所有生物都想留下自己的基因，這是生物與生俱來的本能。

昆蟲的貞操帶

青蛙與大部分魚類等水生生物的雄性，利用體外受精的方式，讓自己的精子與雌魚排出的卵結合受精。另一方面，陸上生物多以交配方式體內受精，對這些生物的雄性而言，自己的交配對象（雌性）很可能再與其他雄性交配。當人類面對這種狀況，通常會以忌妒表達自己的不安，相對於此，動物就沒那麼麻煩，牠們的做法較為徹底。為了留下自己的基因，牠們會不擇手段達成目的。最直接的方法就是在自己交配後，不讓雌性與其他雄性交配。人類自古發明了金屬製貞操帶，利用上鎖的內褲避免女方紅杏出牆，事實上，昆蟲也會利用相同手法。

一到早春季節就會現身的日本虎鳳蝶與薄翅白鳳蝶等小型鳳蝶，雄性會在交配期間將精胞送進雌性身體的同時分泌黏液，在雌性生殖器蓋上交配栓（交配囊）。如此一來，即可避免雌性與其他雄性交配。遇到這類蝴蝶時，可從外觀清楚辨識出交尾後的雌性。

日本虎鳳蝶（左）與雌性薄翅白鳳蝶的腹部，有一個交配栓（右：箭頭處的三角形突起）©丸山宗利

龍蝨科的龍蝨是一種水生甲蟲，雌性身上也有交配栓，但雌性會用腳將其取下；這個行為看在與雌性交配的雄性對象眼裡，可說是情何以堪。此外，另一種避免雌性與其他雄性交配的方法，就是一直與對方交配。毒蛾科的雄性舞毒蛾與雌性交配，將精胞送進雌性體內後，身體仍與雌性相連。這個方式可以避免雌性受到其他雄性引誘，與其他雄性發生關係。

上述行為稱為交配後保護行動，其他還有即使不處於交配狀態，雄性仍一直停在雌性背上的頭蝗科負蝗，這是最顯著的例子。大多數鍬形蟲科的雄性甲蟲在交配後，也會一直停在雌性背上，避免其他雄性接近雌性。

雄蟲的大男人主義

當雄蟲遇到已經跟其他雄蟲交配的非處女雌蟲，雌蟲身上原有的貞操帶也起不了任何作用。

珈蟌科深山珈蟌的雄蟲在這一點上，顯得有些大男人主義。雄性深山珈蟌的陰莖前端有一處突起，交配時會將該雌蟲前一次交配放在身體裡的精胞刮出來。此外，昆蟲習性與人類不同，雌蟲會將雄蟲排出的精胞放在自己體內的儲精囊裡，產卵時再從中取出精子，形成受精卵。換句話說，雌蟲會利用事先放在體內儲精囊的精子完成受精。離儲精囊入口愈近的精子，會最先被用來完成受精。

蜻蜓科的小紅蜻蜓會將前一次交配的雄蟲精胞往內推，再將自己的精胞送進去。這類發生在雄性之間的精子戰爭稱為「精子競賽」，利用將其他雄蟲的精胞刮出來或往裡推等方式，增加自己的勝率。對雌蟲來說，應付雄性之間的精子競賽也是很大的負擔。話說回來，雌蟲在與不同雄蟲交配的過程中，只會留下最強的雄蟲後代，事實上，雌蟲也會選擇最強的雄蟲留下後代。

異常交配行為

交配通常指的是陰莖插入陰道裡的行為，體內受精的陸上生物大多採用這個方法交配。不過，這個世界上有些昆蟲的交配行為，超出了我們的常識範圍。

以俗稱「南京蟲」的吸血性半翅目昆蟲床蝨為例，雄蟲會在雌蟲腹部隨便找一個地方插入陰莖，送入精子。不同種的方法略有差異，但一般來說，精子會經由血液進入雌蟲卵巢，完成受精。有鑑於此，只要詳細檢查床蝨雌蟲的腹部有無傷口，就能確認其是否已經交配，就連跟多少雄蟲交配都看得出來。床蝨的腹部有一個特殊的袋狀器官，據說可以預防外傷感染。至今昆蟲學家尚未釐清，為何床蝨不採取一般的交配行為，而選擇如此特殊的交配方法。

床蝨，又稱南京蟲，雄蟲會直接在雌蟲身體任一處植入精子，以達到交配之目的。圖／wikipedia

此外，捻翅目有一群可說是最接近甲蟲的昆蟲，所有種都寄生在其他昆蟲身上。大多數種的雄蟲會飛，雌蟲則長得像蛆，整個身體都躲在寄主體內，只露出一顆頭。雄性成蟲的壽命極短，到處飛翔尋找雌蟲。一發現雌蟲，就會在相當於交配器的部分之外，找一個地方插入陰莖，完成交配。雌蟲身體的大部分為產卵管，精子經由血液傳輸，與大量的卵結合。

捻翅目的Xenos moutonii 雌蟲，寄生於擬大虎頭蜂的腹節之間©小松貴

果蠅科的昆蟲也有類似的交配行為。雖然不清楚採取這種行為的目的何在，或許這樣的方法比其他交配方式更適合牠們的演化環境，也可能是因為這個方法使其他雄蟲無法像前方介紹的那樣，將競爭對手的精胞刮出或往裡推。

同性間的交配行為？

在正常的交配關係裡，雄性會將精子送至雌性體內。不過，有些昆蟲再度打破人類的認知。

花椿科椿象的一種就是由兩隻雄蟲進行交配。雖說是交配，雄蟲並無陰道，因此採用與床蝨相同的方法，將陰莖插入雄蟲腹部的任一部位，將精子送進去。以下我將插入陰莖的雄蟲稱為T、被插入陰莖的雄蟲稱為N進行說明。根據研究顯示，T排出的精子會進入N的精巢存放。

至於精子在精巢裡會產生什麼樣的變化，至今仍毫無所知，但一般認為，N在與雌蟲交配時，會連T的精子一起送進雌蟲體內。換句話說，T將自己的精子託付給另一隻雄蟲N，讓N交配時可以使用自己的精子。事實上，T也可以自己與雌蟲交配，但牠利用這個方法增加自己的精子與卵結合的機會。擬步行蟲科的擬榖盜也有這類同性戀行為，根據研究結果，該種雄蟲會將老舊的劣質精子射入其他雄蟲體內。

性別顛倒

昆蟲學家觀察棲息在巴西洞窟裡的嚙蟲目昆蟲Neotrogla，發現雌蟲具有陰莖狀器官，可插進雄性身上類似陰道的交配器裡吸收精胞。換句話說，這種昆蟲在交配時處於性別顛倒的狀態。由於囓蟲目的雄蟲精胞裡含有營養物質，雌蟲為了吸收營養物質，才會發展出主動插入的交配型態。

誠如前方所說，在一般性選擇中，雌蟲產卵比雄蟲生產精子還辛苦，因此雌蟲選擇雄蟲，雄蟲之間相互競爭的型態較為常見。不過，囓蟲目的雄蟲生產營養物質較辛苦，因此雌蟲發展出可以多次交配的習性，逆轉了性選擇的演化方向。

此外，大部分昆蟲是雄蟲趴在雌蟲背上，陰莖插入陰道。囓蟲目昆蟲的體位完全相反，由雌蟲主導爬到雄蟲背上，完成交配。

殺了對手的小孩

大家都知道獅子、長尾葉猴等雄性動物有殺小孩的習性，由於兩種動物的社會型態皆為一隻雄性霸主擁有一群雌性，生下一大群子嗣，因此新霸主上位時，會殺掉所有小孩（其他雄性的孩子）。獅子、長尾葉猴這麼做的原因眾說紛紜，一般認為育兒中的雌性動物不會發情，因此新霸主會殺掉別人的小孩，讓自己儘早得到交配機會，確實留下自己的子孫。有些昆蟲也會做同樣的事情，從中可看到性別顛倒的適應性演化。

大田鼈是大型的水生椿象，棲息於水田與池塘，以青蛙和魚為食，屬於肉食性昆蟲。大田鼈雌蟲會在突出於水面的木樁或植物，產下六十到一百顆卵，由雄蟲以身體覆蓋卵子。雄蟲在水中和卵塊間游來游去，讓卵保持濕潤，直到成功孵出幼蟲為止。若雄蟲不保護卵，卵就會腐壞，無法孵出新生命。

大田鱉為一肉食性昆蟲，在市街許多地區已被列為瀕危物種，圖為日本大田鱉。圖／wikipedia

雌蟲只要在水中發現雄蟲，便強迫其交配、產卵。此時雄蟲會放棄原本保護的卵，改為保護新產下的卵。有時雌蟲找到有雄蟲保護的卵塊，會故意破壞卵塊，殺死別人的小孩。卵塊遭到其他雌蟲破壞的雄蟲，會與該雌蟲交配，改為保護該雌蟲產下的卵。

看到雄蟲毫無男子氣概，成為雌蟲小跟班的窩囊樣，心中忍不住覺得可憐。不過，大田鼈雌蟲的行為確實值得玩味，為了爭奪保護卵塊的雄蟲，雌蟲之間肯定掀起一場腥風血雨。可惜最近沒有任何相關的研究報告，這可說是十分有趣的研究主題。

陰莖大小固定的演化法則

外骨骼與內骨骼是昆蟲和人類之間的差異之一，昆蟲和蝦子等節肢動物，體表覆蓋著一層功能相當於「骨骼」的外殼，相對於此，我們人類與魚類等脊椎動物的骨骼則架構在體內。這一點也可從昆蟲的交配器官（交配器）的構造差異看出端倪。昆蟲的陰莖與陰道都是由堅硬、伸縮性較差的外骨骼所構成。

大多數昆蟲的雌蟲交配器（陰道）與雄蟲交配器（陰莖），屬於鎖與鑰匙的關係。基本上生物會盡量避免和異種交配，因為這樣的行為無法繁衍後代（不能受精或發生交配行為），徒然浪費交配機會。即使可以生出雜種，也很容易無法適應環境而滅絕，結果還是無法留下自己的基因。因此，只要建立鎖與鑰匙的關係，就不會與異種交配，也不會浪費交配機會。

這類現象我們稱之為「交配前生殖隔離」，誠如前方所述，生物會釋放費洛蒙等化學物質吸引異性，利用這個方式在交配前確認對方與自己是否屬於同種。另一方面，即使是鎖與鑰匙的關係，要是雄蟲營養狀態很好、體型很大，遇到營養狀況不佳，體型過小的雌蟲，也無法完成交配。說得明白一點，大型鑰匙很可能無法插入小小的鑰匙孔。

以鍬形蟲為例，每隻雄性成蟲的體型差異相當大，令人好奇雄蟲與雌蟲之間的鑰匙與鑰匙孔關係又是如何？根據一項研究鋸鍬形蟲體型的報告，昆蟲學家測量許多鋸鍬形蟲的身體各部位，發現其他部位的大小差異較明顯，唯有雄蟲陰莖的尺寸大小差不多。由此可見，即使是體型較小的雄性成蟲，其陰莖尺寸與體型較大的雄性成蟲幾乎一樣，藉此確保所有雄性成蟲可以交配。有些昆蟲的成蟲體型差異也很大，讓我忍不住想知道，牠們的身體構造是否也跟鋸鍬形蟲一樣？

鍬形蟲的體型差異可以達到不小的差距，但生殖器官的差異不明顯。圖／LiChieh Pan@flickr

順便一提，人類經常誤認體型較小的鍬形蟲成蟲是「幼蟲」，以為牠還會長大。事實上，除了極少數特例之外，昆蟲只要長為成蟲之後，體型便不會再變大。

牠們也會吵架、記恨別人，戀愛會送禮物、跳舞，也有同性戀、貞操觀、愛打扮、甚至結婚詐欺？地球上最多樣的生物──昆蟲，千奇百怪的生活大公開！！《昆蟲真不可思議》，晨星出版。

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如果回到殷商時期的黃河流域，您會發現，黃河中下游河道縱橫，低窪地區森林沼澤密布。人們飼養的牛，不是黃牛，而是一種已滅絕的上古水牛。這種水牛的體型較現今的家水牛小，頸部粗短，兩角作三稜形，向後彎的曲率較大（呈ㄩ形），額部凹陷，和家水牛很容易區分。

我是怎麼知道殷商時期的畜牛是一種水牛的？說來可真話長。1997 年歲次丁丑，我在《科學月刊》二月號發表應時文章〈野牛滄桑〉，附帶發現了一個有趣的現象：商、西周的牛形器物，無不取象於水牛屬，沒有一件例外！中文習稱的「牛」，主要指牛屬（Bos）和水牛屬（Bubalus）。前者的角較圓，無橫紋；後者的角較寬，有橫紋。單單從角型，就可以輕易區分。

我意識到，這一附帶發現，在生物史和農業史上具有重大意義。寫作〈野牛滄桑〉時輾轉獲悉，殷墟曾出土大量哺乳動物遺存，前輩學者德日進、楊鍾健和楊鍾健、劉東生曾加以研究，撰成兩篇關鍵性論文。我又輾轉獲悉，殷墟遺存中有一種已滅絕的水牛——聖水牛。古人「鑄鼎象物」，商、西周的牛形器物是否取象這種上古水牛？

司辛石牛，商代後期，中國歷史博物館藏。婦好墓出土。除了雲紋裝飾，其餘無不寫實，與古生物學所描述的聖水牛完全吻合。

楊鍾健、劉東生的〈安陽殷墟哺乳動物群補遺〉（1949）在台大圖書館找到了；德日進、楊鍾健的〈安陽殷墟之哺乳動物群〉（1936），直到 1997 年夏才從北京自然科學史研究所的汪子春先生處得到一份複印本。

看完這篇經典論文，不禁拍案歡呼。根據德、楊二氏論文，殷墟哺乳動物遺存的水牛屬只有一種，即 Bubalus mephistopheles，德、楊將之譯為「聖水牛」。殷墟出土的哺乳動物遺存，可以反映殷商時期安陽一帶家畜及野生動物的種類和數量。既然遺存中水牛屬只有聖水牛一種，那麼牛形器物取象這種已滅絕的水牛，豈不是理所當然的事。

殷墟哺乳類遺存中出土的聖水牛甚多，有不少頭骨保存完整。對照商、西周牛形器物，兩者一一吻合。這是古文物記錄古生物形態的特殊案例，極其稀有罕見。歷來古生物學家未注意到商、西周的牛形器物，而考古學家未注意到古生物學家的研究成果，筆者有幸將兩者連在一起。

我將上述觀察致函生物史家汪子春先生，請他查詢一下，這個問題可曾有人探討？他查閱文獻、徵詢專家，結論是：「國內確定沒人做過。」於是就在 1997 年——寫作〈野牛滄桑〉那年秋天，放膽寫成兩篇論文〈聖水牛形態管窺〉和〈殷商畜牛考〉，成為筆者科學史探索的重要作品。

1998 年又寫成〈甲骨文牛字解〉，判定甲骨文的「牛」字，專指聖水牛。換言之，在殷商時代，「牛」字為一專稱，而非泛稱。寫作此文時我才獲悉，早在一九八四年，法國漢學家雷煥章神父（1922-2010）已發表一篇重要論文〈兕試釋〉，解釋甲骨文「兕」字，指得是野生的聖水牛，而「牛」字為畜養的聖水牛。自民初以來，解釋甲骨文「兕」字的學者不在少數，包括董作賓、唐蘭等大家，但沒有一篇較雷神父的大作更能讓人信服。

雷煥章神父。攝於其耕莘文教院雷神父的小書房。雷神父手上的文件，為筆者所呈三篇論文複印本。圖／蕭淑美攝影

2006年 12 月 4 日，我和楊龢之到耕莘文教院造訪雷神父，呈上三篇有關聖水牛的論文，雷神父出示他的幾本甲骨文大作，當真可以用博大精深來形容。雷神父謙謙君子，一再說他半路出家，歡迎我們和他討論學問。我們哪有資格和他討論學問啊！

引介我們晉見的同事蕭淑美說，她曾問過雷神父，他是用法文思考還是用中文思考？雷神父說，大概只有做夢時才用法文思考吧。雷神父 2010 年 9 月 24 日回歸天家，葬於彰化靜山墓園。

（作於 2016 年 2 月 11 日，前半部根據〈中國畜牛的演變〉等文敷衍而成，〈中國畜牛的演變〉原刊《科學月刊》 2009 年 2 月號）

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留著一頭長髮，黑色粗框眼鏡，她，是清大生技所博士班學生朱麗安，年紀輕輕已經是第九屆（2016 年）台灣女科學家「孟粹珠獎學金」得主。

初次見面，她與我想像中的「科學家」有段距離。

台灣女科學家「孟粹珠獎學金」得主朱麗安。圖／吳健雄學術基金會提供

或許因為是學生身分，反而讓提問不再那麼有心理負擔，畢竟每回要在各專家學者前提出笨問題，內心總會先經過一番不小的掙扎（科學領域太高深莫測，不是那個領域專家真的很難搞懂啊）。

所以，故事要從腐敗垃圾上飛舞的小小果蠅開始。你沒看錯，朱麗安的研究主題就是果蠅。

或許你內心跟我有一樣的疑惑：在外人眼中，飛來飛去的果蠅能有什麼大學問？對朱麗安來說，這隻小生物的行為和人腦一樣有趣。「其實果蠅分工很精細，這麼小的腦，卻已經有學習跟記憶的功能」。

小小果蠅 大大學問：研究人腦的前驅模式動物

民眾眼裡沒什麼用的果蠅，是科學家研究人腦的重要基礎。

果蠅。圖／U.S. CDC, public domain

身長只有 2.5 毫米的母果蠅（公果蠅更小），腦內已經有 13 萬 5000 個神經元，雖然與人類超過 1000 億個神經元相比還是小巫見大巫，卻能讓科學家藉此推估人腦的運作方式。到目前為止，科學家已經能透過操控果蠅特定的神經元或基因，來了解這些構造在訊息傳遞過程中如何在果蠅大腦裡運作。此外，果蠅培養成本低，生命週期短（約 60 天左右），對於需要大量數據搜集的實驗類型非常有幫助，並能與目前許多大數據分析做配合運用；目前科學家已經發現，有超過 60% 的人類疾病，能在果蠅基因體上找到同源基因。最重要的，由於果蠅基因容易操控，人類許多遺傳性疾病（如阿茲海默症、帕金森氏症）都可以轉植到果蠅上研究，對於無法直接進行人體實驗的遺傳性疾病來說，是一個很大的進步。

3D 模擬果蠅嗅覺訊息處理過程

「現在我們用果蠅來做實驗的行為主要有求偶跟學習與記憶。」，朱麗安所屬的實驗室是全台灣數一數二、專做果蠅的實驗室。她的指導老師江安世 2007 年發表在知名期刊《細胞》的「果蠅腦內嗅覺神經網路地圖」，把果蠅處理嗅覺訊息過程的最後一個階段——果蠅腦內神經元如何接受訊息、分析解碼各種味道——用 3D 立體影像呈現，研究發表當下在學術界引起不小震撼。

江安世實驗團隊所建立的果蠅腦內嗅覺神經網路地圖。圖 /取自科技大觀園。

清大生物科技研究所教授江世安在研究中發現，小小果蠅光是嗅覺處理就有三道關卡——鼻子嗅覺細胞接觸到氣味分子、腦神經把嗅覺傳到位在鼻子後方的嗅小球、嗅小球再經由軸突投射到蕈狀體的接收區域，由蕈狀體進行分析。

設計雷射追蹤系統 解密果蠅記憶形成

不知道你是不是和我一樣，對於果蠅能如此細緻處理氣味的過程感到驚豔，如果是的話那你可能有所不知，其實果蠅和人類一樣，還可以記住一些事情，特別是怎麼「找對象」。

果蠅求偶有很多個階段，有時會以環繞或追逐等行為接近母果蠅，距離較遠時公果蠅會以振翅發出聲音吸引異性，接近母果蠅後改成單翅（就像是舉手跳舞希望女生看見那樣啦~），更靠近則會以嗅覺或味覺來偵測母果蠅是不是已經交配過。「果蠅的行為其實很精細，不同的神經有不同的行為。」2008 年開始，朱麗安利用自己過去念機械的專長，與動機系博士班學生吳明親、光電所研究員林彥穎，共同開發「雷射追蹤果蠅系統」。這個結合生科、工程、電機的系統，可以讓科學家在自然環境中觀察腦神經如何操控公果蠅行為。

ALTOMS 示意圖。此系統的組成有果蠅競技場、影像捕捉模組、智慧中央控制模組和雷射掃描模組。

看不懂嗎？馬上翻成白話文給你看。

2016年台灣女科學家獎「孟粹珠獎學金」得主朱麗安。圖／吳健雄學術基金會提供

實驗是這樣設計的：「我們以母果蠅為中心，向外畫 3.5 毫米的圓圈，只要公果蠅進入這個範圍，就用雷射打公果蠅直到他離開為止。」這個「阻止公果蠅找女友」的實驗，雖然聽起來有點殘酷，最後卻獲得不小成果。由於求偶行為屬於果蠅的主動式學習，朱麗安和她的研究團隊發現，用這種方式打果蠅，很快就能形成長期記憶、效果也比較持久（打一小時雷射、隔天還會記得），公果蠅很快就能學會不能太靠近母果蠅，否則會被打；相較於被動式學習（電擊配合味道，訓練果蠅討厭特定氣味）三小時訓練只能維持 24 小時，差異其實很大。經過 6 年的努力，加上實驗室新進成員蕭伯彥的幫忙，這個研究成果最後登上《美國國家科學院院刊》（PNAS）。

結合不同領域專長 開發實驗新工具

但這其實不是朱麗安第一次開發新工具，早在 2011 年，朱麗安還是清大生科研究所博士班二年級時，就曾與另一組動力機械系學生一同研發處女果蠅自動搜集器，顧名思義就是能自動篩選處女果蠅的機器，並獲得國家新創獎以及國際科技儀器新創獎首獎的肯定。

「我發現我的興趣是結合不同領域的專長，利用新技術開發新工具，希望能在生物研究上，創造新的突破。」目前還是博士班七年級學生的朱麗安，近期正和中研院合作開發超解析顯微鏡，希望能看見果蠅腦中更精細的結構。

旁敲側擊 間接回應社會需求

身為女性在生涯選擇上，難免面臨來自家庭的壓力。「我還是希望自己的研究跟人類生活有關聯」，深奧難懂大概是多數人談起科學的第一印象，大學念機械的朱麗安，半路才「出家」鑽研果蠅，在她眼裡的生物學比較直觀。「科學家透過模式生物了解神經控制行為的機制，過程中也會開發很多新工具，未來有機會可以應用到人類身上」。當然，模式生物離臨床的人體實驗還很遙遠，但科學上每一小步的前進，都是科學家千錘百鍊實驗的結果，有了模式生物，我們要理解複雜的人腦或許就不再是天方夜譚。

下回在家中看見小小果蠅，可別再只是覺得它惱人了！

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為何黑白貓身上會有兩種毛色呢？科學家發現，這樣的花斑是動物在子宮內發育時，色素細胞的分裂變慢所造成的。

黑白花斑在一些馬身上也可看見。正常來說，色素細胞該從背部擴散到全身包括肚子。在花斑的哺乳動物身上，色素細胞不足以覆蓋全身，所以留下大片白色的毛髮，一般上肚子和額頭會是白色的。

黑白花斑貓。圖／wikipedia

英國牛津大學、巴斯大學、愛丁堡大學的科學家，利用了數學模型結合動物實驗來解釋花斑的形成。過去認為那些黑白的花斑是因為色素細胞的移動太慢了，是因為一種稱作 KIT 的基因突變所導致的。KIT 基因編碼了受體酪氨酸激酶（Receptor Tyrosine Kinase），是一種膜蛋白受體，膜外部分功能為受體，膜內部分為酪氨酸激酶 ，可將目標蛋白的酪胺酸（Tyr）部分磷酸化，藉此傳遞訊號，在細胞生長、增殖、分化中具有重要作用。

可是他們發現，原來 KIT 的突變減緩的是細胞分裂速率，而非移動速率。因為細胞分裂變慢，最終沒有足夠的色素細胞覆蓋全身，所以形成黑白花斑。這個發現發表在《自然通訊》（Nature Communications）。

除了 KIT 基因，也有其他基因影響花斑的紋路，都可利用數學模型來研究。雖然花斑不會造成疾病，可是更嚴重的突變會造成腸道神經病變（Neurocristopathy）而導致聽力、視覺、消化道和心血管的病變，是神經脊細胞分裂的異常造成的。所以他們的研究方法也可能能夠應用在其他相關疾病的研究上。

原學術論文：

• Richard L. Mort, Robert J. H. Ross, Kirsten J. Hainey, Olivia J. Harrison, Margaret A. Keighren, Gabriel Landini, Ruth E. Baker, Kevin J. Painter, Ian J. Jackson, Christian A. Yates. Reconciling diverse mammalian pigmentation patterns with a fundamental mathematical model.Nature Communications, 2016; 7: 10288 DOI: 10.1038/NCOMMS10288

參考資料：

1.  Christian Yates/The Conversation. WHY SOME CATS LOOK LIKE THEY ARE WEARING TUXEDOS. Popular Science. January 7, 2016.
2.  University of Bath. “How two-tone cats get their patches comes to light in cell study." ScienceDaily, 6 January 2016.
3. JACK HARDY , JASPER HAMILL. Scientists crack the mystery of how cats get their cute coloured coats.Mirror. 6 JAN 2016.

本文原出自臺灣大學科學教育發展中心，其他單位需經同意始可轉載。

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令人垂涎三尺的海膽壽司。圖／wikimedia

說到海膽，你是否只會流口水的想到黃澄澄的海膽壽司呢？你知道其實海膽是人類的表親嗎？你知道海膽除了拿來吃之外，還是一個很重要的模式生物嗎？

海膽也有阿茲海默症？

2006年11月9號，加州紫海膽 Strongylocentrotus purpuratus 的基因體解碼完成。

之所以想要定序海膽的基因體，是因為科學家從演化觀點上發現海膽的基因比目前廣為使用的實驗生物，像是果蠅及線蟲來的更接近人類。事實上海膽就有7000多個與人類相似的基因，其中包含了帕金森氏症（Parkinson’s disease）、阿茲海默症（Alzheimer’s disease）、亨丁頓舞蹈症（Huntington’s diseases）及肌肉萎縮症（muscular dystrophy）相關基因。更驚人的是，這個棒球大小充滿尖刺的生物，沒有耳朵、眼睛、鼻子，卻擁有人類的聽覺、視覺、嗅覺的相關基因。於是自從海膽的基因體被解碼之後，在科研界就有一票人開始栽進海膽的研究中。（雖然比起其他實驗動物，老鼠、果蠅等等來說還是算少數啦！）

加州紫海膽。圖／wikimedia

而在研究海膽的領域中，最受關注也最令人著迷的就非「免疫」莫屬了。你一定壓根都沒想到，一隻海膽可能成為解決人類免疫相關研究的希望。隨著醫療的發達、生活品質的提升，人的壽命越來越長久，導致人們死亡、痛苦的癌症、疾病成了人類最想解決的問題之一。為了解決這個問題，就不得不從人體對抗致病原的免疫功能下手。

免疫戰場

「免疫」是生物體內複雜的功能，為了面對體外萬千世界中各式各樣外來物可能破壞或影響自體功能的運作而發展出多重步驟（multiple step）的抗戰策略，我們稱之為「免疫系統」。免疫系統又分為兩種，先天免疫系統innate immune system（又稱為初級免疫、一級免疫） 和後天免疫系統adaptive immune system（又稱二級免疫、適應性免疫）。如果把免疫反應想像成一個生物體與病原體的戰場。

先天免疫是生物與生俱來的最基本的免疫功能，能在病原體入侵時快速、不加思索的發動單一性掃射攻擊（管它是誰，只要不是自己人就殺！） ，專門負責戰場上第一線的烈士。後天免疫則是採取多樣性的智慧型作戰策略，首先辨認病原體身上的特色，為其打造量身訂做的武器後，再發動高效率的專一性攻擊。甚至在作戰之後，會把這次打造的專一性武器，也就是「抗體」記憶起來，等到下次這個敵人又出現時，後天免疫就能從武器庫中翻出該武器、大量製造，進而發動比上一次更快速、更強大的攻擊以殲滅敵人。（這也就是我們打疫苗的原因） 先天免疫存在於所有的動植物體中，而後天免疫則是有頷下門 （Gnathostomata）生物特有的免疫系統，近來也發現於細菌及古菌中。

海膽比人長壽？

海膽所屬的棘皮動物門只有先天免疫系統，不像人類同時具有先天免疫還有後天免疫系統。然而，一隻海膽約莫可以活80~100年，也就是相當於人在世的年歲，甚至比人還長壽。於是科學家就好奇，海膽的免疫到底是多強大到可以單靠先天免疫系統就能保護自己好端端的活得比人還長壽。果然在海膽中，科學家發現海膽的先天免疫功能相關的基因數目竟比人類多10到20倍。

而且在海膽的體腔細胞基因中發現，海膽可以依接觸細菌外膜的用來維持結構完整的脂多糖種類（LPS，lipopolysaccharide）而表達出多樣的蛋白質。這發現令免疫學家驚奇，根據從前我們對免疫系統的認識，先天免疫系統辨識LPS後，需要活化後天免疫系統才能製造出多樣的（diversity）具有高度專一性的抗體對抗病原。沒想只有先天免疫系統的海膽也能製造出多種專一性的非抗體蛋白質來抵禦敵人。

能針對不同的病原體製造出百萬種專一性抗體，是後天免疫的重要特色。你或許會疑惑，種類如此龐大的抗體如何在生物體裡製造呢？其實是有訣竅的，就是「剪剪貼貼」。我們並沒有上萬種的抗體基因，但有一套很厲害的編輯工具：VDJ重組（VDJ recombination）。在這套工具中，酵素Rag1和Rag2能把基因的不同片段隨機的剪貼成為新的序列，如此便能在原先數量有限的基因中產生上百萬種不同的抗體，是維持免疫多樣性的重要關鍵。

VDJ重組 （VDJ recombination）。圖／wikimedia

海膽，給人類一對翅膀

為什麼提抗體產生的VDJ重組呢？因為有另一群免疫學家在海膽身上發現序列與酵素Rag1、Rag2相近的基因。這讓科學家們好奇，並不產生抗體、只有先天免疫的海膽體內為什麼會有Rag基因呢？目前我們還不知道海膽的Rag1、Rag2基因功能為何，然而這些發現都讓免疫學家認為，海膽可能就是從先天免疫到後天免的演化過渡期（transition state）的生物，因此研究海膽的免疫就顯得相當重要。

透過海膽，我們可以知道免疫的演化過程，如此能幫助我們更深入瞭解免疫系統的運作。藉著這些新知，我們就可能發展出更強而有力的免疫策略以對抗人類的治病原與癌症。說不定以後我們都不需要吃什麼抗生素來殺病菌，只需要刺激自身的免疫功能，我們便可以靠自體對抗疾病！

沒想到一隻小小的海膽竟然具有如此強大的能力和潛力！下次在日本料理店看到海膽時，先跟牠深深一鞠躬表達致意後再把它吞下肚吧~（誤）

參考資料：

1. University of Central Florida. “Sea Urchin Genome Suprisingly Similar To Man And May Hold Key To Cures." ScienceDaily. ScienceDaily, 7 December 2006.
2. American Physiological Society. “Sea urchins’ unexpectedly diverse ‘innate’ immune capability points to new research avenue." EurekAlert. 5 December 2005.
3. Bryner, Jeanna. “Surprise! Your Cousin’s a Sea Urchin." LiveScience. 1 Sept. 2006.
4. John Travis. “Adaptive Immunity Goes Back in Time." Science. 7 Mar. 2006.
5. “Research Areas." Decoded Sea Urchin Genome Shows Surprising Relationship to Humans. Web.

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圖／splitshire.com, CC0, pexels

情緒表達的感知能力讓動物能評估其他動物的社交意圖和動機，但這一般來說僅限於同一個物種內，狗狗能夠讀懂人類的情緒表達卻是個例外。

英國林肯大學和巴西聖保羅大學的科學家用了 17 隻健康成犬，讓牠們觀看和聆聽一組表達人和狗情緒的照片和聲音。在實驗中，人或狗的面部表情和狗吠和人聲同時出現。人和狗的表情有快樂和憤怒兩種，狗吠和人聲也有表達快樂和憤怒或者是中性的。當照片和聲音的情緒相匹配時，狗狗的注意力會持續較長時間。

過去的研究已顯示狗有能力區別人類的情緒，這個研究更進一步發現，狗狗能夠整合兩種不同的感官資訊來感知人和狗的情緒，並且能夠分辨人和狗的正向或負向的情緒，顯示狗已有情緒類別的內在分類系統，而且能夠跨物種地判讀人類的情緒表達。這發現發表在《生物學報》（Biology Letters）。

因為參與實驗的狗，並未受過訓練以熟悉實驗中的影像和聲音，其中的人聲還是以實驗犬不熟悉的葡萄牙語說出的。那和聽到氣憤的叫聲而龜縮的狗是不一樣的，這意味著狗整合情緒資訊的能力是天生的，這對高度社會化的動物是有利的，而辨認人類情緒的能力是馴化過程中的人擇結果。

圖／Albuquerque N, et al. Biol. Lett., 2016 DOI:10.1098/rsbl.2015.0883

原學術論文：

• Albuquerque N, Guo K, Wilkinson A, Savalli C, Otta E, Mills D. Dogs recognize dog and human emotions. Biol. Lett., 2016 DOI:10.1098/rsbl.2015.0883

參考資料：

1.  University of Lincoln. “A man’s best friend: Study shows dogs can recognize human emotions." ScienceDaily. ScienceDaily, 12 January 2016.
2. Melissa Healy. Here’s scientific proof that your dog feels you. Los Angeles Times. 12 January 2016.
3. Virginia MorellJan. Dogs can read human emotions. Science. Jan 12, 2016. DOI: 10.1126/science.aae0219.

本文原出自臺灣大學科學教育發展中心，其他單位需經同意始可轉載

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圖／作者攝影。

你可能看過這隻草地上的怪鳥，也可能知道牠叫做黑冠麻鷺，但你可能沒注意到有些個體的腳上戴著有色腳環。這其實是一項已經持續六年的公民科學計畫，希望藉著你的熱心通報目擊黑冠麻鷺，加入黑冠麻鷺故事館一起討論這種古怪又逗趣的鳥類，能夠讓我們更加了解黑冠麻鷺的生活。

初春三月的大學校園，時陰時雨的傍晚，雜沓來往的學生們渾然不覺溼潤空氣裡偶發的悶沉嗚嗚聲響。那是繁殖季即將開始的黑冠麻鷺公鳥，正鼓著喉嚨求偶。

舊時難見堂前鷺

黑冠麻鷺（Gorsachius melanolophus, Malayan Night Heron）是鷺科（Ardeidae）麻鷺屬的鳥類，從英文俗名 Malayan Night Heron 可知，黑冠麻鷺主要分布於馬來西亞和中南半島一帶，在臺灣則在中南部有固定的族群。二三十年前，黑冠麻鷺在台灣的族群量稀少，在賞鳥圖鑑上屬於「稀有留鳥」等級，加上多半在淺山森林底層活動的隱密習性，非常不容易觀察。

但不知為何，十幾年來，黑冠麻鷺的族群逐漸往北部擴展，而且似乎開始適應了都會環境，因此在各大校園、植物園、公園等都市綠地裡也越來越常見。原本的稀有留鳥，到現在簡直是各大公園草坪上的常客。加上黑冠麻鷺主要取食蚯蚓，覓食時動作優雅緩慢、小心翼翼，在空曠草地上活動時經常駐足良久，一旁經過的行人就算低頭滑手機，單用眼角餘光不需抬頭也很容易注意到牠的存在，根本不需要望遠鏡就可以仔細觀察。因此以現代人低頭族的能見度而言，說不定還比傳統都市三寶「麻雀、白頭翁、綠繡眼」這些小型鳥類更常見。

圖／作者攝影。

隨著黑冠麻鷺越來越常見，我們對牠們的了解之貧乏相對的也越來越明顯。這麼顯眼又在人類周遭活動的鳥種，其實正是良好的野生動物研究類群，不但可以從都市生態學的角度切入，了解野生動物對人類環境的適應和利用，在環境教育和生態保育方面也是一個良好的目標物種，能夠讓社會大眾從身邊常見的動物開始，意識到我們生活的周遭並不是只有人類和寵物，還有諸多的野生動物共享這片土地。

黑冠麻鷺知多少？

雖然黑冠麻鷺好像隨處可見，但是鳥類的移動能力畢竟相當良好，也許今天在這個校園看到的黑冠麻鷺，跟昨天在那片草地上看到的是同一隻個體也說不定。建立一套個體辨識的系統以掌握黑冠麻鷺的個體數量，可說是黑冠麻鷺調查研究的重要基礎。因此，2010 年開始，台大森林環境暨資源學系袁孝維教授領導的實驗團隊便成立「黑冠麻鷺繫放小組」捕捉繫放台大的黑冠麻鷺，以利後續黑冠麻鷺的族群動態、生活史、活動及領域範圍、播遷能力等研究。六年的時間過去，黑冠麻鷺繫放小組的成員歷經更迭，現在繫放的任務和相關研究主要是由袁老師的博士生張樂寧和碩士生許暐咏兩人負責。

袁孝維老師（右前排）指導的黑冠麻鷺繫放小組，左起戴著安全帽的兩位是許暐咏和張樂寧。圖／取自黑冠麻鷺故事館。

在大學生的眼中，黑冠麻鷺看起來或許傻傻、走路又慢，甚至還有「大笨鳥」的渾號，但是要捕捉牠們並不如想像中的容易。傳說中，黑冠麻鷺傻到靠著「聲東擊西」的方式——一人在牠前面吸引注意力或以蚯蚓誘引，另一人從後面慢慢靠近——就能雙手抱起來。坦白說，作者多年前就曾把一隻可能是不太有活力的個體從遊客腳邊抱到僻靜處，強者我朋友進行生態學實驗時也曾經用蚯蚓聲東擊西引誘過一隻。但是，絕大多數的個體其實還是頗有戒心，根據 2011台大校園黑冠麻鷺調查報告所述，黑冠麻鷺成鳥大概靠近到 4 公尺就會開始逃離（飛行或快走），根本是大智若愚。

黑冠麻鷺亞成鳥。圖／作者攝影。

也因此，黑冠麻鷺繫放計畫剛開始時，繫放小組曾經盤算以手抄網捕捉地面上的黑冠麻鷺，但很快就發現捕捉成功率極低，只有涉世未深的亞成鳥「比較」容易捕捉。至於以蚯蚓聲東擊西或是作為陷阱的誘餌，根據樂寧和暐咏的描述也是幾乎毫無用處。而國外進行鳥類研究時會用到的炮網，雖然能夠在一段距離外發射並且覆蓋相當面積聽起來很威，但因為槍砲彈藥管制條例的緣故，由火藥擊發的炮網無法在台灣使用；由彈簧擊發的炮網則是每次發射後都要送回原廠重新裝填鳥網，實在非常不實用，因此炮網在台灣也是毫無用武之地。

看我迅速低調逃跑。圖／作者攝影。

但願鷺兒愚且魯

既然地面捕捉很困難，趁著雛鳥還沒離巢年幼可欺的時候探巢帶出雛鳥，迅速測量完形質之後加上標記完成繫放再把雛鳥送回家這樣外星人綁架式的作法，反而是個保險得多的辦法。黑冠麻鷺的巢雖然築在樹上，但巢不小也不太難找。因此繫放小組在黑冠麻鷺生殖季開始前，就會注意台北各大公園和校園的樹上是否有黑冠麻鷺築巢，若是有看到撿樹枝叼巢材的黑冠麻鷺，也可以追蹤牠的去處來尋找巢位。由於黑冠麻鷺的巢離地平均 10 公尺，遠高於一般鋁梯的範圍，巢位的樹枝粗細和位置也不適合用攀樹的方式探巢，因此繫放小組總是必須請來升降台車幫忙，才能安全又快速的將雛鳥帶到地面完成測量，加上標記後放回巢中。

黑冠麻鷺繫放小組在地面準備採樣工具。圖／取自黑冠麻鷺故事館

黑冠麻鷺繫放小組搭乘升降車探巢。圖／取自黑冠麻鷺故事館。

黑冠麻鷺繫放小組測量雛鳥嘴喙長度。圖／取自黑冠麻鷺故事館

黑冠麻鷺繫放小組測量雛鳥重量。圖／取自黑冠麻鷺故事館。

在繫放小組訪巢的多次經驗中，黑冠麻鷺親鳥幾乎都會在巢旁警戒、不時鼓著身上的羽毛威嚇或是大聲尖叫，但還好從來沒有出嘴攻擊過（想想那啄穿土壤叼蚯蚓的短嘴……）。至於雛鳥的反應，畢竟虎父無犬子，除了跟親鳥一樣會鼓著稀疏毛躁的細白絨毛威嚇之外，還會張開血盆大口增強效果。

威嚇中的雛鳥，根本迅猛龍無誤。圖／取自黑冠麻鷺故事館。

身為狂吃猛拉的雛鳥，有時候也會把肚子裡的食糜反吐出來干擾進犯的繫放小組，或者是瘋狂大便以阻礙繫放人員的行動。不過繫放小組成員畢竟經驗豐富，區區食糜或鳥糞不只沒什麼阻擋的效果，甚至會讓繫放小組眼睛一亮，趕緊把吐出來的食糜小心翼翼的收集起來，以便有機會一窺雛鳥到底都吃了什麼東西。

雖然黑冠麻鷺主要取食蚯蚓，但雛鳥威嚇反吐的食糜中也有其他的食物。圖／取自黑冠麻鷺故事館。

想看更多關於黑冠麻鷺的故事，請繼續看〈黑冠麻鷺，公民科學的第一哩「鷺」（下）〉。

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有了色環，持續追蹤的黑冠麻鷺生活點滴就一目了然。這是雄鳥綠白白，今年四月初回到台大的鹿鳴廣場活動，不知道今年生殖季會不會跟過去的配偶雌鳥白白藍再次配對。圖／作者攝影。

不是只有科學家才能做田野調查或科學研究，在這個公民科學當道的年代，你可以參與黑冠麻鷺繫放後的目擊回報，並且加入黑冠麻鷺故事館，讓戴著色環的黑冠麻鷺，成為你踏上公民科學的第一哩路。

在〈黑冠麻鷺，公民科學的第一哩「鷺」〉中介紹了這種越來越常在校園、公園中看到的「大笨鳥」黑冠麻鷺，靠著台大袁孝維老師所帶領的繫放計畫團隊一隻一隻去測量和標記。別看牠傻傻的，要抓到牠們也是得花上點功夫的！讓我們繼續看下去，這小小的腳環也是有學問的。

小腳環大學問

在捕捉與測量之後，黑冠麻鷺繫放小組就要在每隻個體身上標記，以便後續辨識與追蹤。繫放小組採用的標記是在黑冠麻鷺的腳上掛上三個色環和一個金屬環——分別是右腳兩色環，左腳一色環一金屬環。色環的目的是便於野外個體辨識，採用的顏色以彼此不易混淆為優先選擇，因此太容易混淆的顏色如紅色與橘色、或紫色與藍色就會擇一採用，於是在黑冠麻鷺繫放上使用了黑、白、橘、黃、藍、綠六種顏色。至於金屬環的功能，則是給予國際通用的編號和在地鳥會聯絡方式，如此一來，每隻黑冠麻鷺除了有專屬的身份編號，若是不幸屍體被發現也可以通報甚至寄回鳥會。

色環是捲起來的熱塑性塑膠片，戴到腳上後需要用專用的生物安全膠把色環黏牢成圈；金屬腳環（中央者）有各種專屬的尺寸，可以符合不同體型和腿骨粗細的鳥種。圖／作者攝影。

色環讀法由右腳開始由上而下，金屬環不計入，因此這隻黑冠麻鷺標本的色環顏色為白藍橘。圖／作者攝影。

幾年下來，繫放小組早已跨出台大校園，在青年公園、大安森林公園、台北植物園以及動物園完成多次的探巢繫放。若是台北鳥會有救傷的黑冠麻鷺，或是其他縣市剛好有落巢的黑冠麻鷺雛鳥，也會在救傷照養完成後加上標記野放。於是，目前上過色環的黑冠麻鷺已經有 92 隻。照理說，三個色環六種顏色最多能有 216 種組合，但有可能混淆的顏色組合（如橘黃相連）也會避免採用，因此能夠使用的色環組合其實不到 200 組。也就是說，色環組合已經用掉了一半左右。

在繫放剛開始的幾年，繫放選用的色環組合沒有固定規則，但近兩年開始有規則的選用顏色，同一巢的雛鳥也會使用相同的顏色組合方式，例如圖中同一巢的幼鳥分別為白橘橘、綠橘橘、藍橘橘和黑橘橘。圖／取自黑冠麻鷺故事館。

既然色環組合終有用盡的時候，那麼能不能重複使用已經確定死亡的色環組合呢？樂寧和暐咏認為基本上可以，但是必須要非常確定使用某一色環組合的個體已經死亡，例如確定看到屍體，才不會出現「一証兩用」的困擾。而受限於研究人員移動能力的時空限制，以及鳥類卓越的飛行移動能力，上過色環的黑冠麻鷺個體失聯的情形也是司空見慣。前不久才有一隻被通報的黑冠麻鷺，在五年前上色環之後就杳無音訊，直到最近才終於又出現。因此，除非有些個體繫放後不幸在救傷過程中確認死亡，要能夠確認某隻個體已經死亡並不容易。另外，目前也還不清楚黑冠麻鷺的壽命有多長，這也正是黑冠麻鷺繫放計畫想要探究的問題之一，所以想用黑冠麻鷺的預估壽命來判斷個體已經死亡的機率也依然不可行，更何況萬一遇到高壽的「鳥瑞」，重複使用色環組合豈不就混淆了「老鳥」和「菜鳥」，這樣的鳥事絕對是科學家萬萬不想遇見的。

尋「鷺」難不難

既然為黑冠麻鷺上了色環，接下來當然希望能夠好好追蹤牠們。但是鳥類畢竟飛行能力極佳，帶著色環的雛鳥一旦離巢，山高水長的根本不知道飛到哪裡去。近年來興盛的公民科學，就是黑冠麻鷺繫放小組的最佳幫手。

2010 年，在那個部落格還算興盛，無名小站還沒關，臉書還沒熱門的年代，還只在台大出任務的黑冠麻鷺繫放小組就已經成立了通緝黑冠麻鷺的部落格，藉此分享台大繫放的黑冠麻鷺的消息，並且在部落格內提供目擊回報系統，在 ptt 上廣為宣傳，讓台大學生可以通報校園中有腳環或無腳環的黑冠麻鷺在何處活動。這幾年，既然黑冠麻鷺繫放小組的繫放任務已經跨出台大校園遍及台北市，黑冠麻鷺目擊回報系統也跨出部落格，改採用咕狗表單的形式，讓回報的流程更方便。2015 年初，繫放小組更在臉書上成立了黑冠麻鷺故事館，藉此分享黑冠麻鷺繫放和通報的消息，並且與網友互動以宣導黑冠麻鷺的正確知識，鼓勵更多人一起加入通報黑冠麻鷺的行列，讓黑冠麻鷺繫放後的追蹤調查能夠更為全面。

黑冠麻鷺吃赤背松柏根。圖／取自黑冠麻鷺故事館。

在黑冠麻鷺故事館成立後，繫放小組一整年來收到超過 450 筆的黑冠麻鷺目擊通報記錄，其中一百多筆是有腳環個體的目擊通報記錄。網友的相片揭露了目前播遷距離最遠的個體，從台大離巢後飛了 87 公里到苗栗落腳；另外還有幾隻長距離播遷的個體，從台北離巢後飛到新竹或宜蘭展開新生活。此外，繫放小組也開始收到來自屏東、高雄的無腳環個體的通報記錄。也是因為黑冠麻鷺故事館的互動，我們得以分享網友們的目擊經歷，確認黑冠麻鷺除了最常吃的蚯蚓之外，有時也會捕捉比較不一樣的獵物，例如黑眶蟾蜍（本是同姓黑，相煎何太急）、赤背松柏根，甚至會出奇不意的偷襲麻雀。

• 本是同姓黑，黑冠麻鷺吃黑眶蟾蜍

公民科學的第一哩「鷺」

從 2010 年就開始一直持續到現在的黑冠麻鷺目擊回報系統，可說是近年來百花齊放的公民科學的先驅前輩，稱之為台灣公民科學的第一哩路也不為過。而且，跟其他知名的公民科學計畫如路殺社、蛛式會社、慕光之城、蝸蝸園、台灣繁殖鳥大調查比起來，黑冠麻鷺目擊回報既不需要學會辨認多種鳥類、蛾類、蜘蛛、蝸牛，也不需要在馬路上捏著鼻頭、揪著心頭和眉頭撿屍體，只要平日抬頭留意生活周遭的人工草地，加上一般等級的視力和辨色力搭配手機照相功能，就可以輕鬆參與目擊回報成為熱心民眾。即使是熱愛自然觀察的小學生，也能夠以此開始跨入公民科學的領域，中小學的自然科或生物老師若是要向學生介紹公民科學計畫，也很適合以校園草地常見的黑冠麻鷺做為起點，這樣輕鬆簡單毫無門檻的調查，做為踏上公民科學的第一哩路也是再恰當不過。

所以，擇日不如撞日，現在就讓黑冠麻鷺目擊回報成為你的公民科學第一哩「鷺」吧。

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演講者／Rob Knight

在2008 年我前往秘魯旅行之前，我一直有點過重。阿曼達和我沿著印加古道（Inca Trail）健行，在亞馬遜待了一週，這時我們兩人都發生嚴重的腹瀉，當你住在帳棚時，絕對不希望有這種事發生。我們康復了一陣，但是又突然復發，兩人只好吃相同的抗生素來治療。回到家後，我們恢復旅行前的飲食和運動模式，但是我在幾個月之後體重減少了約4 公斤，從肥胖變成健康的體重。

體重減輕產生的差異非常明顯，我必須買新的褲子，同事把我拉到一旁問我是不是得了癌症，或是其他應該讓親友知道的疾病。相反的，阿曼達體重沒有減輕，我相信這種差異和我的微生物徹底改變有關。我們得了相同的疾病，以相同的方式治療，卻有不同的反應。

微生物決定你會不會胖？

我們當然不可以只從一對實例中得到科學結論，我的經驗只是反映出愈來愈多研究公布的結果，我們現在了解到，微生物組成對於肥胖有深遠的影響。中等身材的無菌小鼠如果接受來自胖小鼠的糞便移植，就會變得比較胖。不論原先的那隻小鼠是因為吃太多不健康的食物1，或是小鼠有容易變胖的基因突變2，實驗結果都一樣。

你可能會問，是微生物所造成的改變，還是糞便中其他東西的影響？問得好。聖路易華盛頓大學醫學院基因科學與系統生物學中心主任、生物學家高登為了回答這個問題，在他的實驗室中有一個團隊嘗試從某個人分離出數百種不同的細菌，然後在實驗室裡培養每一種細菌（在沒有糞便的其他物質情況下），全部以類似的比例混合在一起，再經由移植這些細菌，看看能不能也造成體重的差異。

事實上他們辦到了，證明了是微生物讓體重增加，而與病毒、抗體、化合物和糞便中其他的物質無關。更值得一提的是，小鼠如果和胖小鼠住在一起，接觸到新來胖室友身上的微生物，體重通常會增加。我們可以從瘦的人身上分離出細菌，並據以設計出一個微生物群落，避免原先的小鼠發胖。

我的實驗室和其他的實驗室還沒有辦法設計出一種微生物群落，能夠讓小鼠或人變瘦，不過這是我們的目標。然而在一些還沒有發表的研究中，其他的研究團隊報告了如果用抗生素消除在高油脂飲食中會增生的細菌，那麼小鼠即使吃得不健康，還是能夠成功的瘦下來。

用食物培養你的微生物群？

現在許多流行的飲食法目標是要改善人類的微生物群系，但是證據指出，這些方法效果有限。我們對於特定微生物影響消化與吸收的方式所知太少，不足以設計出準確的介入方式。2011年，哈佛大學的研究者在《新英格蘭醫學雜誌》發表了一項研究結果。他們發現有些食物和體重增加有關，有些食物則和體重減少有關。聽到高油脂的薯條比其他食物更會讓體重增加，你應該不會驚訝，奇怪的是，優格和堅果這兩種食物和體重減少有關，但兩者脂肪含量都頗高。到底發生了什麼事？這可能和微生物有關。我們從小鼠的實驗中得知，特定的微生物或是特定的微生物組合，和體重的增加或減少有關。那麼特定的食物與微生物的關聯，是否能夠讓我們更苗條呢？

現在有許多證據指出，你吃的食物會改變你的微生物群系，讓有些細菌更適合居住，有些細菌則不適合。賓州大學胃腸病學吳教授（Gary Wu）指出，超過一年的長時間飲食習慣，對於微生物群系整體有非常大的影響。他的研究團隊指出，飲食中有大量碳水化合物，如：義大利麵、馬鈴薯、糖，比較容易有大量普雷沃氏菌；而吃較多蛋白質，特別是肉，也就是西方飲食，則比較多類桿菌。這兩個屬的細菌有助於食物的消化與代謝，不過它們賴以維生的食物並不同。類桿菌和肥胖、糖尿病等西方人典型的疾病是否有關，目前我們還沒有辦法釐清，但是已有些引人聯想的關聯性。光是想到經由改變飲食就能夠培養自己身體中讓人更健康和苗條的微生物群系，就令人振奮。

高脂高熱量等極端飲食，會快速地改變腸道微生物的組成樣貌。圖／pixabay

有些飲食的變化會快速改變我們身上的微生物。哈佛大學的系統生物學家特恩博和同事找到了一些能吃苦的志願者，讓他們吃素或是吃主要由肉類和乳酪組成的飲食。吃素的志願者腸道微生物變化不大，但是吃肉和乳酪的組別，一夜之間體內微生物就發生了重大變化，一些和心血管有關的細菌迅速增加，例如： 沃茲沃斯氏嗜膽菌。因此，極端的飲食很快就會產生不良效果。另一個還沒有得到答案的問題是：好的效果也能夠這麼快發揮出來嗎？

你知道嗎？人類有十兆個細胞，但全身內外更充滿高達百兆的微生物細胞！在這個世界上，成為了與你共存不可或缺的夥伴。《微生物的巨大衝擊》，天下雜誌出版。

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人類有 23 對、共 46 條染色體，當中 22 對是體染色體，男女沒有差別；剩下一對是性染色體，女生配備兩條一樣的 X 染色體，男生則是 X 及 Y 染色體各一條。XX 或 XY，造就兩性的差異。

圖／取自dreamstime.com

女生與男生，最早的 X 與 Y

主宰人類性別的「性別決定基因」位於 Y 染色體，然而 Y 染色體充斥著重複序列，很難辨識出某個特定基因。科學家經歷漫長搜索後，終於在 1990 年找到目標「SRY」，隨後研究發現 SRY 的蛋白質產物，會藉由影響另一基因「SOX9」調控一系列下游基因表現，進而影響個體發育成男生[1]。

XY 性染色體是怎麼誕生的？介於 1 億 6600 萬到 1 億 9000 萬年前，本來在中樞神經系統與精子前驅細胞作用，一個叫作「SOX3」的基因，也開始會在生殖腺表現，這種新版SOX3 因此介入性別分化的調控，隨後成為我們認識的 SRY。兩條帶有 SOX3 的染色體，本來是一對彼此沒有差別的體染色體，一旦上頭配備性別決定基因，這對染色體就成了掌控性別，彼此有別的性染色體。

XY 染色體的起源。圖／取自ref 1

這時上頭擁有本來 SOX3 的那條染色體，現在成了 X 染色體，XX 會發育成女生；帶有SRY 的如今則是 Y 染色體，獲得 SRY 的 XY 個體將發育成男生。Y 染色體誕生後再也無法與 X 染色體繼續重組互換，有了缺損也無從補充，這導致 Y 染色體自誕生以來持續退化，長度愈來愈短，基因也屢屢丟失。或許有天 Y 染色體終將消失，這在兩種嚙齒目動物已經見到。

若是真有這一天，人類演化勢必也將邁向另一個階段，但 Y 染色體的末日不直接等於男性的末日，或是性別差異的結束。不管性別決定基因是 SRY 或是其他基因，只要新的性別決定基因轉移到另一條體染色體，那對體染色體就會成為新的性染色體，繼續控制個體發育為先天有別的兩性。

尼安德塔人，失傳的 Y

人的 Y 染色體也許未來會消失，也許不會，不過史上跟人類親戚關係最接近的尼安德塔人，等不到那麼久，早就先滅亡好幾萬年了。

尼安德塔人的基因組在幾年前成功定序後，發現在 DNA 層次上，他們與人類差別微乎其微，不過之前用的樣本都是女生，而尼安德塔 Y 染色體要等到最近才被定序出來。用序列差異估計，兩者Y染色體共同祖先大概介於 59 萬年前，年代跟用其餘染色體估計的 55 到 76.5 萬年間類似[2]。

尼安德塔人的 Y 染色體，與智人約在 59 萬年前分家。圖／取自ref 2

目前非洲以外的遺傳族群，基因組中都有少少源自尼安德塔人的 DNA，可見雙方當年曾經混血過，不過這次卻發現尼安德塔人的 Y 染色體，一個都沒流傳下來。從 DNA 看來，尼安德塔人有 3 個基因產生影響蛋白質表現的突變，疑似受到影響的功能有腦部發育、精子製造等等，智人則有一個與免疫反應有關。這個研究推論，這些遺傳差異可能對混血寶寶的健康不利。

尼安德塔 Y 染色體消失，是因為配備尼安德塔 Y 染色體的男寶寶健康容易出問題，然後他就死掉了，無法把 Y 染色體傳承下去嗎？這當然有可能。然而兩個物種或族群，由於長期缺乏遺傳交流，各自累積差異，導致再度混血時的後代不孕或是不活，也就是混血不相容（hybrid incompatibility）的狀況複雜無比，不是看看 DNA 序列就能掌握。

目前資訊只能知道雙方的 Y 染色體的確有些差異，但是否會造成ㄈㄈ尺時的負面影響，定論為時尚早，何況消失也可能單純是隨機因素造成。父系遺傳的 Y 染色體只由父親傳子不傳女，若沒有生兒子，源自尼安德塔的 Y 就無法傳承，這種失傳是不可逆的愈來愈少。假如當初因混血進入智人基因庫的尼安德塔 Y 染色體，本來佔族群中的比例就不高，時間久了以後頻率愈來愈低，最終歸零，應該不是太奇怪的事。

大家都是某位超人"幹"……出來的？

一項最近的研究，採用世界各地 26 個族群，1244 位男生的 Y 染色體，研究人類 Y 的歷史。分析發現，所有智人 Y 染色體的共同祖先大約位於 19 萬年前，用比較花俏的說法，這位就是傳說中的「Y 染色體亞當」，當今世上所有男生的父系共祖[3]。

成吉思汗與他的三位兒子。圖／取自wiki

這裡有個弔詭之處，很容易誤會，特別解釋一下。這些共同祖先距今的年代，都是用 DNA 差異估計而得，「19 萬年前」是大略的估計值。儘管從遺傳機制上看，一定真的有產生突變，流傳到後世的「第一個人」，但實務上，不可能具體得知此人究竟是誰。

有些聳動的說法會告訴你，根據 Y 染色體，如今世上有非常多人是成吉思汗的後裔。但沒人知道成吉思汗本人的 Y 染色體為何，更無從證明某些特定突變，是從成吉思汗才第一個出現，那更可能是當時蒙古族群的共通遺傳特徵（更何況這類推論常常有解讀偏差的問題）。總之，一定有共祖存在，但不可能確定是哪位。

Y 染色體演化樹的價值在於，它會反映族群的歷史與交配形態。智人有 Y 染色體亞當，其他靈長類當然也有各自的亞當。「大猩猩亞當」距今約 10 萬年，表示只有少數男生能夠留下後代，偏向一夫多妻的社會結構；「黑猩猩亞當」超過 100 萬年，反映牠們比較隨性的交配模式；人類亞當距今約 20 萬年，這年代暗示人類過去較為類似大猩猩的一夫多妻（polygyny），而不是黑猩猩的自由配對模式[4]。

從 Y 染色體亞當，到 36 億男性、36 億 Y

人類的 Y 染色體大約在 5 到 5.5 萬年前，突然冒出許多新的支系，符合人類離開非洲後四散各地，導致族群分化的模式。隨後各地族群的男生數目，都經歷過短期內的暴增，美洲在 15000 年前，薩哈拉以南的非洲、歐洲、南亞的族群，在 4000 到 8000 年前各自皆有過明顯的人口成長，東亞也有，但相比下沒那麼明顯。

人類 Y 染色體單倍群在各地族群的分佈，以及各支系間的親緣關係。圖／取自 ref 3

為什麼男生人口在這些時候大幅成長？人口成長也許跟技術突破有關，例如歐洲族群的膨脹，可能就與青銅時代早期，掌握車輪、馬與金的 Yamnaya 文化擴張有關，然而這類推論證據不足，關聯性仍顯薄弱。另外年代估計受到 DNA 突變率影響，計算時的假設突變率只要差一點點，就是一、兩千年的誤差，擺在考古脈絡中搞不好就是龍山文化跟殷商之別。根據目前有限的資訊，遽下定論非常危險。

不論幾千幾萬年前何時人口大增，我們現在非常確定，近一百年來人口飛躍式的增加，使人類總數達到前所未有的高峰，當今世上約有 36 億男生，也就是有 36 億個 Y 染色體存在。這麼多 Y 染色體，未來有一天可能消失嗎？

Y 染色體的消失有兩種方式，一種是那兩種嚙齒目動物的消失法，牠們邁向了演化的下一階段；另一種是尼安德塔式的消失，他們不只 Y 染色體，連整個族群都滅絕了。比起遙不可及的前者，人類目前比較需要的，似乎是先避免步上尼安德塔人的後塵。

參考文獻：

1. In retrospect: Twenty-five years of thesex-determining gene
2. Mendez, F. L., Poznik, G. D., Castellano, S., & Bustamante, C. D. (2016). The Divergence of Neandertal and Modern Human Y Chromosomes. The American Journal of Human Genetics, 98(4), 728-734.
3. Poznik, G. D., Xue, Y., Mendez, F. L., Willems, T. F., Massaia, A., Sayres, M. A. W., … & Chen, Y. (2016). Punctuated bursts in human male demography inferred from 1,244 worldwide Y-chromosome sequences. Nature Genetics.
4. Hallast, P., Delser, P. M., Batini, C., Zadik, D., Rocchi, M., Schempp, W., … & Jobling, M. A. (2016). Great ape Y Chromosome and mitochondrial DNA phylogenies reflect subspecies structure and patterns of mating and dispersal. Genome research, 26(4), 427-439.

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面對食安危機，政府的應對措施竟是舉辦烹飪比賽，或是讓高官在鏡頭前大啖美食。這不是台灣，而是被狂牛症嚇到手足無措的大英帝國……

英國紀念狂牛症的郵票。圖／By Michaelfthompson – Own work, CC BY-SA 3.0, wikipedia.

英國風起雲湧的十年

福克蘭群島戰爭剛剛落幕，英國揮舞著戰勝國的旗幟而全國歡騰。沒有人想到接下來的十年裡，英國食品業即將面臨到風起雲湧的挑戰，更將恐懼傳播到了全世界。1990 年，柴契爾夫人任期的最後一年，英國通過了《食品安全法》（The Food Safety Act）。此法最大的衝擊是將食品安全的責任歸屬於販售商品的零售商 [註1]，此法塑造了「賣家需對產品負責」的具體概念，並指出零售商需採取「合理的措施」以確認自家的食品是安全的。可想而知此法頒布之後，零售商為了確保上游原料的品質，便不再以最低價格作為交易的考量，轉向要求上游供應商提供認證，證明原料的生產過程安全、合法。這種風氣上的改變，讓誠信的供應商能在市場上具備更強的競爭力，產業天平朝著「優質自主管理」的方向偏移。超商與有認證的農場交易，不但可在法律上站的住腳，更可藉此行銷自家的商品有更高的食安保證，提高了消費者對自家產品的信心！

英國在 1990 年 6 月 29 日頒布食品安全法案，此法統整了過去數十年來關於食品的多項規定，包含標籤、責任歸屬和進出口等。此法本應提升消費者的信賴感，但沒想到數年後狂牛症的恐懼衝擊了市場的信心。圖／ Legislation.gov.uk

充滿空洞的大腦

早在 80 年代，英國的農場裡陸續傳出有焦躁不安，具攻擊傾向的牛隻。困惑的牧場主人向科學家求助，希望能找出病因。可惜的是除了在牛隻的大腦裡看到許多海綿狀的空洞外，剩餘的皆一無所知。這種致命的新型瘟疫被命名為牛海綿狀腦病（Bovine Spongiform Encephalopathy, BSE），並在牛群裡快速傳播，到了 1990 年，全英國已將近 1 萬 5 千頭牛遭到感染。但更可怕的不是疾病本身，而是大英帝國奇怪的政策和安撫民眾的方式。

面對逐漸上升的疫情，政府對外宣稱此病無害，希望安撫民眾；對業者卻要求立即撲殺病牛，內外不一的態度讓民心浮動不安。此病在媒體界有了驚人的代號——「狂牛症（Mad Cow）」，民眾的信心隨著聳動的名詞快速地崩解！但英國政府依舊以官僚般的陳腔濫調應對大眾：政府資助廚藝競賽、農業部長在電視上表演吃牛肉漢堡，甚至英國首相也公開宣稱人類絕不會染上此病……

雖然政治人物們一再保證安全無虞，但下令禁止食用的部位卻越來越多，互相矛盾的作法讓業者和人民越來越困惑。人類因食用牛肉而染上狂牛症的傳言逐漸喧囂塵上，1995 年更在一名年輕的死者大腦中發現海綿狀的空洞。排山倒海的證據終讓政府低頭，衛生部長於 1996 年對外承認牛肉正在毒害英國百姓 [註2]。一夕之間全球譁然，英國牛肉成了恐懼的焦點，肉品業者赫然發現他們面臨了史以來最大的危機——該如何挽回消費者的信心呢？

食品業者如何挽回民眾的信心？

面對危機，英國政府、供應商和零售商各自採取了不同的措施。政府引入風險概念、更新法令，並實施更嚴格的抽檢。而供應商們共同成立了公正的第三方組織——英國肉品安心組織（Assured British Meat/ABM），逐步地建立起肉品的品管計劃，作法是從農場、運輸、加工廠到市場都建立起一致的標準，並開放所有紀錄以供查詢，用公開資訊的方式表明肉品的安全性。而零售商則更注重食品的「可追溯性」，以及供應商是否有良好的第三方組織保證。換言之，零售商傾向於和加入 ABM 的業者進行交易，使得優質業者在市場上的競爭優勢更加有利。這種標榜完全公開、嚴格把關的第三方組織能夠追蹤肉品從農場到市場的每一個步驟，而透明化的紀錄更提高了大家的信心。於是從肉品業的透明管理下，整個生產鏈的縱向協調呈現了更緊密的生態，也讓食品業從被動的遵守政府法令，開始轉向自我制訂規格標準的另一種層次。

獲得認證的肉品，會得到如左圖紅色耕耘機（Red Tractor）的標籤。圖／ Red tractor & simply beef & lamb

英國經驗有其值得所借鏡之處嗎？

台灣近年來發生了許多令人瞠目結舌的食安事件，如：黑心廠商用塑化劑取代合法的加工劑、擅自添加銅綠葉素假冒高價橄欖油、混摻餿水油假冒豬油等，一再地打擊了民眾的信心，更削弱了食品業者和政府的公信力。而英國的食品業也曾面臨信任危機，他們的作法有什麼值得學習的地方呢？

從英國的作法中可以看到，不論是政府實施的新法，或是業者自行推動的改革，都讓市場的優勢逐漸地傾向了守規矩的供應商，讓優質的廠商有較高的競爭力，逐漸地在市場上達到「良幣驅逐劣幣」的效果。而未來的蔡英文總統，在食安上提出了「源頭管理」、「生產管理」、「加勤查驗」、「提高懲罰」、「全民監督」五項政策，其中有許多令人期待的措施，如：將風險管理納入食安概念中、建立食品產銷資料庫、成立毒物管理所等。

食安五環。圖／ 蔡英文、陳建仁競選網頁

但和英國比較，我國的食安五環概念仍偏向由政府單方面負責，試圖用更繁重的檢驗和懲罰，在數以萬計的廠商中挑出「劣幣」。面對數十萬間的商家，在有限的人、財力條件之下，成效恐怕難以讓每個人都滿意。反觀英國的作法，讓本國內的食品市場轉型成「優質廠商擁有更高競爭力」的環境，運用零售商、民眾和媒體的力量，以市場機制自然地淘汰掉「劣幣」廠商（滅頂行動可算是範例）。如果食品市場能讓誠信的廠商獲得更多優勢，那麼廠商就不再需要仰賴虛無縹緲的「良心」，反而是實值的利益誘因來加強自我管理。不僅能夠減輕政府的支出，並且未來若有黑心廠商以前所未見的方式汙染食品，消費者不需要等待冗長的立法過程，市場的風氣和機制就會自動地抵制黑心廠商，這種方式將比被動的等待政府修法、執法還要來得更有效！

• 本文感謝泛科學編輯趙軒翎、上下游新聞網記者郭琇真和文化國小教師沈昭君協助。

註釋

• 註1：此法的內容包含極廣，本文僅就一部分進行探究。
• 註2：人也會產生類似狂牛症的疾病，稱為庫賈氏症（Creutzfeldt-Jacob Disease; CJD）。此病原僅限於遺傳和少數人吃人的案例，但90年代後出現了數起非遺傳性、又找不出病因的患者，更可怕的是患者們居住於有狂牛症疫情的英國，因此備受聯想。此類疾病被稱為新型庫賈氏病（new variant CJD；nvCJD），被認為和食用染有狂牛症的牛肉有關。

參考文獻

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• 綜述：英國嚴格管理食品生產和銷售。人民網。
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• Jill E. Hobbs, Andrew Fearne, John Spriggs (2002) Incentive structures for food safety and quality assurance: an international comparison, Food Control, 13, 77-81
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• 中華民國食品安全辦公室 (2015)食品安全管理組織暨運作。中華民國行政院食品安全會報104年第1次會議
• 杨鹭花 (2007) 美国食品安全监管体系对我国的启示。中国食物与营养，9，13-15
• 美國食品安全政府監管體系概述。王德生。上海服務情報平台
• 食品安全管理问题研究进展。白丽，巩顺龙，赵岸松 。首席医学网。

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圖／By Gage Skidmore, CC BY-SA 3.0, wikipedia.

這是地球上真核生命起源的故事。

這個星球上的生物種類真是多得亂七八糟。這些生物據信都是來自同一個祖先細胞，慢慢變出現在這麼多種的生物。動物大概有 140 萬種，植物有 30 萬種，已知的細菌有  1.6  萬種。但是估計在地球上有數百萬種細菌，是多樣性最高的類群，這些物種各自以自己獨特的方式生活下去。如果把這數百萬種生物依據演化關係畫成演化樹，你會得到一棵枝葉茂盛的生命之樹，說明這個星球擁有的生物多樣性非常高。不過如果你仔細瞧瞧這樹上的細節，就會發現在大部份枝條上代表的生物種類，其實我們不太認識它們，甚至連它們是怎麼演化來的，還有一大堆待解的問號。

我們的細胞其實是兩種生命的複合體

動植物和我們人類都是真核生物。真核生物在每個細胞裡都有個細胞核，裡面裝了遺傳密碼 DNA。地球上有一群更早出現的單細胞生物叫原核生物，包括細菌（bacteria）和古菌（archaea）。原核生物每隻個體都由一個細胞構成，細胞裡構造簡單，沒有細胞核，DNA 就直接放在細胞裡。生物演化的過程自然是由簡單的原核生物走向複雜的真核生物。只是原核生物有細菌和古菌，到底誰才是現在地球上真核生物的祖先呢？

Carl Woese 教授在 1970 年代獨創以 DNA 序列來幫生物分類作法，而這種方法現在已經變成要幫生物分類時一項非常重要的工具。當年他根據 DNA 序列，把地球上的生物區分成細菌、古菌和真核生物三個生物界，其中原核的古菌竟然和真核生物比較接近。科學界相信在古早年代裡，有隻古菌跟細菌發生共生關係，讓細菌進到古菌的細胞裡幫忙製造能量，而這個由細菌與古菌形成的複合體組合生物後來變成了真核細胞。人類自己也是這種組合生物的後代，所以說起來我們的每個細胞裡有點細菌味。

海洋深處埋藏著生命的秘密

雖然科學家認為真核細胞是由古菌和細菌共生而來，但是證據還是差了那麼一點沒到位。如果真核細胞來自古菌，那我們是不是應該要能找到某種古菌，在這種古菌裡有很多跟真核細胞相近的構造或基因？而且要讓兩種不同的生物組合在一起，又要能讓彼此基因互助合作來在環境裡討生活，應該不是件容易的事。當時的那些細胞到底是怎麼生活，長什麼樣子，會代謝什麼東西，這些過去的事到了現在早已不可考。我們只能從 DNA 序列殘留的痕跡裡去推敲歷史的走向，因為這些肉眼看不見的單細胞小生物根本沒有堅硬的構造可以成為化石留下來讓我們看。

不過如果能找到這種帶有古老特徵的古菌，我們就可以看看它是用什麼方法協調兩套系統的運作而成功存活下來的。要解開這謎團，最後機會就在海洋裡。生命是在海洋裡演化出來的，或許還有一些古老的生物還留在海洋裡，用古老的生活方式努力活著。基於這樣想法，數十年來一群又一群的科學家往海底去，希望能找到那些最像真核生物的原核生物，希望它們能帶來一些關於我們祖先的訊息。

總基因體序列分析技術上場

或許你有這樣的經驗：小時候到野溪玩，興沖沖抓了小魚小蝦回家說要養，想要每天看著它游來游去。可是因為自己根本不懂照顧方法，結果小魚小蝦沒幾天後就死翹翹，你平白害死了好多原本在野外可以好好生活的小生命。

圖／Hillebrand Steve, U.S. Fish and Wildlife Service, public domain (CC0)

科學家也想把細菌帶回實驗室裡養多養大，再好好觀察研究它們。可是面對環境裡佔大部份的未知的細菌，我們一樣不知道它們喜歡什麼，只能準備最好的環境給它，卻總是得眼睜睜看它們死去（其實它們太小，想看都看不到）。科學家現在可以用個麻煩的方法來解決問題，就是把樣本裡所有生物的 DNA 統統抽出來解序，再從序列裡推論這裡有什麼生物，以及它們有什麼基因和本領。這項技術稱為總基因體分析（metagenomic analysis），近年來這項技術帶來好多令人驚訝的突破，包括我們接下來要談的洛基古菌（Lokiarchaeum）。

在洛基城堡找到洛基

洛基古菌在 2015 年才被正式發表，讓世界上的人開始認識它。這菌是在兩千四百公尺深的洛基城堡（Loki’s Castle）海底熱泉區裡被找到的。在這裡地底熱水帶著黑色的暗黑物質（啊不是，是硫化氫、氫氣等等）往外噴，沉積物在噴口附近堆積，變成像城堡的結構。這裡的細菌古菌可以利用這些地底來的物質來得到能量，才能在這個沒有光，完全不能行光合作用生產養份的黑暗世界裡存活下來。

• 洛基城堡區的海底熱泉噴出大量地底來的還原態物質

不過這菌還不能被培養，一群歐洲研究人員直接用了總基因體分析法，收集分析底泥裡的 DNA 後，一點一點拼湊出這種新的古菌的基因體。在將這種古菌的序列跟其它已知生物的 DNA 做比較之後，科學家發現它不但是個新種的生物，而且還是跟真核生物最接近的古菌，在當時出現很多宣稱「找到真核生命起源」的科學新聞報導。洛基是位具有爭議性的北歐神祇（不過你現在想到的畫面大概是帥帥的 Tom Hiddleston），正好跟學界長年來對真核細胞起源的爭議一樣反反覆覆，於是科學家給了這生物「洛基古菌」（Lokiarchaeum）這個名字。他們發現跟洛基古菌序列相似的序列在全球各地海底的數量都不少，也建立洛基古菌門（Lokiarchaeota）這個名詞來稱呼這一群我們住在海底的親戚。

洛基古菌有很多基因在 DNA 序列上都跟真核生物的基因相似，如果用這些基因的序列來推論演化關係的話，可以看到真核生物根本該算做是洛基古菌家族裡的一員。科學家也發現洛基古菌甚至擁有 175 個被認為是真核生物特有蛋白質的基因（eukaryotic signature proteins）。眾多證據都指出它們是現生原核生物裡最接近真核生物的一群，它是真核生物祖先的可能性很高了。

索爾也現身來助陣

繼洛基之後，雷神索爾也出現了。2016 年年初，一個美國的研究團隊以總基因體分析法分析河口區底泥深處的 DNA，試著組出那裡優勢菌的基因體。他們發現了一種新的古菌，跟洛基古菌親緣關係接近，就借用了洛基哥哥的名字，將它們命名為索爾古菌門（Thorarchaeota）。在跟全球各地得到的微生物序列比對後，他們發現原來索爾古菌序列也曾經在淡水湖的湖底或是海底熱泉附近出現，顯示索爾古菌可以分佈在淡水或海水環境裡，是普遍存在但之前沒人注意過的古菌。

在仔細解讀它們的基因體序列後，科學家推論索爾古菌在底泥裡可以靠分解有機物維生、愛吃蛋白質、沒得吃的時候還能學植物自己把二氧化碳固定下來使用。它們代謝有機物時主要產生的廢物是醋酸，換句話說這索爾古菌是到處害人家吃醋的生物（索爾表示……）。除了代謝了不少含碳化合物，索爾古菌還有還原硫的能力，因此這群菌在這個地面下的世界裡影響了碳和硫兩種主要元素的循環。雖然索爾古菌在地球上可能是個很重要的角色，我們可是到現在才知道它們的存在呢！

洛基真的是我們的祖先嗎？

不過也有科學家對洛基古菌到底是不是真核生物祖先的這一件事，抱持比較保留的態度。例如不能因為我有了某董座家傳的玉珮，就證明我是他的後代，而可以來分他死後留下來的財產，擁有一些真核基因的洛基古菌，也可能是經由其它的管道「偷」到這些基因，必須先弄清楚這些基因的來源再下判斷才是安全的做法。我們已經知道環境裡的病毒可以幫助基因在微生物間傳來傳去，所以目前看到的現象，也有可能是因為某些病毒傳遞的基因可以幫助當時生物存活，或許洛基古菌和真核生物的祖先都從病毒得到這些基因，是改造過存活下來的人生勝利組。

不過目前的證據的確指向洛基古菌和索爾古菌這兩個門的生物與真核生物的高度相似。我選擇浪漫點地接受這個可能，相信那個當年跟我們分家的原核兄弟還住在地球上我們看不到的地下世界裡，並注意未來出現的新證據是否支持這個想法。

其實，誰不想當索爾和洛基的兄弟呢？

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有種植盆栽的家庭，對介殼蟲這類生物可能會相當熟悉。每一年、每隔一陣子，我家中便會出現一群群白色的臀紋粉介殼蟲，聚集在一塊，吸食著植物葉片、莖的汁液。牠們的身體扁平橢圓，表面因布滿了蠟質粉狀分泌物而呈白色，看似柔軟而脆弱。

臀紋粉介殼蟲那外觀如棉絮般的蠟質卵囊。圖／天下文化提供

見到的這些介殼蟲族群幾乎都是雌蟲。由於許多介殼蟲可直接行孤雌生殖，也就是不經交尾就能產下後代，因此雄蟲算是相當罕見。雖然行動緩慢，然而雌蟲一生的產卵量可是高達上百粒，繁殖力相當的驚人。臀紋粉介殼蟲在產卵時會分泌大量白色如棉絮般的蠟質卵囊，將卵產於其中，新生若蟲孵化後便鑽出卵囊，開始在植物表面活動。許多的成蟲和若蟲往往喜歡聚集在莖葉、枝條的交界或分支處。

臀紋粉介殼蟲。圖／天下文化提供

介殼蟲的出現，也陸續吸引其他的昆蟲前來，展現了一場微型生態系裡的互動。

嚐甜頭的螞蟻

首先是被介殼蟲所吸引的熱帶大頭家蟻，開始頻繁的在介殼蟲周圍爬行。熱帶大頭家蟻是熱帶與亞熱帶地區常見的螞蟻，這種螞蟻外表偏深紅色，常築巢於土壤或石縫中，偶爾也會在人類房舍中出現。熱帶大頭家蟻的族群有一項明顯的特色，就是牠們具有工蟻和兵蟻兩種階級。圍繞在介殼蟲身邊的多半是熱帶大頭家蟻的工蟻，此外還有一種體型較大的兵蟻，但在植物上似乎較少見到。

圍繞在介殼蟲身邊的多半是熱帶大頭家蟻的工蟻。圖／天下文化提供。

部分半翅目的昆蟲如介殼蟲、蚜蟲、粉蝨等能夠分泌蜜露。螞蟻常在介殼蟲周圍出沒，其實就是為了吸食介殼蟲提供的蜜露。為了這樣的目的，熱帶大頭家蟻會照顧這群介殼蟲，並協助驅趕試圖接近的瓢蟲或寄生蜂等介殼蟲天敵。會產蜜露的昆蟲，特別是蚜蟲，常被比喻成「螞蟻的乳牛」，就像人類飼養牛的情形；乳牛供應鮮乳，人類則負責照料乳牛。

介殼蟲和螞蟻的關係，也與蚜蟲類似。所謂的「蜜露」其實是介殼蟲的排泄物，只是當中仍含有許多未被消化的營養物質，包括醣類、蛋白質、礦物質、維生素等，成為螞蟻嗜食的營養品。而蜜露中佔大部分比例的物質為醣類，因此會帶有甜味。不同種類的介殼蟲或蚜蟲，排出的蜜露成份組成也會略有不同。

然而這些蜜露在較不通風的環境常會引起俗稱煤煙病的病徵，這類情形通常是植物表面長出了一層絨毛狀的物質，就好像抹了一層煤，其是這是因為蜜露孳生了大量真菌類。儘管真菌不會直接危害植物，但是卻會妨礙植物的呼吸以及光合作用，間接的造成植物體生長不良，害處不小。

吃葷的瓢蟲

臀紋粉介殼蟲所吸引來的，可不只是牠們的盟友，還包括了危及身家性命的天敵。在介殼蟲棲息處的附近，植物的葉子上總會出現虎視眈眈的孟氏隱唇瓢蟲。

孟氏隱唇瓢蟲正在捕食臀紋粉介殼蟲。圖／天下文化提供。

這種肉食性的瓢蟲，過去是為了生物防治的目的而引進台灣，現在已經變得極為常見。這些瓢蟲嗜食介殼蟲以及介殼蟲的卵，常會出現在公園、校園這類環境，就連一般四、五層樓高公寓中的盆栽都看得到牠們，只要見到牠們出現，幾乎都是伴隨著介殼蟲的發生。孟氏隱唇瓢蟲生性非常的敏感，只要一點點動靜，牠們馬上從枝葉上滾落，讓人無法找著。牠們外表並不醒目，比起一些我們所熟知的瓢蟲，除了體型小，也沒有引人注目的花紋。我們可以從孟氏隱唇瓢蟲的足來判斷牠們的性別，雄蟲的第一對足為橘紅色，雌蟲第一對足則為黑色。

當然如果狹路相逢，熱帶大頭家蟻會攻擊這些試圖捕殺介殼蟲的瓢蟲。但似乎成效不彰，可能是瓢蟲的食量太大了，行動力又強，通常幾隻瓢蟲來訪後，過沒幾週，介殼蟲大軍便幾乎消失無蹤，大概都讓瓢蟲給吃光了。之後再過幾個月，介殼蟲總會再自動冒出來，並且又重覆的引來螞蟻與瓢蟲。

介殼蟲是個龐大的家族，牠們種類繁多、形態各異。有部分種類的介殼蟲因為會固著在植物表面，也就是把身體固定在選定的位置，大半輩子不移動，外表包覆著一層蠟質的「介殼」，所以這群生物因此得名介殼蟲。雖然許多介殼蟲是不少樹木或花卉上的害蟲，其實也有某些種類的介殼蟲具有商業價值。例如有一種取食仙人掌的介殼蟲「胭脂蟲」，原產於中南美洲，採收後萃取之，可以從蟲身獲得紅色顏料「洋紅」的原料。女性愛用化妝品中，某些鮮豔色料的成分可能就是來自該種介殼蟲。

大多數生活於都會環境的人們，可能除了蝴蝶、甲蟲等明星昆蟲物種之外，往往對許多生活於周遭的常見昆蟲視而不見。《自然老師沒教的事6：都市昆蟲記》是第一本以台灣都會環境為出發點的昆蟲專書，專門介紹都會居住環境中的常見或特殊昆蟲，這些出現在都市裡、居所旁，我們身邊隨處可見的昆蟲鄰居，就是本書最重要的主角。

本書獲得 2016 年第 40 屆金鼎獎兒童及少年圖書獎。

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解凍、出任務、冷凍、解凍、出任務、冷凍……

如果你是巴奇（又名酷寒戰士），你一定會覺得你被九頭蛇控制的這段時間人生非常無聊，沒有美國隊長的陪伴，過著工具人般的生活，出任務危機自付，結束便返回你的冬眠箱中。當你躺在裡面好不容易可以睡一覺的時候，你大概並不會想知道，對於正常（活）人而言，這是一件相當於自殺的事。

目前活人的冷凍、冬眠技術還只是空談，國際上仍禁止活人試驗，現在可以進行的情況是受試者已經由醫院認定死亡或瀕臨死亡的絕症方可冷凍，提供未來進行研究或治療。

是我們科學力不夠的問題嗎？或許在 70 年前，艾思金博士（超級士兵血清發明者）與九頭蛇的科學家們已經向一種青蛙學到了活人冷凍的奧秘。

同時我們也可以看出來，巴奇的冷凍艙比隊長的冰層舒適多了（圖片來源：Screen Rant）

萬能的超級士兵血清

原作中，巴奇和美國隊長獲得能力的過程、背景故事和冷凍過程非常的不一樣，由於漫畫的設定比較天馬行空，在這裡我們以電影中的設定來作假想。隊長與巴奇兩者都經過改造，注射超級士兵血清，而獲得超人般的能力；前者因為飛機墜機被冷凍了 70 年，後者在這段時間內解凍、冷凍無數次為九頭蛇出任務。

如果這個血清正是讓隊長與巴奇能夠沒事般活過冷凍狀態的關鍵，那我們勢必要了解一下它的特性。從漫威的維基中我們可以查到超級士兵血清對人體的改變有這樣的敘述：可以舉起 850 磅的重物（差不多 385 公斤）、跑速時速 60 英里（時速 96 公里，難怪可以跑贏汽車）、可以快速分解乳酸、代謝是一般人的四倍、恢復力超群、不會被酒精毒藥影響……等，先別管這樣的運動、生理狀況下美國隊長一天要吃下幾個便當，可以發現裡面沒有對承受冷凍的能力提升，或是已經悄悄的藏在這些因子裡面。

活人從正常狀態進入冷凍狀態再解凍有幾個需要克服的困難

• 不能讓細胞內水分形成冰晶，破壞器官
• 解凍時需要正確的速度及溫度，要不然冰晶一樣會破壞細胞
• 進行冷凍前，先降低氧氣量，以迫使器官進入休眠

在這麼看來最簡單的解釋，就是隊長和巴奇的恢復能力足以與冬眠造成的負面效果打平；也有可能是在血清造成的更快生理反應下，他們的身體先行將器官進入休眠，並克服了體內水分結凍的危機。

不過既然說「克服」是個怎樣的「克服」方法呢？這裡的漫威宇宙中的科學家們極有可能已經知道效法自然界的一種青蛙了。

木蛙，無危，體長5~7公分，分布於北美東岸中部開始延伸到阿拉斯加（圖片來源：Animalspot.net）

美國隊長原傳：酷寒木蛙 The Winter Wood Frog

在美國內陸，北至阿拉斯加，南至東岸中部，有種俗稱木蛙（Wood Frog, Lithobates sylvaticus）的樹蛙，具備了在冬天中，零下 18 ℃全身結凍長達 7 個月，並退冰後仍生龍活虎的能力。

這種青蛙是如何辦到的呢？

高中化學都有教過，當水中有了其他的溶質的時候，這些溶質會引響水結冰的冰點，使的原本應該結冰的溫度下降，水更不容易結冰，木蛙主要便是利用這點，讓自己的細胞、器官不被破壞。

當外界的溫度一下降，木蛙的皮膚表層一開始結冰，牠體內的基因便會啟動血液中的冰晶核蛋白（Nucleating Protein），這些核蛋白在血液中充當冰晶凝結的核心，使的血液中的水分比細胞內先產生結冰現象，這時由於細胞外的液體濃度增加（因為水都變冰），細胞內的水分被往外抽；同一時間，木蛙的肝會快速分泌兩種物質：由肝醣分解而成的葡萄糖、以及從蛋白質分解的尿素，這兩種物質進入血液，降低冰點，使的結冰速度變慢，減少對細胞的傷害，細胞內也在安全的情況下漸漸脫水，僅剩高濃度的葡萄糖，這時一切的準備都做好了，血液緩慢的結凍，細胞脫水但無損，心臟暫停跳動，木蛙進入了休眠。

冷凍的木蛙，聽說整隻都是硬的而且容易碎掉。（圖片來源:Nature North）

而當天氣一變暖和，冰溶解並流入細胞內，血液開始流動，使心臟也開始運作，青蛙便活過來了。有趣的是，這個循環可以短時間內重複進行，像阿拉斯加這種地方，木蛙會在一年中很早經歷低溫，這時整個機制便啟動；有時候當隔天溫度稍微回暖，冬眠解除，但殘餘的葡萄糖、尿素和運作的蛋白仍存在於血液中，如果短時間內又發生第二次溫度驟降，木蛙可以更快的進入狀況，之後再發生第三次、第四次……，木蛙便習慣了這種形式，可以更快的冬眠，並可以撐更久，由俄亥俄州，邁阿密大學科學家發現，在居住美國東部的木蛙和阿拉斯加的木蛙相比，腦內及全身的葡萄糖濃度的可變化量更小，冬眠準備速度也較慢，把兩個不同地區的青蛙放在同樣的低溫下，前者存活率較低，可見這個冬眠機制是可以進化的。

美國隊長是個意外？

由此我們發現，人類要能夠像木蛙活過冷凍過程，有幾個必要的元素

• 冰晶核蛋白
• 尿素、葡萄糖等抗凍劑
• 運作整個機制的基因

而正常人類天生就是少了冰晶核蛋白，也不可能擁有木蛙的基因，所以科學上，美國隊長和酷寒戰士是做了什麼改變來應對冷凍的呢?

在這裡假設超級士兵血清除了有增強人體的激素外，其實是一個雞尾酒式的蛋白質大補帖，把外來可能會用到的蛋白質都加進去了，而冰晶核蛋白便是其中一個（研究人員:博士我們該加些什麼呢？ 艾斯金博士:恩……把這個加進去好了，德國很冷，他可能需要）；另一個可能是，原作中美國隊長除了注射血清外，也經過虛構的輻射線Vita-Ray的照射，來使血清真的有作用，而可能就是這個 Vita-Ray 使得他們體內基因或是植入的蛋白質發生變異，有辦法像木蛙般運作這個循環。

根據漫威維基，一定要有 Vita Ray 的照射，超級士兵血清才能發揮它的功用，而當初使用在美國隊長身上的 Vita Ray 機器在之後的衝突中被摧毀了，所以巴奇要怎麼辦呢？（圖片來源：Marvel Wiki）

這時可以也探討一下巴奇和美國隊長被冷凍方式的差異。隊長在二戰期間一次意外後就被冰封了 70 年，但他之前毫無被冷凍過的經驗；相反的，巴奇是被九頭蛇特別設計來達成「出任務完後即冷凍，之後再解凍」的人體兵器，而且由於實驗過程並沒有公開，我們可以合理假設巴奇本身已有被冷凍的機制存在，再加上邁阿密大學科學家的研究的作證，他重複被冷凍了很多次，身體應該是已經處於一個可以隨時進入高血糖、高血氮（尿素）的狀態來應對，對巴奇而言，冷凍過程比隊長安全多了。

所以美國隊長身為第一個超級士兵完成品，催生者已不再世上，無從給予說明或幫助的情況下，他還真是命大啊。

或許我們差一點就沒有美國隊長了，但至少我們還有鋼鐵人（圖片來源:Disney Wiki）

參考資料：

• 《Out of the Deep Freeze: Captain America, The Winter Soldier and the Wood Frog》。Scientific America（2014/04/08）
• 《Antifreeze-Like Blood Lets Frogs Freeze and Thaw With Winter’s Whims》。National Geographic News（2007/02/20）
• 《Hibernation physiology, freezing adaptation and extreme freeze tolerance in a northern population of the wood frog》。Journal of Experimental Biology （2013/08/21）
• 《變溫動物過冬》。科學月刊第二十三卷第八期
• Marvel Universe Wiki

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所有家貓的祖先一般認為都是來自北非的野貓（Felis silvestris lybica），可是科學家有個令人驚訝的發現，原來中國的農人五千年前養的家貓，是來自馴化的石虎。家貓的馴化在人類文明史中已知發生了兩次，分別是中東馴化的北非野貓和中國馴化的石虎，這也意味著家貓的馴化是農耕文明的必然結果。

早在 2001 年，中國考古學家就在中國陝西省泉護村遺址，發現兩隻貓的八塊頭骨化石。該化石顯示中國養貓的歷史至少有 5,300 年，此研究發表於 2014 年的《美國國家科學院院刊》（Proc Natl Acad Sci USA）。

這些貓頭骨的尺寸和現代歐洲家貓差不多，但是比歐洲野貓的頭骨小。又，當時先民食用的主食是粟米，分析貓骨骼中的碳和氮顯示，那些家貓也食用粟米，顯示牠們被人類餵養，或是吃人類的殘羹剩飯。

不過該研究仍留下一個大問題，就是泉護村家貓的祖先是中東一萬年前馴化的非洲野貓，還是中亞野貓（Felis silvestris ornata）或是石虎（Prionailurus bengalensis）。如果是來自非洲野貓，那應該是透過古代的貿易路線，從中東流傳到中國農村的；如果是來自石虎，那意味著中國古代農人馴化了本土的野生貓科動物作為家貓。

石虎。圖／wikipedia

為了解答這些問題，法國國家科學研究中心的 Jean-Denis Vigne 等人進一步分析了泉護村以及另外兩個中國村落遺址的貓骨骼。他們用幾何形態學的方法分析了那些家貓的下顎骨，用電腦計算了那些骨骼大小和形狀的上千個樣點，結果他們發現那些骨骼應該是來自石虎。

石虎，或俗稱山貓、錢貓，是貓科動物中分布最廣泛的物種，其分布地包括印尼、菲律賓、婆羅洲、中南半島、中國、朝鮮半島、台灣、印度、巴基斯坦等。俗稱為豹貓的家貓正確名稱應為孟加拉貓（Bengal Cat），是近年來刻意以石虎、家貓為親本，經人工混種、繁育的家貓品系之一。

回過頭來說，科學家排除了那些貓骨骼是來自野生石虎的可能，原因是：一來那些骨骼比野生石虎略小，而骨骼大小是馴化的特徵之一。二來至少其中一隻貓是被仔細安葬，全身保持完整。他們認為那些家貓即使馴化程度可能還不如現代的貓咪，但也應該是處於馴化的早期，而且和人類有密切關係。

人類居住地的食物，吸引了老鼠來偷食，野貓又被鼠輩吸引而來，人們發現貓能捕抓老鼠、控制鼠患之後，就開始設法讓貓咪留下來，進而發生了馴化。家貓的馴化來自不同物種而且在不同時間發生在不同地方，顯示農耕文明的生活方式讓人類有強烈的意圖馴化野貓。

雖然過去中國古代農夫馴化了石虎，可是中國的現代家貓還是可能都是來自非洲野貓，石虎的基因未必有遺留在中國現代家貓基因體中。這有可能是非洲野貓馴化成的家貓更溫馴親人，傳入中國後取代了馴化的石虎。

原學術論文：

• Hu Y, et al. Earliest evidence for commensal processes of cat domestication. Proc Natl Acad Sci USA. 2014;111: 116–120. doi: 10.1073/pnas.1311439110.
• Vigne J-D, Guilaine J, Debue K, Haye L, Gérard P. Early taming of the cat in Cyprus. Science. 2004;304: 259. pmid:15073370 doi: 10.1126/science.1095335
• Vigne JD, et al. Earliest “Domestic" Cats in China Identified as Leopard Cat (Prionailurus bengalensis). PLoS One. 2016 Jan 22;11(1):e0147295. doi: 10.1371/journal.pone.0147295. eCollection 2016.

參考資料：

1. David Grimm. Were cats domesticated more than once? Science. Jan. 26, 2016.  DOI: 10.1126/science.aae0277
2.  Grennan Milliken. THE CAT MAY HAVE BEEN DOMESTICATED TWO SEPARATE TIMES. Popular Science.January 28, 2016
3.  David Maxwell Braun. Earliest Cat Domesticated in China Was the Leopard Cat, Scientists Say.   National Geographic. January 26, 2016.

本文原出自臺灣大學科學教育發展中心，其他單位需經同意始可轉載

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「咖哩味道的大便和大便味道的咖哩，你要吃哪一種？」

這是小屁孩問的問題。真的很無聊。不過即使覺得無聊，還是會讓人忍不住認真思考：咖哩味道的大便即使好吃，但終究還是大便，而大便味道的咖哩卻是貨真價實的咖哩。到底哪一個才是正確的選擇？

這是讓人思考本質何在的哲學問題。即使現在成為大人還是無法回答。

那麼大便咖啡又如何？大便中未消化的東西比大便本身更噁心，然而卻有一種咖啡是從大便中取出來、烘焙過後給人喝的。

那就是印尼的「麝香貓咖啡」。

麝香貓咖啡是許多咖啡愛好者夢寐以求的珍品。圖／Journeys and Travels

大便咖啡從字面上來看，應該會給人不潔又臭氣沖天的印象，但這種咖啡竟然是一般庶民不太買得下手的高級品。為什麼高級？當然是因為好喝。只要啜飲一口，香醇的風味就會由鼻腔直衝腦部，宛若鐘聲迴盪般留下久久不散的餘韻。圓潤但濃郁的風味、芬芳的香氣與清爽的喉韻，簡直就像是瓊漿玉液。製作這種高級咖啡的不是熟練的咖啡師，而是動物。生存於亞洲幾乎所有森林的馬來麝香貓正是製作出這種夢幻咖啡「Kopi Luwak（麝香貓咖啡）」的咖啡專家。

麝香貓屬於雜食性動物。牠們雖然也會吃昆蟲、蜥蜴、蝸牛等小動物，但主要食物是芒果、香蕉、無花果等水果。麝香貓也會吃咖啡果實。咖啡果雖然也會和其他水果一樣被消化，但種子部分（也就是咖啡豆）卻會保持原狀排出來。出未消化的咖啡豆，經過乾燥與烘焙，就是麝香貓咖啡。這是貨真價實的大便咖啡。

麝香貓擁有優異的嗅覺，可以專挑全熟的咖啡豆來吃，把外皮咬掉。這就是重點所在。咖啡豆和果實的風味在麝香貓體內混和，在一定的體溫之下，由腸內細菌以理想狀態進行自然發酵。咖啡豆的苦味來源的蛋白質成分會經過消化酵素分解，並與種種酵素混合。

這種複雜奇妙的化學反應使咖啡豆產生無法以言語形容的風味。原本只是單純的大便，結果卻出現奇蹟大逆轉，成為最高級的有機咖啡。聽到這裡或許會有些人動起歪念頭，想說：乾脆我自己吞下咖啡豆、從大便取出豆子來賣，就可以大賺一筆，這才是真正的歐雷（譯注：日文音同「俺」） 咖啡⋯⋯ 之類的。

然而能夠給予咖啡豆特殊作用的只有麝香貓的腸子。人類如果做這種事，大概就會被送到很大間的醫院了。只有這種既像貓、又像狸貓的動物大出來的大便，才能登上最高級的菜單，成為最高貴的咖啡品牌。

咖啡剛被麝香貓「排」出來的樣子。圖／wikipedia

不過說到這裡不禁令人納悶：印尼人怎麼會想到從動物的糞便挖出咖啡豆來烘焙呢？要說明這一點，本書必須突然轉變為歷史教科書，開始熱烈講解印尼的歷史。

時間背景是十六世紀英國、法國、葡萄牙等歐洲列強昂首闊步的時代。原本只有小漁村、在整頓港灣後總算有了國家格局的荷蘭也效法列強大哥的先例，決定要進軍世界。它的目的地是東南亞。荷蘭抵達今日稱做印尼的亞洲群島，設置「荷屬東印度公司」。雖然說是公司，但實際上卻掌握締約權、開戰權等，等同於政府的駐外機關。

荷屬東印度公司是全世界第一家股份公司，同時也是黑心企業。他們巧妙地欺騙印尼「比羊群還要溫馴」的農民，甚至用武力逼迫就範，以超低工資榨取他們的勞力。東印度公司奪走印尼人的田地，要求他們栽種高經濟價值的作物，亦即香料。香料是保存食物重要的材料，可以去除肉類腥味，也能隱瞞體臭，在當時的歐洲是不可或缺的物品，也是保證暢銷的商品。

荷蘭東印度公司（VOC）是荷蘭為了向亞洲發展而成立的特許公司，200 年間共向海外派出 1772 艘船，約有 100 萬人次前往印尼、台灣……等地。圖／wikipedia

荷蘭人把只有在印尼才能採收的丁香、肉豆蔻等獨家香料拿到歐洲去賣。荷蘭藉由香料植物賺得的黃金累積財富，而太平洋上的印尼群島則被稱為「荷蘭女王的項鍊」。

有句話說，「上帝創造世界，荷蘭人創造荷蘭」。荷蘭國土有四分之一在海拔零公尺以下，必須開拓濕地及淤泥灘，以過人的努力增加國土。這種開拓精神令人欽佩。然而具有偉大開拓精神的他們進入亞洲之後，不知為何就成了不把人當人看的冷血漢。荷蘭單方面指定農民栽種經濟作物，然後全面以低廉價格收購。即使是農民手頭剩下的少許收益也被課以種種稅金。這種壓榨方式簡直就像是要硬從乾抹布擠出水滴。

其中最惡名昭彰的就是推動大規模栽植農業的「強制栽培法」。相較之下，就連德川幕府「對待百姓不使其生、也不使其死」的手段都像是優渥的社會福利政策了。日本甚至也曾記載：進出長崎的荷蘭人因為奴役奴隸、態度桀驁不馴，特別嚴格檢查其持有物。

喂，荷蘭人！你們在日本一副高尚的樣子傳授所謂的蘭學，為什麼在印尼卻做出這麼過分的事情？還好意思若無其事地轉風車！我要把鬱金香都拔光光！

鬱金香是低地國的代表花卉。圖／Elvin@flickr

因為激憤過度，害我寫了些不知所云的話。不過當時歐洲各國幾乎都在做這種勾當。這樣想想，今日所謂先進國家感覺都像是用詐騙方式賺到資金之後才從良改做正當行業的犯罪集團。

當香料貿易景氣變差之後，荷蘭人就叫農民種植更賺錢的樹：咖啡。咖啡從十七世紀開始在歐洲廣為流傳。這種珍貴的飲料透過地中海貿易進入歐洲，立刻風行全歐洲，轉眼間就成為常見飲料。咖啡貿易原本是由伊斯蘭商人壟斷。這是因為咖啡豆從阿拉伯半島進入歐洲時一定會經過伊斯蘭國度。荷蘭人決定插手伊斯蘭的這項獨占事業。他們在印尼種植咖啡，自己來賣。他們的計畫獲得預期的成功。

不過荷蘭人並沒有因此而龍心大悅、大方請農民喝咖啡。相反地，他們甚至連一粒豆子都不分給農民。然而，農民也想喝喝看咖啡是什麼味道。他們想知道讓白人老闆如此狂熱的豆子究竟有多麼美味。但是他們被嚴禁偷嚐農作物，如果違規就會受到嚴罰。農民只能躲在荷蘭人看不到的地方，從麝香貓的糞便撿拾咖啡豆。辛辛苦苦流汗耕作卻無法入手收穫，只能去翻攪動物的糞便——他們一定覺得很悽慘吧?

然而奇蹟發生了。從這種野生動物糞便取出的咖啡豆具有遠高於一般咖啡的美味與香氣。而最初品嚐到這種美味的不是荷蘭人，而是沒有身分地位的農民。不過後來消息傳到荷蘭人耳中，於是連動物糞中取出的咖啡也成了榨取目標。改種經濟作物的一片片田地無法收成糧食，不久之後饑荒來臨，導致眾多農民餓死⋯⋯這樣的故事彷彿可以聽到黑人靈歌的樂聲。了解這段歷史之後，麝香貓咖啡感覺也帶有淚水的味道。

然而人類是無法戰勝美味誘惑的。即使知道這段痛苦悲哀的歷史，仍舊有人願意為了美味咖啡而花大筆錢。

人類的欲望是沒有限度的。假設確立了一種美容法：「只要跳入大便桶裡，絕對能夠年輕十歲。」一定會有女人願意付一百萬跳進去。有需求就會有人想賣、想賺錢。這就是資本主義的法則。

為了滿足人們對於麝香貓咖啡的需求，甚至有人特別飼養麝香貓。圖／中央社

話說回來，麝香貓咖啡是稀有品，也因此更具有價值。原本數量就稀少的野生麝香貓自己選擇成熟咖啡果來吃，然後在沒有壓力的健康狀態讓咖啡豆在體內發酵到理想狀態。滿足這些條件之後，才能得到夢幻的麝香貓咖啡。

不過目前在印尼據說是以大量生產方式來生產麝香貓咖啡。麝香貓就像養雞場的雞一般被圈養，強制餵食咖啡豆並採取糞便。

麝香貓被關在狹窄的籠子裡，即使因為壓力而發狂生病也無法逃脫，只能一直吃咖啡果實直到死亡。

像這樣生產的麝香貓咖啡雖然沒有受到正式認定，實際上卻有許多在市面上流通。

這樣的架構彷彿和昔日荷蘭人與印尼農民間的關係有某種相似性。

歷史會重複。邊咀嚼這句話，邊啜飲麝香貓咖啡。

這時照理說咖啡豆的苦味成分已經被酵素分解，仍然會感受到特殊的微苦滋味。

大便、糞便、便便……不管是多優雅的稱呼，我們腦中想到的就只是從洞口「噗通」一聲掉下去，而且很臭的那一坨東西。生物的神經系統和免疫功能如此精密，為什麼只有排泄過程卻這麼草率？大便啊，你到底是何方神聖？

動物的大便可是超有用的呢！

本書作者早川為日本知名的「奇怪生物」研究大師，他將帶你認識各種不同動物的大便，以及這些動物如何藉由大便產生了令人嘖嘖稱奇的動物行為！《便便不思議》，貓頭鷹出版。

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南美曾經存在著名為「印加帝國」的文明國度。

印加帝國有著以分毫不差的精密度加工製造的巨大岩石建築、美麗的織品、以及高度進化的統治制度。雖然沒有車輪、文字、鐵器等文明基礎，卻擁有高度技術，堪稱歷史之謎，是一個神祕的大帝國。印加帝國也擁有優異的農業技術。其中尤以鳥糞肥料給予帝國極大的恩惠。這不是普通的糞，而是能夠提高作物收穫量十倍的魔法大便，由祕魯鰹鳥為首的海鳥的糞堆積而成。

大量的祕魯鰹鳥為秘魯帶來大量的鳥糞，為印加帝國和秘魯帶來了大量財富，稱之為「天上掉下來的禮物」可謂名符其實。圖／wikimedia commons

祕魯鰹鳥是棲息於海洋的鰹鳥的一種，主要分布在南美洲的祕魯和智利北部。牠們在斷崖群集築巢，形成大規模群體，從上空如火箭般俯衝入海面捕捉沙丁魚。南美祕魯的島嶼自古以來就是祕魯鰹鳥的棲息地。鰹鳥已經在當地生生不息地生活了數千、數萬年。鳥群長年棲息，就會在地面堆積糞便。累積數萬年的糞便化為化石之後，形成厚厚的地層。這些糞化石稱為「Guano（糞石）」。Guano 是印加帝國時代的語言中代表「糞」的詞。

先民很早就知道鳥糞石能夠發揮家畜糞便十倍的效果，是非常優異的肥料。印加帝國利用糞石來耕作，使食物生產量穩定，因而有多餘的勞力整頓總長達五千公里的道路等公共設施，或是挖掘金銀礦。然而號稱有一千萬以上人口的這座帝國卻被一小撮西班牙軍隊的前哨輕易殲滅。西班牙人壓榨印加帝國的原住民，逼迫他們在礦山挖掘金銀。辛苦的勞役使許多人喪命，導致人口銳減。人類歷史好像總是重複著這種情節。

後來印加帝國被西班牙人稱為「祕魯」。一八二一年，祕魯終於脫離將近三百年的西班牙苛政統治，但當時國內已經沒有任何產業。然而印加帝國的子孫相當堅強。他們想到外銷遠古時代使國家富強的糞石。

馬丘比丘（Machu Picchu）上的印加王國遺址名列世界新七大奇蹟，也是現在著名的觀光景點。圖／wikipedia

這項貿易大獲成功。祕魯開始挖掘糞石，外銷到歐美國家。糞石不愧是奇蹟的肥料，能夠讓小麥和菸草收成突飛猛進，使歐美各國瞠目結舌。日本有「金肥」這樣的詞，而在土地貧瘠、食物供給開始出現危機的歐洲，糞石可說具有等同於黃金的價值。

很多人也許以為農作物只要有土壤、太陽和水就能生長，不過這種想法就像不知道石油存在還想讓車子跑一樣。要培育作物，必須定期補充土壤中被消耗的養分。其中重要的是氮、磷、鉀三大元素。尤其是氮，具有讓植物長大的作用。糞石當中便含了豐富的氮。

既然知道有這麼重要的功用，當然不能輕易放手。這一來就成了賣方市場。歐美各國只能依照祕魯價，但卻遭到頑強抵抗。在慣例的口水戰後，氣昏頭的美國竟然訂立了「糞石島嶼法（Guano Islands Act）」，硬是規定「生產糞石的土地可以視作美國國土」，簡直就跟搶人東西的霸道小鬼沒有兩樣。

祕魯鰹鳥們應該永遠無法理解自己的便便形成的糞石居然會引來如此多的國際紛爭。圖／wikipedia

祕魯因為外銷糞石而一夕致富，不僅還掉借款，設置港灣、電信等基礎設施，還創建了軍隊。然而在採掘、生產糞石上，祕魯卻沒有花費任何金錢。採掘工作主要是利用囚犯、逃兵和黑人奴隸的勞力。祕魯一方面從非洲輸入奴隸，另一方面又派船到圖帕伊島、彭林島、庫克群島、拉帕努伊島（復活節島）等島嶼，拐走當地居民送入採掘現場壓榨勞力。他們毫無忌憚地複製昔日西班牙帝國的惡行。

林肯的奴隸解放宣言對祕魯來說造成很大的困擾。祕魯因為無法壓榨黑人奴隸而傷腦筋，於是就改用被稱為「苦力」的中國勞工。這些苦力美其名為「移民」，實際上卻等同於奴隸，多半是被拐或被騙來的的人。他們形同商品般，從本國被「外銷」。

採糞石的工作條件極為惡劣。勞工必須在令人窒息的糞便粉塵飛揚中用鏟子挖掘糞石，然後又要背負裝了數十公斤糞石的袋子行走。勞工變得羸弱不堪，背上腫起蚯蚓狀的痕跡，臉上刻印著苦工與絕望的深深皺紋，甚至也有人自殺。十九世紀中葉，苦力人數多達十萬人，而糞石採集現場的七成是中國人。

就如過去印加帝國曾經繁榮，祕魯也倚賴糞石迅速發展經濟。然而過度的富裕會使人類的思考麻痺。祕魯人一再把理所當然的問題延宕到將來：糞石是海鳥糞的堆積，數量有限；只要繼續挖掘，總有一天會枯竭。經過好幾萬年累積熟成的大地黃金僅僅經過四十年就枯竭了。

完全仰賴糞石的祕魯經濟頓時萎縮。於是祕魯盯上了「硝石」來取代糞石。硝石是含有氮的礦物，可說是糞石的親戚。有人說來自鳥糞，也有人說是地殼變動產生的，可作為有用的肥料。

位在祕魯、玻利維亞、智利三國之間的「亞他加馬沙漠」便是硝石的礦床。三國原本約定在此採掘的硝石應平分，但智利旋即無視此項約定強行侵入，甚至還進逼玻利維亞與祕魯的領土。玻利維亞與祕魯因為產生危機意識而締結祕密同盟，並採取接收智利企業、增加課稅、逮捕經營者等手段與之對抗。智利則以占領玻利維亞領土的行動回敬。

到了這個地步，就只剩下一條路：戰爭。

智利軍隊與祕魯／玻利維亞軍隊之間的「太平洋戰爭」（一八七九年∼一八八四年）是舊時代的戰爭，有裝甲艦發射大砲、撞向敵船、再由士兵攻入對手船上展開格鬥。戰爭持續五年，造成數萬人死亡，最終由智利軍獲勝。祕魯和玻利維亞各失去部分領土。

圖／wikipedia

這一來，智利似乎終於可以毫無忌憚地外銷硝石大賺一筆⋯⋯然而這樣的算盤卻遭到科學發展的阻撓。二十世紀初葉，兩名德國學者發明了「固氮法」。「固氮法」號稱「從空氣中製造麵包的方法」，達成了人類長久以來冀求穩定食物生產的心願，可說是畫時代的發明。

使用這項技術，就可以從空氣中合成氮。也就是說，想做多少肥料就能做出多少肥料。硝石的需求突然消失了。今日人類消費的食物據說有一半左右就是依靠固氮法製作的化學肥料種植的。也就是說，構成現代人肉體的氮有一半是人工物質。就各種層面來看，固氮法都是改變世界的發明。

氮也可以作為火藥原料，而這項原料變得能夠大量生產。有人甚至認為如果沒有這項發明，第一次世界大戰就不會發生了。德國科學家透過固氮法，同時開發了拯救人命與奪走人命的手段。後來祕魯透過砂糖、棉花、金屬礦山等讓經濟復甦，但是糞石礦山卻完全荒廢了。原本數量眾多的鰹鳥幾乎都消失蹤影。

挖糞石的勞工趕走了干擾工作的鰹鳥，毀掉牠們的鳥巢，撲殺大量的鳥。海風吹拂著大地，只有倖存的幾隻鰹鳥發出尖銳的叫聲，迴盪在荒涼的採掘場。

過了一個世紀的今日，祕魯的糞石再度受到重視。由於化學肥料導致地力衰落的問題逐漸受到重視，大家開始關注天然有機肥料。糞石堆積場經過重新調查，並設置採掘場。鰹鳥數量也恢復到三百萬隻，夜以繼日地把糞石原料的糞便落下並堆積在大地上。

祕魯導入了十九世紀時缺乏的「永續」概念。他們禁止捕捉海鳥賴以維生的沙丁魚，保護鰹鳥，並控制採掘量，希望能夠永續經營糞石產業。然而勞工做的事情仍舊和過去一樣。在令人窒息的粉塵中，勞工用毛巾作為口罩，拿著鏟子挖掘糞化石，並背負著沉重的麻袋。這些勞工不再像從前一樣是奴隸，不過因為擔心嚇跑海鳥，因此不能使用大型機械。

不論是在哪個時代，挖掘糞石都不是個輕鬆愉快的工作。圖／wikimedia commons

來自祕魯各地的勞工當然也領得到工資。他們不像過去的中國苦力遠離家園，在對故鄉的思念中客死他鄉。他們身上有手機。有人認為新興的糞石產業再怎麼撐也不會超過十年。人類與鰹鳥的共存關係不知能夠持續多久。

鰹鳥仍舊和往昔一樣，只是發出尖銳的叫聲。

大便、糞便、便便……不管是多優雅的稱呼，我們腦中想到的就只是從洞口「噗通」一聲掉下去，而且很臭的那一坨東西。生物的神經系統和免疫功能如此精密，為什麼只有排泄過程卻這麼草率？大便啊，你到底是何方神聖？

動物的大便可是超有用的呢！

本書作者早川為日本知名的「奇怪生物」研究大師，他將帶你認識各種不同動物的大便，以及這些動物如何藉由大便產生了令人嘖嘖稱奇的動物行為！《便便不思議》，貓頭鷹出版。

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如果我們的油漆不再需要有機色素的調配，而是以仿生學中、模仿毛蜘蛛非炫彩藍色的奈米結構製作？

「這個計畫結果如果發表，可能未來三五年內，就有機會把這些非炫彩的結構色，用工業方法大量做出來商品化。」採訪這天是 美國時間 4 月 25 日晚上九點，距離熊柏凱在 experiment.com 網站提出的募資科學實驗計畫，還有幾天就要截止。

先從顏色講起：結構色與色素色大不同

若非科班出身，要了解「非炫彩結構色」這幾個字可能比讀天書還難，不過開啟話題前，先來說說大自然中的顏色到底怎麼來。

自然界色彩產生的途徑有兩個主要來源：一為色素色、另一為結構色。油墨、染料這類物質的顏色之所以能被眼睛看見，是因為色素選擇性吸收某些特定波長的光，再將剩餘顏色光線反射／散射回觀察者眼中，在此同時材料也因為不斷吸收光線能量，導致物質分子鏈結被破壞，最後材料逐漸褪色，這類色彩產生原理就稱為「色素色」。

印刷出來的顏色屬於色素色。圖／stux@pixabay。

另一種結構色就不同了，它指那些不是經由化學染料，而是光學上、小於一奈米之間的內部物理結構，對光線頻譜波長引發散射、繞射或衍射等作用，進而影響肉眼接收到的色彩光波、造成閃爍效果的顏色。自然界中許多昆蟲、蝴蝶、鳥類羽毛的顏色，就是透過這種方式產生。

孔雀羽毛的顏色屬於結構色的代表。圖／Michelle Daigle＠PublicDomainPictures

由於不同結構、光線進入方式與觀看角度，都會影響顏色變化，科學家希望找出這類生物改變色彩的方式，模擬應用在材料製作上（參考：孔雀羽毛為何特別明亮）。最簡單的例子是大家錢包中金融卡／信用卡背後的雷射標籤，就是利用雷射在原本透明的塑膠（或反光材質）上打洞，影響光線行進方向才產生顏色不停變化的結果。

仿生學：向大自然拜師學藝

像這類模仿生物體特質、「對大自然合法抄襲的學問」就稱為仿生學（Bionics），從 1958 年美國史提爾（J. E. Steele）少校提出至今，已經有非常多相關的應用研發（參考：仿生－以自然為師的科學），這個學門的應用研發其實遍布日常生活（受鬼針草啟發的魔鬼氈就是最好的例子），只是我們通常身在其中而不自知。從色彩的角度來說，生物體結構色的原理是仿生學可以效仿的對象，透過模擬生物體上色彩產生的構造，就可以相對應的做出結構色鮮豔的色彩效果，不過最大的問題在於結構色的「炫彩現象」（Iridescent）。這是由於生物體身上的奈米結構不是平坦的，當光線進入時，只能在某個視線範圍內反射單一色彩（參考：大藍閃蝶上的耶誕樹結構），相對侷限了結構色應用的範圍。

熊柏凱於 TED X University of Akron上的演講。圖中的投影片，正在說明大藍閃蝶翅膀上特殊的結構可反射出藍光，而人類模仿這樣的結構精進了許多高科技技術。圖／熊柏凱提供。

3D列印 重現蜘蛛非炫彩結構色

「炫彩現象是限制結構色在日常生活應用一個很大的因素，通常我們不希望顏色一直改變」，鑽研仿生學多年、目前在美國艾克朗大學就讀的熊柏凱，研究主題很特別，他從具有鮮豔藍色的毛蜘蛛身上，找到特殊的多層膜奈米結構。

「我們發現不但所有毛蜘蛛都是相同的藍色，角度改變也不會讓顏色有所變化」， 他提到這個發現，興奮不已，因為這有可能擴大結構色過去使用範圍。他在實驗中假設，如果能將這個多層膜結構用 3D 列印方式做出來，就可以「用工業方法主動複製出簡單結構」，讓毛蜘蛛身上這種非炫彩現象進一步商品化。

有機藍色染料 在自然界中難合成

不只非炫彩的結構色在自然界中難以尋覓，這種毛蜘蛛還有一個特點讓牠與眾不同，「有機藍色染料在自然界中稀少又難以合成」，經過多方研究熊柏凱發現，這種毛蜘蛛至少經過八次獨立演化，身上的奈米結構從未在其他藍色物種中發現，也因此讓這種接近 450奈米、正負十奈米間的鮮艷藍色，成為毛蜘蛛身上的獨到特色。

毛蜘蛛。圖／Michael Kern, www.thegardensofeden.org

研究過程 關關難過關關過

熊柏凱研究毛蜘蛛多年，過程中辛酸血淚兩隻手都數不完，光是為了找出適合研究的品種與顏色，就耗上一年半載；接下來還得進一步分析毛蜘蛛身上奈米結構的規律。「仿生學最精華的部分就是我們如何從這麼多的物種中找出共同特性」，為了蒐集足夠樣本進行研究，熊柏凱心中早有張門路清單，知道哪裡能以經濟實惠的價格，買到稀少又昂貴、品質卻有保證的毛蜘蛛。

圖中最左邊的就是這次的受訪者熊柏凱博士。圖／熊柏凱提供

「如果能以結構色取代有機染料，只要少數幾個材料就能做到很多顏色，加上結構色不會褪色的特點，還能長久使用！」雖然這些優點並非一開始的研究動機，但說起自己的研究，熊柏凱有滿滿的自信。即便研究的只是毛蜘蛛身上一個非常渺小、看似不足為奇的結構組織，卻有可能為未來世界的色彩帶來天翻地覆的改變。

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在2004 年，台北動物園主辦世界動物園水族館協會的年會。由於這理論上是全世界的動物園水族館館長都會來參加的會議，是個對全世界展現動物園的

好機會，所以動物園除了會議本身之外，也找了許多的經費舉辦台北動物季，陸續辦了大大小小二十多個活動。

當時我想要在動物園的主軸步道兩側各放 50 個馬桶，每個馬桶外面彩繪一種動物的顏色與斑紋、掀開馬桶蓋時可以看到蓋子內側的動物解說、馬桶裡是翻模做成的動物便便。在大門廣場放一個內側貼有各種動物便便模型的透明電話亭、裡面放一個彩繪馬桶，讓遊客可以輪流進去裡面「坐」在馬桶上拍照留念。光是想到主軸步道放眼望去的長排馬桶加上當前景的便便電話／馬桶，我自己就嗨到不行。我甚至已經找到衛浴設備公司願意贊助我100 個陶瓷馬桶，只要我自己弄車子去載回來。

請動物園各區提供新鮮便便給我請人翻模當然也不是問題。唯一的難處，也是最大的難處，在錢。100 種動物的便便，每個翻3 個模，算下來極為可觀，會把大部分的經費耗光光。於是我哀桑的放棄這個提案，只有後來在東南亞動物園水族館協會的年會中發表了這個想法，跟大家說「這個點子歡迎大家在您們的動物園使用，不過做出來之後一定要跟我說，讓我開心」。於是在那之後的幾年，每次開會都會有人跟我打招呼說：「You’re the poo person ！」（後來台北辦了 Zoo Poo Poo Art 展。）

對研究野生動物的人、獵人、野外求生或露營的人等來說，動物的便便是非常重要的。因為不論是為了什麼目的要在大自然中尋找野生動物，在找到動物本尊之前，先找的、找得到的一定是牠們留下的食痕、爪痕、腳印、排遺等等。然後再看這些痕跡的有無與新舊，來判斷某處有沒有哪種動物、有哪些動物等等。

而對一般人來說，便便也不是那麼遙不可及的事物。先不要管自己家裡面的自製品，在我們的日常生活中，從以前的燃料、糊牆，到現在的中西醫藥材、咖啡和茶、紙張、肥料等，也不乏這些便便的產製品。假如事先不知道的話，你可能不會知道自己吞下肚的腸胃藥、吃下去的起士蛋糕、喝下去的咖啡，有些居然是，欸，資源回收再利用？或是特地收集來利用。作者在這本《便便不思議》之中和我們分享了許多不可思議的便便大小事。即使是對動物沒太多興趣，也能夠看這本書看得超起勁，把它當成冷知識冷笑話的題庫，然後，當成茶餘飯後聊天的材料。重要的是在「茶餘飯後」，記得不是在「酒酣耳熱」及「吃飯時」，除非那個對象是我。

現在有 3D列印，我的「夢想」可能離實現不遠！我可以群眾募資來完成它嗎？

大便、糞便、便便……不管是多優雅的稱呼，我們腦中想到的就只是從洞口「噗通」一聲掉下去，而且很臭的那一坨東西。生物的神經系統和免疫功能如此精密，為什麼只有排泄過程卻這麼草率？大便啊，你到底是何方神聖？

動物的大便可是超有用的呢！

本書作者早川為日本知名的「奇怪生物」研究大師，他將帶你認識各種不同動物的大便，以及這些動物如何藉由大便產生了令人嘖嘖稱奇的動物行為！《便便不思議》，貓頭鷹出版。

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文／中興大學

國立中興大學昆蟲系教授葉文斌及博士生蔡正隆致力於建立臺灣鍬形蟲的 DNA 遺傳資料庫，除檢視臺灣鍬形蟲的分類地位外，並探討臺灣島內的同種鍬形蟲有兩個特有亞種存在的特殊分類議題，成果本（6）月獲國際著名《美國公共科學圖書館》期刊（PLoS ONE）刊登。

鍬形蟲為大型亮麗、深受大眾喜愛的昆蟲，照理來說相關分類問題應已都很清楚，但長久以來，臺灣的鍬形蟲始終有不少的分類爭議。在已知五十二種鍬形蟲中，最特別的是有四種分別有兩個特有亞種存在的有趣議題，但這些分布於中高海拔山區（1000-2700 m）的特有亞種鍬形蟲分類地位也常受到質疑。其中泥圓翅鍬形蟲（Neolucanus doro）的兩個亞種（N. d. doro 及 N. d. horaguchii），已於 2014 年由該研究團隊證實與紅圓翅鍬形蟲（N. swinhoei）有同樣的遺傳組成。

此次的研究則是探討栗色深山鍬形蟲（Lucanus kanoi）、黑腳深山鍬形蟲（L. ogakii）及金鬼鍬形蟲（Prismognathus davidis）在島內是否真有兩個特有亞種存在的特殊議題。

栗色深山鍬形蟲。圖／蔡正隆

黑腳深山鍬形蟲。圖／蔡正隆

金鬼鍬形蟲。圖／蔡正隆

結果顯示，亞種間皆具明顯的遺傳變異及特定地理分布。兩種深山鍬形蟲的亞種約於一百萬年前分化開來；其中栗色深山鍬形蟲棲息於中央山脈西邊，指名亞種（L. k. kanoi）僅侷限分布於松崗、梅峰一帶山區，而北部亞種（L. k. piceus）分布在新竹以北至宜蘭等山區；黑腳深山鍬形蟲則是分布於中央山脈東邊，可分為北部的指名亞種（L. o. ogakii）與南部的出雲山亞種（L. o.chuyunshanus）。金鬼鍬形蟲分布較為廣泛，亞種分化時間約七十萬年前，可分為中央山脈西邊及西南邊的陳氏亞種（P. d. cheni）與中央山脈北邊及東邊的北部亞種（P. d. nigerrimus）。

亞種是分類位階的最小單位，指的是分布於不同地區具有變異的兩個族群。臺灣島雖然不小，但族群間要在幾十萬年的演化長河下不相往來也不大可能，這也是學者們質疑臺灣島同時存有兩種鍬形蟲亞種的主要原因。

該研究藉由分子證據顯示，這些受中央山脈分隔的族群，的確是可以存有幾十萬年或百萬年的分隔，最終形成兩個亞種的特殊演化結果。此一研究也顯示，不同山區的鍬形蟲族群可能都有其特有的遺傳組成，當作寵物飼養的鍬形蟲不應任意野放，避免改變原有族群的遺傳特性。

資料來源：中興大學新聞稿（2016/06/14）

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