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生物學與醫學為何有很多字詞由希臘文與拉丁文字首字根字尾搭配而成

生物學與醫學為何有很多字詞由希臘文與拉丁文字首字根字尾搭配而成 主要是歷史因素,其次才是造詞上的方便。 1. 這兩門學問的源頭就是希臘與羅馬 醫學:希波克拉底(約公元前五至四世紀)與蓋倫(約二世紀)奠定了解剖、疾病與療法的基本概念,術語自然是希臘文,再經羅馬人轉成拉丁文。 博物學:亞里斯多德記錄了大量動物,泰奧弗拉斯托斯寫了植物學,後來的普林尼寫了《博物志》。 所以最早的名稱本來就是希臘拉丁詞,例如 anatomy(解剖,原意「切開」)、diagnosis(診斷,原意「辨識」)、pathology(病理學,原意「疾病之學」)。 2. 拉丁文是歐洲學術的共同語言,維持了上千年 中世紀到十七、十八世紀,大學授課與學術著作都用拉丁文,醫學與博物學也不例外。 阿拉伯醫學傳回歐洲時(如伊本·西那的《醫典》),也被翻成拉丁文,保存並累積了術語。 英文、法文、德文等日常語言進入學術較晚,借拉丁字比創造新的口語詞更自然。 3. 林奈與命名規約把拉丁文制度化 林奈在十八世紀確立二名法,物種學名必須用拉丁文(或拉丁化的形式)。 後來的動物、植物、菌類命名規約都延續這個規定,因此生物學每年新增的種名,都要經過拉丁化。 醫學的解剖學名稱(《國際解剖學名詞》Terminologia Anatomica)也以拉丁文為標準。 4. 它們需要「國際通用且意義固定」的詞 日常語言的字有多義與歧義,而希臘拉丁詞素沒有人在日常使用,可以一詞一義。 不屬於任何現代民族的語言,各國學者較容易接受,也方便日文、中文等語言翻譯對應。 醫學尤其需要精確:藥名、診斷、手術名稱,誤解會直接傷人,所以偏好標準化的專名。 5. 字根組合讓造新詞很容易 希臘文與拉丁文的詞素可以像積木一樣組合,例如 gastro-(胃)+ entero-(腸)+ -logy(學),合成 gastroenterology(腸胃病學、胃腸學)。 生命科學需要區分大量的構造、疾病、物種與行為,組合造詞比一個個創造新字更省力,懂字根的人也能猜出意思。 你的系列中就有這樣的例子: piezophile(嗜壓菌):piezo-「壓力」+ -phile「喜愛」,見第五篇。 halophile(嗜鹽菌):halo-「鹽」+ -phile「喜愛」,見第四篇。 coprophilous(嗜糞的、糞生的):copro-「糞」+ -philous「喜好的」,見第九...
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第十三篇 生物與毒物及污染的關係：耐受、抗性、解毒與指標生物

第十三篇 生物與毒物及污染的關係：耐受、抗性、解毒與指標生物 重點: 毒物耐受要分清楚三件事:個體的耐受(能撐多少)、族群的抗性(經選擇後變得更耐)、與物種的解毒能力(食性帶來的)。這一篇的「耐」多半不是偏好,而是人為壓力或天然毒素下,透過排除、解毒、改變標的或隔離這幾條路線形成的。重金屬超積累已在第八篇談過,這一篇偏重有機污染、農藥、油污、塑膠與天然毒素。 一、毒性的基準 毒性依劑量而定:「劑量決定毒性」是帕拉塞爾蘇斯 Paracelsus 的名言。 LD50:使半數試驗動物死亡的劑量(mg/kg 體重)。LC50:使半數死亡的環境濃度(水生毒理常用)。數值越小毒性越強。 外源化合物 xenobiotic:生物體本身不產生的化學物質,包括藥物、農藥、工業化學品與污染物。 生物累積 bioaccumulation:生物體內的濃度隨時間升高。 生物濃縮 bioconcentration:從水中直接吸收造成的濃縮。 生物放大 biomagnification:沿食物鏈向上,濃度逐級升高。 低劑量刺激效應 hormesis:某些物質低劑量時反而促進生長,高劑量才有害,屬於仍在討論的現象。 這些數值與分類是教科書通行說法,各書的細分略有不同。 二、生物如何耐毒:五條路線 毒物耐受的策略集中在這幾處: 排除:細胞膜上的外排泵 efflux pump 把毒物泵出去。哺乳動物的 P-糖蛋白 P-glycoprotein(ABCB1)、細菌的多重藥物外排泵都屬於此類。 解毒酶:改造毒物使它失去活性或易於排出。 細胞色素 P450 cytochrome P450:昆蟲與脊椎動物都有,是處理農藥與植物毒素的主力。 穀胱甘肽 S-轉移酶 glutathione S-transferase(GST)、酯酶 esterase。 改變標的:毒物作用的蛋白質發生突變,使毒物結合不上。例如蛋白的離子通道或酵素的位點。 隔離:把毒物鎖在安全處。金屬硫蛋白 metallothionein 結合重金屬,植物把毒物存入液胞,見第八篇。 行為避開:不接觸、不吞食、不進入受污染的區域,見最後的趨性一節。 這些路線常同時使用,例如抗藥昆蟲常是「P450 增加加上標的突變」。 三、殺蟲劑與除草劑的抗性 抗性是自然選擇的結果:噴藥後,原本稀少的抗性個體存活並繁殖,下一代抗性比例上升。 昆蟲: 家蠅 housefly...
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第十二篇 生物與磁場、電場及聲音的關係：磁感、電感、回聲定位與振動

第十二篇 生物與磁場、電場及聲音的關係：磁感、電感、回聲定位與振動 重點: 前面幾篇談的是「環境條件的偏好」,這一篇談的是「感測環境的方式」。磁場、電場與聲音都是生物拿來導航、找食物、溝通的訊號。這裡很少有「嗜磁」「嗜電」「嗜聲」的偏好,多數是感覺能力與反應行為。有些機制(特別是磁感)至今還沒有定論。 一、三種訊號的基準 地磁場強度約 25–65 μT,赤道較弱、兩極較強。它有三個可供利用的特徵:方向(磁北)、磁傾角(磁力線與水平面的夾角)、強度。 水中電場很弱,生物電常以 μV/cm 到 mV/cm 計。海水導電好,淡水導電差,所以電感生物在兩種水體的策略不同。 聲音在空氣中速度約 343 m/s,在水中約 1,500 m/s。水下聲音傳得遠,海洋哺乳類因此特別依賴聲音。 分貝標準不同:空氣中常用參考值 20 μPa,水中用 1 μPa,兩者的 dB 數字不能直接比較。 人類可聽範圍約 20–20,000 Hz,低於此為次聲 infrasound,高於此為超音波 ultrasound。這是以人類為基準的定義,對其他動物並不一定有意義。 以上數值為近似值,各書略有出入。 二、磁感:地球磁場當作羅盤與地圖 磁感 magnetoreception 在微生物、無脊椎動物、魚、爬蟲、鳥類與哺乳類都有報告,但感受器的位置與分子機制多數仍未確定。目前主要有兩種假說: 磁鐵礦假說:細胞內含奈米磁鐵礦 Fe₃O₄,像小磁針直接受力。 自由基對假說 radical-pair:光激發隱花色素 cryptochrome,產生對磁場方向敏感的化學反應,所以和光有關,見第七篇。 微生物: 趨磁細菌 magnetotactic bacteria:體內有磁小體 magnetosome,是膜包住的磁鐵礦(Fe₃O₄)或硫複鐵礦(Fe₃S₄)鏈。1975 年 Blakemore 首度報告。 Magnetospirillum magnetotacticum、M. gryphiswaldense:淡水磁性螺旋菌,磁小體排成鏈。 Magnetococcus marinus:海洋趨磁球菌。 趨磁細菌沿磁力線游動,搭配趨氧性(第六篇)停在適合的氧濃度層。北半球的多為尋北型,南半球有不少尋南型,這樣兩邊都能「往下」到達沉積物。 動物的導航: 海龜:幼年的赤蠵龜 loggerhead(Caretta carett...
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第十一篇 生物與輻射及紫外線的關係：耐輻射、抗紫外線與 DNA 修復

 第十一篇 生物與輻射及紫外線的關係：耐輻射、抗紫外線與 DNA 修復 重點: 輻射對生物的核心問題是 DNA 受損,所以「耐輻射」其實是「修復能力強、保護得好」,不是「喜歡輻射」。電離輻射與紫外線的傷害機制不同,生物的對策也不同。多數耐輻射的生物,是在別的壓力(例如乾燥)下演化出這種能力,再順便抵禦輻射。 一、輻射的基準 電離輻射 ionizing radiation:能量足以打斷化學鍵,包括 X 射線、γ 射線、α 與 β 粒子、宇宙射線。 非電離輻射:能量較低,包括紫外線、可見光、紅外線與無線電波。紫外線雖然非電離,但會直接傷害 DNA。 紫外線分三段(教科書通行說法,界線各書略有出入):UVA 約 315–400 nm,UVB 約 280–315 nm,UVC 約 100–280 nm。臭氧層吸收絕大部分 UVC 與多數 UVB,所以地表主要是 UVA 與少量 UVB。 劑量單位:Gy(戈雷)是吸收劑量,Sv(西弗)是考慮生物效應後的等效劑量。 天然背景輻射全球平均約 2.4 mSv/年,來源有宇宙射線、地殼的鈾釷鉀、氡氣。 人類急性全身照射的半致死劑量約 4–5 Gy(未治療,30 天內),下面的耐輻射數值多以 Gy 或 kGy 表示,可以對照。 這些數值為近似值,各研究的條件與物種差異很大。 二、微生物與動物的耐輻射 先分清兩個詞: 耐輻射 radioresistant / radiotolerant:能承受高劑量,存活或復原。 敏感 radiosensitive:低劑量就受損,如人類淋巴細胞與腸道隱窩細胞。 微生物代表種類: Deinococcus radiodurans:最著名的耐輻射細菌,可承受約 5,000 Gy 的急性照射而存活率變化很小,吉尼斯紀錄稱為最耐受的細菌,俗稱「Conan the Bacterium」。最早是 1956 年在被輻射滅菌的罐頭肉中發現。 Deinococcus geothermalis:嗜熱的近親,同樣耐輻射。 Thermococcus gammatolerans:古菌,從深海熱泉分離,可耐約 5 kGy,同時嗜熱嗜壓,見第二、五篇。 Rubrobacter radiotolerans:放線菌,分離自放射性溫泉。 Kineococcus radiotolerans:分離自美國核設施廢料槽附近。 Chroococ...
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第十篇 生物與其他生物的偏好關係：嗜寄主、共生、附生、嗜蟻與嗜巢

第十篇 生物與其他生物的偏好關係：嗜寄主、共生、附生、嗜蟻與嗜巢 重點: 前九篇談的是生物與物理、化學條件的關係,這一篇談的是生物與「另一種生物」的關係。偏好的對象從溫度、鹽度換成宿主、夥伴與巢穴。多數關係是「有偏好但可替代」,真正離了特定對象就活不了的只有專性寄生者與專性共生者。 一、關係的基準 生物間的長期緊密關係統稱共生 symbiosis,依雙方得失分類(教科書通行說法): 互利共生 mutualism:雙方都得利。例:珊瑚與蟲黃藻。 片利共生 commensalism:一方得利,另一方無明顯影響。例:印魚與鯊魚。 寄生 parasitism:一方得利,另一方受害。例:跳蚤與哺乳動物。 這些分類是光譜,不是固定標籤,環境改變時關係可能轉變。第二篇的珊瑚白化就是例子,水溫過高時,共生變成排斥。 還有兩組常用的軸線: 專性 obligate:沒有對方就不能生存或完成生活史。 兼性 facultative:有對方更好,沒有也能活。 專一性 specificity:只與一種或少數幾種對象建立關係,稱專一;能與很多種建立關係,稱廣泛。 二、寄生與宿主專一性 寄生者的「嗜」常表現在宿主選擇,從只寄生一種宿主到什麼都能寄生都有。 高度專一: 人頭蝨 head louse(Pediculus humanus capitis):只寄生人類頭髮。 蟯蟲 pinworm(Enterobius vermicularis):宿主幾乎只有人類。 惡性瘧原蟲 Plasmodium falciparum:主要感染人類,另有近緣種感染黑猩猩等靈長類。 廣泛: 蜱 tick,如黑腳蜱 blacklegged tick(Ixodes scapularis):幼蟲、若蟲、成蟲分別吸食小型哺乳類、鳥類與大型哺乳類,可傳播萊姆病。 東方鼠蚤 oriental rat flea(Xenopsylla cheopis):主要寄生鼠類,也叮咬人,與鼠疫傳播有關。 諾氏瘧原蟲 Plasmodium knowlesi:原本感染長尾獼猴 macaque,也會感染人類。 生活史分單宿主 monoxenous 與多宿主 heteroxenous: 人頭蝨與蟯蟲:一種宿主完成生活史。 豬帶絛蟲 Taenia solium:人是終宿主,豬是中間宿主。 曼氏血吸蟲 Schistosoma mansoni:人是終宿主,淡水螺...
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第九篇 生物與營養及食性的關係：自營、異營、嗜腐、專食與廣食

第九篇 生物與營養及食性的關係：自營、異營、嗜腐、專食與廣食 重點: 營養偏好有兩個層次:一是能量與碳的來源(營養型),二是實際吃什麼(食性)。多數生物是「偏好」某類食物,真正離了特定食物就活不了的只有少數專食者,例如帝王蝶幼蟲與乳草。 一、營養型的基準 營養型 trophic type 依三件事分類:能量來源(光能 photo-、化能 chemo-)、電子供體(無機 litho-、有機 organo-)、碳源(自營 auto-、異營 hetero-)。 常見的四大組合: 光能自營 photoautotroph:用光能,以二氧化碳為碳源。例:植物、藻類、藍綠菌。 光能異營 photoheterotroph:用光能,但碳源是有機物。 化能無機自營 chemolithoautotroph:氧化無機物取得能量,以二氧化碳為碳源。 化能異營 chemoheterotroph:能量與碳都來自有機物,包括動物、真菌與多數細菌。 食物網的位置:生產者 producer、初級消費者(草食)、次級消費者(肉食)、分解者 decomposer。 這些分類屬於教科書通行說法,各書的細項略有出入。第六篇談過的氫、甲烷、氨、硫化物氧化,屬於化能無機自營。 二、微生物的營養型 光能自營: 藍綠菌 cyanobacteria:Synechococcus、Anabaena、節旋藻 Arthrospira platensis 紫硫菌 Chromatium、綠硫菌 Chlorobium:不放氧光合,見第七篇 光能異營: 紫非硫菌 Rhodospirillum rubrum:光下用有機酸當碳源 綠色非硫菌 Chloroflexus aurantiacus:熱泉微生物蓆中常見 化能無機自營: 硝化菌 Nitrosomonas、Nitrobacter,見第六篇 硫氧化菌 Thiobacillus、氫氧化菌 Cupriavidus necator 鐵氧化菌 Acidithiobacillus ferrooxidans,見第三、八篇 化能異營:大腸桿菌 Escherichia coli、啤酒酵母 Saccharomyces cerevisiae、多數黴菌。 混合營養 mixotroph:同一個體兼用多種方式。 眼蟲 Euglena gracilis:光下行光合,暗處吸收有機物。 許多鞭毛藻與金藻,如 Ochro...
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第八篇 生物與土壤與礦物的關係：嗜沙、嗜岩、嗜鈣、金屬耐受與貧瘠土壤

第八篇 生物與土壤與礦物的關係：嗜沙、嗜岩、嗜鈣、金屬耐受與貧瘠土壤 重點: 土壤對生物的影響有三層:一是顆粒大小與質地(沙、泥、岩),二是礦物成分(鈣、鎂、金屬、矽),三是養分多寡(氮、磷)。pH 與鹽度已在第三、四篇談過,這一篇專談礦物本身。多數生物是「適應某類基質」,真正非某種礦物不可的是少數特化種類。 一、土壤與基質的基準 土壤由礦物顆粒、有機質、水與空氣組成,約各占一定比例,隨土壤類型而異。 顆粒依大小分為(近似值):砂 sand 約 0.05–2 mm,粉砂 silt 約 0.002–0.05 mm,黏土 clay 小於 0.002 mm。 沙地排水快、保水差,黏土保水好但通氣差,對應第一篇的水分與第六篇的氧氣。 植物必需的大量元素是氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫,微量元素包括鐵、錳、鋅、銅、鉬等。 「基質」substrate 是比土壤更廣的詞,包括岩石、沙、泥、樹皮與死木。 二、沙、泥、岩:依基質質地分類 沙生 psammophilous / 嗜沙 psammophile:生活在沙質基質。 植物:濱海與沙丘的馬鞍藤 beach morning glory(Ipomoea pes-caprae)、歐洲海濱草 marram grass(Ammophila arenaria,根莖網能固定沙丘)、中亞沙漠的梭梭 saxaul(Haloxylon ammodendron)。 動物:沙蟹 ghost crab(Ocypode),在沙灘挖洞;沙魚蜥 sandfish skink(Scincus scincus),能在沙面下「游泳」;蟻獅 antlion(Myrmeleon),幼蟲在沙中挖漏斗陷阱;納米布沙漠金鼴 Grant's golden mole(Eremitalpa granti),在沙丘裡覓食。 泥生 pelophilous / 嗜泥:生活在泥灘或黏土質基質。 招潮蟹 fiddler crab(Uca)、沙蠶 lugworm(Arenicola marina)、許多雙殼貝如蛤仔 Manila clam(Ruditapes philippinarum)。 紅樹林的泥灘缺氧,與第六篇的呼吸根相接。 岩生 lithophilous / 嗜岩:生活在岩石表面或縫隙。 附石生 epilithic:地圖衣 map lichen(Rhizocarpon geographi...
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