2017.08.01 10:30 臺北時間

【王道還科普專欄】10%的迷思

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【王道還科普專欄】10%的迷思
現在我們不難判斷,當年拉奇捻出10兆:100兆的比例,目的並不在數字本身,而在宣傳研究腸道菌群的重要性。

王道還〈10%的迷思〉全文朗讀

美國總統川普創造了許多議題,「假新聞」(fake news)是其中之一。針對「假新聞」的討論,又引出了信口雌黃算不算說謊的問題。《經濟學人》的語言專欄便針對紐約時報、CNN等媒體的報導提出過針砭,指出說謊是根據「犯意」所做的判斷,記者憑什麼判斷不實的資訊出自欺騙的意圖呢?何況在英文裡,即使謊言也分黑、白,白色的謊言便出自善意。而政客心口不一、此一時彼一時從來不是新聞;「政治就是高明的騙術」不正是夫子自道?
腸道菌群參與了人體許多部門的生理活動
值得討論的倒是科學論文、科學教科書之中的「假事實」(fake ‘fact’)。因為我們相信科學是追求真理的活動,弄清楚事實是追求真理的第一步。而根據19世紀末的物理學大師麥科生(A. A. Michelson, 1852-1931;1907年諾貝爾物理獎得主),即使科學家揭露了宇宙所有的基本原理,仍然必須在「事實」上反覆琢磨;「未來的物理學真理,以小數點之後第六位數的值見真章。」科學對於事實的念茲在茲,令人難以理解為什麼「假事實」不僅一再出現,還能在科學圈內廣為流傳。
去年出版的翻譯書《我們只有10%是人類》就是現成的例子。本書的主題——腸道菌群——是過去20年非常夯的研究題材,三不五時就有引起媒體注意的新發現。原來人體表面漫布細菌,大腸中更多。大腸中的細菌對人體健康的重大貢獻,科學家早在1940年代就知道了,例如身體必需的維生素B,有一些是腸道細菌合成的。最近的證據顯示,腸道菌群參與了人體許多部門的生理活動,包括免疫、新陳代謝,因此有些學者主張將腸道菌群視為身體的一個器官。美國加州大學洛杉磯校區的團隊剛發表一篇論文,甚至顯示大腦的結構與反應模式都與腸道菌群的組成有關。
不過,科學家討論腸道菌群的重要性,往往以兩個數值為開場白:人體由 10兆個細胞構成,可是在人體內外生活的微生物,共有100兆個細胞。從這兩個數字,便可以得到「我們只有10%是人類」這個奇怪的結論。
一具基準人體有30兆細胞, 同一具人體攜帶的細菌,大約39兆個
第一位提出這個結論的科學家,是美國密蘇里大學醫學院生物化學教授拉奇(T. D. Luckey, 1919-2014)。1972年, 拉奇估計1公克糞便中有1000億個細菌,然後假定每個成人體內有1公斤(1000公克)糞便,1000億×1000=100兆。至於人體有多少細胞,他引用一位著名學者的數字,可那位學者沒有交代來源。即便如此,拉奇還是發表了10兆:100兆的神奇數字;它們受到反覆徵引,從未引起懷疑,直到最近。
2015年春,《我們只有10%是人類》的英文原著(10% Human)在英國出版,至少已有一篇研究論文,以及一篇評論,發表於相關科學學報,提醒大家拉奇的數字不可靠。中譯本出版前,另一篇由以色列魏茲曼研究院三位研究人員合作的論文也在網路流傳。他們發現,一具基準人體(20-30歲男性,體重70 公斤,身高170 公分)有30兆細胞,其中以造血系統生產的細胞(紅血球、血小板)占最大宗,約90%。 而同一具人體攜帶的細菌,大約39兆個。換言之,構成人體的細胞與人體攜帶的細菌,數量幾乎相等,並不如先前估計的比例懸殊。更有趣的是,人體最大的細菌淵藪是大腸,我們每次排便都會將其中的細菌大量排出體外。因此我們每一天都有一些時刻,體內的細菌數量低於身體的細胞。
「我們只有10%是人類」的說法,源自以量代質的誤會
此外,魏茲曼團隊還指出,以數量言,人體雖然以紅血球、血小板占絕對多數,以質量言,紅血球、血小板占的份量卻微不足道。人的體重主要是肌肉與脂肪組織,70公斤的基準人體,肌肉占20公斤(28.5%),脂肪13公斤(18.5%),紅血球只有2.5公斤(3.5%)。這個分析還提醒了我們,「我們只有10%是人類」這個說法,最大的盲點在於,我們的「自我意識」是身體裡一個器官的產物——腦子。人體除了腦子以外的器官、構造,直接間接為腦子服務,可是並不直接參與產生自我意識的機制。腸道菌群介入人體生理的程度再深入,大概也不及人體的其他器官。「我們只有10%是人類」的說法,源自以量代質的誤會。在生物界,分工原理決定了細胞、組織、器官、系統、個體、群體、生態系的組合模式,創造出全新的功能。人類的自我意識史無前例,認知神經科學家還沒有揭露腦子產生心靈的秘密。
不過,更重要的問題也許不是真相,而是「假事實」為什麼會流行。現在我們不難判斷,當年拉奇捻出10兆:100兆的比例,目的並不在數字本身,而在宣傳研究腸道菌群的重要性。
腸道菌群攸關人體健康、早有證據,可是研究腸道菌群仍有許多技術困難必須克服。例如腸道菌以厭氧菌為主,難以在實驗室培養、觀察牠們的能耐。牠們絕大多數是科學界陌生的細菌,因此研究一開始只能摸著石頭過河,費時費力。此外,研究糞便中的微生物並不是吸引人的形象。原來神奇數字只是吸引興趣、資源的話術,真相也罷、誇大也罷,都與實際研究無關。事實上,各級科學教育都有類似的權宜之計。
例如我們從小學高年級起,就告訴學生光的速度是每秒 30萬公里,那是近似值,比實測值高了200公里以上。而且我們談任何東西的速度,都必須考慮物理條件,是在類似太空中的環境裡測量的,還是在地表?為了達到教育效果,我們往往以簡化的方式敘述現象、事實、原理。孩子牙牙學語的時候,我們刻意以冗贅的詞句、甚至怪腔怪調(把拔=爸爸)與孩子對話,是同樣的道理。
拉奇出身破產農家,研究科學是為了利用厚生
話說回來,要是我們對於拉奇的記憶僅限於「假事實」,就太過吹毛求疵了。拉奇出身破產農家,研究科學是為了利用厚生,就改善人類生活品質而言,他的貢獻遠超過大部分諾貝爾獎得主。話說1945年,醫學史剛開啟新頁,抗生素時代來臨,拉奇意外發現微量抗生素能促進小雞生長。不久就證實,其他家畜也有同樣的效果。於是畜牧業成本下降、肉類售價下跌。拉奇剛獲得博士學位,就成了明星學者。結果,美國每年消耗的抗生素有七成施用於家畜家禽。
微量抗生素為何能促進家禽家畜的生長速率,仍不清楚,可能的機制是:抗生素使某些消化道細菌製造更多動物所需的養分;抗生素抑制微生物的養分競爭;抗生素使腸道壁變得更薄、更健康,促進吸收養分的效率。可是專家憂心,畜牧業拿抗生素當「生長激素」會促使微生物產生抗藥性,因此歐洲在2006年立法禁止,美國跟進,今年實施。
言歸正傳,分辨「假新聞」、「假事實」有時並不難,難在判斷動機。更難的是,需要學問才能打的「假」。「假新聞」、「假事實」、甚至「假謠言」流行,是人性促成的。理未易明,只因求知不是人性。追求利益才是。
作者小傳─王道還
 
台北市出生,從小喜歡閱讀,但是從未想過寫作,因為小學五年級投稿國語日報兩次皆遭退稿。大學三年級起意外接到翻譯稿約,以後寫作亦以翻譯為起點(意思是抄襲)。在思想上,對於「思考」產生全新的認識,是在高二暑假讀了《西洋哲學史話》(台北:協志工業出版)、《相對論入門》(香港:今日世界出版社)兩本書。從高一起就對演化生物學發生興趣,後來以生物人類學為專業可能並非偶然,可是對科學史、科學哲學的興趣從未間斷。
更新時間|2023.09.12 20:25 臺北時間
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