熱血科學家的閒話加長（The Excited Scientists' Hot Tea）

EP.307 一幅畫，藏了幾百年的人類痕跡？ 「科學辦案」現在也用在藝術史上了。 J. Craig Venter Institute 的研究團隊採用一種「極低侵入性」的「雙拭子」採樣技術，其實就是類似武漢肺炎的快篩，只不過不是從你的鼻腔，而是從歷代堪稱無價之寶的藝術品上，小心翼翼地採集上面的「歷史生物印記」，並且加以分析。 藝術品當然不是個無菌空間，而是一個「複合生物群系」（composite biome）。它們的表面覆蓋著數百年來累積的複雜 DNA 混合物，來源包括細菌、真菌、植物、動物，當然可能也包含藝術家本身。 科學家們發現有些藝術品尚有來自現代人皮膚的痤瘡桿菌（Cutibacterium acnes），表示「最近有人摸過」；也有各種植物的 DNA，如松屬（Pinus spp.）柳屬（Salix spp.），這些可能與畫框、炭筆或顏料有關。 過去我們往往把這些東西看成破壞藝術品的「污染物」，不過最近藝術史家改變了想法，把這些生物痕跡視為藝術史的一部份：從創作時使用的材料，到它曾經存放過的每一個環境，所有痕跡都被完整地封存了下來。 在這一系列的研究中，其中最受矚目的就是橫跨科學與藝術的第一人：李奧納多‧達文西。我們是否能採集到他的 DNA，看看這位天才的基因是否有何特殊之處？ 研究的對象是一幅疑似達文西的素描作品「Holy Child」，以及達文西一位父系祖先在十五世紀寫下的信件，另外還加入其他藝術家的作品作為對照組。 由於必須避免破壞作品，用最低侵入性的採樣方式取得的 DNA 量極少，而且採樣過程中又可能進一步污染。為了降低影響，除了得在極度乾淨的實驗環境中進行之外，一律只能由女性研究人員操作，因為女性沒有 Y 染色體，可以避免在分析男性 DNA 時造成混淆（達文西是男的…）。 Y 染色體只存在於男性，而且是父系遺傳，因此如果能在多個「與達文西相關」的樣本中，看到相似的 Y 染色體特徵，理論上可能暗示某種「共同的男性來源」，可能是達文西本人、或是他的男性血親。不過，這件事在實際操作上極為困難，因為從表面取得的人類 DNA 通常很破碎，而且混合了不同時代接觸過這些物品的人的 DNA。 研究團隊從《聖嬰》素描上的三個獨立採樣點，以及達文西祖先Frosino的十封信件中，一致地發現了指向 Y 染色體單倍群E1b1/E1b1b的證據。這在統計上是有意義的，但同時，研究團隊也在對照組樣本中看到來自現代人的 Y 染色體訊號，甚至有部分特徵彼此重疊。這表示，單靠這些資料，無法斷言這些 DNA 一定來自達文西本人。 因此，論文最重要的結論其實不是「我們找到達文西的 DNA」，而是「我們證明這樣的分析在技術上可行，但解讀上必須極度小心」。作者反覆強調，這類研究最適合用來做比較、建立方法，或提出後續研究的假說，而不是用來下定論。真正要確認歷史人物的身分，還需要更多樣本、更嚴格的控制，甚至是與已知後代的 DNA 進行比對。 其實研究團隊不只看人類的 DNA，而是把所採到的所有東西一起分析，例如在「Holy Child」素描上檢測到了柑橘屬（Citrus spp.）的DNA。這個植物跟大名鼎鼎的梅迪奇家族（Medici family）有關，他們也是達文西的贊助者。梅迪奇家族擁有充滿異國植物的實驗性花園，其中就種植了大量的柑橘樹。當然，這只是一種「堪稱合理的狀況證據」：合乎我們對那段歷史的瞭解，但沒有強到能直接連結達文西、梅迪奇家族、以及「Holy Child」這幅作品。 研究人員還發現了多種與文藝復興時期佛羅倫斯相關的生物 DNA：會導致瘧疾的瘧原蟲、與鼠患有關的鉤端螺旋體（Leptospira spp.）…綜合這些發現，能夠描繪出 15 世紀歐洲城市的公共衛生、環境衛生和生態系統的概況，以及重建達文西的創作環境。 原來還可以用生物學的方法來研究藝術史啊… 這個研究，於 2026/01/06 發表於預印本資料庫「bioRxiv」，尚未經同儕審查。 ＃真達文西密碼 ＃科學辦案 ＃達文西 ＃歷史 ＃物理 --Hosting provided by SoundOn

EP.306 他本可以當權貴，卻選擇當物理學家？（量子熊＃98） 阿公是宮內大臣，爸爸是司法大臣，哥哥是亞洲銀行總裁，這種貴公子到歐洲攻讀物理，跟隨德布羅伊，寫下雙向向量公式，研究時間反轉與量子力學的架構，這種奇妙人生你怎麼能錯過？ 請鎖定這一集的熱血科學家！ ＃量子 ＃量子熊 ＃歐洲 ＃物理 ＃德布羅伊 ＃雙向向量公式 ＃量子力學 --Hosting provided by SoundOn

上集我們介紹了那隻在虛擬世界裡跑來跑去的數位果蠅，聽起來超厲害——14 萬顆神經元、5400 萬個突觸全部建進電腦裡，果蠅就「活」了。但事情真的這麼簡單嗎？ 這集我們要講新聞不會告訴你的事：腦圖譜本身就有大約 10% 的錯誤，用台積電晶片來比喻，就是設計圖本身就有問題——但神奇的是居然還能運作。神經傳導物質的資訊大半是猜的，果蠅的身體和感覺回饋完全沒有模擬進去，數位果蠅其實只有「腦」沒有「身體」。 更根本的問題是：如果有天能把人腦也這樣上傳，那個數位版的你，還是「你」嗎？從果蠅到小鼠（7000 萬顆神經元），複雜度不是 500 倍而是指數級的飛躍。距離人腦上傳，我們還有很長的路要走——但第一步，確實已經跨出去了。 #數位孿生 #腦科學 #意識上傳 --Hosting provided by SoundOn

2026年3月，美國新創公司 Eon System 發布了一段畫質很爛的影片——一隻果蠅在虛擬世界裡跑來跑去、舔香蕉、抖腳理毛。看起來平淡無奇，卻引爆了整個科學圈。因為這隻果蠅不是寫好規則的 NPC，而是擁有「真正大腦」的數位生命。 科學家把一隻果蠅的大腦切成薄片，用電子顯微鏡逐層掃描，重建出 14 萬顆神經元、5400 萬個突觸連結的完整腦神經網路（connectome），再把這張「線路圖」放進電腦模擬——這隻果蠅就這樣在虛擬世界裡動了起來。 這集我們從頭講起：什麼是數位孿生？果蠅的腦圖譜怎麼建的？Google 在裡面扮演什麼角色？這到底是「意識上傳」還是只是一張會動的電路圖？ （未完待續！下集繼續深入探討這項成就的極限與爭議。） #數位孿生 #大腦上傳 #意識上傳 #腦科學 --Hosting provided by SoundOn

EP.303 腸道菌治百病？最新論文潑了一桶冷水！ 「腸道微生物群系（Gut Microbiome）」與「腸—腦軸心」（Gut-Brain Axis）是近年來生醫學界的大熱門。在許多媒體報導（包括本站）、學術論文中，我們可以常常看到這些講法：「腸道是我們的第二大腦」（甚至是「第一大腦」）、「腸道菌的失調不僅會讓你拉肚子，還可能是憂鬱症、帕金森氏症、自閉症」、甚至是「腸道菌治百病」（再往前一步，就變成「吃 治百病」了…）。 以自閉症而言，如果它源於腸道，那是不是喝喝特製的優格或進行便便移植（FMT，Fecal Microbiota Transplant）就能「治癒」了？如果真的是這樣，可說是一大福音！ 「腸道微生物群的某些特性會因果性地促成自閉症」這個說法起源於 2011 年，近年來逐漸受到重視，以「autism」（自閉症）、「microbiome」為關鍵字搜尋學術論文與研究計畫的結果，也明顯展現這個趨勢。2024年的相關論文數達 102 篇，近年來相關主題的研究經費也達到每年 2000～2500 萬美元以上。 這個研究熱潮也帶來了商機：食品產業、生技新創公司與各種「身心健康」公司開發了各種產品與治療介入措施，包括特殊飲食、「心理益生菌」（psychobiotic），以及提供患者微生物群分析、腸道菌移植等臨床服務，大發利市。 不過今天要講的是一個壞消息。最近愛爾蘭都柏林三一學院的 Kelvin J. Mitchell團隊在權威神經科學期刊《Neuron》上發表了一篇回顧性論文，嚴厲的質疑了此一假說。其實不只是質疑，簡直是翻桌…本文指出一個恐怖的事實，就是支持這個理論的「三本柱」：對人類案例的觀察研究、小鼠模型實驗，以及臨床試驗，根本就是個「偽三角驗證（Pseudo-triangulation）」。本來用三種獨立的方式，如果能互相驗證的話，就會非常具有說服力。但是在「腸道菌—自閉症」研究中，這三種方法看似互相驗證，但由於各自充滿了缺陷，因此一旦嚴格檢驗，就變得搖搖欲墜了。 首先是「對人類案例的觀察研究」。典型的研究情境是這樣：找一群自閉症兒童當實驗組，再找一群神經典型兒童當作對照組（Neurotypical，這是「政治正確用語」，白話文就是沒有什麼問題的正常兒童，但是因為你說這些小朋友是「正常」的，等於是說第一組小朋友「不正常」，現在都要避免這種說法），採集他們的糞便樣本並進行基因定序，看看菌群有沒有差異。Mitchell 團隊分析了大量高引用率的相關論文後發現，雖然大家都宣稱發現了差異，但具體是「哪種」細菌有差異，卻是每篇論文都不一樣。這個領域的研究者發明了一個聽起來很厲害萬用術語，叫做「菌相失調（Dysbiosis）」，但說穿了只是「實驗組跟對照組的腸道細菌不一樣」而已。更糟的是，當樣本數擴大到數百甚至上千人時，那些原本看似顯著的關聯往往就消失了，或者被證明只是「飲食習慣不同」這種無聊的原因所造成的：「挑食」是自閉症兒童常見的習慣，可能根本就是挑食導致了腸道菌改變，而不是腸道菌導致了自閉症，這在邏輯上叫做「反向因果（Reverse Causation）」。我們常用的比喻是「太陽並不是因為你的鬧鐘響了才升起」（以前都是說「公雞叫」，但是這年頭會連結「公雞叫」跟「太陽升起」的年輕讀者可能越來越少了，所以換一種講法）。 接著是第二根支柱：動物模型實驗。生物學家將自閉症患者的便便移植給無菌老鼠（Germ-free mice），然後觀察老鼠是否出現「自閉症行為」，藉此來檢驗腸道菌種與自閉症的因果關係。不過老鼠和人類的腸道構造與生理機制大相逕庭，高達 85% 的老鼠腸道菌屬在人類身上根本找不到。強行把人類菌群塞進老鼠體內，產生看似自閉症的行為，可能並不是老鼠因為這些細菌而發生自閉症，而是根本是因為菌種大亂而導致「系統性崩潰」，牠們的異常行為根本與自閉症無關。 最後是「臨床試驗」。目前市面上充斥著各種聲稱能改善自閉症症狀的益生菌與糞便移植療法，其宣稱的證據大多來自「開放標籤（Open-label）」研究（包括整個領域被引用最多，達 ~1500 次的文章），也就是受試者和醫生都知道誰吃了藥，這種研究方法會引發「安慰劑效應」：你知道你正在接受最先進的治療，往往會「覺得」有改善，然後「有信就有效」，不只心理上、是真的會改善。為了避免安慰劑效應，所以應該採用「雙盲隨機對照實驗」（RCT，randomized controlled trial）。然而要命的是，目前極少數嚴謹的 RCT 研究結果卻顯示，糞便移植組與安慰劑組在症狀改善上並沒有統計學上的顯著差異。 簡而言之，本文所探討的一系列研究，並不是經過「反覆驗證、累積成果」的標準過程，逐漸建構堅實的基礎；比較像是研究者基於「腸道微生物群跟自閉症之間一定有些什麼」的信念，每個研究都採用不同的方法，找出蛛絲馬跡來支持這個信念，而沒有出現一致、可複製的結果。 以本篇文章的觀點來看，在不夠嚴謹的研究下，一窩蜂的將腸道細菌生態與自閉症的成因強行連結，忽略了遺傳、飲食習慣等重要因素，不僅可能浪費了寶貴的研究經費，更可能讓患者與家屬花費大筆金錢，在無效甚至有風險的商業療法中。不只自閉症如此，在其他關於「腸道細菌與疾病的連結」研究中，也常可見這種現象。 這個研究，發表於 2025/11/13 的「Neuron」（神經元）。在這篇論文發表的前一週，非營利組織「Wellcome Leap」宣布啟動一個腸道細菌與自閉症關聯的研究計畫，經費為 5000 萬美元。 當然，這個結果並不是完全否定這方面的研究，而是在提醒科學家們不要被一時的熱潮沖昏頭，為了「搶頭香」而採取了不夠嚴謹的研究方法，一個不小心可能會鬧出學術醜聞反而拖累整個領域的進展。像是今年諾貝爾生醫獎的「調節型 T 細胞」的前身「幻之抑制型 T 細胞」，就是個血淋淋的例子，把「能調控自體免疫的 T 細胞」這個領域整個黑掉，好在得獎的科學家們逆風而行，才讓正確的結果重新浮出水面。 人命關天的醫學研究，不小心可不行哪！ ＃腸道微生物群系（Gut Microbiome）＃自閉症 ＃腸道 ＃細菌 ＃臨床試驗 ＃神經元 ＃細胞 --Hosting provided by SoundOn