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2013/10/05  |  第253期  |  訂閱/退訂  |  看歷史報份 
編輯推薦 舌尖上的科學
入侵種創意料理
名家專欄 鉛,仍在毒害你!
質數的缺席
本月活動 年度精彩特輯《天地間.古今事》
舌尖上的科學
穆易爾(Michael Moyer)
味覺與你想的不同。每個孩子都學過,味覺是五種感官之一,是嗅覺、視覺和觸覺的好夥伴,也是食物撩撥了味蕾、把重要訊號(甜味或苦味,營養或有毒)送達腦部所產生的結果。真有這麼簡單就好了。

過去10年來,我們對味覺和風味的理解迸發出許多意想不到的真相,原來食物以無比複雜的方式擾亂我們的認知,一直以來,我們的偏見也對味覺體驗做選擇性的接受。「美味」是天生的感受,也是學習而來;是個人體驗,也可放諸四海皆準。它是五種感官(包括聽覺)以意想不到的方式相互影響所得的產物,這些感覺訊號再由大腦的神經組織進行整體校正。

就從起始處說起吧:食物進入你的嘴巴,遇上你的牙齒,並由唾腺分泌的酵素開始進行初步分解,這團食物很快又分散到你的乳突上,乳突是分佈在舌頭表面的幾千個小突起。每一個乳突內部都呈現洋蔥狀構造,內有50~100個味覺細胞疊合在一起,很像含苞待放的層層花瓣,我們稱之為味蕾。這些細胞擁有各種化學物質的受器,搭配產生五種基本的味覺:苦味、甜味、酸味、鹹味和旨味,其中「旨味」借自日文,描述烤肉或醬油所含的美好風味。

有了這五種味覺,已足以判別放進我們嘴裡的東西是否應該繼續吞下去,例如它如果是甜甜的或很美味,就可能是營養來源;如果它是苦的,就可能有毒。然而,這五種味覺無法更精確傳達我們所感受的複雜風味。

談到這一點,我們得把目光轉向鼻子。你吃進一口食物時,會把一點點氣體送進嘴巴後面的通道,在那裡,鼻腔裡的氣味受器偵測到幾千種揮發性化學物質,綜合成複雜的風味。這種「鼻後嗅覺」,以生理學來說,與你聞食物的行為幾乎沒有關係。你的大腦知道每一個嗅覺訊號來自何處,有些來自鼻孔,有些則來自嘴巴,而來自嘴巴的訊號會與來自味蕾的訊號結合在一起。鼻後嗅覺會產生一種全然獨特的感覺,既非嗅覺也非味覺,而是一種混合感受,我們稱之為風味,過程就像把燃料和氧氣轉變成火焰一樣,改變了型態也不可逆轉。

我們的味覺並不是在嘴巴就結束了。近年來,科學家在我們全身都發現味覺受器,這些發現解答了長久以來的一些謎團。科學家花了50年想要弄清楚,吃下葡萄糖為何會比直接注射等量葡萄糖到血液內更能引發胰島素急速釋出。2007年,他們發現分佈在小腸裡的一些細胞也含有味覺受器,這些甜味偵測器一旦偵測到糖份,就會引發一連串的激素分泌,最終讓大量胰島素進入血液。

這樣的生理反應可以解釋我們所謂的風味,但光憑解剖構造還是看不出我們喜歡什麼樣的風味。我們偏愛的風味是由一輩子的時間所養成,從我們在子宮內就開始了。媽媽懷孕的時候喜歡吃大蒜,嬰兒就有可能喜歡母奶所含的大蒜風味;喝胡蘿蔔汁的孕婦也可能會養出喜歡胡蘿蔔的小孩。這種演化的論證還滿簡單的:如果媽媽能吃,就表示是安全的。

【全文未完,完整內容請見《科學人》第140期(2013年10月號);版權所有,轉載請註明出處。】

入侵種創意料理
黎文萃(Bun Lai)
我的餐廳Miya’s Sushi距離長島海灣只有幾公里。我們有一個重要的目標,即讓我們的菜單回歸到壽司的本質,也就是只使用生活周遭可利用的食材。而現在我們常見到許多入侵種,這些人為引進生態系的動植物是我們不想見到的,這些入侵種,例如野豬或亞洲鯉魚,破壞全美各地的農場或漁場,每年造成的經濟損失估計達1200億美元。

而我們的解決方式就是吃了牠們!舉例來說,在貝類棲息的海床上蒐集入侵的海鮮,基本上我們提供了免費清除的服務。我同時也想讓全世界知道,這些入侵物種可以是美味的(如果你有正確的觀念)。

想想悄悄入侵的被囊動物(牠們有另一個聽起來很美味的名字:亞洲海鞘)正佔領了緬因州到紐澤西州的藍貽貝棲息地。這些外來的海鞘源自菲律賓,在貝類產業中牠們被視為可惡的害蟲,然而在南韓,牠們卻是優雅和性慾的化身。

我第一次吃到海鞘是在紐約市的韓國壽司店,囊狀的海鞘像一朵向日葵般擺在亮橘色的盤中。當我咬下其中一個黃色的附器,鹹鹹、黏稠的溫暖液體在我口中爆開。雖然看不見液體,但嚐到那痰狀的黏稠物,我得用所有的意志力才不把它吐出來,甚至得花更大的精力才能把它吞下去。

美國著名建築師富勒(Buckminster Fuller)曾說人應該「勇於表現天真」,我認為應該採用他的方式去真正接受新的事物,當然包括吃東西。後來我吃海鞘時,直接從海堤上撿一顆,把牠堅硬的外膜切開,露出內層柔軟且像芒果般橘色的肉。沒有任何遲疑,我把手中的海鞘大口吞下,這次嚐起來好極了。

經過我多年的採集、捕釣和狩獵許多不同的植物和動物,下面幾道菜色是我們餐廳提供的入侵種菜單。

【全文未完,完整內容請見《科學人》第140期(2013年10月號);版權所有,轉載請註明出處。】

 
鉛,仍在毒害你!
陳英菲
20世紀美國最重大的公共衛生成就之一,就是把鉛這種很有用但毒性很高的金屬,從汽油、油漆、水管和食品罐頭中移除。鉛對神經細胞和腦所造成的傷害,在兒童身上特別嚴重。吞食大量的鉛會引發抽搐,在短短幾天內死亡。若是長期吃到或吸入少量的鉛,則有可能會導致低智商、聽力損傷以及行為問題,例如過動症。事實上,許多研究人員認為:對兒童而言,鉛是沒有安全標準的。

但是,當科學家對鉛的危害更進一步了解後才發現,以往可能低估了少量的鉛元素在成人身上的毒害。過去20年來所進行的研究已經證明:無論男女在工作上接觸到鉛,或暴露來自土壤、空氣或含鉛油漆的建築內少量的殘留物,會引起許多長期慢性的健康問題,包括增加高血壓和心臟疾病的風險,以及腎臟和免疫系統的各種問題。

曾使用含鉛汽油和含鉛油漆的老一輩人士,鉛已經累積在他們骨骼中。雖然大部份的鉛被鎖在骨骼中長達數年到數十年之久,隨著年齡的增加,骨質密度降低,少量的鉛金屬會滲入血液。而且目前很多從事金屬冶煉、鉛電池製造和建築裝修等行業的人,仍然持續吸收這種有毒元素。

美國目前的法規最初建立於1978年,至今尚未更改過。美國職業安全衛生署(OSHA)所允許的人體血鉛濃度視情況而有所不同,範圍介於40~60微克/分升(mcg/dL)之間。然而,美國國家毒理學計畫2012年的一項科學審查報告指出:鉛濃度5~10mcg/dL大致相當於每杯血中加半粒鹽所導致的血壓升高以及其他的問題。

毒物無所不在

即使到現在,鉛仍然是一種普遍的環境污染物。加州大學聖克魯茲分校的環境毒物學家弗雷格(Russell Flegal)解釋說,風可以把土壤中來自油漆或汽油的舊鉛塵掀起。鉛從環境進入人體,會對細胞組織產生兩個關鍵影響:干擾紅血球生產攜帶氧氣的血紅素,以及模仿鈣的活動卻沒有鈣的作用。大腦和神經細胞需要鈣來傳輸生理電流訊號,當有鉛的時候會導致神經元之間的正常通訊混亂。

【全文未完,完整內容請見《科學人》第140期(2013年10月號);版權所有,轉載請註明出處。】

質數的缺席
李國偉
今年國際數學界最轟動的新聞,應屬中國留美學者張益唐在孿生質數問題上所做的突破。一個自然數是質數(也稱為素數)的條件如下:它不等於1,而且除了1與自己之外,不會被別的自然數整除。全體質數可以從小到大排成2, 3, 5, 7, 11, 13......,而排在第n個位置的質數通常記做pn。如果pn與pn+1相差為2,則稱(pn, pn+1) 為一對孿生質數,例如3與5,5與7,11與13。孿生質數問題就是問:這樣的質數對是否有無窮多個?張益唐的大突破是證明pn與pn+1相差不超過7000萬的質數對有無窮多個。自從5月中旬他的成就在國際媒體上廣為流傳之後,世界上很多數學家努力要把7000萬的差距拉近,目前已經縮小到4680。

一般人可能會好奇地問,張益唐的結果有什麼用?這裡「用」當然是指實際的應用。其實,他的成果目前還只有純學術價值,與國計民生毫不相干。自從古希臘人辨識出質數,其後2000多年的時間裡,除了數學家關心質數外,質數一直缺乏任何應用價值。20世紀末發現連電腦做整數的質因數分解也超級困難後,才利用這種特性製造出幾乎無法破解的密碼系統。一個基本的數學概念,經歷了2000多年的滄桑,才顯現出它的實用價值。因此,我們不得不佩服希臘人研究質數的真知灼見,並且感嘆18世紀前的中國傳統數學裡卻不見質數的蹤跡。質數為什麼會在中國缺席?實在是令人費解的問題。

歐幾里得的《幾何原本》約在公元前300年左右成書,是古希臘數學集大成之作。第七卷使用幾何的觀點來理解「數」,也就是從「單位」的概念出發,以度量直線段的方式引入「數」。第七卷定義2說「一個數是由許多單位合成的。」因此,1代表單位而不算做「數」。定義11說「質數是只能為一個單位所量盡者。」定義16說「兩數相乘得出的數稱為面,其兩邊就是相乘的數。」所以質數只能是線,而不能稱為面。從這些定義可看出來,古希臘人所謂的「數」不是抽象的、獨立的概念,「數」必須依附在幾何體系上而得以操作。中國古代缺乏像《幾何原本》這種按照邏輯次序鋪陳的數學書,通常是以解決問題的風貌來書寫,因此不太可能探討與闡述「數」的純粹性質。例如,以《九章算術》為代表的中國古代數學書裡,雖然數字是與矩形、直角三角形的面積緊密相聯結,卻仍然沒有像希臘人那樣發現,有些數是可以表現為面,而有些數卻不可以。

【全文未完,完整內容請見《科學人》第140期(2013年10月號);版權所有,轉載請註明出處。】

 
年度精彩特輯《天地間.古今事》
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