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【原來作物有故事】鴉片 解除苦痛也捎來痛苦

罌粟花。圖片來源:Wiki

我們在讀中國近代史的時候,一定會讀到「鴉片戰爭」!發生在1840年6月21日的「鴉片戰爭」,英國遠征軍僅僅以五艘戰艦、三艘汽船與21艘運輸船就打敗了有三億人口的中國。從此中國就落入了不斷割地、賠款的悲慘境地…究竟鴉片是什麼呢?

鴉片是由罌粟花未成熟蒴果分泌出來的乳汁製成。黃昏時工人用刀片小心地把未熟蒴果從表皮輕輕割開幾道傷口,流出來的乳汁凝結在蒴果的外面,第二天一早再去採收,曬乾或陰乾後就是鴉片。

未成熟罌粟蒴果割破流出的乳汁。
圖片來源:Wiki
罌粟原產於地中海的東部,希臘人、羅馬人很早就會利用它了。文學作品「奧德賽」裡提到鴉片,醫學之父希波克拉提斯也提過它的療效。因為鴉片止痛效果非常好,所以在中古時代的歐洲,鴉片大量地被使用在醫療上。不過,醫生們很快地也發現了它的副作用:上癮。歷史上許多名人都曾經因為服用鴉片來治病,最後成為癮君子!如「雙城記」的作者狄更斯、浪漫派詩人雪萊等,都是鴉片的手下敗將呢!

至於鴉片戰爭是怎麼一回事呢?我想大家在歷史課上應該都知道蠻多的,我們在今年初的「茶葉 改變中國命運」裡面也提到了一點。當時英國每年大量的向中國購買茶葉、瓷器、絲織品,但是中國卻幾乎不跟英國買任何貨物,為了平衡對中國的貿易逆差,便決定要賣鴉片給中國人;但是中國從明朝末年便已經知道鴉片的危害,早就禁止販賣鴉片了!於是他們就偷偷地從印度把鴉片賣進中國,使中國到了道光皇帝的時候,全國竟然有三百萬人吸毒!道光皇帝便派了林則徐去廣州查緝、沒收了許多鴉片運到虎門銷毀。可是當時的英國政府不甘心損失這麼多鴉片,便決定要向中國開戰。

雖然開戰的結果中國輸了,鴉片繼續源源不絕地輸入中國,可到了1906年,歐洲各國發現他們自己國內吸毒的人口也急速上昇,這時才發現害人害己,只好回過頭來跟中國聯手查緝毒品,從此鴉片在全世界都成了非法的物質,即使因為醫療上的用途要使用它,也需要申請。

當然,現在醫院裡並不是使用鴉片,而是它的主要成分:嗎啡。嗎啡是在1804年,由德國的科學家塞特內爾從鴉片裡面分離出來並命名的。為什麼命名為嗎啡呢?因為鴉片有止痛與鎮靜的效用,可以讓不舒服的病人睡著,所以就用了睡神(Morpheus)的名字來幫鴉片裡面的主要成分命名。

跟鴉片有關的毒品,除了嗎啡,還有可待因與海洛英。可待因也是罌粟果實的產物之一,有時會出現在咳嗽糖漿裡,所以服用咳嗽糖漿的時候要留意喔!至於海洛英則是在1874年由萊特以嗎啡為原料製成,原來是希望可以找到不具有成癮性的嗎啡衍生物,但後來發現海洛英一樣會有成癮性,當然也就隨著鴉片一起被查禁了。

不論是鴉片、嗎啡、海洛英,它們主要的作用都是在我們大腦的獎勵中心、讓我們產生欣快感,會使人想要再體驗一次;但是體驗完了以後回到現實的反差,會使人產生依賴性。更糟的是,當依賴性產生了以後,很快就發現原來的量不夠,還要再多、更多!許多吸毒者就是因為這樣,不但自己無法工作,還因為需要更多的錢去買毒品,造成家庭的問題呢!不過,因為極度的疼痛(如癌症末期)還是需要嗎啡的協助,所以在澳洲、印度與土耳其都有藥用罌粟的種植,但也都有嚴密的管控。在澳洲的藥用罌粟田,人們很驚訝地發現:不是只有人會對鴉片上癮!當地的小袋鼠在誤打誤撞闖進罌粟田裡後,竟然也成了癮君子,一再地闖進田裡「過癮」、甚至high完以後昏倒在田裡…但是袋鼠是保育類不能捕殺,又好氣又好笑的農夫只能把小袋鼠們一一抬到田邊,唉!

(本文經編輯後刊登於2017.5.16國語日報科學版)


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植物是地球的能量工廠

地球上最重要的反應應該就是光合作用(photosynthesis)了,就如植物的頂芽生長點是地球上最重要的組織一般。這是由於地球上的異營生物無不依靠自營生物作為直接或間接的食物來源,而自營生物的養分幾乎都是由光合作用而來。
葉片是獲取能量的小尖兵
自營生物的器官衰老是非常複雜的機制。在秋天撿起一片地上的黃葉,與仍在樹梢上翠綠的葉子相比,會發現黃葉的重量較同等大小的綠葉輕很多;這是因為植物會將衰老葉片中剩餘的、可利用的物質分解後運回,提供其他組織再運用。不若異營生物,由於每一個器官、組織都需要由自己生產的能量來製造,因此自營生物在淘汰老廢器官與組織時,一定會將殘餘的養分盡可能的回收。汰舊換新對所有生物都是一整年的工作,但對於多年生的落葉樹來說,每年春秋二季會發生大規模的迎新去舊,是它們一年兩次的大工程。
當時序慢慢進入秋天時,植物體內可藉由光敏素(phytochrome)感應逐漸加長的黑夜。光敏素是由兩個多肽組成的雙體(dimer),每個多肽有一千多個氨基酸那麼長,並加上一個色素分子(phytochromobillin)。光敏素將季節的信息送到頂芽,頂芽便開始進入休眠;其它的葉片啟動衰老機制、將可以回收的養分盡量回收之後,隨著連接葉柄與莖的薄壁細胞死亡,毫無生氣的葉片因自己重量的垂墜,被拉離開植株,飄落到地面。
這一切雖然看似與光合作用無關,但它卻是背後的影武者。在夏季的尾聲,隨著日照時間減少,植物能進行光合作用的時間縮短;同時,因為太陽的角度逐漸偏斜,在有限時間內,植物能捕捉到的光能也逐漸減少。以經濟的角度來看,光合自營生物此時若仍維持著龐大數量的葉片,並不是一種聰明的做法;於是有些樹木選擇將葉片中的養分回收儲存,同時降低所有的活動來過冬。等到冬去春來,可進行光合作用的時間變長了,加上太陽的角度逐漸轉正,植物以光敏素覺察到黑夜時間逐漸縮短,新芽便開始萌發,葉綠素的合成與葉綠體的發育,讓新生的葉片抹上了一層層的綠意。
由此可知,光合作用需要捕捉光能、以及將光能轉換為化學能的「用具」,並且,這些用具要能夠被恰當地放置在可以接收到足夠光能的地方。除了少數因為生活環境而必須修改基本設計的植物以外,絕大多數植物執行光合作用的主要部位是葉片;而葉片中用來捕捉光能的用具就是光系統(photosystem)。
抽絲剝繭光系統的運作
在葉綠體的類囊體膜(stromal membrane)上,可以…

孔雀秋海棠的光合作用魔術

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之前的研究已經發現,這些孔雀藍,應該是來自於被稱為虹彩體(iridoplast)的一種色素體(plastid)。虹彩體位於葉片上表皮的細胞中,為葉綠體的變體。在最近的研究發現,這些虹彩體的類囊體(thylakoids)以一種不尋常的方式排列:每疊葉綠餅(grana)由三到四個類囊體組成,厚度約為40奈米;而一疊一疊的葉綠餅之間的距離約為100奈米。


一般的葉綠體,通常葉綠餅的排列是散亂的(如圖);孔雀秋海棠的虹彩體的葉綠餅卻排得如此整齊,有什麼作用呢?

研究團隊測量了20個虹彩體,發現它們的特殊構造賦予它們反射435~500奈米的光波的能力。這個波長正好就是藍光波段的最右邊,與綠光交界的位置。這就是為什麼孔雀秋海棠是藍色的原因吧!

不過,這些虹彩體不只是會反射藍光而已。研究團隊還發現,虹彩體讓孔雀秋海棠吸收較長波的綠光與紅光的能力提升了!這對孔雀秋海棠是非常重要的,因為它們通常在熱帶雨林的地面上生長。

在熱帶雨林裡,光線都被大樹給遮住了,使得地表的光線極弱。弱到怎樣的地步呢?大約是樹冠光線強度的百萬到千萬分之一喔!而且還不只是光線變弱而已,因為雨林中的大樹們把進行光合作用所需的兩個主要波段的光(460奈米與680奈米)都吸收得差不多了,在這樣的環境下,孔雀秋海棠如果不發展出吸收一點綠光的本事,還真的會混不下去。

事實上,因為這些特殊的構造,虹彩體比一般的葉綠體進行光合作用的效率更高。研究團隊藉著測量葉綠體的螢光(葉綠體進行光合作用時,一部份的葉綠素會把吸收的光以暗紅色的螢光發射出去;所以可以藉著測量螢光了解植物進行光合作用的效率)發現,虹彩體進行光合作用的效率,比一般的葉綠體都好。不過,當光線變強的時候,虹彩體的效率就沒有那麼好了;這或許就是為何,當我們把孔雀秋海棠種在光線…

【原來作物有故事】世界最大的草本植物 香蕉

作者 葉綠舒(慈濟大學生命科學系助理教授)、王奕盛、梁丞志(慈濟高中)

香蕉(Musa x paradisiaca),在生活中隨處可見的一種水果,吃起來鬆軟香甜,大人小孩都喜愛。也因此,香蕉在台灣,曾經為我們帶來了高達一年一億美元的外匯,這為我們帶來龐大利益的水果,又是如何進入台灣呢?讓我們一起來了解香蕉這個水果吧!

香蕉在台灣又稱甘蕉、芎蕉、芽蕉、弓蕉,為多年生草本植物,也是世界上最大的草本植物。我們現在吃的香蕉稱為華蕉,是小果野蕉的三倍體,它在台灣被稱為「北蕉」,應該是因為兩百多年前從大陸華南廣東、福建地區引進時,由於從北部基隆港引入,就得到這個名字了。目前全世界有135個國家栽種香蕉,全世界生產的香蕉有15%供外銷。

香蕉最早可能是在東南亞與巴布亞紐幾內亞馴化,考古發現可以追溯到公元前五千年。究竟是何時傳入台灣有很多不同的說法,可能是在200多年前來自福建,到了日治時代,由於日本人愛吃香蕉,在台灣各地試種,發現中南部最適合種香蕉;因此主要產地集中在中南部地區,尤其在高雄市旗山區最多。旗山區曾被稱為「香蕉王國」,在1907年已有香蕉外銷日本;到了1967年(民國56年),旗山出產的香蕉佔全國總產量的58%,逼近全國出口值的十分之一,成為當時台灣的主要經濟命脈之一。後來因為不敵菲律賓與中美洲各國的競爭,目前主要提供國內食用。

美洲的香蕉主要由中美洲國家進口,但是出口香蕉的利益為少數公司所把持;公司為了自己的利益,要求農民使用危險的農藥處理香蕉,使得中美洲農民的健康被殘害,甚至無法生育!隨著公平貿易興起,農民不需要再使用危險的農藥,收入也提高了不少,生活也獲得改善。


雖然我們目前食用的香蕉主要是華蕉,但是在1950年代時全世界主要的香蕉卻是被暱稱為『大麥克』的大米七香蕉。為何大米七香蕉會被華蕉給取代呢?因為當時黃葉病在全世界大流行,由於栽培用的香蕉都是三倍體,只能以無性生殖的方式繁殖;無性生殖的好處是所有的香蕉口味都是一樣的,但是壞處就是一旦有病蟲害出現,因為所有的香蕉都是一樣的,感染便如野火燎原一般地散播開來!眼看著全世界的香蕉產業就要不保,還好當時發現華蕉對黃葉病有抵抗力,於是農民紛紛改種華蕉,華蕉便一躍而成世界香蕉的主要品系了。


除了華蕉以外,在台灣我們還可以買到芭蕉、粉蕉、紅皮蕉(俗稱蘋果香蕉)其他不同的蕉類水果。在台灣,大部分的香蕉都是生吃;不過在世…