採訪撰文／李坤能、吳靜昀
圖片提供／蔣鎮宇、曾晴賢
翻譯／張詩白
特別感謝 / 成功大學生命科學系蔣鎮宇教授、國立清華大學生命科學院生物資訊結構生物研究所暨生命科學系曾晴賢教授
  
當紅影集〈CSI犯罪現場〉中，鑑識專家可以利用遺留在犯罪現場的一滴血、一根毛髮或一小片組織殘片還原真相、找出兇手，同樣的分子科技，到了生物學家手中，又能解開哪些生物之謎呢？就由專研於植物學的成功大學生命科學系蔣鎮宇教授，以及魚類研究專家清華大學曾晴賢教授以不同層面的專業學術，帶領我們一同窺探這些物種間的生命密碼。
  
突破困境的新技術
   
位在亞熱帶又多崇山峻嶺的臺灣，本來是生物多樣性極豐富的地區，這點從日治時代的野外調查紀錄可見一斑。當臺灣本土物種的存續受到威脅，以保育為目的的國家公園便因應而生。國家公園剛成立時，只希望能減少人類對物種原生地區的開發與利用，減少遊客對當地環境的影響與破壞，以及人類對於特定物種的捕獵。但光是這樣並無法達成永續經營的目的，因而才漸漸演變成現在的管理模式。生物多樣性強調的是永續利用，要怎麼呈現生物多樣性，才是現今的課題。成功大學生命科學系蔣鎮宇教授說︰「以學者的角度來看，以前是調查，弄一個漂亮報告出來，但這種作法已經不能滿足現況。」
  
以國寶魚台灣櫻花鉤吻鮭為例︰目前國家公園所進行的台灣櫻花鉤吻鮭復育計畫，每年將一千多條復育出的魚放回原生溪流，但存活的數量總是只剩幾條，這是因為該物種本身對於環境的抵禦能力不足。物種對於環境的抵禦能力，追根究底可以歸結到牠們基因的多樣化程度。然而基因的多樣性，若是只有靠野外調查和形態分類是無法判斷的，唯有利用分子生物技術，才能得知一個族群中的基因是否具有多樣性。

分子生物技術的範圍很廣，應用在物種親緣關係遠近的分類上是所謂的分子指紋（fingerprinting）技術，這種技術是利用了微衛星 DNA（microsatellite DNA）或粒線體DNA等一小段的特定DNA序列。而這樣的小段DNA序列變異，已足以區別各種生物的差異，更進一步，甚至可以分析整個生物個體的DNA 序列，建立所謂的遺傳資料庫。

台灣櫻花鉤吻鮭的危機
   
臺灣純淡水性的魚類種類並不多，若加上洄游性的魚類，共約有二百多種。目前由於人類對河川環境的影響與破壞，導致魚類種類愈來愈少，實地進行野外調查時，一條河川只能發現三、四十種的魚類。這些淡水性的魚類當中，大家在保育上最重視也最具有指標意義的物種就是台灣櫻花鉤吻鮭。
  
目前台灣櫻花鉤吻鮭分布於大甲溪上游之七家灣溪的數個支流，因為地理上的區隔和障礙，各支流間的鮭魚無法自由的穿越，造成一個大族群被劃分為許多獨立的小族群。但小族群的各自獨立會導致近親繁殖，造成基因的劣化，使遺傳的多樣性降低。清華大學生命科學系的曾晴賢教授告訴我們，藉由研究鮭魚族群的基因差異，確實發現目前台灣櫻花鉤吻鮭已經面臨基因劣化的危機。
  
根據曾教授的研究指出，區隔台灣櫻花鉤吻鮭族群的元凶之一是七家灣溪的防砂壩，台灣櫻花鉤吻鮭雖然強健，卻也無法越過高高的防砂壩。幾年前，雪霸國家公園進行了在國際上的一個創舉──將4個已經建好的防砂壩拆除，讓鮭魚個體可以自由來去。經過後續的追蹤研究，此一措施對於改善台灣櫻花鉤吻鮭基因劣化的問題成效極佳。

  
另外，國家公園也將人工繁殖復育的魚群加以放流，只要放流的台灣櫻花鉤吻鮭族群數量夠多，我們可以期待十幾年後，鮭魚族群的遺傳基因的多樣性將會增高許多。
    
曾教授還說︰「雖然物種親緣關係間的研究和遺傳資料庫的建立，並非保育的核心工作。然而，一旦物種的存續面臨關鍵時刻，若無相應的研究，人們將會措手不及。」簡單幾句話，清楚的點出了相關研究工作的重要性。

   
從最根本來研究外來物種入侵的問題
  
根據蔣教授的說明我們知道，很多物種在原生地不會造成威脅，但漂洋過海後就變成可怕的環境殺手。美國最嚴重的入侵物種──山葛藤，會盤踞一整片山頭，原有的植物全部不見了，攀附並纏滿了一棵棵參天大樹。這種在台灣不曾造成威脅的豆科植物，為什麼會變得這麼可怕？想知道原因，微衛星DNA的研究，就可以從最根本，讓我們得知外來種入侵問題的答案。
   
微衛星DNA技術目前已廣泛應用在國家公園的物種研究上，蔣鎮宇教授曾接受玉山國家公園委託，分析玉山國家公園代表性植物玉山杜鵑之遺傳結構及分化程度，至玉山、南橫等高山地區採集玉山杜鵑及森氏杜鵑，藉由分子生物技術得到重大發現，玉山杜鵑和森氏杜鵑應為同種，兩物種的特徵常受到外部環境影響，經以葉綠體DNA片段分析，證明玉山杜鵑和森氏杜鵑為同種，外在特徵不一應是玉山山脈及中央山脈不同地區高度遺傳分化的結果，其中，南橫關山嶺山的玉山杜鵑保有最最高的基因岐異度，顯示此族群冰河時代可能即已存在。
   
蔣鎮宇教授還告訴我們︰經過微衛星DNA研究分析山葛藤的樣本後，發現這種植物到了美國後，就發生了生殖方式的改變，從有性生殖變成無性生殖，無性生殖的特色就是可以大量而快速的增加個體數目，在野外恣意生長。相似的例子就是困擾台灣的小花蔓澤蘭。在原產地墨西哥，並不會像臺灣這樣生長得漫山遍野，造成著名的綠癌問題。植物的行為改變，從基因上去看，裡面有兩個極端：山葛藤和小花蔓澤蘭的基因多樣性度低，導致物種可以快速繁衍。但歧異度高也造成浩劫，如美國的另一大為害物種檉柳，這種植物引近美國後，個體比原產地大了好幾倍，而檉柳是一種會大量吸收水分的植物，將濕地、河流吸乾，它的巨大樹根穿透至地下水層，則會讓地下水枯竭。檉柳植株變得巨大的原因就是檉柳在東亞有兩種，本來老死不相往來，因為好事者讓兩種雜交而改變了它的形態。這些原本都被劃分為生態的問題，卻可以用分子生物技術的研究而揭開謎底，在生物學的領域，沒有任何一門學問是完全獨立的，就像分子生物的研究結果可以提供作為生態的證據，而研究的成功與否取決於是否採用了適當的技術工具。

 
蔣鎮宇教授簡介
 
目前為成功大學生命科學系教授，專長興趣是植物分類學、物種演化、族群遺傳。曾獲國科會2007年度傑出研究獎、2005年榮獲日本植物研究期刊年度獎、2004年榮獲美國AAAS科學促進學會會士等。

 
曾晴賢教授簡介
 
國立清華大學生命科學院生物資訊結構生物研究所教授兼生命科學系系主任。淡水魚類研究專家，參與許多演講與活動，積極推動環境保育。與各地的原住民和護溪 隊密切互動，向他們解說正確的生態保育觀念和魚類的知識，提供魚道的改善方法和河川環境的保護方式，希望藉由這些努力逐漸改善河川的生態環境。