2009年6月4日 星期四

從在廚房發現一隻蟑螂談起…

作者:郭金泉(台灣國立海洋大學水產養殖系教授)

當衛生局檢查五星級飯店廚房,發現一隻蟑螂時,衛生局稽查員一般會打飯店衛生不及格,因為廚房裡已經充斥蟑螂,這隻蟑螂只代表冰山的一角。飯店經理當然可不這麼認為!他會辯稱這隻蟑螂是來自飯店外,不小心被夾帶進來飯店廚房。他甚至會表演生吞蟑螂戲碼以示飯店絕對乾淨。稽查員和飯店經理只可能有一個對,但當我們接受其中一位的說法時,我們一定都會犯下另一種不可避免的錯誤。

以統計術語來說:當「零假說」(即假設現象是純機率,“沒有”其他特別原因)是事實,但經過研究後,研究者卻判斷它是錯誤的而拒絕它,這種錯誤就是型一錯誤(type 1 error)。

反之,當零假說是非事實,但經過研究後,研究者卻判斷它是正確的而接受它,這種錯誤就是型二錯誤。也就是說型二錯誤是「有卻被說成沒有」(“有”特定原因造成的事實現象卻被說成是純機率的問題)。

陸封台灣鮭魚是嚴重瀕臨絕種之瀕危物種。族群的小型化會造成滅絕風險提高的原因,大致可分成造成個體數變動(量變)的逢機因子,與造成基因劣質化(質變)的遺傳逢機因子。最新發表於Nature雜誌的研究報告更指出性別比率也是重要逢機因子,也就是族群裏雌雄性比失衡,會造成瀕危族群滅種風險提高,不容漠視。

鮭科魚類除非在繁殖季節雌雄才顯現第二性徵。台灣鮭魚雄魚幼形成熟(neoteny),所以即使在繁殖季節亦難分辨雌雄。1990年以降全球陸續有科學家報導水生生物因環境汙染而性轉換。

我研究團隊2006年即偵測到台灣鮭魚體內和其周遭棲地環境都充斥壬基苯酚,同時發現台灣鮭魚野外族群性比失衡。去年更開發出雄鮭魚專有性別分子標記,發現歷年台灣鮭魚野外族群性比失衡,且有兩尾台灣鮭魚的基因型和表型不吻合(亦即發生性轉換)。其中一尾基因型(XX)的台灣鮭魚原本應該是雌魚,表型卻是生產精液具有精巢的成熟雄魚。假如此尾異常的成熟雄魚(XX)和正常雌魚(XX)交配,則所有子代將都是具有XX的全雌後裔。我們將可預期下一代台灣鮭魚族群的性比將偏向雌性,最後族群雌雄比例終將懸殊,雌魚找不到雄魚配偶交配繁衍後代,族群產生阿里效應,終至滅絕。

對於台灣鮭魚這個燙手山竽,包括族群的性比失衡以及兩尾發生性轉換,環保團體當然認為「這是因為有某特定原因造成的。」主管機關會辯稱「這純粹是機率。」在此例的零假說是:台灣鮭魚因性比失衡而瀕臨絕種純是機率的現象。如果零假說為錯誤時,也就是台灣鮭魚瀕臨絕種不單是機率的現象、是由某些「特定原因」造成的。

但調查研究的結果,卻判定台灣鮭魚瀕臨絕種只是機率的現象,即接受零假說,那麼這個錯誤的判斷可能會造成某些「特定原因」得以免除責任,繼續排污荼毒,造成更多其他物種瀕臨絕種。這樣的判定錯誤,就是型二錯誤。

科學的理論研究常需要降低型一錯誤,但是保育台灣鮭魚等瀕危物種與探討公害現象時,需要下降型二錯誤。所以,在研究方法的設計上,就必須針對不同的需要而定。我們到底是(1)應該要避免型一錯誤,避免錯失武陵農場的產值呢?還是(2) 避免型二錯誤,避免這些環境荷爾蒙的風險一旦成真,造成難以彌補的傷害?

答案昭然若揭!

註:

1.「零假說」(Null hypothesis;Ho)與型一錯誤及型二錯誤

  根據研究結果的判斷
拒絕HO 接受HO
真實情況 HO是真實的 錯誤判斷(型一錯誤; type 1) 正確判斷
HO是錯誤的 正確判斷 錯誤判斷(型二錯誤; type 2)

2.台灣鮭魚:被誤稱為「櫻花鉤吻鮭」。

3.阿里效應(Allee effect):指族群密度低於某一門檻時,生育率會低於死亡率,而使族群進一步縮小,終致滅絕。

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