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世間的精靈–昆蟲:醜陋的天使–談蠅蛆的利用

蠅蛆在人們的觀感中是令人嫌惡的,牠們常是疾病與死亡的象徵。時至今日牠們卻搖身一變成為人類的幫手,在醫療、在農業及養殖業、甚至在刑事案件偵查上,我們慢慢地發現了牠們的重要性。
 
 
 
蛆(maggots)是一種以扭動軀體爬行的蠕蟲,雖然在日常用語中已被擴大解釋使用,甚至在昆蟲學通俗名稱的使用上,也沒有一定的準則,如某些蛾類毛蟲狀的幼蟲也常用蛆來稱呼。但嚴格來說,昆蟲中僅有雙翅目蠅類的幼蟲,可以稱為真正的蛆蟲,牠們無足且缺乏完整的頭殼,一般用蠕動、扭曲或延伸來移動或彈跳,並用藏在頭部的鉤狀口器以刮食的方式來取食。

「腐肉生蛆」是人類對蛆蟲的初始印象,我們現在已了解如果只有腐敗物而沒有蠅類先來產卵,腐肉也不會長出蛆。這個印象當然多少也反映出人類對蛆蟲在自然界中分解者角色的認知。

做為代表蠅類完全變態的一個時期,蛆在大多數的種類中都有一些共同的特色。例如生活史相對於整個壽命來說是較短的,通常在短短幾天內就會完成,幼蟲通常有3個齡期,卵孵化及脫皮兩次後化蛹。蛆的形態構造非常簡單,除了口器、氣孔外,通常沒有其他明顯特徵,因此在種類辨識上一般極為困難。

蛆在自然界中扮演主要分解者角色的地位已無庸置疑,牠們無所不在,具有很強的環境適應力,也是近年來強調生物多樣性研究中不可或缺的一環。當然這裡所謂的分解者,完全是用人類的觀點來看,分解一些人類製造或認為廢棄無用的垃圾。然而這種消極的看法,在近年來已慢慢開始轉換成積極的應用。以下就以常見的蠅類蛆蟲,特別是高等蠅類的幼蟲為例,說明這些令人厭惡的蛆蟲如何轉變成人類的幫手。

在法醫學中的應用

利用昆蟲學知識協助刑事案件偵查的一門學科,稱為法醫昆蟲學。或許大家有興趣的是,在科技高度發達的今日,昆蟲證據還能夠提供什麼資訊呢?在死亡案件的刑事偵查和法醫鑑識中,並不是所有的證據都可以直接且輕易地從死者身上獲得。在屍體分解腐敗過程中扮演主要角色的昆蟲,便成為資訊來源和分析的重要工具之一,法醫昆蟲學可提供如死亡時間、死亡地點或死亡原因的推估。

簡單來說,昆蟲在屍體上的活動和生長模式是可以預測的,一旦發現超出預期結果的資料,顯示該屍體必然經過了某些非自然因素的影響。利用昆蟲的種類、分布、發育速率和消長模式等資訊,有助於協助釐清這些問題。

在眾多的昆蟲類群中,雙翅目的蠅類可以稱得上是最重要的分解者,特別是麗蠅及肉蠅,通常會在很短的時間發現屍體,並在屍體上產卵。一般從幾小時甚至短至數分鐘內,第一批蠅類便會到達屍體,也因為這種特殊的習性,蠅蛆非常適合用來估算屍體死亡到被發現的時間間隔,也就是死後間隔時間(post-mortem interval,簡稱PMI)。PMI估算於是成為近年來法醫昆蟲學的研究主軸。利用溫度與發育時間乘積所得的定值積溫,可以回推麗蠅的產卵時間,進而決定屍體死亡暴露的時間。

然而麗蠅在死屍上的產卵與幼蟲發育狀態,並非是全然不變的,除了溫度外,其實還有許多可能的變因。這些影響產卵發育的因子,到目前為止仍是法醫昆蟲學努力研究的方向。常見的狀況如屍體和外界隔離而延緩蠅類接觸產卵,用包裹掩埋等手段,會使得屍體昆蟲相發展延遲許多。又如屍體先前歷經了焚燒、浸水或風乾等過程,會在某種程度上加速或延緩麗蠅的產卵,或改變幼蟲生長發育的速率。

1990年代開始興起的法醫昆蟲毒理學,是藉由分析蠅蛆體內的化學成分,了解其與取食屍體的體內毒品、農藥或其他化學成分如火藥殘留物等的關聯。近幾年更有學者嘗試自蛆蟲體內找出可供辨識死者身分的DNA片段。在一些特殊的場合,蛆蟲胃含物中的人體粒線體DNA STR片段序列,會有助於釐清蛆與屍體的關係,並提供身分鑑定的直接證據。

許多影響蠅蛆在屍體上生長和活動的生物或非生物因子,都已在近幾年陸續提出。藉由法醫昆蟲學證據而破案的例子,多歸功於學者對於這些蛆蟲的深入研究。

蠅蛆症與蛆療法

蛆與人類最重要且直接的接觸,是一類稱為蠅蛆症的疾病,它是指蠅類幼蟲感染人體或脊椎動物的組織器官所形成的一種疾病。蠅蛆利用寄主活、死的組織或消化過的食物為食,蠅蛆症會導致寄主中、重度的生理障礙,有時甚至造成死亡。蠅蛆症可依侵害寄主的不同部分來區分,如皮膚、胃腸、尿道、陰道、眼、耳、口、鼻腔蠅蛆症等。人類蠅蛆症病例在衛生環境比較好的地區其實已經不多見,倒是在豢養的家畜中,依然是一項可能造成危害的問題。

暫且不提蠅蛆症的為害和防除等問題,蠅蛆在動物身上的活動倒不一定是完全有害的,用蛆做為醫療用途就是其中一個例子。我們了解現今許多人類的醫療方法或配方,最早是來自於其他生物的貢獻。最常被提到的包括取自於真菌的盤尼西林抗生素,以及水蛭、蛇、蝙蝠的唾液抗凝血物質。

依非正式的估算,目前販售的處方藥中,有超過40%的藥物是直接或間接取自自然界中的其他生物。以種類最具多樣性的昆蟲而言,已有許多的生化物質被人類所利用,像費洛蒙及毒液等。而直接拿活體昆蟲應用在人體醫療的例子中,最特殊的莫過於蛆療法了。

人類對蠅蛆活動在傷口產生正面效應的了解,其實可以回溯到幾世紀以前。蛆療法在清理傷口的醫療功效,主要起源於1860年初期的美國內戰和1910年代的第一次世界大戰期間,對受傷士兵的治療。1940年代開始的抗生素醫療,大大降低了這種傳統療法的使用。近年來醫學界對蛆療法的重新重視,主要是對於部分慢性傷口感染及一些對抗生素產生抗性的超級病菌的處理。

雖然並不是所有的傷口感染都適合使用蛆療法,但國外已有許多醫院開始使用這類方法,治療一些如糖尿病患者的慢性潰瘍傷口、褥瘡、燒燙傷,或是如福耳尼壞疽等難纏的發炎,有的治療也已獲得了很好的效果。

蠅蛆在傷口上的醫療機制,一般認為至少具有清除壞死組織、抗菌和加速癒合等功效。在使用蛆療法時,最大的挑戰除了病患的心理障礙外,應該就是如何取得安全衛生的醫用無菌蛆。在歐美等地,商品化的特殊敷料已成功地開發出來,目前有傳統使用蛆在傷口中取食的含蛆敷料,和新近開發的蛆袋敷料兩類商品。到目前為止,雖然還無法了解蠅蛆在治療傷口時的完整機制,但最近的研究顯示蛆蟲的分泌物質有高度抗菌效果,且有極佳的穩定性,可能有開發成為新一代抗超級病菌藥劑的希望。

授粉的應用

約在1975至1980年期間,臺灣南部種植的芒果面臨了大範圍開花但無法正常結果收成的問題,當時的初步判定是授粉失敗所導致。我們滿懷希望地把授粉的重任寄望在蜜蜂身上,大規模地在臺南玉井、屏東枋山等地芒果園進行了罕見的果樹罩網試驗,來評估意大利蜂對芒果花授粉的效益,然而結果卻非常令人失望。

約莫就在同時,南部的果農們開始採用藉由大量的腐敗魚屍,吸引麗蠅在果園活動的授粉方式,其起源據聞是因為隔鄰養雞場的金蠅活動,會提高芒果結果率而來。在口耳相傳之下,幾年內這個問題已獲得了解決。後來的研究顯示芒果花對蜜蜂幾無吸引力,花蜜中所含的酸性和黏性物質,更是蜜蜂所不喜歡的。在自然環境的芒果園訪花昆蟲調查結果中也顯示,並無任一類原本活動於果園中的昆蟲足以勝任授粉的任務。

然而用麗蠅為芒果授粉之後,隨之而來的問題是因棄置腐魚所造成的環境污染,和對於鄰近居民生活的干擾問題。每到芒果開花期,果園附近惡臭四起,麗蠅密度太高令人不勝其擾。在過去曾有用人工方式大量飼養麗蠅並野放芒果園的構想,但後來發現如此並不能讓麗蠅留滯果園,達到授粉的效果。只有把產卵誘因長期留置園中,吸引成蟲前來產卵,並維持蛆蟲至下個或數個世代於這種環境中,才能配合芒果開花期持續完成授粉。換言之,營造適合產卵或蠅蛆生存的環境,才能真正達到芒果授粉的目的。

近年來農業改良場推廣用黃豆粉和魚粉的配方,放置在果園中飼育蠅蛆,但味道和環境污染的問題還沒能完全解決。不過肯定的是,蠅蛆和成蠅的活動對於芒果園的授粉是絕對必要的。

以蠅蛆為食物或飼料

以蠅蛆為食物或許很不可思議,但如同用其他昆蟲做為人類食物一樣,最大的問題只在於人們刻板印象所造成的心理障礙。大家比較熟悉的炸蟋蟀、蠶蛹等之外,蠅和蠅蛆也確曾被使用做為食材。在墨西哥有著名的水生蒼蠅和蛋混合做成的煎餅,更不用說中藥曾使用蠅蛆磨粉入藥等的用途。

從飼育的角度來看,昆蟲特別是像蠅類這種短生活史的昆蟲,牠們的食物消化轉換效率其實是很高的。所謂的食物消化轉換效率,指的是動物所取食的食物中用在生長的百分比。也因為這個特性,使得開發蠅蛆做為食物成為一個很有潛力的途徑,至少在開發成動物飼料方面已有很好的成效。

蛋白飼料資源缺乏一直是養殖業急需解決的重大課題,除常見用魚粉做為動物蛋白飼料外,用快速生長的蠅蛆來生產高蛋白飼料,利用農副產品(如酒糟、麥麩、米糠、動物廢料甚至人、畜的排泄物)做為飼養蛆蟲的原料而轉化為動物性蛋白,可以替代魚粉。並已證明在混合飼料中摻進這種活飼料餵養蟹、魚、鱉、蝦、牛蛙、蛇及家禽家畜等,都可以明顯增加養殖產量。

蠅蛆蛋白開發成本低,周期短且飼養簡單。據中國大陸的評估概算,生產1公斤蛆蟲的成本不到1元人民幣,一個周期只有5~7天,且營養價值超過一般植物性飼料8~25倍。每公噸乾粉成本約合臺幣8千元左右。近幾年來,牠們的市場價格很高,每公噸鮮蛆在臺幣8千元左右,蛆粉臺幣4~12萬元間,有些甚至高到約每公噸30萬元,看起來是一項投資報酬率不錯的行業。      

這個新興的動物蛋白來源的品質和產能,幾乎已可完全取代傳統的飼料添加物魚粉,且蛆蟲羽化後脫下的蛹殼,更是萃取優質幾丁質的原料。1995年國際市場每公克高純度幾丁質價格高達27美元,是飼養蛆蟲的另一項附加價值。除此之外,蛆蟲生產主要以使用農副產品為主,不會產生有害物質。在嚴格的管理下,在成蛹前收成使用或烘乾成粉,並控制羽化成蠅,基本上沒有污染問題,不會破壞生態環境,養蟲後的廢物還可再利用發酵做為飼料,稱得上是一個環保的綠色產業。

在無知中持續探索

蠅類是具有高度種類多樣性和生態多樣性的一群,蛆則是其生活史中重要的幼蟲時期。儘管外型、生活習性不是那麼討喜,但對於人類直接或間接的貢獻,其實是遠遠超出牠們的外型所能比擬的。本文所提到的主要是針對中、大型高等蠅類和其蠅蛆在近代的應用方向,還不包括像小型蠅類在農業、養殖、防治運用或科學研究上的功能,如我們所熟悉的果蠅在遺傳學上的貢獻,和寄生蠅在生物防治上的運用等。

恐懼或厭惡在某些角度看來其實是來自於無知,這可以說是人們對蛆蟲最好的寫照。我們對於這類奇特、多樣的小生物,到目前為止,還是處於一個在無知中持續探索的時代。
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