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氣候變遷恐釀深海災難,中研院揭密:軟絲等高智能掠食者大腦萎縮,海洋生態系將翻盤

氣候變遷恐釀深海災難,中研院揭密:軟絲等高智能掠食者大腦萎縮,海洋生態系將翻盤

中研院臨海研究站長期累積的頭足類動物跨世代飼養技術,使研究團隊得以在受控的酸化條件下穩定培育軟絲。

中央研究院。攝影/蘇淮

軟絲腦部萎縮竟是氣候變遷惹的禍?中研院最新研究引發國際關注,二氧化碳排放導致海洋酸化,影響的不僅是烏賊的視覺,更導致腦部明顯萎縮,長久下來,將牽動整個海洋生態系。

氣候變遷導致海洋吸收大量二氧化碳,造成全球海洋酸化持續加劇。中央研究院細胞與個體生物學研究所副研究員曾庸哲領軍的國際團隊發現,長期暴露於酸化海水中的萊氏擬烏賊(俗稱軟絲),基本視覺仍維持正常,但是視葉神經代謝網絡重組,部分重要腦部結構更明顯萎縮,掠食行為顯著下降。

軟絲也是氣候變遷的受害者

此發現推翻過去認為酸化主要透過損害視覺影響行為的觀點,顯示酸化可能干擾大腦高階神經整合,甚至促使腦部提前啟動結構重塑,無法正確處理與整合視覺訊息。這也是全球首次紀錄到水生動物在酸化環境下,如此明確的大腦層級變化。

萊氏擬烏賊於中研院臨海研究站巨型飼養池水自然游動。圖片來源/中央研究院;攝影/蘇淮

相關研究2026年發表於《通訊生物學》(Communications Biology)。在此基礎上,研究團隊進一步與中研院生物醫學科學研究所副研究員黃聖言、生醫轉譯研究中心動物影像設施核磁振造影團隊合作,發現酸化讓烏賊腦體積平均縮小近半。

初步成果於2026年7月在義大利舉行的實驗生物學學會(Society for Experimental Biology, SEB)年會發表後,引起國際媒體關注,包括美國《時代》(TIME)雜誌與英國《泰晤士報》(The Times)均予以報導。

研究警示,烏賊這類高智能掠食者在海洋食物網中扮演關鍵角色,一旦失去判斷與捕食能力時,可能牽動整個海洋生態系。

軟絲「看得見」卻無法正確反應,關鍵可能在大腦

過去海洋酸化研究多聚焦於海洋生物的生理功能,對中樞神經系統與行為模式的影響仍有許多未知。頭足類動物是神經系統最高度演化、感官最發達的海洋無脊椎動物。其中,烏賊高度依賴敏銳視覺與快速神經反應捕食,是探討環境變化如何影響高階神經功能的重要研究對象。

研究團隊在中研院臨海研究站的飼養過程中發現,高二氧化碳環境下的烏賊較易出現防禦性吐墨、躲藏角落及捕食遲鈍等異常反應。原推測可能與視覺受損有關,但實驗顯示其基本視覺反應並無明顯變化。「軟絲看得見,卻可能無法像過去一樣正確地讀懂牠所看到的世界。」曾庸哲指出,團隊循線層層分析證實酸化造成的行為異常,可能並非源自感官接收受損,而是大腦高階神經整合層次受到干擾,為理解海洋酸化如何影響動物行為提供新線索。

MRI揭腦體積縮小近半 酸化衝擊延伸至腦部結構

為進一步釐清酸化是否影響大腦結構,團隊跨域導入磁振造影(Magnetic Resonance Imaging, MRI),比較烏賊在模擬現今海洋與2100年酸化情境下的腦部差異。90天後發現,兩組烏賊體型無明顯差異,但酸化組的整體腦體積平均縮小49%;其中視葉體積減少52%,負責傳遞視覺訊息的視神經束(optic tract)更減少62%。

透過擴散張量造影(DTI)重建的烏賊腦部神經纖維束,可見左右視葉(Optic lobes)與中央腦區之間的神經連結。圖片來源/中央研究院

研究團隊指出,面對氣候變遷,除了關注生物能否存活,其大腦與行為功能能否正常運作更是關鍵。由於全球現有MRI影像分析平台尚無頭足類腦區圖譜可套用,團隊逐層描繪不同腦區,並將影像資料導入機器學習,嘗試智慧化建構全世界首個頭足類腦區圖譜,作為未來研究腦部結構及神經連結的基礎。

研究團隊尚包括加拿大阿卡迪亞大學(Acadia University)生物系助理教授Garett Allen、日本鹿兒島大學水產學部、臺灣大學醫學院影像共同核心中心,以及臺灣海洋大學水產養殖系等,研究經費由本院及國家科學及技術委員會共同支持。

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