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Part E 我們的發現
Part E 我們的發現
二○○九至二○一○年間，在南極中山站及長城站採集而得的樣品數目，共包含甲殼類一百四十八隻、軟體類六十四隻、魚類六十三隻、棘皮類一百二十七隻、腔腸類兩隻、環節類兩隻和藻類兩種，共計四百零八個樣本，目前均已收藏在海生館的標本典藏室，而相信海生館亦是目前國內極區海洋生物蒐集數量與種類最完整的單位，其中部分樣本數較多的海洋生物樣品，除留作典藏研究之外，部分樣品已轉送至海洋天然物化學及海洋環境化學等相關研究室作進一步的研究與分析。
南極周邊水域在地理位置上為全球洋流的交會處，周邊水域生物的豐富度與歧異度有其特殊性，特殊的生態系統提供了豐富且多樣化的研究材料來源。
南極生物厲害的抗寒機制
在生物多樣性組成方面，因為南極只在夏天會繁生大量的浮游植物，造就食物金字塔中下層基礎的生產力，其他時間則窮冬閉藏，因此缺少了次級消費者，反而多了寄生或共生的物種形成穩定的生存關係，以度過寒冬，這些物種與寄主是否有共演化的關係，是值得深入研究的主題。
在南極，多數的生物都必須擁有特殊的保護機制，才可以度過寒冷的氣候，其中最廣為人知的就是魚類體內的抗凍蛋白，這些抗凍蛋白可以降低血液的凝固點，使它們的血液不會在低溫下凝固。
某些微小的生物，例如輪蟲可以休眠長達四個月，不吃不喝。海洋微細藻類則會凍結在冰中，藉由含有高鹽分的「鹵道」生存，亦即當海洋微細藻於凍結的冰中，因滲透壓及溶質效應的關係，海洋微細藻會發生脫水的現象。最後微細藻中只留下高濃度之鹽類，此高濃度的鹽類有助於減少微細藻內冰晶的產生，因而具有抗寒抗凍的效果。
此外，南極的鳥類也有特殊的適應方式，海鷗的腳通常可以維持在零度左右的低溫，但身體溫度卻可以高達三十二度，這樣的機制是為了減少腳掌與腳底下的冰層的溫差，減少熱量的流失。
而為了適應南極特殊氣候也出現許多寄生型生物，例如一些小型甲殼類以及蠕蟲、線蟲等，它們多半寄生在其他動物身上，獲取其養分。這樣的例子不在少數，例如南極魚類不管體內、體外，通常都有大量的寄生蟲，而單一個海綿族群上面就有成千上百的橈足類寄生。這些物種與寄主是否有共演化的關係，是值得深入研究的主題。
生長在如此特殊環境中的海洋生物，其生長和代謝過程中，和一般常溫下的生物，必然有所差異，因此也有極大機會產生並積累大量具有特殊化學結構，及特定生理活性和功能的天然活性分子，這些活性分子的特殊化學構造，就是海洋藥物研究與開發的基礎，而對於極端環境生物的研究更具有相當的助力。
海綿：具有發展為海洋天然藥物的潛力
例如在後續二○一一至二○一二年的採樣，從企鵝島的潮間帶裡發現到有兩小塊拇指大小的海綿碎塊。海綿已證實是最具發展為海洋天然藥物的海洋生物物種之一。這樣的發現令我們相當興奮，便開始留意是否在潮間帶間就可以採集到足夠實驗進行的海綿數量。（畢竟來南極不是容易的事，且活體生物非經允許不准帶出南極，而且就算帶回去也難以養活。）
海綿是海生館在南極採樣的主要目標物種之一，主因是屬於多孔動物門的海綿在海水中並無法移動，就外觀而言，也不像有堅硬骨骼可用於防禦的石珊瑚，或是具有刺絲胞的海葵，或是水母有攻擊性，因此在海洋中，牠本應該是獵食者喜愛的食物；但相反的，會攻擊海綿或以海綿為食的海洋生物卻相當少（幾乎沒有）。
研究顯示，在演化上，海綿利用共生在體內的微生物或是藻類，或是它自己本身能產生一些特殊的天然化合物，作為化學防禦機制（主動或被動都有可能）。這些海洋天然物往往具有相當特殊的生物活性，可以對抗癌細胞、抑制發炎反應、抗菌、抗瘧疾原蟲、抗病毒、免疫調節，甚至是抑制病蟲害等醫療或農業上極大的潛在發展價值，現已有自海綿中分離出的化學成分成功發展為抗癌藥物的實例。最廣為人知的就屬Cytarabine（Ara-C）和Vidarabine（Ara-A），前者是抗癌藥物，後者為抗病毒藥物，兩個都是來自於加勒比海海綿（Cryptotethia
crypta）所分離出的核甘酸類化合物衍生出的化合物，迄今已使用超過四十年。二○一○年十一月，美國食品藥物管理局（FDA）又通過一個來自於日本太平洋沿岸的大田軟海綿（Halichondria
Okadai）所分離出的halichondrin類化合物的衍生物E7389（eribulin）用來治療對於紫杉醇類化合物無效的末期乳癌病患，所以對於從事海洋天然物研究的我們而言，南極的海綿是個極為有趣的題材。
有一天，在長城灣一處礁石區的縫隙發現一個海綿群落，鮮黃色的海綿映入眼簾，令我們相當振奮。這個礁石區塊在漲潮時是整個淹沒在海水下，而且有相當多的礁石縫隙，進行地毯式搜索後，果然陸續在附近的尖石縫中發現了數種顏色或型態有差異的海綿（賓果！中大獎了）。無奈當時潮水開始漲上來，為了確保能安全離開，決定先回長城站從長計議，看如何可以採集到足量的海綿進行分析。隔天按著站上的潮汐表算好時間，在開始退潮時，立刻動身去採樣。海綿是海水裡的生物，它的生活環境不管如何靠近海面，還是在海面以下，採樣也是要將手伸進去海水裡面進行採集。（冷啊！）
我們依據之前的經驗，在工具間找到相當方便使用的器材，像是槌子、刮刀、長夾，但所有的器具都不如雙手靈巧方便，尤其當樣品是在幾噸冷凍石頭夾縫之間，因此我們還是得利用萬能的雙手，伸手進入攝氏約1度左右的海水裡。剛開始約十到二十秒還有相當敏感的觸覺，能夠感受海綿粗糙的表面跟岩石溼滑的不同觸感，不久之後，手的感覺急速下降，挖了一、兩塊海綿後，再伸進去水裡，已經感覺不到觸摸到的東西表面有甚麼差異，於是兩人不斷的換手交替，順利採集到不少樣本。最後兩個人的手皆凍到刺痛不已，臉色發白，褲子也都進水，仍覺得不虛此行。
南極生物萃取物可抗癌、抗發炎
目前自南極海域帶回來的樣品，經初步檢測分析發現：在體外的細胞試驗，極地海膽及橘紅蜈蚣櫛蛇尾（陽燧足）的有機粗萃取物，加入發炎的細胞或是腫瘤細胞中，發現這兩種生物的萃取物具有抗發炎及抗癌的生物活性，表示這兩種萃取物內可能具有能夠抑制發炎及殺死癌細胞的化合物存在，如能分離純化出化合物，分析出其化學結構，就能成為未來的候選新藥之一。
南極的海洋生物與熱帶及亞熱帶的生物有相當大的差異。對於極區生物所含化學成分的研究，過去受限於樣品採樣上的限制與後續生物樣品的供應，一直相當缺乏。只有少數的探勘是針對南極的海洋生物物種進行分類研究。
物種的多樣性與化學的多樣性經證實是息息相關的。二○○五年起，國際間對極地的海洋生物多樣性調查有相當大的進步，二○○七至二○○八年間的國際極地年（International
Polar Year）調查顯示，發現超過六千種海洋生物，涵蓋魚類以及各式各樣的無脊椎動物，多數為南極或南大洋特有物種，前面文章所提及的海天使就是南北極的特有物種之一。世人對於這些生物的基礎生物學與生態習性所知甚微，更遑論進一步研究其化學成分。未來在國內各研究團隊的合作之下，我們預期可以自極區海洋生物的體內獲取相當的潛在化學資源，在上、中、下游的研究，利用海生館已成熟的海洋生物科技與養殖技術加以串聯。
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