暢銷的《能量、性、死亡：粒線體與我們的生命》（Power, Sex, Suicide: Mitochondria and the Meaning of Life）、《生命的躍升：40 億年演化史上最重要的10 大關鍵》（Life Ascending: The Ten Great Inventions of Evolution）、《生命之源：能量、演化與複雜生命的起源》（The Vital Question: Why Is Life The Way It Is?》（請參見〈生命的躍升－演化史上最重要的十大發明〉和〈生命之源的大躍升〉），和達爾文（Charles R. Darwin，1809—1882）當初把關於天擇最新的想法都收錄在《物種源始》（On the Origin of Species）有異曲同工之妙。

生命科學是門日新月異的學科，可是克氏循環卻彷彿在幾十年前中生物化學教科書出現後就定格了，已是拍板定案的標準答案了。也可能太多學生被生化考試中必背的琥珀酸、丙酮酸、乙醯輔酶A、細胞色素c等等的化學式和化學反應給荼毒了，可能沒空也沒心力再仔細思考其中的精妙之處，連恩是少數就克氏循環真正的生命奧秘做深入思考的學者。他要在這本《生命之核》主張，克氏循環就是所有生命之源的關鍵秘密！除了提出新穎大膽的主張，他也同時補充了教科書以外的科學史，述說偉大的生物化學家們是如何破解出這個生化核心的，順帶也詳述了他們之間的恩怨情仇。

克氏循環有多重要呢？我們在生活中最常使用能量的方式就是燃燒，這會產生各種廢物，例如我們只要光卻會產生熱，反之亦然。可是細胞呼吸不僅是碳和氫的緩慢燃燒，而是透過精準的控制從燃料中獲取能量，利用酶把每一滴能量都用到刀口上， 幾乎沒有任何東西被浪費，這都拜克氏循環所賜。

我們從食物中獲取能量的機制就是克氏循環，在氧化磷酸化步驟中，產生的電子被轉移到載體分子中，進而產生ATP，用於各種細胞轉化為動能、化學能或電能，可以提供生物體內的能量需求。克氏循環是生物體內代謝反應的核心，也是生命活動的基礎。克氏循環可以代謝醣類、脂質，以及大部分胺基酸，因爲這三類物質都能轉換爲乙醯輔酶A或檸檬酸循環的中間產物。

甚少人知道，這個反應循環在一些最古老的細菌中可以逆向進行，固定二氧化碳和氫氣來產生生物化學的所有關鍵組成部分，把環境中的氣體轉化為新陳代謝的核心。這意味著，細胞可以透過多種方式運行，因此不存在單一的克氏循環。連恩比喻它就像個極其繁忙的圓環，不同的車輛不斷地從不同的路口進出，生命再從這些分子中製造出它所需要的一切──製造蛋白質的胺基酸、製造細胞膜的脂質、製造遺傳分子DNA和RNA的核苷酸。

即使古老的細菌能夠反向運轉克氏循環，可是我們還是得解答，最原始的生命在細胞膜形成前，如何能夠這麼做的？因為克氏循環釋放的能量，用於為細胞粒線體（曾經是自由生活的古老細菌之一）的內膜上的電荷提供動力，這一過程產生的電場強度可達每公尺三千萬伏特。連恩等人在多年就論證，並寫入《生命之源》指出，深海熱泉噴口是生命的誕生地，高達60公尺的碳酸鈣煙囪含有多孔結構，這些孔隙可能是雙層細胞膜的模板，那些噴口內發現的無機膜之間的質子梯度可能是促進生命化學的關鍵。他的實驗室也發現，鹼性流出物和酸性海洋之間存在的能量梯度確實能夠使二氧化碳氫化。

現代生命誔生後，地球上的所有能量，大都來自太陽的能量被植物利用光合作用捕獲並儲存在由碳、氫和氧組成的分子中。動物吃了植物後，克氏循環從食物中提取能量並將其傳遞給細胞呼吸的電子傳遞鏈。可以簡單說，我們賴以維生的能量，就來自剝離碳和氧以產生二氧化碳廢物，然後剝離氫以產生水的過程。連恩主張，克氏循環基本上就是要獲取氫並在氧中燃燒，為我們提供有生之年的所有能量。

回顧生命的歷史，連恩闡述了反向克氏循環和光合作用之間的深層聯繫，這反過來又導致地球空氣開始富含氧氣，為需要氧氣的現代克氏循環鋪平了道路。然而，現代動物除了用克氏循環分解有機物，還能進行合成，那麼動物是如何同時辦到的？連恩指出，克氏循環與其說是一個完整的循環，不如說是一個迂迴的循環，必須控制新陳代謝的流量才能完成特定的工作。動物有多種組織器官，並且可以在一種組織中以不同於另一種組織的方式平衡代謝流量，這是相互依賴的組織之間的共生關係。

水可載舟、亦可覆舟，新陳代謝讓我們保持活力，在一個細胞中，每秒鐘有超過十億次代謝反應。這些反應並不總是正常發揮作用，損傷會不可避免地累積。克氏循環中間產物的相對濃度比，反映出細胞穩態時的健康狀態。當克氏循環失衡時，會導致細胞代謝異常，進而影響身體的健康和壽命。連恩指出，保持克氏循環的平衡和穩定，是維持身體健康和延長壽命的重要因素之一。隨著年齡的增長，粒線體會逐漸磨損，原因通常是發炎，於是工作表現差勁，呼吸開始慢慢減弱，這會影響克氏循環，減慢了速度或逆轉，於是開始衰老。

連恩認為，衰老和癌症，本質上就是新陳代謝出了問題。我們通常認為癌症是一種基因突變的疾病。不過他卻一反主流地主張，癌症的最大危險因子是年齡，這與突變的累積關係不大。相反，新陳代謝的減慢，會打開或關閉數千個基因，把我們的細胞轉變為有利於細胞不受控地生長和突變的衰老表觀遺傳狀態。是細胞新陳代謝的變化，而不是基因突變造成了癌症。

最匪夷所思的是，連恩認為，代謝流是生命持續不斷的能量物質流，時時刻刻根據我們和其他分子的比例調整代謝平衡，同時也受外在世界的變化影響。 他指出，意識並非高等動物複雜神經系統的特質，而是某種更基本的，在細胞層次運作的狀態。因此，他主張，代謝流對我們的存在和意識有著重要的影響，是我們生命的基礎，也是我們意識的來源之一。

連恩進一步指出，感覺是一種電磁場，連細菌都可以靠電磁場來「感覺」周圍環境的瞬息萬變。於是，他主張像克氏循環這樣的代謝過程所產生的電磁場，可能是意識的基礎。他提出的證據之一，是惰性氣體氙起到麻醉劑的作用，是促進細胞呼吸中電子向氧氣的轉移，除此之外幾乎再無其他作用。細胞產生能量貨幣時，膜上移動的電荷會產生電磁場，與細胞裡的水分子同步震盪，讓所有代謝分子齊聲高唱交響樂章，讓我們感覺自己還活著！

當然，連恩從生化代謝的角度切入的許多論點，仍需要更多的證據來支持，但是我相信，有一天他對生命起源、衰老、癌症、意識等想法，會經得起科學的驗證，至少其中一些會被寫進教科書裡，我們拭目以待吧！


本文為《生命之核：主宰萬物生死的克氏循環》（Transformer: The Deep Chemistry of Life and Death）導讀

閱讀全文...

在電視裡的動物園，探索過去的未知之旅

還在馬來西亞念初中的時候，新加坡電視台有個英語節目是我的最愛之一，那是一部關於英國某間動物園的紀錄片，集數總共十集左右，具體內容忘得差不多了，但依稀記得動物園的獸醫師，在每一集都會替五花八門的動物進行健康檢查，這些紀錄片帶給我許多想像空間。我在鄉下那樸實且枯燥的生活中，開始做起白日夢：想像自己也在一座動物園中工作，每天和那些有趣的動物相處。有段時間甚至還萌生了到大學念獸醫系的想法。雖然就和童年時的諸多幻想一樣，都成了回憶，但我現在也成為一位會進行動物實驗的生命科學家，不可否認地，那些紀錄片帶給我深遠的影響，引領我走上這條學術之路。

黑色盒子裡的啟蒙之師

大一上學期普通生物學的課，李家維教授在課堂中，用錄影帶播放英國廣播公司（BBC）的紀錄短片來補充教學內容，當中有許多精采絕倫的紀錄短片，是由大衛．艾登堡爵士（Sir David Attenborough）主持的，那時就因他的博學多聞和熱情洋溢而印象深刻。直到我念博士班時，同樣由BBC製作的「地球脈動」（Planet Earth）旁白也是由艾登堡爵士擔任，聲音親切富有感染力。我之後甚至還購買一套DVD來收藏——這些紀錄片展現的娛樂性，甚至讓娛樂選項眾多的年輕人願意守在電視機旁觀看呢。

因為這些出色的紀錄片，大衛．艾登堡爵士，成為了許多關注生物多樣性的朋友心目中的英雄。在他將近80年的職業生涯中，參與製作了多部紀錄片，讓世人見識到生命的美妙，感動幾世代的人。不僅如此，拜他胞弟李察．艾登堡（Richard Attenborough,1923~2014）在「侏羅紀公園」（Jurassic Park）飾演的富豪約翰．哈蒙德（John Hammond）所賜，我們還在銀幕上見識到史前生命在現代世界的壯烈震撼。

不便利的年代，所有的決策和行動都是冒險

這本《年輕自然博物學家冒險實錄：來自動物園的跨海請託》（Adventures of a Young Naturalist: The Zoo Quest Expeditions）就是大衛．艾登堡爵士年輕時的見聞回憶錄。他當時才進入BBC兩年左右，構思一部稱為《動物園追追追》（Zoo Quest）的紀錄片節目。原本的方案是，將動物園的動物帶進攝影棚，由著名生物學家朱利安．赫胥黎爵士（Sir Julian Huxley，1887—1975）講解牠們的外表形態、特殊行為和解剖結構等。然而，當時已有幾檔在棚內直播的動物節目同時進行，而在他結識了熱愛西非野地的倫敦動物園爬蟲館館長傑克．萊斯特（Jack Lester，1908—1956）後，於是他們把注意力改成野外所捕捉到的野生動物，再帶回棚內繼續拍攝。




大衛．艾登堡爵士提出創新的拍攝方式，開啟與倫敦動物園的合作，在1954年開始，深入蓋亞那、印度尼西亞、巴拉圭拍攝，並將野生動物帶回英國倫敦動物園。我們現在動物園中看到的多數動物，是經過好幾十年甚至一個世紀的蒐藏擴充，大部份不是來自野外，而是透過世界各地動物園間的交換來擴充館藏。然而，在大衛．艾登堡爵士的年輕時代，別說是蒐藏已算是首屈一指的倫敦動物園，許多野生動物在西方國家的動物園也為數不多。他們在以上三個國家除了要克難地抵達野地，還要背上笨重的攝影器材，在抓捕野生動物的過程中必須小心翼翼避免傷及無辜，並運用各種奇思妙想把牠們養在臨時搭建的收容所中細心照料和餵養，最後再把各種珍禽異獸跨洋送到倫敦。

這些真實的冒險經歷令人興奮，帶領我們深入瞭解大自然的奧秘。他自己也在陰差陽錯下，代替了原本由傑克擔任的主持人角色，開啟他未來好幾十年製作自然紀錄片的生涯。

在探索世界中觸發對生態保護的熱情

大衛．艾登堡爵士在序言中提到，2016年BBC有位檔案管理員在整理片庫時，無意中發現他們當時拍攝的彩色底片，雖然他並沒有明示，但推測這是他出版《年輕自然博物學家冒險實錄》的契機吧？書裡的內容，主要來自他當時那三段旅程。多虧他留下頗為完整的紀錄，否則我要為書裡，那些距今六十多年前的各種記憶的細節感到不可思議。畢竟，那是沒有隨身的通訊設備，知識也大多記載在厚重書籍的年代，而他們當時要前往的目的，也還鮮為人知（不像現在已開發成旅遊景點），因此要一再轉換為當地人的交通工具，時常有驚無險。

但是大衛．艾登堡爵士書裡詳盡描述在偏遠地區的探險中所面臨的挑戰：環境條件的嚴苛、與野生動物的接觸的感動以及與當地居民的交流。這些都展示他的勇氣、毅力和對探險精神的追求。

有別於現在對大衛．艾登堡爵士老成持重的印象，閱讀《年輕自然博物學家冒險實錄》的內容時，會感受到他當時的初生之犢不畏虎，探險過程中，因各種經驗不足的耍寶糗事，還有血氣方剛的魯莽衝動。閱讀這本傳記，就像與一位剛結束旅程回國的朋友餐敍，聽聞他分享的親身經歷，有些趣事令人捧腹大笑，但不時也替他們捏把冷汗：第一部在南美洲蓋亞那穿過藏有食人魚的河流，欣賞叢林中的岩畫，進入樹懶、蛇、吸血蝙蝠和海牛的領域；第二部，是他們千里迢迢來到東南亞印尼，終極目標是尋找傳說中最大的爬行動物——科莫多龍（Varanus komodoensis），在人生地不熟的千島之國幾經波折才完成任務，也帶回了一隻稱作查理的紅毛猩猩；第三部中，他們飛到南美洲的巴拉圭追逐巨犰狳，雖然帶有遺憾的沒能完成終極任務，但他們仍帶回不少暫時寄養在旅館浴室中的野生動物，包括烏龜、鱷魚。在這三個風情萬種的國家中，他也記錄了當地有趣的風土民情，簡直就像現代版的《大唐西域記》。

眾所皆知，大衛．艾登堡爵士一直以來都非常關注環境保護的議題。在《年輕自然博物學家冒險實錄》中，充滿了探險故事、自然史知識和環境保護的議題，但他也透過對於自然界的觀察和瞭解，產生了對環境保護的熱情。也提醒了我們保護大自然和生物多樣性的重要性，並激勵大家採取行動保護地球。我想無論是對自然界感興趣還是對冒險生活有嚮往，都能在這本書中得到滿足。




【欲閱讀全文或更豐富內容，請參閱〈科學人知識庫〉2023年第257期07月號】

閱讀全文...

零時差攻擊的暗黑真相

有時會覺得接到詐騙集團電話好像已經是一種日常。我有次用髒話回應了一家詐騙集團，他們居然偽裝我的手機號碼打電話到我手機，說要用我的手機號碼去詐騙，讓我照三餐被檢警調傳喚調查，然後瘋狂騷擾我一整晚⋯⋯

這些該死的詐騙集團利用攻擊企業或政府的資料庫系統非法獲取個人資訊，可能涉及多種攻擊方法，包括資料庫系統的入侵、資料竊取、資料破壞等。這些攻擊可能利用已知的軟體漏洞、弱點或社交工程等手法來獲取未授權的存取，進而竊取或損毀敏感資料。

以上還算小兒科，另一種可能是更高竿的攻擊方式，駭客利用操作系統中的漏洞，安裝勒索軟體，然後試圖把硬碟整個加密，以要求受害者支付加密貨幣贖金以解密資料。我就見過中招的電腦，還好那顆硬碟被加密到一半就被發現，因為不想讓駭客得逞，花了更多經費和差不多半年時間讓資訊安全廠商解密⋯⋯

這種「零時差攻擊」（Zero-Day Attack）中，駭客利用尚未被廠商或軟體開發者發現或修補的安全漏洞來進行攻擊。這種漏洞通常是未知的，且在攻擊發生前，相關方面還沒有足夠的時間來解決或封堵這些漏洞，因此受害者無法事先採取任何防範措施。一旦漏洞被揭示或攻擊發生，廠商或軟體開發者可能會努力快速修補漏洞，並發布安全更新或補丁，以保護受影響的系統免於進一步受到攻擊。

當我讀了這本《零時差攻擊：一秒癱瘓世界！《紐約時報》記者追蹤7年、訪問逾300位關鍵人物，揭露21世紀數位軍火地下產業鏈的暗黑真相》（This Is How They Tell Me the World Ends: The Cyberweapons Arms Race），我真的感到害怕，從此以後只要任何操作系統或軟體要更新到最新的版本，我一定不假思索馬上更新！

《紐約時報》網路安全線資深記者妮可．柏勒斯（Nicole Perlroth）在《零時差攻擊》詳細描述了複雜、高風險的網路戰世界。她調查了國家支持的網路攻擊的起源、網路武器的演變以及正在進行的網路軍備競賽的潛在後果，還探討了企業、犯罪集團和個人駭客在開發和部署這些武器中的作用。當然，這本書也討論了各種備受矚目的網路攻擊，例如震網（Stuxnet）和想哭病毒（WannaCry）勒索軟件攻擊，以說明這種新型戰爭的潛在災難性影響。








在這個世界上，沒使用過智慧手機和人工智慧（AI）的阿宅碩果僅存，這些「零時差攻擊」，可能會讓我們個人乃至整個國家社會陷入危險中，更恐怖的是，根據柏勒斯的臥底冒死調查，這些資安漏洞的資訊，在國際上有旺盛的地下市場，而列強政府正是主要交易者。

柏勒斯奔走歐洲各國、美國、阿根廷、俄羅斯、烏克蘭、台灣、中國、北韓、以色列、伊朗，對超過三百人進行了七年的採訪，包括數位軍火產業鏈中的駭客、學者、異議分子、影子經紀人到各國政府高層與外國傭兵，並將她的發現濃縮成這本《零時差攻擊》。她發現全球電腦系統的脆弱性可能遠超我們想像，網路安全的問題甚至可能還未充分被企業和政府重視。她希望能為高度隱秘且基本上暗無天日的網絡武器危機帶來一絲曙光，讓整個社會能夠認識到問題的嚴重性與危害！

《零時差攻擊》出版時，俄國尚未蠻橫入侵烏克蘭，但柏勒斯已潛入基輔，見識到俄國利用零時差攻擊干涉烏克蘭的現場。俄國對烏克蘭實施了各種形式的網路攻擊和資訊戰。這些攻擊可能包括針對政府組織、軍事機構、媒體和基礎設施的攻擊，無所不用其極地破壞通訊、竊取機密資訊或干擾烏克蘭的日常運作。俄國甚至曾駭入烏克蘭輸電系統，在寒冬中造成長達六個小時的全國大停電。其他具體的零時差攻擊案例在公開報導中並不常見，因為這些攻擊通常涉及使用未知的軟體漏洞，而且攻擊發生後往往不會立即被公開。

就連資訊大國美國，本身就是個加害者和受害者的複合體。2020年底爆發的SolarWinds攻擊就是一個發生在美國的嚴重零時差攻擊案例。駭客透過入侵美國軟體公司SolarWinds的載具軟體，成功在該公司的軟體更新中植入了後門程式碼。當客戶下載和安裝受感染的更新後，駭客便能夠進入受害組織的網絡，竊取敏感資訊，進行偵察、監控和其他惡意活動。這次攻擊造成了嚴重的後果，尤其是針對美國政府機構和企業，包括美國中央情報局（CIA）、國防部、國務院和能源部等。駭客據報成功竊取了大量機密資訊，包括政府文件、機密電子郵件和敏感的安全漏洞資訊。

以上案例絕非個案，2019年至2020年間，美國六百多個城鎮、城市和郡縣遭到勒索軟體攻擊，導致醫院、警察部門等部門關閉。 美國的對手如俄國、中國、伊朗和北朝鮮，可能早已徹底滲透了運行美國一些最重要基礎設施的電腦系統，這些基礎設施不僅包括電網和水壩，還包括核電廠。

儘管在傳統武器上，美國有壓倒性優勢，可是面對網路攻擊，美國反而捉襟見肘——要阻止網路攻擊比阻止傳統攻擊要困難得多，雖然美國顯然也具備強大的網路攻擊力，可是作為地表上網際網路最發達的國家之一，美國比許多落後國家的敵人更容易受到此類攻擊。另外，網路攻擊也相對價廉物美，可是網路防禦所費不貲。

根據前美國國防部長倫斯斐在2002年2月回應記者關於伊拉克戰爭提問時的名言：「據我們所知，有『已知的已知』，有些事，我們知道我們知道；我們也知道，有 『已知的未知』，也就是說，有些事，我們現在知道我們不知道。但是，同樣存在『未知的未知』——有些事，我們不知道我們不知道。」

而零時差攻擊，利用的就是「未知的未知」的漏洞，因此要提早防備更是困難重重。許多國家政府和駭客也非一般的聘僱關係，他們是接單作骯髒的工作，追溯到他們工作的地點是難如登天，要找駭客算帳報仇雪恨是非常困難的。

《零時差攻擊》探討了駭客在零時差攻擊中扮演的角色之起源和演變。剛開始，不少駭客樂於義務為谷歌、微軟、甲骨文等大企業從成萬上億行程式碼中找出漏洞並修補。柏勒斯潛入駭客的社群讓一些駭客鬆口後，發掘出美國國家安全局和其他政府機構在尋找、購買或製造網絡武器方面的作用：美國的脆弱性恐怕還是自找的——美國情報機構創造完全不受監管的灰色市場，以便交易極其有利可圖的網路攻擊方式 。

資安公司向駭客懸賞零時差漏洞，隨著政府機構也高價收購零時差漏洞，於是駭客開始囤積這些資安漏洞，還衍生出零時差漏洞掮客，資訊天才、影子仲介商、間諜組織都共襄盛舉。 駭客食髓知味後，開發出極其危險的數位武器，然後價高者得。更奇葩的是，美國政府居然以為只有他們才能攻擊他國政府，自己卻可能疏於防範。

美國利用零時代攻擊惡搞他國最有名的案例是發生於2010年的震網（Stuxnet）攻擊，這是由以色列和美國聯合開發的一個複雜的電腦蠕蟲。該攻擊的目的是破壞伊朗的核設施，特別是用於濃縮鈾的離心機震網的攻擊方式非常獨特且具有高度專門化。它利用了多個未知的漏洞，以零時差攻擊的方式入侵伊朗核設施的控制系統。一旦感染了目標系統，震網能夠尋找特定的硬體和軟體條件，並針對控制離心機的可程式邏輯控制器進行特定的操作，讓離心機在不被察覺的情況下變化運作參數而徒勞無功。震網的攻擊展示了零時差攻擊的威力和潛力，以及這種攻擊方式對於關鍵基礎設施的破壞性。

許多零時差攻擊的案例並非只發生在美國本土，2010年，中國駭客集團發起「極光行動」針對谷歌進行惡意攻擊，其中包括針對谷歌的員工進行釣魚攻擊，試圖入侵他們的電腦系統，以及利用漏洞攻擊谷歌的內部網路。中國駭客成功入侵了谷歌的內部系統，並獲取了包括知識產權和用戶資料在內的敏感資訊。作為對這些攻擊的回應，谷歌於2010年宣布停止在中國經營被審查的搜索服務，並把其中國網站重新定向到香港。這被視為谷歌退出中國市場的一個重要轉折點。

一個攻擊全世界的著名案例是北韓駭客的「想哭病毒」（WannaCry），於2017年5月爆發的一場全球性的勒索軟體攻擊。這種勒索軟體利用Windows作業系統的漏洞進行傳播和感染，將受感染的電腦上的檔案加密，並要求受害者支付贖金以獲得解密金鑰。WannaCry攻擊對全球範圍內的組織和個人造成了廣泛的破壞，包括政府機構、醫療機構、學校、企業等等。許多受影響的組織的電腦系統被感染，造成資料損失、生產中斷、系統崩潰等問題。這個攻擊揭示了組織和個人在保護自己免受惡意軟體和勒索軟體攻擊方面的脆弱性。

禍不單行，另一個慘痛的案例是2017年6月爆發NotPetya，也是一種嚴重的勒索軟體攻擊，對全球各地的組織造成了嚴重的破壞。NotPetya勒索軟體最初是透過釣魚電子郵件和偽裝的軟體更新來傳播的。一旦系統感染，NotPetya勒索軟體會快速加密受害者的檔案並鎖定其系統。NotPetya的攻擊行為不僅僅是要求贖金支付解密金，它還對受害者的系統進行了破壞性操作。NotPetya攻擊波及了全球各地的組織，包括跨國公司、政府機構、醫療機構和金融機構。許多受害者在攻擊後經歷了系統停擺、資料丟失和業務中斷等嚴重後果。NotPetya攻擊總共造成了上兆美元的經濟損失。受害組織需要花費大量時間和資源來修復受損的系統、復原資料並重新啟動業務。此外，一些受害者也遭受了品牌聲譽損失和客戶信任問題。

想當然，零時差攻擊在台灣也會造成大災難！台灣許多組織和企業依賴外部供應鏈，尤其是資訊科技和電子產業。這使得台灣的系統和網路容易受到來自供應鏈中其他國家的攻擊或入侵。周所皆知，台灣企業和政府有時候是極其摳門的，有些電腦仍使用過時的系統和軟體，可能存在漏洞和弱點，容易受到零時差攻擊的利用。並且企業和政府有些管理階層的資訊安全意識仍然相對薄弱，缺乏相應的培訓和教育，員工可能會疏忽安全措施，例如點擊惡意連結、下載不安全的檔案等等，從而為零時差攻擊提供潛在的破口。

這些零時差攻擊對個人、企業和甚至整個國家的安全造成嚴重威脅。零時差攻擊可能導致系統的停擺或生產中斷，特別是對關鍵基礎設施和重要服務的攻擊。這可能導致網路服務中斷、交通管制系統癱瘓、醫療機構無法正常運作等後果，對社會運作和公眾安全帶來重大影響，讓國家不戰而敗。另外，零時差攻擊可能瞄準企業的知識產權，盜取技術資料、研發成果、商業機密等等。這可能對台灣企業的競爭力和市場地位造成嚴重損害，並導致國家的經濟損失，防範這種攻擊至關緊要！

《零時差攻擊》讓我們了解零時差漏洞的歷史、政策、戰略、技術和間諜活動，這對處理網路安全的方式需要發生的重大變化提供了寶貴的資訊！


本文原刊登於閱讀最前線【GENE思書軒】

閱讀全文...