鯊魚守住演化密碼！百年「體型數學法則」首次在大型動物驗證

研究發現，鯊魚體表面積與體積比例符合「體積的0.64次方」，與理論值0.67（即三分之二）僅差3%；大白鯊示意圖。（法新社）

〔編譯陳成良／綜合報導〕牠們擁有鋒利牙齒、靈敏嗅覺與多樣體型，但在比例上，鯊魚卻異常一致。根據《SciTechDaily》報導，澳洲詹姆斯庫克大學（JCU）與美國麻州大學的研究團隊近日透過高精度3D掃描，首度證實生物學中流傳百年的「三分之二尺度法則」，竟可完美套用於這些體型各異的海洋掠食者。

該研究發表於《皇家學會開放科學》（Royal Society Open Science），由JCU博士候選人蓋福德（Joel Gayford）領銜。團隊針對54種鯊魚進行3D建模，分析其體表面積與體積的數學關係，發現其比例符合「體積的0.64次方」，與理論值0.67（即三分之二）僅差3%。

「三分之二尺度法則」（two-thirds scaling law）是描述生物體在增大時，表面積增長速率小於體積的幾何理論，關乎動物調節體溫、耗氧與能量交換。過去多用於細胞或模型，此次為首度在成熟脊椎動物上獲得驗證。

「這項比例不是巧合，」JCU海洋生物學教授羅默（Jodie Rummer）表示，「我們相信這反映演化早期對身體結構的共同限制；若在胚胎期偏離，會付出極高能量代價。」

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團隊指出，不論鯊魚棲地在極地或熱帶，其體型比例皆相近，顯示這條法則或為演化不可違逆的「硬邊界」。從骨架到組織配置，牠們似乎無法違背這項數學規則，「偏離會讓整個發育系統付出太高成本」，蓋福德說。

此研究不僅具理論意義，也為氣候變遷研究提供關鍵參數。現代動物生理模型仰賴體表面積與體積比來模擬調溫及代謝，如今這些公式終於在鯊魚身上得到實證。