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海中的古老珍寶-海綿

  • 作者:湯慕婷、吳玉霞、城振誠、謝恆毅 / 澎湖海洋生物研究中心

「海綿」給您的第一印象是什麼呢?是動畫裡活蹦亂跳的海綿寶寶?還是賣場內各式各樣的人造塑化海綿?上述例子的原型其實都來自大海的海綿!初次看見礁岩上不動如山的海綿,或許會有牠是一種植物的錯覺,事實上海綿是原始的多細胞動物,海水和淡水環境中都可見其蹤跡。海綿的體表有細如針孔的入水口和肉眼可見的出水口 (圖1),體內的纖毛細胞會帶動水流捉取氧氣、有機微粒、細菌和浮游植物維生,二氧化碳和濾食後的水體則從出水口排出 (圖2)。文獻指出,海綿每小時可過濾等同其十倍體積的水量,同時也能吸收水體中的重金屬,有助於水域生態系水質的維持,是高效率的生物過濾器。

圖1、潮間帶的海綿 (紅色箭頭標示為出水口)

圖1、潮間帶的海綿 (紅色箭頭標示為出水口)

圖2、海綿內部示意圖

圖2、海綿內部示意圖

人類雖不食用海綿,但五千年前地中海就有使用海綿的文化。海綿內部有類似骨骼的支撐結構,是大自然帶給人類的寶物,稱為海綿絲 (spongin fiber skeletons) (圖2、圖3)。海綿絲的成分為富含碘的膠原蛋白,前人發現去除組織的海綿絲 (圖4) 具有柔軟、富彈性且不易斷裂的特性,布滿孔洞的結構也可用來吸收液體,因此在古代海綿就被製成清潔、沐浴和繪畫的用具沿用至今。根據文獻記錄,前人亦將海綿應用於醫療和藥用方面。在醫療上,海綿最常被用於治療發炎和當作手術時的清潔敷料;古猶太人甚至用海綿發明出最早的女性避孕用品。另外古中國和中世紀的歐洲也將海綿燃燒碳化後和海藻混合來治療甲狀腺腫大;十八世紀的學者發現海綿有極佳的生物相容性 (biocompatibility),將其作為生物材料運用,如拔牙時的止血帶和早期整形手術的替代填充材料等。

圖3、海綿剖面圖,褐黃色部分為海綿絲

圖3、海綿剖面圖,褐黃色部分為海綿絲

圖4、去除組織後剩下的海綿絲

圖4、去除組織後剩下的海綿絲

 

現今市售的天然海綿商品 (圖5) 多產自地中海,大部分的海綿仍需潛水採集,再經由曝曬、海水沖刷、去除雜質、清洗和漂白才能上市。由於全部過程皆為人工操作,因此一顆直徑14公分的海綿其售價高達新臺幣1200元不等,堪稱高價商品。此外從十九世紀初至今,加勒比海、墨西哥灣、大洋洲和南太平洋也陸續開發有商業價值的海綿。在開發過程中,學者也發現海綿絲不僅可作為清潔用品,也是萃取膠原蛋白的來源;而海綿的組織或是其共生細菌亦可提煉出具有製藥潛力的天然物。另外海綿的過濾效能也能結合其他水產物種形成複合式養殖系統,用來去除養殖過程產生的有機廢物和帶原病菌。根據國內學者們的調查發現,在海洋資源多樣的澎湖,潮間帶和珊瑚礁亦棲息著為數不少的海綿,當中若發掘到具有海綿絲之特定種類並了解其生理基礎資料,未來或許能結合相關產業來應用。

圖5、市售的海綿商品為因應商業美觀需求多半經過漂白

圖5、市售的海綿商品為因應商業美觀需求多半經過漂白