科學月刊試閱版2020-2月號 602期-100%中「鼠」

Contents

2020 FEBRUARY

602

Cover Story 庚子來了 p8

神出鬼沒的潛行者─ 臺灣野生老鼠 張仕緯

p 10

養老鼠不咬布袋— 惹人憐愛的毛茸寵物鼠 祁偉廉

p 16

封面說說話 〈幸運鼠拉霸機〉 大多數人對老鼠的印象普遍不是很好，容易與骯髒的水 溝、垃圾聯想在一起。用遊樂場裡拉霸機轉到三隻鼠達成 Bingo 的中獎畫面，藉愉悅氛圍洗刷老鼠的負面形象。

歷史上的黑死病— 從考古微生物學談鼠疫 潘銘正

p 22

生醫發展第一線的 無名英雄— 實驗小鼠的使用與倫理 張家宜、游益興、 蔡伊婷、陳文彬

p 26

讓專業的來 動物系總編輯 教你如何捉老鼠 林翰佐

p 32

SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 2

1

Contents-2

填問卷．拿新書

4 回顧新視界：2019 年科學大事件／趙軒翎

只 要 於 2020 年 2 月 29 日 前 完 整回答讀者問卷調查，內容請

科學•出走

34 輕鬆漫步好去處—格林威治／謝育哲 News Focus 36 三維金屬片段庫誕生能鑑別更多分子找到新藥 37 回溯免疫細胞發育根源 免疫疾病治療突破困境 38 侏儒暴龍可能只是未成年的暴龍？／無人機向飛蛾學習飛行方式 39 玩家小心！使用 VR 裝置可能造成肌肉關節傷害／ 只要看對節目 電視兒童也能擁有健康飲食習慣

至 bit.ly/388sRtr 填寫，或掃描

QR code，就有機會獲得楓樹林 出版的新書《博物學家的超自然 變形動物圖鑑：所有的變形皆有 深意》。數量有限，敬請把握！ 獲獎名單將於 2020 年 3 月 5 日 前公布在科學月刊官網上。資料 煩請詳實填寫，以便贈書寄送。

專 欄

40 數不勝數：新課綱之下排列組合的教與學／游森棚 42 格物致知：光之物語—光的身世之謎／秦一男、謝育哲 46 生生不息：從一到四十兆—藉生殖系統探究不孕症／陳怡斌、沈家瑞 50 潛移默化：呷甜甜，好過年— 解析佳節時期的米製食品／陳炳輝、陳俊宇 54 物換星移：岩石啊，請問今年貴庚？ 從元素半衰期談放射性定年法／黃子權 58 顯影：八重山鈍頭蛇／游崇瑋

bit.ly/388sRtr

思辨之評

60 哪裡是人類的起源？眾說紛紜的單地、多地論／寒波 62 臺灣學生害怕面對失敗 ? 從 PISA 評量檢視科學教育／蔡宇哲 精選文章

64 金魚腦也學得會？斑馬魚比你想的還聰明！／陳冠言 68 演化不只是一種淘汰機制／許家偉 追憶年華

74 構築生命現象的藍圖—50 年來核酸研究進展／林翰佐 書 摘

78 《博物學家的超自然變形動物圖鑑：所有的變形皆有深意》

《科學月刊》勘誤 《科學月刊》601 期第 12 頁標題「離岸 風力發電，環評把關就夠了嗎？」更正為 「離岸風力發電，環評過後的下一步？」。

以上錯誤謹向各位讀者致歉 科學月刊編輯部 敬上

2

科學月刊 2020.2

臺北市科學出版事業基金會

走進編輯室

董事長：劉源俊 董 事：王文竹 周成功 林基興 邱韻如 郝玲妮 高涌泉 曾耀寰 羅時成 秘 書：李金穗 出版者：科學月刊社

當我們萌在一起 在和歌山車站的九號月台，隱身著一條特別的鐵道路線。雖然不像 9¾ 月台那麼神 秘，但在這條短短 14.3 公里的路程中，卻行駛著四台特色列車，分別是利用草莓 為元素的草莓列車、勾起童心的玩具列車、以和歌山特產「梅」為主題的梅星列車

理事會 理事長：曾耀寰

和拯救貴志川線免於廢除的小玉列車，日復一日地奔馳在和歌山的鄉野、城鎮間。

理 事：曲建仲 林翰佐 邱韻如 紀延平 張敏娟 程一駿 蔡孟利 蔡政修

2006 年，和歌山電鐵的貴志川線因為載客人數少面臨停運危機，為節省資源，先 是取消車站駐員制度，改由附近商家員工代為管理。而當時的貴志站便委任給小

執行總監：趙軒翎

山商店負責人小山利子，一個每天在車站附近餵養流浪貓的好心人。然而，隨著 土地徵收、貓咪們據守的貓舍被下令拆除後，流連在外的小貓們也瞬間沒了去處。

編輯部 總編輯：林翰佐 副總編輯：趙軒翎 蔡政修 編輯委員：王文竹 王伯昌 曲建仲 江建勳 李武炎 李志昌 李精益 周鑑恆 林秀玉 林宮玄 邱韻如 金升光 金必耀 門立中 紀延平 范賢娟 倪簡白 高啟明 高憲章 張大釗 張敏娟 陳妙嫻 陳彥榮 陳鎮東 單維彰 景鴻鑫 曾耀寰

抱著一絲讓貓咪們住在車站裡的希望，她前去找鐵路社長商量，遂也開啟了這群 貓咪與車站的不解之緣。2007 年，外型討喜可愛的小玉（たま，Tama）被鐵路公 司正式提名為貴志站的站長，工作內容為招呼乘客，薪水則是無限供應的貓糧。 戴上站長帽執行職務的小玉，慵懶自在且認真上班（？）的療癒模樣，很快地便 吸引大量的遊客。2009 年，鐵道公司更趁勝追擊推出小玉電車，並將貴志站翻修 成貓咪造型，不僅成功收服愛貓人士，鐵道迷也紛紛慕名而來。

程一駿 程樹德 黃正球 廖達珊 管永恕 劉宗平 蔡兆陽 蔡孟利 蔡振家 鄭宇君 鄭運鴻 韓德生 嚴如玉 嚴宏洋 蘇逸平 編輯顧問：王明蘅 古宏海 朱麗麗 吳明進 吳家誠 周延鑫 周榮泉 洪萬生 洪裕宏

儘管小玉站長於 2015 年因心臟衰竭過世，不過貓

來找我玩～喵

黃相輔 楊正澤 葉李華

奴們別擔心，現在除了可以在貴志站月台上參拜小 玉神社外，也能見到繼承小玉精神的二代玉，迎接 遠道而來的旅客們。望著川流不息的人潮，看來， 站長位置往後必定會持續被喵家「世襲壟斷」了。

胡進錕 孫維新 張 復 張勝祺 陳文屏 陳章波 陳國成 曾惠中 楊玉齡 劉仲康 駱尚廉 魏耀揮 蘇益仁 蘇振隆 主 編：李依庭 編 輯：郭家銘 謝育哲 美術編輯：黃琳琇

歲末年終的小旅行，拜訪了貓咪車站，作為迎接庚 子年的到來。《科學月刊》也承襲去（2019）年的 傳統，在迎向鼠年的團圓時分推出鼠專輯，期望在 新的一年《科學月刊》能夠帶給讀者「鼠」不完的 科學知識。

業務部 經 理：李金穗

主編 李依庭

業務助理：廖本翔

創刊於 1970 年

科學月刊社

製版印刷：赫偉有限公司

本期為第五十一卷第二期 第 602 期 發行於 2020 年 2 月

地址：10646 臺北市大安區羅斯福路三段 77 號 7 樓

總經銷 : 聯華書報社

中華郵政北台字第 0677 號執照登記為雜誌類交寄

電話：(02)2363-4910 傳真：(02)2363-5999

行政院新聞局版台誌第 0934 號

網址：www.scimonth.com.tw 電郵：scimonth@gmail.com

圖文版權有任何疑慮請洽編輯部，廣告刊登及雜誌訂閱請洽業務部。本刊所刊登文章內容皆為版權所有，非經本刊同意不得作任何形式的轉載或複製。

SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 2

3

2019年

科學大事件 趙軒翎

是生科人也是新聞人，因緣際會踏入

科學傳播領域，一路跌跌撞撞但仍相信知識能 改變世界，本刊副總編輯。

在跨年煙火中送走了 2019 年，迎來了嶄新的 2020 年； 也在鞭炮聲中向農曆豬年說再見，由鼠年開始新的一 輪。時間如流水一去不返，科學、科技卻在前人積累 中不斷寫下新頁。在 2019 年 6 月號的《科學月刊》， 倪簡白老師以〈2019 年中盤點—帶您一覽今年最夯 的科學大事！〉這篇文章，帶著讀者回顧前半年的科 學大事。這一次筆者，則試著再幫讀者補充一些 2019 年不可錯過的科學事件。

第一張黑洞照片席捲各大報頭版 去（2019）年對於事件視界望遠鏡（Event Horizon Telescope）團隊而言，無疑是最為風光的一年。 4 月 10 日，全球媒體版面被同一張照片攻佔，黑背景上有一個如不均勻的甜甜圈光環，這張影像 為一直以來保持神祕色彩的「黑洞」揭開了面紗，同時也驗證了當年愛因斯坦廣義相對論的預測。 由位於全球不同地點的 8 台電波望遠鏡所組成的事件視界望遠鏡，是一個口徑幾乎是地球直徑大 小的虛擬望遠鏡陣列，提供超乎以往所能達到的解析度，讓天文學家能夠觀測室女座星系團中的 M87 超大質量黑洞。 這次的研究，臺灣中央研究院 天文與天文物理研究所團隊也 參 與 其 中， 不 僅 在 參 與 觀 測 的 8 台望遠鏡中支援運轉 3 台 （SMA、ALMA 及 JCMT）〔註 一〕，也是 4 個黑洞影像成像 團 隊 之 一， 協 助 處 理 觀 測 數 據、將黑洞的影像分析出來。 除 此 之 外， 天 文 所 於 格 陵 蘭 圖勒基地架設的格陵蘭望遠鏡 （Greenland Telescope）也加 入了下一階段的觀測，相信能 成為黑洞觀測的新助力。

（by Event Horizon Telescope , CC BY 4.0, Wikimedia）

4

科學月刊 2020.2

回顧新視界

探月、探太陽系邊界

然而，其他登月的計畫就沒有那麼順利了。以色列非官 方募資研發的月球登陸器「創世紀號（Beresheet）」2 月 出發，卻不幸墜毀。而隨著月球二號（Chandrayaan-2） 登陸器「維克拉姆（Vikram）」著陸失敗，印度亦無法 順利成為第四個登陸月球的國家。

（Shutterstock）

月球可用肉眼看見，但曾被稱為「終極遠境」的小行星 Arrokoth，可是足足距離人們有 64 億公里遠。2006 年 發射的無人探測器新視野號（New Horizon）在完成主任 務冥王星的探查，計畫團隊計算了燃料和路徑後，決定 再給它一個新任務——探索古柏帶的小行星。新視野 號於去年 1 月初傳回編號 2014 MU69 小行星的第一張 照片，呈現倒立雪人的形狀。於同年 11 月 13 日正式定 名為「Arrokoth」，在美國原住民波瓦坦（Powhatan／ Algonquian）語言中的意思為「天空」。

福 爾 摩 沙 衛 星 七 號

FORMOSAT- 7

除了在地球架設望遠鏡外，發射探測器或太空船也是探 索宇宙的方式，去年適逢人類登陸月球 50 周年，相關 的計畫備受關注。舉例來說，中國於去年 1 月成功讓無 人探測器「嫦娥四號」登陸在月球背面，並讓月球車「玉 兔二號」前往月球南極的馮．卡門撞擊坑（Von Kármán crater）探勘。

福衛七號 順利升空 對於臺灣國家實驗 研究院國家太空中 心而言，2019 年也 有一件大事，那就 是福爾摩沙衛星七 號順利升空。福衛 七號是由 6 個衛星 所組成的一組氣象 衛星，部屬在高度 520~550 公里、24 度傾角的軌道上。 這個衛星未來將有 助於天氣預報、劇 烈天氣預報準確度 及電離層太空天氣 等監測。

超越所知的生物學限制 去年 CRISPR／Cas9 基因編輯療法在美國首度進行人體試 驗，癌症、血液疾病和遺傳性失明等病症成為第一波試驗 目標。有別於 2018 年底中國科學家賀建奎所引發的基因 編輯嬰兒事件，對未知是否會患病的胚胎進行愛滋病相關 基因的編輯，這次美國進行人體試驗的基因編輯療法針對 病患，且編輯的基因並不會遺傳到下一代。 腦死可以再「復活」嗎？美國耶魯大學（Yale University） 科學團隊將屠宰後 4 個小時的豬腦，放入模擬血液系統的 儀器中，進行 6 小時的觀察。團隊透過系統將人工血液、 氧氣和延緩腦細胞死亡的藥物打入豬腦中，他們發現腦本 身恢復了一定程度的功能，包括新陳代謝功能重啟、能消 耗糖份和產生二氧化碳，及部分免疫系統似乎也開始作 用。取部分組織出來進行電擊，發現神經細胞仍有傳遞訊 號的作用。然而，研究人員擔心豬腦可能產生意識，因而 使用藥物減少腦神經的活動。

（Shutterstock）

SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 2

5

（Shutterstock）

終於見面了！丹尼索瓦人 在古人類中有一群生活在亞洲地區，與尼安德 塔人（Neanderthals）生存的時期相似的人，稱為丹尼索瓦 人（Denisovans）。不同於已找到許多遺址、化石的尼安德 塔人，丹尼索瓦人至今只有少量不完整的化石，難以得知他 們的長相。幸運的是，研究人員在一個洞穴中的丹尼索瓦小 女孩小指，取出了完整的 DNA。透過這些留下來的遺傳訊 息，研究人員靠著表觀遺傳學（epigenetics）中 DNA 鹼基甲 基化的修飾，再比對資料庫了解不同基因甲基化對於型態的 影響，進而建構出丹尼索瓦人可能的樣貌。

防疫挑戰

量子霸權 已經實現了嗎？ 去 年 10 月，Google 於 Nature 期 刊 上 刊登一篇論文，宣稱超級電腦需要一萬 年才能完成的運算，他們的量子電腦在 200 秒內就可以完成。然而，與 Google 處於競爭關係的 IBM 提出質疑，認為只 要運用適當的演算法，超級電腦也可在 2.5 天 完 成 運 算。 無 論 Google 的 量 子 電腦是否算是實現量子霸權（Quantum supremacy），解決傳統電腦無法企及 的目標，都能預見量子電腦議題在未來 幾年將持續發燒，期待研究人員能克服 量子電腦錯誤率及量子位元的不穩定性 等問題，讓它實際應用在複雜運算中。

（Shutterstock）

去年是麻疹疫情爆發的一年，截至 2019 年 11 月初世界衛生組織就收到超過 41 萬件確診病例， 高於以往幾年。疫情爆發原因不在於一直以來使用的麻疹疫苗失效了，而是民眾不信任疫苗， 甚至集體拒絕施打疫苗，導致疫情爆發。麻疹是一種急性呼吸道傳染病，好發於兒童且非常 容易透過飛沫傳染，患者會出現發熱、上呼吸道發炎、結膜炎和皮膚出現紅色丘疹等症狀。 除此之外，去年臺灣也面臨了幾個防疫挑戰。2018 年底中國爆發的非洲豬瘟，亞洲多個國 家陸續成為疫區，幸好臺灣仍不是疫區。非洲豬瘟是由非洲豬瘟病毒（African swine fever virus, ASFV）所引起，與一般的豬瘟更為嚴重，強毒株會讓豬隻產生急性症狀，在 7~10 天內 致死率 100％。且因目前仍無有效的防治方式，導致疫情不易控制。 另外，也不得不提入侵臺灣農田的秋行軍蟲（Spodoptera frugiperda，草地貪夜蛾），去年 1 月 在中國出現災情，6 月在臺灣陸續發現蹤跡，引發農民恐慌。秋行軍蟲具有很強的遷徙能力， 且對玉米、水稻及十字花科等農作物造成嚴重危害，要小心防治。目前農委會防檢局已公布 11 種防治藥劑，建議農民輪流噴灑；此外也正在試驗生物防治方法，讓赤眼卵蜂產卵於秋行 軍蟲的卵中，讓孵化的赤眼卵蜂幼蟲吃掉秋行軍蟲。

6

科學月刊 2020.2

回顧新視界

（Shutterstock）

亞馬遜森林大火 亞馬遜森林大火也是這一年全球矚目的焦點，無法控制下來的大 火造成數千平方公里的森林遭殃。森林火災比以往頻繁發生的原 因之一，多歸咎於巴西政府鼓勵民眾砍伐、種植農作物及降低環 境保護預算等政策。對於森林來說，適當的火災有利於生態更替， 然而人工砍伐造成的生態改變，確實有可能使得森林火災更多、 更劇烈。然而，經濟發展與生態保育之間該如何拿捏與平衡，依 然是人們所要面臨的難題。

以上盡可能地寫了國際與臺灣發生的科學大事，然而 漏掉的肯定比寫進去得多。如果仍意猶未盡，可以參 考學術期刊 Science、Nature 等網站的整理，或是包 括 Science News 在內的科普網站也有些盤點文章。以 上提到的科學事件，大多在去年《科學月刊》或《科 技報導》雜誌中都有相關文章，可以進一步閱讀。

〔註一〕由臺灣支援運轉、參與黑洞觀測的電波望遠鏡為：次毫米波 望遠鏡（Submillimeter Array, SMA）、阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波 陣列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA）和麥克 斯威爾望遠鏡（James Clerk Maxwell Telescope, JCMT）。 延伸閱讀

1. 2019 Breakthrough of the year, Science website, 2019.

2. Davide Castelvecchi et al., The science news events that shaped 2019, Nature News, 2019. （Shutterstock）

3. Science News Staff, Top 10 stories of 2019: A black hole picture, measles outbreaks, climate protests and more, Science News, 2019.

SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 2

7

8

科學月刊 2020.2

SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 2

9

COVER STORY

神出鬼沒的潛行者─ 臺灣野生老鼠 張仕緯 行政院農業委員會特有 生物研究保育中心。

來認識我吧～

Take Home Message

說起老鼠，普羅大眾會注意到的可能是住家或市場中的「大老 鼠」、「小老鼠」，實驗室的「大白鼠」、「小白鼠」，農田裡 的「田鼠」或寵物店的「黃金鼠」等。但你以為這就是臺灣老鼠 的全貌嗎？鼠年流轉再臨，現在就應景一下，溫故知新「鼠」，

老鼠，為鼠科（Muridae）

看看臺灣有哪些老鼠鄰居。且讓我們上高山、下平地、穿農田、

囓齒目（Rodentia），棲息

入人家，逛一逛老鼠大樂園，探尋「鼠」於臺灣的故事。

宅、市場中常可以見到牠們

首先，來趟郊山健行好了。

活中常見的老鼠外，在臺灣

山中森林的老鼠們

於 人 類 的 居 家 環 境， 在 住 的蹤跡。不過，其實除了生 的森林、平原中，還存在著 一群你可能一輩子也不曾見 過臺灣野生老鼠……

不論是臺北的陽明山、彰化的八卦山或高雄的壽山，這些低 海拔山區的闊葉樹林中，住著一種臺灣特有的老鼠──刺鼠 （Niviventer coninga，圖一）。牠是臺灣才有的特有種，能 上下自如的爬樹，有一根很長、在樹上能有助平衡的尾巴。在

10

科學月刊 2020.2

1 高可達 3000 多公尺的森林區。兩者

刺鼠

外觀近似，但高山白腹鼠的體毛相當 柔軟，沒有明顯刺毛。牠與人們最容 易相遇在登山小屋，食物、廚餘吸引 這些爬樹高手，夜半爬繩、攀架或跑 跳，騷擾了不少登山客的清夢。

高山森林中還有一種常見老鼠──森 鼠（Apodemus semotus）， 雖 然 爬

高

山

白腹

鼠

樹功力不如前兩種，但因為體型小， 能適應更多樣的環境，草生 地 裡 數 量 也 很 多。 在 一些伐木、火燒後 的 棲 地， 牠 也 是最早遷入的 鼠 類 移 民， 更是登山小

圖一：跑進山屋吃婚飛白蟻的刺鼠。（張仕緯攝影）

屋 的 常 客， 是中高海拔

1500 公尺以下的森林中，刺鼠是老

coninga 。

鼠中絕對優勢的物種，其他老鼠則鮮

coxinga 取名

少出現。特別的是，刺鼠全身長著別

自「 國 姓 爺 」，

種老鼠沒有的「刺」毛，逆著摸就會

不過郇和並非是要紀

知道牠為何被稱為刺鼠。不過，這身

念鄭成功，而是認為刺鼠像

刺毛無法保護牠不被天敵獵捕，大蛇

鄭軍兵眾一樣，是從中國大陸遷來臺

另外，在臺灣的中高海拔山區有兩種

會由刺鼠頭部先吞、順著毛入口，因

灣的後來者，晚於更早來的野生動物

老鼠是寵物店中黃金鼠（一種倉鼠）

為刺毛只有在逆著吞時才會卡住。

與原住民族，不過這個見解可能並不

的親戚，分別是高山田鼠（Microtus

正確。

kikuchii）與黑腹絨鼠（Eothenomys

）

森林中主要的 圖 影 二 攝 ： 緯 擅長 仕 張 爬樹 的高山白腹鼠。（

老鼠物種，於海 拔 1500 公尺以上的

山區就有機會見到。

melanogaster），皆屬於倉鼠科，而

刺 鼠 有 另 一 別 名 ── 國 姓 鼠， 就 是 「國姓爺」鄭成功的「國姓」。刺鼠

刺鼠的肚子是乳白色，另有一物種高

臺灣其他種類的老鼠則為「鼠科」。

學名中的種小名 coninga 原本應該寫

山白腹鼠（Niviventer culturatus，

高山田鼠的大小與森鼠相似，但體色

作 coxinga，但命名者郇和（Robert

圖二）的腹部也很白，與刺鼠為同屬

偏黃棕、尾巴較短，長度僅約頭軀幹

Swinhoe）一開始拼錯，後來又未及

近親，是森林中的爬樹高手，也是臺

的三分之二，而森鼠的尾長則可超過

時更正，以至於依照國際動物分類命

灣特有種。海拔 2000 公尺大約是這

頭軀幹。高山田鼠不善爬樹，但擅長

名法規得將錯就錯，所以現在學名為

兩物種的分界線，高山白腹鼠分布最

在草叢與地洞中鑽來鑽去。耳殼不像

SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 2

11

COVER STORY

養老鼠不咬布袋— 惹人憐愛的毛茸寵物鼠 我超可愛

Take Home Message 祁偉廉 亞洲大學學士後獸 醫系教授。

雖然人們討厭隨意出沒在家中、到處亂竄的家

鼠，然而，有一批老鼠卻深受人類喜愛，也就是 為觀賞或趣味而飼養的寵物鼠。而現今，市面上 的寵物鼠種類與品種繁多，每一種的生活型態、 習性和飼養方法也都皆不盡相同……

「養老鼠咬布袋」，在臺灣諺語中意指自家人反毀

沙鼠

損自己人的利益，所以侵入家中的鼠輩總讓人恨之入 骨，用盡各種捕鼠籠、捕鼠夾、黏鼠板和毒餌，希 望除之而後快。但是，這些囓齒類動物也非完全讓 人討厭，有些種類擔當了科學實驗的重要物種，在 新開發的藥物或醫療技術方面做出貢獻，甚至犧牲 生命。這些功績，值得人類對牠們致上深深的感謝。

另外，還有許多物種是進入人類家庭，被當作寵物 飼養，接受主人的百般呵護，過著不愁吃喝的優渥生 活。而這些物種包括大鼠（Rattus norvegicus）、 小 鼠（Mus musculus）、 倉 鼠（Cricetinae）、 天 竺鼠（Cavia porcellus）、長尾毛絲鼠（Chinchilla （Shutterstock）

lanigera）、沙鼠（Meriones unguiculatus）和智 利鼠（Octodon degus）等。

16

科學月刊 2020.2

2

智利鼠

養的物種，目前奇貨可居價位不比犬 貓便宜，但是可愛的模樣，已經颳起 購買與飼養的風潮。雖然各類資訊在 網路上可以搜尋，但是在健康維護上 仍有許多需釐清的事項，值得飼養者 注意。

受歡迎的哈姆太郎原來是倉鼠 在臺灣最廣泛被當作寵物的是「倉鼠 （Hamster）」，一是牠外型小巧可 愛， 再 者 是 一 部 由 河 井 律 子 所 著 作 的日本漫畫《哈姆太郎》（Tottoko

Hamutaro- ），2000 年由著名導演鍋 島修執導推出改編動畫於東京電視台 播出。而後也在臺灣播出，受到廣大 的歡迎，也帶動了寵物倉鼠的買氣。

（Shutterstock）

實際上，世界上各種倉鼠皆屬於囓齒 目（Rodentia）倉鼠科（Cricetidae） 這些寵物鼠被歸類在「exotic pets」

以不容易飼養；同樣的道理，外來寵

的倉鼠亞科（Cricetinae），其下共

中，通常被翻譯為「外來寵物」，也

物也是離鄉背井來到臺灣，要能適應

有 7 屬 18 種。主要分布於亞洲，少

有人稱之為「特寵」或「異寵」，當

家養的環境，所有的吃喝住都得依靠

數分布於歐洲。

中包括哺乳類、鳥類、爬蟲類、兩棲

寵物主人提供。而要如何讓牠們過得

類和水族箱中的魚，此外還有許多無

好、健康，就該多了解牠們的習性和

1839 年，英國動物學家由沃特豪斯

脊椎動物也加入行列。這些林林總總

特殊生理需求。

（George Robert Waterhouse）首先

的寵物，英文為何用了「exotic」這 個字來形容這一類的寵物呢？字典上

大鼠、小鼠在臺灣並未受到青睞，

的中文解釋是異國風情的、外國情調

寵物界多半視小鼠為飼料用動

的或奇異的，更深一層的意思是指這

物，大鼠多半只用在實驗動物

些物種已經離開原有的生態環境，存

而不是寵物；最廣泛受到歡迎的

活在天然生存領域之外，廣義的解釋

是倉鼠，天竺鼠居其次。

若將山上的鼠類捉到平地的家中飼

而龍貓是新興

養， 也 同 樣 是 離 開 原 生 地， 亦 稱 為

被許可飼

倉鼠

「exotic」。只是山上氣候環境與平 地家庭差異頗大，往往適應困難，所

（Shutterstock）

SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 2

17

科學

出走

輕鬆漫步好去處 格林威治 謝育哲

心還在倫敦、布魯塞爾、布魯日與南安普敦，

每日清晨都被宿醉困擾的孤獨旅人，本刊熊編。 （照片皆由謝育哲攝影）

博物館等景點大約都在下午 5 點左右 關門，因此建議有興趣的讀者提早抵 達，以免像筆者一樣撲空。雖然如此， 傍晚時站在天文台的小山丘上，俯瞰 倫敦的夜景也是別有一番風味（可惜 筆者手機的夜拍功能太差，不然真的 很想和大家分享美麗的夜景呀）。天 文台雖然無法進入，但仍舊可以在周 邊走走逛逛。像是可以在天文台門口 的謝普赫爾德門大鐘（Shepherd Gate Clock）留影（圖二）。

一條經線，各自表述 去（2019）年跨年期間，筆者買了張 機票規劃前往英國倫敦慶祝新年。10 天的旅程中，走遍英國倫敦與比利時 布魯塞爾各處的博物館與景點。而本 次要介紹的散步景點，是位於倫敦東 南處的城鎮格林威治（Greenwich）。

午線與格林威治天文台（圖一）。天 文台位於格林威治公園（Greenwich Park）的小山坡上，進入公園後步行 10~15 分鐘即可抵達。此公園曾經是 英國皇室的狩獵地點，也是倫敦東南 區域最大的公園之一，一大片綠油油 的草地非常適合在此野餐放鬆睡午覺。

劃分東西方的本初子午線

由於筆者當日的行程被各種問題所延 誤，導致抵達天文台時已接近關門時 間，所以沒能入內參觀。歐洲地區的

格林威治最著名的景點，就是本初子

本初子午線與赤道不同，是可以任意 選取與定義，因此在歷史上有許多區 域都曾被視為或建議作為經線的原點。 舉例來說，18 世紀時，歐洲各國的首 都等區域都有自己的子午線，如法國 的巴黎子午線、德國的柏林子午線、 丹麥的哥本哈根子午線及英國的格林 威治子午線。為了統一經線的原點， 1884 年於美國華盛頓召開的國際子 午 線 會 議（International Meridian Conference）上，選定英國格林威治 作為本初子午線。

真正的本初子午線不在這？

圖一：黃昏時刻格林威治天文臺大門旁的一隅，旁邊的山丘看下去是美麗的倫敦夜景。

34

科學月刊 2020.2

在格林威治天文台內的地板上標示了 本初子午線的位置，這條線雖然在 19 世紀被訂定為經度的原點，但如果讀 者有機會到此，並拿出手機使用 GPS 功能時會發現，這條線並非在 0 度上 （圖三）。這是因為地球形狀並非正 圓，而是偏向橢圓形，於是在經過大 地測量系統（geodetic datum）進行量 測並利用 GPS 的定位修正過後，計算 出的「實際」本初子午線位於格林威 治天文臺以東約 102 公尺外的地方。 有趣的是，曾有新聞報導該位置剛好 有個垃圾桶，所以讀者若想找到經線 原點，去找那個垃圾桶就對啦！

科學 英國

格林威治

出走

比利時

布魯塞爾

圖四：泰晤士河岸旁的卡蒂薩克號。 圖二：裝置於格林威治天文臺大門旁的謝普 赫爾德門大鐘。讀者可以發現該時鐘為 24 小時制，共有 24 個刻度，與一般常用的時 鐘不太相同。

好大的帆船：卡蒂薩克號 離 開 格 林 威 治 天 文 台 與 公 園 後， 往 泰晤士河（River Thames）河畔的方 向走去，可以看見一艘巨大的古代帆 船：卡蒂薩克號（Cutty Sark，圖四）， 是世界上現存最古老的飛剪式帆船 （clipper），目前則為博物館。由於 19 世紀時的大英帝國是海權國家， 卡蒂薩克號作為遠洋貿易商船運送茶 葉、絲綢及瓷器等商品功不可沒，對 航海歷史或古船有興趣的讀者可以來 此 一 探 究 竟。 不 過 由 於 門 票 不 算 便 宜，一張全票線上購買為 13.5 英鎊 （現場購票為 15 英鎊）的情況之下， 如 果 只 是 想 踩 點， 建 議 在 外 面 拍 拍 照，欣賞卡蒂薩克號的宏偉即可。

國家航海博物館， 喜好航海的你千萬別錯過

圖三：雖然本初子午線的經度為 0 度，但讀 者可以看到位置其實有稍微偏西，這是因為

GPS 所定位的子午線大約在本初子午線的東 方 102 公尺之外。

有去過英國的讀者們一定知道，英國 的物價貴桑桑。但當地許多的大型博 物館等景點卻是免費的，非常適合文 青前來。而這次要介紹的國家航海博 物 館（National Maritime Museum） 就是其中之一。

與倫敦市中心的博物館不同，格林威 治的國家航海博物館不會像大英博物 館等景點整天人擠人，非常適合在此 隨 意 閒 晃。 館 內 包 含 各 種 與 航 海 相 關的展覽品，喜歡電影《神鬼奇航》 （Pirates of the Caribbean），又或是 想成為海賊王愛海成癡的讀者不容錯 過。集合免門票費、豐富又有趣的館 藏，再加上博物館內一定有廁所等優點 （誰叫歐洲公用的廁所都要收錢呢）， 就算是路過上廁所也值得呀！

還會想再來的有趣城鎮 由於時間安排的問題，筆者也僅只於 此逗留幾個小時，但卻已深深被格林 威治這個步調輕鬆，多元有趣的城鎮 深 深 吸 引， 有 機 會 一 定 會 再 到 此 一 遊。當然當地的景點絕對不止於此， 有機會到此觀光的讀者，可花一日的 時間，靠著雙腳漫步，細細品嘗格林 威治所帶來的輕鬆寫意。 延伸閱讀

1. Allison Eck, A Trash Bin Marks the True Location of the Greenwich Meridian, 334 Feet to the East, NOVA, 2015/8/18.

2. Stephen Malys et al., Why the Greenwich meridian moved, Journal of Geodesy, 2015.

SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 2

35

NEWS FOCUS

三維金屬片段庫誕生 能鑑別更多分子找到新藥 美國加州大學（University of California）與德國波 鴻魯爾大學（Ruhr-Universität Bochum）生化研究 員，日前於《英國皇家化學會刊》（Royal Society of Chemistry Journals）發表他們所開發出的金屬 片段庫（metallofragment library）。這個資料庫 專為「以片段為基礎的藥物開發（fragment-based drug discovery, FBDD）」設計，開發者可透過體積 小、分子量低的三維分子片段，鑑定出新藥開發所 需的先導化合物。

實踐分子形狀多樣性 為什麼藥物開發需要用到三維片段呢？由於有些 物質，如蛋白質的活化位置為三維空間，相較於 一、二維片段，三維片段又更能與這些生物標靶 （biological targets）產生交互作用。而對於識別新的生物 活性分子來說，FBDD 也是相當有力的策略，這樣的開發方 式仰賴規格限縮、但化學多樣性高的片段庫運作。 根據該研究發現，近來常用資料庫內的片段，有超過 75％ 的分子形狀為一維或二維結構。由於分子形狀是生物分子 識別中最重要的因素之一，要實現形狀多樣性（尤其是具 有三維結構的片段）仍然具有挑戰性。因此，研究團隊利用 惰性金屬錯合物，即所謂的「金屬片段（metallofragments, mFs）來構建三維片段庫。

金屬資料庫裡的秘密 該資料庫包含 71 個小型錯合物（coordination compounds）， 每種化合物都有一個金屬離子，且皆可從常見的原料中合 成，而這些片段在建構更複雜的藥物分子過程中，可作為 無反應的支架（unreactive scaffold）。此外，所有片段又 分成 13 個類別，每類中的化合物含有相同的金屬離子與核 心幾何形狀，但具備不同的官能基（functional groups）與 雜環（heterocycles）。雖說片段數仍少於現有資料庫，但 它的三維片段比例卻更多。 在驗證上，團隊篩選出三個治療標靶來評估金屬片段庫的 效能。這三個標靶分別是讓細菌對抗生素並產生抗藥性 的 新 德 里 金 屬 β – 內 醯 胺 酶 – 1 （New Delhi metallo- β lactamase-1）、複製 A 型流感病毒 RNA 基因組的聚合酶及

36

科學月刊 2020.2

（By CJerc - Own work, CC BY-SA 3.0, Wikimedia）

在某些腫瘤中過度表現的熱休克蛋白 90（Hsp90）。他們發 現，該資料庫在這方面的篩選，能夠達到傳統資料庫的效 果，甚至更好，也突顯這些片段作為未來藥物設計基礎的 實用性。

三維就無所不能了嗎？ 根據科學網站化學世界（Chemistry World）報導，雖然說該 庫可發現一些有趣的三維化學型（chemotypes），然而藥物 化學家洛維（Derek Lowe）認為它在 FBDD 上正面臨一項艱 鉅的挑戰：許多有機金屬化合物的確能用於治療，但並不 意味著要優先選擇它們，且多數製藥工程中的開發人員， 應不會想承擔併發症與其它開發風險。 對此研究作者柯漢（Seth Cohen）也承認，該資料庫在醫學 用途上雖存在一些障礙，但藉由這個空間的探索，仍有機 會在研究上產生意想不到的見解。目前，團隊希望能以金 屬碎片資料庫篩選出先導化合物作為範本，盼能弭平藥物 化學界的疑慮，提升此藥物開發工具的可行性。

延伸閱讀

1. Paige Boxhall, Inorganic fragment library ready to help drug discoverers reach neglected regions of chemical space, Chemistry World, 2020.

2. Christine N Morrison et al., Expanding Medicinal Chemistry into 3D Space: Metallofragments as 3D Scaffolds for Fragment-Based Drug Discovery, Royal Society of Chemistry Journals, 2020.

NEWS FOCUS

回溯免疫細胞發育根源 免疫疾病治療突破困境 澳大利亞默多克兒童研究所（Murdoch Children’s Research Institute, MCRI） 教授史坦利（Ed Stanley）與艾萊芬蒂 （Andrew Elefanty），日前於《自然 細胞生物學》（Nature Cell Biology） 期刊發表新研究。研究中，他們找到 人類最早的免疫細胞（immune cell） 是如何發育的證據。

解開免疫細胞的發育源頭 免疫細胞上的 RAG1 蛋白質，與面對 感染和注射疫苗時所產生的免疫反 應息息相關，同時它在免疫細胞發育

早期便會啟動，因此成為研究這時期 免疫細胞的特殊蛋白質標記（protein marker）。而這次，研究團隊以多能 性幹細胞（pluripotent stem cells）作 為研究材料，並事先透過基因工程讓 細胞在 RAG1 啟動時發出綠色螢光， 代表發綠光的細胞可能就是新分化出 的免疫細胞。團隊進一步觀察這些被 挑選出的細胞，發現它們還可以形成 多種不同的免疫細胞，其中也包括了 形塑整個免疫系統發育所需的細胞。 為什麼要研究 RAG1 呢？研究團隊認

為， 這 些 早期細胞可能 對胸腺的成熟發育 很重要，不僅如此，胸腺也是 T 細胞的「育嬰房」，直接影響免疫 系統的功能。況且 T 細胞在免疫反應 裡扮演很關鍵的角色，根據種類的不 同，具備消滅感染、調節免疫反應與 保存抗原訊息以備下次激發免疫反應 等功能。至於 RAG1 細胞，則像是佈 置房間的畫家與裝飾者，它們的工作 就是讓未來的免疫細胞有個安全、舒 適的成長環境。

（Pixabay

免疫疾患不再神秘

MCRI 新聞稿指出，此研究成果除能 為免疫細胞追本溯源，也可在醫療上 發展出更多臨床方法，對於這些細胞 的起源與發育過程經歷的階段更加瞭 解，就可應用在更多兒童免疫疾病的 臨床醫療上。 延伸閱讀

1. Ali Motazedian et al., Multipotent RAG1+ progenitors emerge directly from haemogenic endothelium in human pluripotent stem cellderived haematopoietic organoids, Nature Cell Biology, 2020. （Flickr-NIAID, https://flic.kr/p/a4RLoY）

2. Human immune cells produced in a dish in world first, Scimex, 2020.

SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 2

37

）

專欄文章

光之物語─ 光的身世之謎 口述｜秦一男 淡江大學物理系助理教授。

身世坎坷的光─到底是粒子還是波？ 關於光的研究，最早可追溯到西元前 6 世紀的古印度。當時的人們認 為光是組成萬物的元素，不過古印度人卻沒有對光本身做出更多的解

撰稿｜謝育哲 本刊編輯。

釋及研究。而到了古希臘時期，歐幾里得（Euclid）的著作《光學》 （Optica）則對光有初步的性質研究，他利用幾何方式闡述視覺現 象，但依舊沒有說明光到底是什麼。

Take Home Message 光到底是什麼？這是千年來人類

牛頓說光是粒子 時間來到 17 世紀，牛頓（Isaac Newton）是粒子說的倡議者。當代

不斷追尋的大哉問。從 17 世紀牛

的人們已知光有反射、折射與繞射等現象，而牛頓所提的粒子假說則

波動的爭論，一直到 19 世紀馬克

底是什麼東西，或許牛頓本人也沒想過這種粒子應該是什麼形式。由

頓與虎克之間關於光是粒子還是 士威的電磁理論，甚至到 20 世紀

可以解釋反射與折射等現象。不過他卻沒有提到組成光的「粒子」到

於當代尚未有原子、電子與質子等微觀粒子的觀念，因此牛頓的粒子

初愛因斯坦的光子等近代量子物

說也只是一種便於解釋光反射與折射現象的假說與想法。

而問題的答案，或許就如同光本

虎克覺得光是波

理的研究，仍試圖釐清光的本質。 身一樣，捉摸不定……。

17 世紀同期，英國科學家虎克（Robert Hooke）發表了光波動說。 他認為光是一種波，但由於當時人們對於光的理解僅止於反射與折射

42

科學月刊 2020.2

格物致知

（謝昀庭繪製）

等現象，也認為相對起波動說，粒子說比較能解釋折射

搞不清楚光的本質到底是什麼，只能藉由當時其它的實

現象，因此牛頓的粒子說占了上風。

驗結果選擇出較符合的假設。

物理學的研究中，同一個現象可以有不同的假設或推論

1678 年，荷蘭物理學家惠更斯（Christiaan Huygens）

方式，科學家們便可以透過進一步的實驗或觀測來驗證

所著作的《光論》（Treatise on light）中再次提及光

哪個假設才是正確的。以折射現象為例，不論是粒子或

是一種波，同時也提出乙太（aether）作為光介質的想

波其實都可以說得通，差異在於，如果光是粒子，粒子

法。由於光的繞射性質無法以粒子說解釋，而波動說則

在介質中的運動速度會比真空中快，而波動說則相反。

可 順 利 描 述 繞 射 現 象。 到 了 18 世 紀， 楊 氏（Thomas

所以到底孰對孰錯呢？很可惜，礙於 17 世紀的科技水

Young）的雙狹縫實驗（double-slit experiment）成為

準，就算做實驗也難以區別到底光在介質中運行的速度

波動說最有力的證據。自此之後，一直到 19 世紀，人們

是變快還是變慢。因此在近代物理出現之前，人們還是

逐漸相信光是一種波動現象。

SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 2

43

專欄文章

呷甜甜，好過年─ 解析佳節時期的米製食品

（Photo by Pille-Riin Priske on Unsplash）

陳炳輝

在談論糯米之前，首先要帶讀者深入瞭解各米種的結構與

輔仁大學食品科學系教授。

特性差異。一般來說，稻米主要生產於亞洲地區，這個

陳俊宇 輔仁大學食品科學系碩士班 研究生。

Take Home Message 只要是米，就能拿來做年糕？各米種獨特

的黏性與口感，來自不同的直鏈與支鏈澱

對人類而言相當重要的糧食作物，根據品種又可分為秈 稻（Oryza sativa subsp. indica）、粳稻（Oryza saliva

subsp keng）及糯稻（Oryza sativa）。 各式年糕，口感、配方大不同！ 因應每種米的特性不同，適合製作的食品也會不一樣。以 年糕為例，在臺灣，一般常見年糕就有「傳統臺式年糕」 及「寧波年糕」。

粉含量，這讓它們經水與熱能產生糊化反 應的條件也有所差異。搭配不同的配方、

比例與做法，人們得以吃到不同風味的年 糕、甜湯與鹹食。

傳統臺式年糕通常為褐色扁圓形狀，又稱為甜粿，為常見 的年節食品之一，主要原料為糯米，並加入砂糖、紅豆及 花生等配料。製程方面，主要會將糯米與其它配料混合， 形成米糊狀態，並於蒸熟後食用，亦可裹粉油炸。此外，

50

科學月刊 2020.2

潛移默化

圖 源： 從 左 至 右、 從 上 到 下（By Sadik Khalid at Malayalam Wikipedia；By No machine-readable author provided. Green assumed (based on copyright claims). CC BY-SA 3.0, Wikimedia；By Takeaway - Own work, CC BY-SA 4.0, Wikimedia；Flickr-Tzuhsun Hsu, https://flic.kr/p/QtGn9H；Flickr-chia ying Yang,

https://flic.kr/p/aMDaHz；Flicker-Richard, enjoy my life!, https://flic.kr/p/bgai7T；By plusstory1, CC BY 4.0, Wikimedia；Flickr-Soon Koon, https://flic.kr/ p/55Kcq6；Flickr-Irs1108, https://flic.kr/p/kMAGYh；By Ramon FVelasquez - Own work, CC BY-SA 3.0, Wikimedia）

因傳統臺式年糕原料為糯米，支鏈澱粉含量較高，吃起

讀者可能好奇，黏性真的差這麼多嗎，難道不能使用一

來會較甜且較有黏性。

般稻米製作年糕？由於米的結構與年糕製程的關係，若 以臺灣一般所食用的粳米製作傳統臺式年糕，會因支鏈

寧波年糕通常為白色長條狀或是斜片狀，在製作上主要

澱粉含量較糯米低，使年糕較硬、較結實，並失去年糕

是將糯米粉及在來米粉混合形成麵糰，再捏成特定形狀

較黏和鬆軟的特性。那種感覺恐怕就像珍珠冰太久，吃

蒸熟後定型，如此吃起來的口感會較傳統臺式年糕硬。

了是不會開心的。

SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 2

51

Par eas iw

asa k

ii

顯 影

棲 的 物 種， 蛇是偏樹 頭 鈍 高。 八重山 機率比較 的發現 上 樹 在

58

科學月刊 2020.2

顯 影

圖． 文

頭部側 面可以看 出 為 什 麼 會 稱 作「 鈍 頭 」 蛇， 吻端明 顯較為圓 鈍。

／游

崇瑋

八重山鈍頭蛇是臺灣泰雅鈍 頭蛇（Pareas atayal）親緣關係最近的親屬，分布地區僅限於日本南琉球八重山群島中的石垣 島和西表島，除了區域非常侷限之外，族群數量也非常稀少，甚至可能是鈍頭蛇科之中最稀 少的物種。筆者的好友，目前任職於東京大學的細博士（Dr. Masaki Hoso），正是研究鈍 頭蛇與蝸牛共演化議題的主導者。細博士近年把鈍頭蛇與蝸牛共同演化研究的場域 轉移到臺灣（因為臺灣的鈍頭蛇算是常見物種），過去他還只是研究生時的主要 研究題材，就是西表島的八重山鈍頭蛇以及與其共演化的蝸牛。 2010 年我幸運地於西表島發現一條八重山鈍頭蛇。細博士告訴我，他 曾經為了採集八重山鈍頭蛇，每年夏天都到西表島待上一段時日， 連續七年中間只採獲八條的八重山鈍頭蛇！七年共 150 個夜晚的 努力只有找尋到八條，根本超難找，難怪他直說我超幸運！ 最近一次抵達西表島（2018 年 8 月），環境整體看起來相當 乾燥，似乎好陣子沒下大雨，所以當晚能發現八重山鈍頭 蛇，是一件極其幸運又大出意料的狀況！就好像久久經 過一次老友家的巷口時，與老友不期而遇！下次再會！

這條個體眼睛虹膜偏橘紅，而另外兩張照片的個體虹膜則 偏黃，表示虹膜的顏色在八重山鈍頭蛇這個物種中，是不 穩定的性狀。 SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 2

59

精選 文章

金魚腦也學得會？ 斑馬魚比你想的還聰明！ Take Home Message 金魚腦是用來嘲笑他人記性差的代名詞，但魚的腦袋真 的什麼都記不住嗎？其實不然，透過斑馬魚的顏色辨識

陳冠言

實驗發現，牠們的小小腦袋原來可以快速學習與記憶，

碩士生，來自基隆的大海、下

臺灣大學海洋研究所

輩子想當海豚。

甚至有些斑馬魚的學習能力超乎想像。或許，人們不能 再小看這些「魚腦」了 ......

俗話說：「魚只有七秒鐘記憶。」日常生活中，人們總習

的有效喔）。上述兩例，分別代表傳統上做行為實驗常見

慣在記不起東西時，自嘲或嘲笑別人是個「金魚腦」，表

的訓練類型，前者為獎勵式的訓練，後者則為主動迴避

示記憶能力之差勁。然而，魚兒的小腦袋瓜，真的是如此

（active avoidance）式的方法。

地沒用嗎？身為《科學月刊》優秀的讀者，在丟出金魚腦 這個形容詞之前，不妨先思考個問題：該如何設計實驗驗

以魚類做為目標生物的行為實驗中，大多是採取主動迴避

證魚兒的學習能力呢？

的方式，因為魚類和常見的實驗哺乳動物（如小鼠）不同。 不同之處在於，魚類相較之下非常耐飢餓，甚至可長達數

驗證學習能力最簡單有效的方法，就是訓練魚兒學習某樣

週不進食！因此以食物當獎勵手段的訓練方式，誘因較低

東西，並且訂定一些判別是否成功學會的指標，然後根

且操作上更為困難。

據統計結果，分析不同物種或同物種在不同條件下的學

64

習能力差異。探索頻道（Discovery）的《流言終結者》

本文所介紹的相關研究文獻，主要是以電擊作為使魚類主

（MythBusters）節目中，就曾經有訓練金魚學習過迷宮

動迴避的手段，且電擊的大小需剛好能使魚類產生迴避反

的橋段，在嚴謹的行為實驗中更是有諸多細節值得注意與

應，而不至於過度驚慌。因為過度驚慌的反應如躍出水面

了解。本文將分別就不同階段，介紹讀者幾個有趣的實驗

等，有可能影響魚的正常學習能力，進而對後續判斷學習

設計過程，首先就從如何訓練魚兒開始講述吧。

成效造成不可預期的變因。

魚兒可以怎麼學？利用主動迴避實驗

金魚腦外的最佳選擇—斑馬魚腦

為了使動物產生學習的行為，需要藉由一些訓練的手段，

雖然本篇是以金魚腦做為開頭，但若要在諸多魚類研究中

以下先舉幾個常見的例子：一、想讓狗狗學會握手，需要

有最好的參照，身為模式物種的斑馬魚（Danio rerio），

在狗狗做出正確的動作之後，給牠喜歡吃的食物做為獎

或許會是最佳的選擇。因為斑馬魚體積小、生殖周期短而

勵；二、想讓翹課的學生聽話，就要在他犯錯的時候，扣

且具有廣溫性（eurytherm）〔註一〕，所以不僅適合在有

個幾分總成績達到警惕的效果（以上僅為舉例，不見得真

限的空間中實驗，也可在最短的時間內觀察到不同世代的

科學月刊 2020.2

精選 文章

差異，且依據實驗需求設定在很廣的溫度範圍中飼養。因 上述的特性，已經有諸多不同領域，從頭到尾、由內而外

斑 馬魚 主動 迴避 行為 實驗 裝置 概念 圖

的研究，所以在做完行為實驗統計學習成效後，也能在諸 如腦神經、內分泌及代謝途徑等相關研究中，尋找機制上 更深入的解釋。因此，選擇斑馬魚做為全體魚類，擺脫金 魚腦標籤的代言人，是再適合不過了。

魚兒上課囉！來學顏色辨識 如果有一天，你成了斑馬魚們的老師，最想讓斑馬魚們學 習什麼呢？若要做個既簡單又有效率的行為實驗，學習標 的是不能隨便選擇的。首先，學習的事物必須對斑馬魚是 「中性（neutral）」的。所謂中性，就是此事物的性質

圖中（A）為電腦主機與螢幕、（B）為監控鏡頭、（C）為

對斑馬魚而言，並沒有特別明顯的偏好或偏惡，因為若是

電擊控制裝置、（D）為顯示紅藍色塊的螢幕、（E）為配備

訓練斑馬魚學習基因內建就喜歡的東西，受到天生的行為

鐵絲網的玻璃缸及（F）斑馬魚。

所驅動，將會難以判斷最後觀察到的學習偏好，究竟是不 是真的由訓練過程所產生，反之亦然。再者，讓斑馬魚學 習的事物，最好能讓研究者方便觀察結果，畢竟如果最後 變成讓研究者崩潰的行為實驗那可就不好了。綜上所述， 「辨認顏色」就是訓練斑馬魚學習很好的標的之一。 訓練斑馬魚的研究裝置，可以是個長方形、十字型或 Y 型的水箱，這些水箱的造型有著顯著的分區，目的在於方 便研究者觀察斑馬魚行為上的選擇。在分區中設置不同顏 色的燈光，並且在水箱周遭裝置能通過電流的鐵絲網，用

圖一：斑馬魚與實驗裝置，此時正進行紅藍光訓練。（作者提供）

以產生最小程度的電擊。筆者曾進行的實驗，是底部配有 紅藍色塊各半的長方形水缸（圖一），底部的紅藍色塊是 由螢幕所產生，並且可以隨機變換位置，藉此避免斑馬魚 可能習慣待在同個地方而造成誤差。

了解之後，接著就可以開始上課了。以筆者曾進行的實驗 為例，課程採取每次一隻魚的一對一教學，課程目標是讓 斑馬魚討厭藍色，內容大致分三個階段。首先，不對斑馬

圖二：斑馬魚與實驗裝置，此時正進行白光休息。（作者提供）

魚進行電擊，僅變換顏色的位置，並記錄斑馬魚在不同色 塊上停留的時間與軌跡，目標是要確認斑馬魚個體的原始

最後階段，則是在讓斑馬魚休息更長的時間後，測試斑馬

偏好。第二階段，開始對斑馬魚進行電擊，每個試驗的結

魚的長期記憶能力，訓練重複第二階段的內容，只是要觀

尾若是斑馬魚停留在藍色區塊，則進行最小程度的電擊，

察曾經上過課的斑馬魚，回家休息後，還能不能記得訓練

停留在紅色區塊則不電擊，同一隻斑馬魚連續重複 40 次

內容，更長的休息時間可以是半小時、一天或一週，取決

試驗後，休息 20 分鐘再重複此試驗，總共循環三次。

於研究者的實驗設計。

SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 2

65

追憶年華 科學月刊

50

週年回顧

1970 年代，在美國的臺灣留學生，將對學術知識的渴求，轉化成自身熟 悉的文體撰寫。在一顆顆緊密排列的鑄字背後，轉印成一本本的《科學月 刊》，記錄著當年珍稀的新知。50 年後的今日，印刷技術不再是制式的活版 印刷，更遑論細數這 18000 多個日子裡，科學的容貌也已悄然發生變化……

構築生命現象的藍圖— 50 年來核酸研究進展 林翰佐

銘傳大學生物科技

學系副教授，本刊總編輯。

（Needpics）

Take Home Message 生命體中的遺傳訊息匯集成一本大書，透過對核酸的研究，人們開始 從 DNA 的編碼、含氮鹼基的排列組合中「讀」出世間萬物的「原貌」， 並嘗試以人工的方法改寫這些訊息。

遺傳物質真相為何？

代，隨著孟德爾（Gregor Mendel）

型分子的核酸也很難不引人注意。不

科學界掀論戰

所提出的遺傳定律逐漸受到世人重

過，由於細胞裡普遍存在的蛋白質也

核酸（nucleic acid）是一種天然的

視，科學家們開始思考「遺傳」這

具有相同的要件，所以兩派的支持者

巨型分子。1869 年，來自瑞士的科

個子代得以獲得其親代特徵的生命

開始了長達半個世紀的論戰。

學家米歇爾（Friedrich Miescher）

現象，實質上承繼的內容到底是什

於白血球細胞的細胞核中首度發現

麼。在眾多假說之中，核酸一直位

在著名的格里菲斯實驗（Griffith’ s

它的存在，並以「核素（nuclein）」

列 可 能 的 名 單（candidates） 裡，

experiments） 中， 非 致 病 肺 炎 菌

命名。

這其實不難理解，基於遺傳現象的

會因與熱處理後的死肺炎菌混合

複雜性，作為遺傳物質的本身，其結

獲 得 致 病 能 力。 眾 所 周 知， 一 般

構必定不能太過簡單，身為細胞中巨

蛋白質在加熱過程都會產生變性

20 世紀初正是遺傳學蓬勃發展的時

74

科學月刊 2020.2

（Flickr-University of Michigan School for Environment and Sustainability, https://flic.kr/p/bzSKvc）

（denature），科學證據也顯示蛋白

命訊息並忠實傳給子代的相關機制，

確感受到當年研究的風起雲湧。彼

質可能並非遺傳現象裡藏於屠龍刀中

才是科學研究者所關注的焦點。

時研究學者對於新時代的來臨可能

的武穆遺書。1952 年，赫雪－蔡司

早有察覺，但這時代的浪潮如此巨

實驗（Hershey-Chase experiment）

核酸研究上的光榮時代

大，可能遠非當年科學家們所能想

更直接以 T2 噬菌體的研究證明，子

《 科 學 月 刊 》 第 14 期 於 49 年 前

像。核酸研究的一系列發展造就了

代從親代獲得的遺傳物質是透過磷－

出版，當中所登載的專欄文章──

生命科學的嶄新年代，人類開始能

32（ P，磷的放射性同位素）標定

〈分子生物學最新的發展〉，談到

以 DNA 定 序 的 方 式「 閱 讀 」 不 同

的核酸，論戰至此勝負已分。然而

1950~1960 年 代 核 酸 相 關 研 究 上

物種的「生命之書」，從分子生物

對於科學家而言，論戰中的勝利其

的波瀾壯闊，從劉華祥、金蓉蓉兩

學的角度看待生命個體的運作及物

實不是一個終點，遺傳物質保留生

位老師撰寫的這篇文章中，可以明

種在演化過程當中的相互關聯。這

32

SCIENCE MONTHLY Vol. 51 No. 2

75