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執迷不悟,乙醚之誤:生物實驗用乙醚錯了嗎?

YTLai_96
・2015/11/30 ・3532字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 463 ・五年級

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cc by Mandy Jouan
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說到生物實驗,不知道從什麼時候開始,多數人第一個想到的就是「解剖」。而若說要怎麼把要解剖的動物犧牲掉,大概第一個想到的也就是乙醚了吧。

乙醚這個藥品,作為吸入性麻醉劑已經有一百多年的歷史(請見誰是麻醉第一人)。然而,由於乙醚易燃,而且作為吸入性麻醉劑的乙醚蒸氣與空氣混合即成為爆炸性混合物,一旦使用上稍有不慎引發燃燒爆炸,外科醫生和助手恐怕馬上就成了開刀患者隔壁床的新來病友。再加上乙醚麻醉後的恢復期長,而且還可能有噁心反胃的不良反應(WIKI1   WIKI2),乙醚在外科手術上的用途,早已讓位其他更安全的麻醉藥品。

cc by Chris Beckett
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但是,即使在臨床手術麻醉上的重要性早已退居龍套中的霸主,乙醚在大眾的印象中依然像是麻醉或迷藥的七武器之首。不但在電視上老是可以看到壞人拿著乙醚沾濕的白布蓋住苦主,然後苦主就白眼一翻兩腿一軟失去知覺任人擺佈,乙醚在台灣的生物實驗課裡頭,也常常被拿來將動物麻醉致死,以便後續解剖觀察。直覺的想,乙醚既然是歷史悠久的麻醉藥,用來將動物麻醉到死應該是恰如其分,不僅在犧牲動物的時候不會造成痛苦達成安樂死的要求,也讓動物在後續的實驗過程中不要受罪,不是嘛?

很不幸的,在台灣的生物實驗課現場,這樣的想法 / 做法幾乎都是大錯特錯。由於這個錯誤是如此嚴重又荒唐,實在得好好打打還在使用乙醚的人的臉。

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cc by polywen
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首先,台灣的生物實驗課最常用到的活體動物,大概非青蛙(牛蛙或虎皮蛙)莫屬。這些動物九成九九都是從市場買來的活跳跳個體,在實驗課上頭九成九九也是作為解剖觀察的對象,無論是高中選修生物裡頭就有的蛙類解剖實驗,還是大學的普通生物學實驗裡頭的單元皆是如此。在解剖之前當然要把青蛙安樂死(或鄉愿的稱之為「麻醉」,講得好像可以把青蛙肚子關起來然後就醒來活跳跳一樣),那麼,使用乙醚把青蛙安樂死,或是先使用乙醚把青蛙麻醉再以腦脊髓穿刺法安樂死,難道臭(錯)了嗎?

的確是臭(錯)了,而且是大臭(錯)特臭(錯)。

我們來看看乙醚的特性吧。乙醚的氣味相當不佳,會強烈刺激口鼻呼吸道的黏膜。既然會刺激我們的黏膜,那麼,對青蛙這樣皮膚通透性好到可以行部分呼吸功能、構造跟黏膜一樣缺乏緻密隔離層的動物來說,把它們丟到充滿乙醚蒸氣的密閉空間裡麻醉致死,恐怕就像是全身燒燙傷一樣強烈刺激致死。

乙醚對青蛙造成刺激和痛苦的證據之一,就是青蛙被乙醚麻死(或快死)後的腹部皮膚模樣(上面影片的開頭、跟這個第一張照片)通常都是粉紅甚至整片泛紅,而這樣的膚色通常都是在環境水體不乾淨、水中含氮廢物過高造成氨中毒的時候才會出現(而且通常是粉紅色而已)。想想乙醚在短短十幾分鐘就把青蛙搞成上面影片那樣的整片紅,那應該是怎麼樣的強烈刺激?

另外一個證據是,既然號稱是麻醉到安樂死,那麼動物應該是漸漸失去意識、不會有什麼掙扎才對。但是如果各位看過青蛙剛進乙醚瓶的反應(例如這個影片),那些抽動、突然跳躍和抹臉,根本不是安逸放鬆無痛苦的時候會有的行為。

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更糟的是,乙醚因為易溶於血液中,因此要達到麻醉效果所需時間也並不短(連結第三頁底)。所以,使用乙醚來犧牲青蛙,其實就是讓他在『全身刺激的痛苦』『緩慢的』昏迷失去行動能力,然後又在半死不活的時候被拿來切割流血到死,這樣的方法怎麼能夠稱做『安樂』?

又,從教師和學生的角度來看,乙醚也是一個相當危險的藥品:它的揮發性強、易燃易爆、毒性也高、對呼吸道黏膜刺激性強。真的萬不得已要操作,都應該要在抽風櫃裡進行。而且,乙醚即使被吸收後溶於動物體的血液裡,也還是會慢慢的揮發出來,所以當你用乙醚把青蛙弄死以後,整班學生跟老師一起埋著頭在解剖盤上翻攪時,其實也正在吸著剛剛被青蛙吸收到身體,然後慢慢散發回空氣中的乙醚,好像要跟痛苦死去的青蛙一起同甘共苦,讓乙醚燒灼黏膜一樣。而也因為乙醚易燃易爆的特性,就連這樣的屍體都應該要在安全抽風櫃中置放三十分鐘,再以塑膠袋密封移到防爆冰櫃裡,即使冰起來還不能放太久(連結第三頁底)。但是無論是抽風櫃或是防爆冰櫃,許多使用乙醚的教學場域根本都沒有這樣的設備,卻可以一直使用乙醚來犧牲青蛙,這還真是台灣生物教學的七大不可思議。

 

簡報1 簡報2

最後,使用乙醚還有一個重大風險,那就是「違法」。根據農委會的「實驗動物適用之安樂死方法及禁止使用之死亡方法」 表格所述,即使是哺乳動物,乙醚也只能用在小於125g的囓齒動物上,其他哺乳類通通是「不得使用」,至於其他脊椎動物裡頭,也沒有一種動物可以拿乙醚來安樂死。若是參考2013年版的美國獸醫動物安樂死規範,裡頭可是明白說了「乙醚用來安樂死是不被接受的(Ether is not acceptable for euthanasia.)」(22頁左上),附表三的「不可接受的安樂死主要方法」裡頭乙醚也名列其中(102頁)。今天若不是因為台灣的教學用動物使用毫無規範,動物保護法也沒有執行法法源和專責的執法人員在稽查,校園、課堂、社團、補習班或科學營隊裡的各個教學場域,根本不可能數十年如一日的依然使用乙醚來處理教學用動物。

至此,也許各位會問:既然歷史悠久的乙醚不能用來把青蛙安樂死,那可以用什麼方法呢?其實,有些版本的高中生物課本裡頭,早已出現了符合規範的人道犧牲方式,例如使用苯氧基乙醇,或者是也可以使用國外研究裡採用的丁香油。用這些藥品,讓青蛙在溶液中游著游著就昏迷,泡久一點就安樂死,不是比乙醚更好得多嘛?
(20161229補註:苯氧基乙醇和丁香油可以用來麻醉魚類和兩棲類,但是因為麻醉機轉是肌肉神經活性阻斷,所以在中樞神經失去作用之前會讓兩棲類呼吸衰竭而痛苦,因此依然不是真正的安樂死。顯而易見的跡象是,使用苯氧基乙醇和丁香油麻醉到死亡的過程中,牛蛙會有一兩分鐘的劇烈掙扎。但是,這兩種藥物比起乙醚對操作者是安全得多,對蛙類的刺激『可能』也還是比較小,因此用來取代乙醚應該還是可行。)

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另外,更進一步的反思,如果現在連蛙的解剖都已經變成高三選修生物的示範實驗,那麼強迫全班殺死一堆動物各自解剖的意義到底為何?如果為的是讓學生動手操作,試問就操作這麼一次,事前沒練習事後沒複習,這種體驗式的沾醬油目的,到底是有什麼學習意義?按圖索驥式的把所有器官構造點名指認過一次,這樣「好像學到了什麼」的感覺,反而消耗了珍貴的認知資源在膚淺的記憶上頭,阻礙了思考、提問、推理、歸納等真正的深化學習。

是的,我同意實驗課應該要可以有實體來操作、觀察和對照,但既然要看的只是各個外部型態和內部構造,使用研究結束後人道處理完準備銷毀的動物不行嘛?使用養殖場意外死去的雞、小豬、牛蛙不行嘛?使用路殺的動物個體不行嘛?使用鳥店寵物店死掉的個體不行嘛?使用可以一用再用的動物標本不行嘛?使用可以重複拆卸把玩的精細動物解剖模型不行嘛?有心的話,那麼多的選擇就在那裡,何苦老是一定要找活體動物,再使用乙醚或其他根本不安樂的方法把牠弄死解剖?

結果到頭來,大家想到生物實驗就只會想到把活體動物弄死解剖,但真的細問解剖到底學到了什麼,答案卻和犧牲得輕如鴻毛的動物性命一樣,飄散在茫茫的乙醚風中。

延伸閱讀:關於動物解剖實驗的操作與反思系列

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文章難易度
YTLai_96
51 篇文章 ・ 26 位粉絲
也許永遠無法自稱學者,但總是一直努力學著

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精神個案系列:麻醉醒來講外語?!
胡中行_96
・2023/06/15 ・1537字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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少年醒來了。他反覆地用英語說,自己在美國猶他州。[1]

這裡是荷蘭 Maastricht 大學附設醫學中心(Maastricht UMC+)的術後恢復室。少年踢足球傷到膝蓋,剛開完刀。外科護理人員判斷他麻醉尚未退盡,不以為意。然而數小時後情況依舊,精神科因此參與會診。[1]

荷蘭 Maastricht 大學附設醫學中心。圖/Nobbelicious on Wikimedia Commons(CC BY-SA 4.0)

精神狀態檢查

術後 18 小時,精神醫師為少年進行精神狀態檢查(mental status examination)。以下是個案報告中,記錄的幾個項目:[1]

  • 外表:此項目觀察病患維護個人衛生的能力,穿著是否合宜,外貌可有因病蒼老等。[2]時年 17 歲的白人少年,服儀整潔,躺在床上。[1]
  • 情緒:這是病患的主觀感受,通常就是直接問他們當下覺得如何。[2]該少年的心情愉快,顯然不受病況影響。[1]
  • 表情:有些精神病患會出現跟情緒不吻合的表情,例如:該哭的時候笑,或者說自己心情好,卻一直哭。[2]少年的表情正常。[1]
  • 行為:某些精神狀態、生理疾患或藥物副作用,會改變病患的行為。比方說,狂躁症患者亢奮的舉止;巴金森氏症使動作僵硬緩慢;亦或是因藥導致的非自主性運動等。[2]本案少年輕鬆自在,與醫師握手打招呼,以開放的態度對話,且有適當的眼神接觸。[1]
  • 認知:常見的項目有清醒程度、專注力、記憶力、抽象推理能力,以及辨識人、時、地的定向力等。[2]少年稍早在恢復室,以為自己位於從來沒去過的美國,又不認得父母,就是定向力異常。到了精神科問診的時候,醫師沒有發覺異樣,並認為他的智力約在平均水準。[1]
  • 感知:人在沒有外界刺激的狀況下,不該接收到感官訊號。[2]少年的感知正常,無幻覺。[1]
  • 思考:此項分為模式和內容。[1]前者是指思路是否清晰,還是雜亂無章;後者則要看病患的思緒可有圍繞特定主題,像是擔心遭受迫害,或是想自殺等。[2]醫師認為少年的思考模式與內容都正常,沒有奇怪的妄想。[1]
  • 言語:一般是觀察說話的語調、節奏、速度、音量和流利程度等特質,[2]當然這裡得加上語言的種類。就讀高中三年級的少年,平常除了學校的英語課,生活中都講荷蘭語及該國南部的林堡語(Limburgish)。現在他卻用英語跟醫師溝通,而且只擠得出簡短的荷蘭語答覆。不過,比起先前完全聽不懂荷蘭語,這已經好得多。醫師評論其英語,雖然帶有荷蘭腔,但發音大致清晰正確。護理人員及少年的母親,則認為他的英語相當流利。[1]

外語症候群

麻醉劑會暫時改變腦部連結,也許是認知功能恢復較慢,或者用藥種類的選擇,有時便引發令人困惑的甦醒譫妄(emergence delirium)。外語症候群(foreign language syndrome)可能算是其中罕見的類型,而非獨立的診斷。過去的學術文獻裡,相關案例以成年人居多,症狀維持的時間長度,不論年紀則從 25 分鐘至 28 小時不等。[1]

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術後 24 小時,少年的朋友們前來探訪。他以荷蘭語對答如流。翌日,少年再次接受精神狀態檢查。這回醫師的描述,涵蓋了另一個重要的項目──病識感[1]也就是病患本身對病況的理解。[2]少年表示,他有意識到自己術後僅懂英文,以為身處異地,又認不得人。既然精神狀態似乎都已恢復,同時神經科方面的檢查也無異常,隔天他便回家。[1]

或許如同動物實驗中,麻醉對未成熟個體認知功能的影響較為長久。過了3週,少年告訴精神科診所的醫師,他容易累,注意力比開刀前差。他在出院後 2、5 和 10 個月,持續回診追蹤,所幸後來症狀逐漸改善。[1]

參考資料

  1. Salamah HKZ, Mortier E, Wassenberg R, et al. (2022) ‘Lost in another language: a case report’. Journal of Medical Case Reports, 16, 25.
  2. Voss RM, M Das J. (12 SEP 2022) ‘Mental Status Examination’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.

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那天下了一場「動物雨」!!
胡中行_96
・2023/03/13 ・2173字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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澳大利亞北領地的 Tanami 沙漠,有一個叫做 Lajamanu 的偏遠小鎮。2023 年 2 月 19 日晚間,突然下起驟雨。[1]直至隔天早晨,累積了 61.4 毫米的雨量。[2, 3]降雨期間,魚群也跟著從天上落下。[1]

19 世紀英國畫家 George Cruikshank 描繪俚語「raining cats and dogs」的概念。圖/參考資料 5(Public Domain)

動物雨的種類

英文俚語「raining cats and dogs」,以「降下貓狗」形容大雨滂沱[4]19 世紀的英國畫家 George Cruikshank,還拿這個比喻當題材,創作虛構作品(上圖),抱怨糟糕的天氣。[5]事實上回顧歷史,其他動物比較常由空中砸下來。早在西元前 1 世紀,羅馬博物學者老普林尼(Pliny the Elder)就曾記錄,隨著暴風雨墜落。文藝復興時期開始,更不時有版畫描繪此類事件(下圖)。除了與上述雷同的情形,也有的個案。 [6]19世紀以降的文獻,則增加了蜘蛛螞蟻蝸牛淡菜(貽貝)、寄居蟹,以及各色蠕蟲等千奇百怪的案例。[7]

16 世紀版畫:天空降「魚」。圖/參考資料 6,Figure 2(Public Domain)
17 世紀版畫:天上掉下大量的蛇(左)和鼠(右)。圖/參考資料 6,Figure 3(Public Domain)

許多動物雨的紀錄,要不是歷史悠久,死無對證;就是鄉民口述,人微言輕。信者恆信;質疑者則當是鄉野奇談,嗤之以鼻。然而,若有科學家挺身背書,那就不一樣了。1947 年 10 月 23 日,美國路易斯安那州野生動物與漁業局的生物學家 A.D. Bajkov,在該州的 Marksville,親身體驗奇妙的自然現象。他事後撰文,投稿《科學》(Science)期刊,[8, 9]興奮之情躍然紙上:

「那天早上 7、8 點之間,2 到 9 英吋(約 5 到 23 公分)的魚落在樹梢和院子裡」,使這個南方小鎮的居民困惑之餘,群情激昂。當時他和妻子正在餐廳裡享用早餐,一聽服務生說魚群從天而降,便立刻跑去蒐集。Marksville 銀行的總裁 J.M. Barham 表示,起床就發現數以百計的魚落在自家院子裏,鄰居太太家也是。7 點 45 分,1 名該銀行的員工和 2 個商人的路途,則遭魚群阻斷。[8]

「離餐廳半個街區外的銀行附近,平均每平方碼(約 0.84 平方米)就有一條魚。」有的慘遭車輛輾壓;有些則落在房子的屋頂上。「牠們屬於在地的淡水魚類…」這名生物學家如數家珍地,列舉了一堆名字。然後說他將撿來的魚,全部裝成一罐,泡福馬林,要「分送數個博物館」。[8]

水龍捲

根據美國國會圖書館的介紹,動物雨的肇因或許不只一種:許多科學家將矛頭指向,形成於陸地,並行經水域的水龍捲(waterspouts)。其最高風速為每小時 100 英里(約 161 公里),中央低壓渦漩(vortex),會像吸塵器般,吸入周圍的水、空氣,以及包含生物在內的小東西。水龍捲移動的過程中,因為逐漸失去能量,沿路容易掉東掉西,造成動物雨等現象。美國普渡大學的 Ernest Agee 教授,「曾見過小池子的水,整個被路過的龍捲風淨空」,所以覺得天上要是砸下幾隻蛙,也算頗為合理。[10]不過,如果水龍捲夾帶的,不是動物,而是石頭,就可能變成危險的石頭雨。這種情形,有時會被誤認為來自外太空的隕石雨。[6]

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上升氣流

南伊利諾大學的 Doc Horsley 教授等科學家,認為上升氣流(updrafts),也會導致動物雨:暖空氣由地表高壓處,向上升到較冷的低壓處。在暴風雨中,能超過每小時 60 英里(約 97 公里),幾乎與中等水龍捲相當,所以擄走小動物的潛力,也不遑多讓。[10]

一起掉落的物種

水龍捲和上升氣流,都是從路經之處,任意搜刮。既然被帶走的東西包羅萬象,為何同時落於一處的,卻是相近的物種?美國華盛頓大學的 William Hayden Smith 教授解釋:當風力漸減,重的東西,會比輕的先掉下來。於是,尺寸和重量雷同的個體,便一起墜落。[10]

魚還活著…

講了半天,所以那些澳洲沙漠裡的魚,後來怎麼了?當地的議員 Andrew Johnson Japanangka,告訴 ABC 新聞臺,有些魚落地後倖存。「被孩子們撿起來,保存於瓶罐裡。」同樣的事件在 1974、2004 和 2010 年,亦曾發生過,部份居民甚至記得當年的情景。總之,這在該小鎮,雖然罕見,但算是正常。[1]

  

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參考資料

  1. Allison C, Trevaskis L, Barwick A. (21 FEB 2023) ‘Fish ‘rained from the sky’, outback community says, in freak weather event’. ABC News.
  2. Lajamanu, Northern Territory – February 2023 Daily Weather Observations’. Australian Bureau of Meteorology. (Accessed on 24 FEB 2023)
  3. Notes to accompany Daily Weather Observations’. Australian Bureau of Meteorology. (Accessed on 24 FEB 2023)
  4. Cambridge University Press. ‘It’s raining cats and dogs!’ Cambridge Dictionary. (Accessed on 23 FEB 2023)
  5. George Cruikshank. ‘Very Unpleasant Weather, or, the Old Saying Verified “Raining Cats, Dogs, & Pitchforks.”!!!’. Yale Center of British Art. (Accessed on 23 FEB 2023)
  6. Franza A, Morelli M, Faggi D, et al. (2021) ‘To be or not to be, that is the question: The Marsala meteorite (Italy, 1834) and the role of the doubtful meteorites in the history of meteoritics’. Meteoritics & Planetary Science, 56(5): 922-943.
  7. Berenbaum MR. (2015) ‘Who’ll Stomp the Rain?’. American Entomologist, 61(3): 133–135.
  8. Bajkov AD. (1949) ‘Do Fish Fall from the Sky?’. Science, 109(2834): 402
  9. Dennis J. (2013) ‘6. It’s Raining Frogs and Fishes’. In: It’s Raining Frogs and Fishes: Four Seasons of Natural Phenomena and Oddities of the Sky. Diversion Books.
  10. Science Reference Section. (19 NOV 2019) ‘Can it rain frogs, fish, and other objects?’. U.S. Library of Congress.

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浣熊喜歡洗手,不是因為愛乾淨?大角羊的角,可以跟全身骨頭一樣重?5 個你意想不到的動物冷知識——《天生就是超級咖》
遠流出版_96
・2022/12/29 ・1190字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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1. 愛情召喚陣:雄性白斑河豚會藉由沙畫來吸引雌性產卵

在日本奄美大島有一種白斑河豚,會花一周的時間,在海底打造直徑為自己身長20 倍的巨大圓形沙畫,像是海底的麥田圈!但河豚這麼做的原因不是為了藝術,而是為了吸引雌性。沙畫特殊的沙丘構造使得中央留下了細緻的沙,雌性便在此產卵。

2. 非賣品:青蛙利用液壓的原理將舌頭快速射出

青蛙的舌頭上層有黏質蛋白可以用來沾附獵物,舌頭肌肉間空隙充滿了水,當發現獵物時,可以利用液壓的原理讓平時捲起的舌頭快速而精準地射出。不但如此,舌頭可以觸及的角度還十分廣闊多變喔!

3. 交叉:雄性大角羊的角重量可達身體其他骨頭的總重

大角羊的角是永久性的,不會脫落,雄性的角可重達14 公斤,跟全身的骨頭一樣重,用來對抗捕食者和爭奪交配權。但若是長的角度不正確,有可能會影響進食,導致餓死,或甚至插入自己的頭部而導致死亡。

4. 本末倒置:浣熊喜歡洗手或洗食物不是因為愛乾淨

牠們十分依靠手部觸覺來辨識物體,浣熊前爪的觸覺神經數量高出大部分的哺乳動物四到五倍。並且前爪浸泡在水裡時觸覺會變得更為敏銳,所以就產生了浣熊什麼東西都要放入水中感覺一下的習性。

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5. 旋轉馬殺雞:鱷魚和成年的海牛可以和平共存

在美國的佛羅里達州的水域,可以看到海牛與鱷魚和平相處在同個環境的情況,儘管鱷魚看似兇猛,但牠們鮮少會去攻擊成年的海牛,有時甚至可以看到鱷魚和海牛共游的情況,鱷魚有時還會攀附在海牛身上搭便車。

——本文摘自《天生就是超級咖》,2022 年 10 月,遠流出版,未經同意請勿轉載

遠流出版_96
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遠流出版公司成立於1975年,致力於台灣本土文化的紮根與出版的工作,向以專業的編輯團隊及嚴謹的製作態度著稱,曾獲日本出版之《台灣百科》評為「台灣最具影響力的民營出版社」。遠流以「建立沒有圍牆的學校」、滿足廣大讀者「一生的讀書計畫」自期,積極引進西方新知,開發作家資源,提供全方位、多元化的閱讀生活,矢志將遠流經營成一個「理想與勇氣的實踐之地」。