來自台灣 – PanSci 泛科學

「要爬上流行音樂的排行榜？不要把科學放進你的歌詞中」，這一個標題是日前刊登在Science網站裡面的一篇科學新聞報導標題，裡面所記載的是一篇科學傳播研究的結果，分析的對象正是台灣流行音樂中所援用的科學元素。有意思的是，Science的記者看完研究後，就設計了這個「標題」來形容台灣流行音樂的生存之道。然而，「科學」真的是台灣流行音樂的票房毒藥嗎？

Science報導所引述的是筆者日前發表在Public understanding of science期刊上的一個研究結果。這一篇研究報告的真正前身，其實是2013/7/16發表在Pansci上的「你知道五月天可能是最成功的科普大師嗎？」一文。當時筆者寫完這一篇文章之後，實在百思不得其解，為何台灣的流行歌壇在思考創作題材的時候，會如此地排拒科學元素？當時也就興起了把這些資料進行一個系統性分析的想法。想不到不分析還好，一分析還真的發現我們「流行音樂」與「科學」之間的關係真是爛透了。

在這一個研究中，我們將1990年到2012年間，所有金曲獎入圍的作品進行分析。在這12年間，總共包括了50位男歌手、60位女歌手及43個樂團的專輯作品，共計451張專輯裡面的4526首歌。在這麼多首歌詞裡面，最後只有377首裡面所用到的元素，勉強跟「科學」有關。之後，我們再將這些語詞的特質進一步統計歸類（至於分析方法，有興趣的讀者再請自行參考一下原文），然後發現了一些頗令人傻眼的結果：

最常被使用的是什麼科學詞彙？

流行音樂創作者到底最喜歡使用什麼科學相關的詞彙呢？原來使用到地球、太陽、月亮就已經算裡面厲害的用詞了，如果用到「光年」，那我們就要站起來鼓掌了！用詞前十名的排行榜如下：

1. 地球（64次） 2 .太陽（56次） 3 .月亮（40次） 4. 宇宙（37次）
5. 彩虹（25次） 6. 流星（25 次） 7. 星空（20次） 8. 銀河（12次）
9. 光年（10次） 10. 地心（10次）

例如，在臺灣甚至是華人世界都十分受歡迎的五月天樂團，2011年的作品《星空》，就援用了大部分使用次數很高的詞彙，包括彩虹、微風、星空、光年等，其歌詞如下：

摸不到的顏色是否叫彩虹
看不到的擁抱是否叫做微風
一個人想著一個人是否就叫寂寞
命運偷走如果只留下結果
時間偷走初衷只留下了苦衷
你來過然後你走後只留下星空
那一年我們望著星空有那麼多的燦爛的夢
以為快樂會永久像不變星空陪著我
獵戶天狼織女 光年外沉默
回憶青春夢想何時偷偷隕落
我愛過然後我沉默人海裡漂流

五月天果然是科學傳播的模範生，表現不俗。其他更高級的用詞，如地心引力、雙棲動物、落葉劑、草履蟲、臭氧層…，都有人使用過，只可惜次數不多，一隻手指頭就可以數完。

哪一種類型的科學最多？

不要意外，「天文學（52.2%）」是流行音樂的最愛，其次是「生物學（15.2%）」。例如2008年歌手方大同的作品《黑洞裡》，一段歌詞如下：

你的太陽系活在陽光裡
為何總是跟著不變的舊軌跡
我的一片地藏在黑洞裡
彷彿都是超乎意料的好東西
怎樣教你相信怎樣教你也發現神秘的生命
也許太多猜疑
也許不夠好奇
也許是你的世界太真實

在「生物學」的類型中，例如2006年歌手林俊傑的作品《進化論》，一段歌詞如下：

山伯和英台一封留言排山倒海
愛她的紙片把我說成呆
過了幾千年愛情的寶典祖先沒傳下來
達爾文的臉黑丫丫一片 進化論解不開
多情容易被出賣緣份只靠等待
那承諾太容易腐敗
結果總是一樣壞
馬車的輪胎翻山越嶺都要表白
跑車跑的快只為早點 Bye

原來台灣的文化人這麼喜歡天文學，實在是太高級了。這一篇研究的另一位德國作者對於這個現象很好奇，他認為在流行音樂歌詞中用這麼多遙遠的天文意象，應該是因為台灣人都急著想要逃離現實吧？筆者認為….似乎有點道理。至於對「生物學」的喜好，猜想鄉土劇裡面動不動就要驗DNA，應該也是有些貢獻才對…。

都用這些科學詞彙來表達什麼？

最後一個問題是，到底拿這些歌詞來說明什麼？結果發現，有43.7％是拿來「談情說愛」，不管寫的是進化論還是達爾文，反正就是「愛意」的表達。43.4％是在談自己的心情，管你是光年還是黑洞，就是抒發歌者的熱血或沮喪。其他真的在講「科學」這件事的，只有5.1％。

看看2004年張峰奇的《化學方程式》，分別使用了神經系統、光合作用、實驗、公式、化學作用等詞彙，用意都是在描述男女之間的互動關係：

愛情友情是否有點不同　翻遍百科全書也沒有用
神經系統　光合作用　什麼元素讓你心跳動
看著你走過來故作輕鬆　什麼實驗讓我無法擺脫
化學作用　如此難懂　你的公式讓我猜不懂
說聲Hi 你走過來　你的Smile讓我要猜一猜
說聲Bye Bye　難捨的走開　是否我表情奇怪

這個研究的結論並不是為了要鼓勵文化人把流行歌曲都寫成「科學宣教歌」，而是從一般人最親近的流行音樂中，看出科學距離常民的生活究竟有多遙遠。西方許多第一線的流行音樂歌手，不乏將科技議題作為主要創作題材，例如冰島碧玉的《Mutual Core》透過地質學上的各種變化來隱喻人際互動，不管是歌詞或MV都富含地球結構的張力；英國的電台司令（Radiohead）曾以高能物理實驗中的大強子對撞機作為題材，寫下《Supercollider》一曲；德國電子音樂教父Kraftwerk樂團，向來在作品中反省各種科技對於人類社會的影響，例如機器人、核能輻射等議題。不是這樣的創作類型就一定高級很多，而是明顯地，科學與科技是西方許多樂手自然而然的創作題材，也是豐富詞曲創作的重要元素。

對比西方世界的概況，我們的科學歌詞不僅使用得很少，好不容易用了還不是在談科學，實在讓人為之氣結。「科學」真的是流行音樂的票房毒藥嗎？或許仔細用、用心用、深度用，有朝一日她會變成我們流行音樂的強心針。

最近全台水情拉警報，但是去年夏天南部地區才因為豪雨停班停課。這些極端降雨是最近幾年才出現的嗎？成功大學生命科學研究所的碩士生陳信豪，利用紅檜樹輪中的穩定氧同位素，重建了台灣過去480年來的降雨。他的研究結果顯示，與歷史氣候相比我們正面對長期乾旱的挑戰。

科學家一直想知道，近年來的極端氣候在長期尺度中是否屬於「正常範圍」，但是人類有系統地記錄氣象也不過200年歷史，台灣更是在20世紀後才開始累積長期的氣象資料。因此，重建古氣候就是許多科學家努力的目標。

2015年的動物行為暨生態學研討會中，陳信豪發表了他如何利用紅檜樹輪的穩定氧同位素，來重建台灣過去五百年的降雨。樹輪有很高的時間解析度，很適合作為重建古氣候的材料。紅檜是台灣霧林帶的代表性樹種，霧林帶則是台灣主要的生態系之一，高度依賴穩定的水氣條件，更是中低海拔的重要水資源庫，因此雲霧森林長期的氣候變動具有重要的生態意涵。

陳信豪在台東中海拔山區鑽取了72棵紅檜共106根樹芯，每根樹芯在處理之後於顯微鏡下鑑定年份。接著再取下部分樣本送至名古屋大學，測定氧同位素（δO）的比值。一般來說，水分子中的氧多為δ¹⁶O，只有少部分是較重的同位素δ¹⁸O。樹輪中δ¹⁸O比值取決於根部吸收的水分以及植物的蒸散作用。氣候乾旱時，來源水的δ¹⁸O比值變重、植物蒸散作用加強，植物體內的δ¹⁸O比值就越重；當年輪中δ¹⁸O比值較重就表示當時降水較少，環境較乾，因此能根據氧同位素的比值推斷出過去每年紅檜生長季－4月至9月的氣候變化。

處理樣本得長時間在顯微鏡底下操作，很需要耐心與細心，不過陳信豪提到，最喜歡的就是上山採樣，「可以充分享受林野生活，看到了不少野生動物水鹿、黃喉貂等等。」因為也不是一己之力能夠完成，所以也很感謝一起分工的夥伴。

鑽取樹芯

採集到的樹芯

利用顯微鏡一一計算樹芯的年次

在比對氣候因子後陳信豪發現，樹輪氧同位素比例的變化與近50年來台灣4月至9月的降雨記錄非常相關，再以此建立模型推估過去480年來台灣的降雨。比照世界氣象組織（WMO）以30年間距統計氣候變化，陳信豪指出「近30年是過去五百年來，平均降雨量最少且極端事件最多的時段！」綜觀過去五百年，極端乾旱或降雨不是沒有發生過，但是連續又相對的乾旱狀態卻很罕見，「我們的霧林帶生態系正面臨極大的壓力！」

1533年~2012年的降雨記錄重建。藍點是極端降雨年分，紅點是極端少雨年份。

以30年為間距的極端降雨次數以及平均雨量

此外，陳信豪進一步指出，同位素比例與東太平洋海水表面溫度有顯著相關，意味著聖嬰現象顯著影響台灣的降雨。台灣的地形變化大、氣候分區明顯，亞洲季風、聖嬰現象、甚至颱風或梅雨等氣象對區域氣候的影響不同，重建台灣不同氣候區的歷史氣候也是未來的研究方向。

氧同位素與一月至六月海水表面均溫的關係。越紅表示越顯著正相關。

過去60年，聖嬰/反聖嬰現象事件與氧同位素比例的關係

電影《美國狙擊手》中，描述美國海報突擊隊士兵Chirs Kyle的一生傳奇故事，此文章有劇透。

電影《美國狙擊手》劇照

Kyle在911事件後，被派往伊拉克戰場擔任狙擊手，而他精準的槍法拯救了許多美國士兵的性命，甚至擁有「傳奇」的稱號，但當他回到美國時，卻心繫戰場而無法融入平民的正常生活。

耳邊的源源不絕槍聲—PTSD

Kyle即使坐在家裡舒適的沙發上，耳畔仍是戰場的的炮聲隆隆，他和心理醫生對談過後，被診斷出罹患了創傷後壓力症候群（Post-Traumatic Stress Disorder，簡稱PTSD）。

PTSD對或許不是個陌生的名詞，常常發生在重大災難、戰爭、強暴案後，例如1999年發生在南投的921大地震後，倖存者常常會出現失眠、感覺地震等現象。PTSD主要的症狀包含惡夢、性格改變、情感解離（疏離）、易受驚嚇，電影中，Kyle曾對婦產科的護士怒吼，更無法對妻子敞開內心，他飽受PTSD的折磨，就像片中說的：「你雖然身體回來美國了，但你的靈魂和心仍留在那裡，那個殘破不堪的戰場」。

電影《美國狙擊手》劇照

異常的體內生物化學反應

除了災難帶來的事後心理壓力外，生理的改變也會造成PTSD。在體內激素研究方面，發現PTSD患者的正腎上腺素分泌比率增加，一般正腎上腺素是人類在緊張、壓力的情況下會分泌的激素，而在腦內神經解剖學方面，PTSD患者也有腦部神經迴路的改變，像與記憶相關的海馬迴（Hippocampus）體積少了2%，而掌控負面情緒的杏仁核卻有過度反應的情況。

關心身邊的PTSD患者

根據統計，美國與阿富汗的戰爭造成了約五十萬名老兵罹患PTSD，並非每位從災難中存活的人都會患上，要如何簡單判定PTSD呢？常常會有以下現象（以下翻譯自美國國家心理健康機構 NATIONAL INSTITUTE OF MENTAL HEALTH）：

有時候，他會突然覺得以前發生的那件可怕的事又發生了
關於那件事的惡夢或記憶使常出現在他腦海裏
他會刻意避免去一些會讓他想到那件事的地方
他有時候會沒有預警的變得非常沮喪
他現在很難信任別人或是跟別人靠近
他變得很容易生氣
他會因為別人死掉而自己活著感到罪惡
他很難入睡而且肌肉很緊繃

電影《美國狙擊手》劇照。

Kyle在妻子的協助下終於成功從傷痛中復元，並享受幸福的家庭生活，同時積極幫助其他同樣患有PTSD的退役士兵，但不幸的是，在他協助一名退役士兵時，這位士兵突然PTSD發作，一槍殺死了Kyle，Kyle享年38歲。

重新找回快樂

雖然Kyle最終仍因PTSD過世，但其實PTSD並非不治之症，除了抗憂鬱藥物外，心理治療—快速眼球轉動減敏法（Eye Movement Desensitization and Reprocessing，簡稱EMDR）也成功幫助許多深受其害的人，治療師會使患者的目光隨著指示來回移動，藉此讓患者重新感受正面情緒，而除了EMDR外，最常見的是利用不斷回想起災難發生的情形，讓患者對災難的敏感度降低。

結論

戰爭是殘酷的，除了當下奪走的人命與巨額的軍事費用外，更令人難熬的是日後的重建與復原，有人說《美國狙擊手》是一部好戰、英雄主義式的電影，也有人認為這部是強烈的美國本位主義的電影，但也可以換個角度思考，片中許多戰爭的醜陋面。

無論是Kyle在得知身懷男孩的下一刻，就和Kyle失聯的不安全感，或是上一刻談笑風生，下一秒兄弟就命喪槍下的無常，都可以讓人重新思考戰爭的價值為何。

Kyle的故事真實發生在這世界上，即使身在社會和諧的台灣，也不能忽略地球另一端正在上演的悲劇。

The cost of war

參考資料

AS-2-25 文/ Simbol 1

如何在春節坐在電腦前也很有過年氣氛？尤其是面對著家裡還是 Windows XP 的桌電。我翻到了一篇文章，介紹 GrafEq 這套付費但可無限試用且只支持到 Windows XP 和 OS 9.2 的古董級數學繪圖軟體。

我們這就拿它來做一點實驗。

首先打入 x^2+y^2<25。會看到一個半徑為 5 的圓

AS-2-1

若想要這個圓方一點，可以打 x^6+y^6<25，不過這就太方了

AS-2-2

x^4+y^4<25 倒是剛剛好

AS-2-3

現在我想在它身上挖個洞，於是想到要在不等式左邊減掉一個在原點值很大、但是出原點就迅速變小的函數

例如 1/(x^4+y^4) 就是這樣的函數，它在 x, y 很小的時候有很小的分母、所以函數值很大，但是 x, y 變大之後四次方會讓分母變大得很快，所以函數值就變得微不足道地小。

現在 x^4+y^4+1/(x^4+y^4)<25 的圖案長這樣

AS-2-4

能不能讓洞大一些呢？當然可以，把分子的 1 改成 100 就好
x^4+y^4+100/(x^4+y^4)<25 的圖案長這樣

AS-2-5

能不能讓洞只出現在上半部呢？當然也可以，將分母的 y 用 2y-2 取代
現在的式子是 x^4+y^4+100/(x^4+(2y-2)^4)<25

AS-2-6

不過看起來有點勉強啊，畢竟 100/(x^4+(2y-2)^4) 在左上角和右上角的地方降得不夠快，和正在變大的 x^4+y^4 相加之後，函數值比 25 小的地方顯得有點細（快不見得右上角和左上角）。我們可以從下面這張圖看到在該函數在 x=y 這條線上的行為，因為我們要看沿著斜45度角這條線上的筆畫粗細。

AS-2-7

我們現在考慮的是 f(x,y)= x^4+y^4+100/(x^4+(2y-2)^4) 這個函數，要把它畫出來需要三維空間，這裡卻只有兩維，不得已只好取函數在 x=y 這條線上面的樣子，於是上圖的縱坐標代表 f(x,y)= x^4+y^4+100/(x^4+(2y-2)^4) 函數的值，橫坐標則是 x=y 這條線，往左是原圖的左下角往右是原圖的右上角，至於淺淺那條橫線代表不等號右邊的 25，於是在該線下方的函數值對應到被塗黑的部分，該線上方的函數值對應到留白的部分。

當然，縮放過了，你知道如何用 GrafEq 畫出這張圖嗎？
我的答案是 (-5y+2(x/4)^4+100/((x/4)^4+(2(x/4)-2)^4))(-5y+25)=0

為了讓那個地方粗一些，我們決定在分母動手腳，讓它在左上角和右上角不要增加太快，方法是讓 y=1 附近的分母變大，例如把分母 x^4+(2y-2)^4 再加上 (2y-1)^2，這會讓 x=y 上的行為變成
(-5y+2(x/4)^4+100/((x/4)^4+(2(x/4)-2)^4+(2(x/4)-1)^2))(-5y+25)=0

AS-2-8

而 x^4+y^4+100/(x^4+(2y-2)^4+(2y-1)^2)<25 則變成

AS-2-9

可愛多了，忍不住想再戳第二個洞
x^4+y^4+100/(x^4+(2y-2)^4+(2y-1)^2)+100/(x^4+(2y+2)^4+(2y+1)^2)<25
一個「日字」就完成了

AS-2-10

可以再畫其他筆畫嗎？沒有問題，只要調整 x, y 前面的係數與常數，我們可以在任何位置畫上任意長度
例如 -1/((y+3)^4+(x/15)^4)-1/((y+4)^4+(x/15)^4)-1/((y+5)^4+(x/15)^4)<-100
（知道這三條分別對應到哪一項嗎？）

AS-2-11

將上式的左邊放到還沒挖洞的函數裡
x^4+y^4-1/((y+3)^4+(x/15)^4)-1/((y+4)^4+(x/15)^4)-1/((y+5)^4+(x/15)^4)<25
會發現這三條的粗細和長度都變了，離原點越遠也就是越下面的筆畫就會越細。這是因為離原點越遠的話 x^4+y^4 就越大，所以扣掉XX分之一之後就越容易超出 25（不等式右式給的邊界），筆畫就縮水了。

AS-2-12

話又說回來，這像不像旭日東昇呢？
還是說象形字看起來比較有感覺？
x^4+y^4+100/(x^4+(2y-2)^4+(2y-1)^2)+100/(x^4+(2y+2)^4+(2y+1)^2)-1/((y+3)^4+(x/15)^4)-1/((y+4)^4+(x/15)^4)-1/((y+5)^4+(x/15)^4)<25

AS-2-13
抑或是 x=0 的截面比較有啟發性？
(-50x+y^4+100/((2y-2)^4+(2y-1)^2)+100/((2y+2)^4+(2y+1)^2)-1/((y+3)^4)-1/((y+4)^4)-1/((y+5)^4))(-50x+25)=0

AS-2-14

下一題：要怎麼畫出斜的筆畫？畢竟調常數只會平移圖形，調整係數頂多讓矮胖的變瘦高的，那要怎麼調整「角度」呢？
這就要用到所謂「線性變換」的概念了，例如將 -1/(4(x+4)^4+((y+1)/5)^4)<-100

AS-2-15

套用變換「 x ⟼ x+y 、 y ⟼ x-y 」會得到
-1/(4(x+y+4)^4+((x-y+1)/5)^4)<-100

AS-2-16

那麼再下一個問題：要怎麼畫出彎的筆畫？

這可是再多線性變換都做不到的事，窮途末路的我們回想起圓弧是彎的 (x-19)^2+(y+12)^2=400 ，所以我們只要設定「到圓弧的距離夠小」，或者說「到圓心的距離界在某兩個數中間」就好了吧！((x-19)^2+(y+12)^2-400)^2<100

不過等等，這筆一畫下去可就是整個圓了，能不能只取其中一段呢？

AS-2-18

我想只靠一個圓大概不夠，那你有沒有試第二個？
((x-4)^2+(y+5)^2-13)((x-19)^2+(y+12)^2-400)=0

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也許設定「到兩個圓的距離都夠小」會有意外收穫
((x-4)^2+(y+5)^2-13)^2+((x-19)^2+(y+12)^2-400)^2<100

AS-2-20

唉呀，為了把這筆畫整合到本來的圖形裡，我們需要把「夠靠近零」的部分放到分母，變成一個「夠大」的條件
-100/(((x-4)^2+(y+5)^2-13)^2+((x-19)^2+(y+12)^2-400)^2)<-1
（需要看看它的樣子嗎？我猜是不用。）

不過它其實還是有點脆弱，根據努力嘗試的結果，我建議狠下心來將分子分母同時平方四次，這樣該大的才會大，該小的才會小。
-100^16/(((x-4)^2+(y+5)^2-13)^2+((x-19)^2+(y+12)^2-400)^2)^16<-100

AS-2-22

（這個圖形和前一個一樣嗎？）
（如果不，那它為什麼和前一個那麼像？）

最後將所有這些東西通通加在一起
x^4+y^4+100/(x^4+(2y-2)^4+(2y-1)^2)+100/(x^4+(2y+2)^4+(2y+1)^2)-1/((y+3)^4+(x/15)^4)-1/((y+4)^4+(x/15)^4)-1/((y+5)^4+(x/15)^4)-1/(4(x+y+4)^4+((x-y+1)/5)^4)-100^16/(((x-4)^2+(y+5)^2-13)^2+((x-19)^2+(y+12)^2-400)^2)^16<25
就得到了

AS-2-23

至於紅色的春聯紙怎麼畫呢？我希望字出現在正中間，所以應該要有些平移，我希望它夠尖，所以指數部分應該夠大，我希望它是 45 度的，所以需要線性變換，就決定是你了 (x+y+2)^100+(x-y-2)^100<7^100

AS-2-24

這就是結果啦
AS-2-25

最後，就來道規規矩矩的練習題讓大家試試吧：

AF-2-1

祝福各位新年快樂！

編按：如果以上這串你有看沒有懂沒關係，為了犒賞你能夠閱讀這篇文章到底，把以下式子貼入 google 搜尋，會有意想不到的驚喜喔！

x^4+y^4+100/(x^4+(2y-2)^4+(2y-1)^2)+100/(x^4+(2y+2)^4+(2y+1)^2)-1/((y+3)^4+(x/15)^4)-1/((y+4)^4+(x/15)^4)-1/((y+5)^4+(x/15)^4)-1/(4(x+y+4)^4+((x-y+1)/5)^4)-100^16/(((x-4)^2+(y+5)^2-13)^2+((x-19)^2+(y+12)^2-400)^2)^16-25

3月29日《蘋果》一則報導：4.5億泡湯，測震海纜斷了。據此報導指出，氣象局的「臺灣東部海域海纜觀測系統」（簡稱海纜地震站）疑遭漁船的底拖網扯斷，從去年5月起就不再傳回訊號，而氣象局也回應，是位於海纜尾端的科學節點設備遭毀壞而失去訊號。這樣的情況也不知道要找誰求償，但重點也不該是找誰求償或是單純的禁止漁船底拖，畢竟要在茫茫大海中去取締每艘漁船，其秏費的人力、物力、甚至民怨也不會少，那我們到底該怎麼看這件事？

比找兇手還重要的事：海纜斷了給我們的啟示

你要怪漁民也好，罵氣象局也罷，以上都屬次要的問題，因為最主要的問題應是我們得有個認知：從上而下對防災而言永遠都做不夠！科學家對大眾的宣導與介紹不夠、政治人物對防災該有的政策了解不夠、人民對於防災的認識也不夠，相信如本篇一般的提醒防災意識的文章，即使常見也遠遠不夠！導致我們沒有足夠健全的防災體系（在此指的是可因應各種不同的極端情況）、沒有完整可以讓全國人民可用的地震預警系統可用（現在只有從一些學校開始推行，手機要能收到還不知道要等到何時），但或許我們可以透過嘗試著去多理解一些科學科技，或是多去思考自己災時的應對，讓自己有多一分的防災意識。

從電纜式海底地震儀看防災科研發展的落差

我們來看看最近斷了的海纜地震站，45公里的海底電纜加儀器共要花4.5億，而科學節點也是1千萬起跳，雖然明知道這東西對以後的人們有無限益處，但是這樣的投資到底划算嗎？在此我們先看一下臺灣的海纜的分布和相關儀器：

圖片摘自氣象局海纜網頁

簡單來說就是一條向宜蘭外海延伸45公里的海纜，配上一套科學節點，就是我們的海底地震與海嘯監測系統。附帶一提，這個案子原先是設計250公里，4套科學節點（印象中是4套，若有誤請指正），經過多次流廢標（就是預算和來投標的金額差太多），最後才以45公里、4.5億元決標。至於大家常說政府做的東西經常有弊案和問題，這方面我不好說，但我就我知道的資訊來提供參考：日本NEC一直想把海纜式地震儀的技術推行至國外，但實際上會買單的國家並不多，而就算多次流標還是一直要來投，我想是真的很需要這筆訂單打知名度（他們自己都發新聞稿宣傳），不過現在被拖斷了…就不知道這算加分還是扣分了？

接著再來看一下日本的做法，以下是截至2008年以前日本鋪設的海纜地震儀：

圖片取自NEC

不令人意外，畢竟日本受地震與海嘯侵襲的次數十分頻繁，加上主要的海溝孕震帶都平行於陸地，當海溝型地震發生時，海嘯是直接侵襲，且波高也是最高的。

附帶一提，2011年311地震之後，日本深覺自己對東北海域的地震太不重視（之前也只有一條海纜），因此又打算鋪設新的串接式海纜地震觀測網，觀測範圍約200×200 km，共有25個地震儀的陣列：

東北海域的海纜地震網，圖片來自NEC

由此可看出日本人~~很怕死~~對防災的重視程度超乎想像，不過這些設施是建築在過去慘痛的災害之上，相較之下，臺灣的地質與地體構造相對幸運的多，無論是鄰近的琉球海溝、馬尼拉海溝對臺灣的影響，或是花東海域不利使海嘯波增高的的海底地形來看，威脅相對較少，但我們仍是地震頻仍的孕震帶，若不增進這些基礎建設、不想想自己的防災演練有沒有確實做到，那我們和坐以待斃有什麼嗎？

什麼樣叫做「有防災的意識」？

我們不用一下子想做到像日本或其它先進國家一般的極緻，最簡單的，就是「知道地震來時該做什麼？」曾有過宣導地震防災的經驗，每次都會問不同年齡層的民眾：「如果某個大地震前有10秒鐘的預警時間，你會怎麼辦？」這時就會發現一件很神奇的事，即使不少人看過防災手冊，也鮮少有人提出「因地制宜」的關鍵；更多時候，我得到的回饋是，10秒不夠用、多個2~3秒也沒差…等等，我常想，真的是我們對地震防災推廣做的太少了！

遠比你我想像大的認知落差

或許你知道地震預警可能會對高鐵、科技廠房、醫院、學校等設施有幫助，但實際上砍預算的委員們不認為做這個會有什麼政績，現在海纜斷了還被質疑偷工減料，而辛苦工作的討海人都來不及顧自己的生活了，哪管你不知道什麼時候發生的地震？而對一般人來說，又不是剛好地震來我正在坐高鐵、我沒買股票科技業的損失也不關我的事。但就是因為地震不知道何時會發生，才更需要更多的時間預警以及更需要平時建立起防災概念，以下是幾個對於防災或地震科學容易出現的迷思：

地震預警沒有實質用處？

簡單來說，地震預警最基本的原理就是利用地震波中的P波較S波快，而傳送訊號的電磁波又更快，因而利用快速解算震央規模以達到十數秒的預警能力（2011東日本大地震東京有快1分鐘的預警時間是因為震央非常遠），除了秒數太少的問題，還有所謂的「盲區」，也就是近震央的地方無法預警，這是一定的，不過台大地質吳逸民教授與相關團隊發展的「P波3秒」的技術，讓預警的盲區盡可能縮小。雖然地震預警對震央處的幫助不大，但仍有可能會因此避免許多災害。1986年花蓮強震，因其規模達6.8，仍在台北新北造成許多災情，更不用說集集地震了，地震預警有其存在之必要性。

房子蓋堅固點不就好了？

的確，在921地震時我們發現有許多因震波受損的房子，主因是對於耐震的設計不良，而隨著建築規範與技術的改進，房子的耐震能力有長足進展。但如果只想仰賴堅固的房子，仍是十分消極，全台灣還有無數屋齡超過30年的老房子，雖然通過了921的檢驗，但若下次震央更近或是規模更大時呢？況且還得考量年輕人買不起房子問題，但探到至此已超過科學能討論的事。總之，正確的防災觀念是該綜合各種可能的措施，否則無論是預警或是建築上的努力，都是應該穩定發展的方向，而非互相排擠預算。

無法立即看到成果的研究

地質學的探討的年代動輒上百萬年，地震再現的週期卻是百年尺度，但地震發生的瞬間卻是數秒之內的事，用差異這麼大的尺度進行研究，本來就不是一件容易的事，今天假如我認為某件事是地震的前兆，縱使我有完美的理論，但缺乏足夠的樣本數驗證，連個像樣的機率預報都做不到了。多一個海底地震儀有沒有好處？當然有！因為對於東部海域，多一個海底測站可增進小地震的偵測能力（見〈「媽祖」海纜保平安〉），多兩個當然更好，不過，好在哪？為什麼我們需要偵測更多的小地震？因為實際上有許多地震學研究是著重於統計微震資料找尋大地震的前兆（見〈我們離「預測地震」還有多遠？〉），我們的確離真正預測地震還很遠，但現在不做點事，以後就沒得研究。如同克卜勒在研究行星運動時，若沒有第谷的觀測資料，也成不了事。

延伸閱讀與連結：

原刊載於作者部落格地球故事書

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發想/製圖：鄭子宇(台大電機系)

延伸閱讀：
【科學史上的今天】06/13—馬克士威爾誕辰（James Clerk Maxwell, 1831－1879）

文 / 游崇瑋

好啦，不只是最近當紅的泰雅鈍頭蛇，所有的蛇類都不該被當成食物的理想對象。蛇類並沒有什麼藥用的功效，身為物資相對不缺乏的台灣人，我們有更多的豢養動物可以選擇，畢竟不是每個人都要當貝爾大叔，不是嗎？

一個又一個全神貫注、瘋狂找蛇的夜晚；一次又一次舉著相機、專注細節的快門… 是的，就是當年這樣長時間的專注野外記錄，才有機會找到外觀相似的鈍頭蛇（Pareatidae，註）之間的細微差異。

圖1：當年沒日沒夜南征北討的夥伴們。

從牧茂市郎在1931年發表的金絲蛇（Amphiesma miyajimae）和標蛇（Achalinus niger）之後，泰雅鈍頭蛇（Pareas atayal）是睽違84年以來再度在台灣發表的新種蛇類，同時也是首次由台灣人發表的新種蛇類！讓我們先暫停，倒帶一下，回到台灣第一次發現鈍頭蛇的年代吧。

圖2：金絲蛇。

圖3：標蛇。

圖4：泰雅鈍頭蛇。

1909年，美國兩爬學者范登堡（Van Denburgh）發表了台灣的第一種鈍頭蛇，正是廣為人知的台灣鈍頭蛇（Pareas formosensis）。稍後於1931年，日本兩棲爬蟲類大師牧茂市郎（Mouitirou Maki）於其鉅著《日本蛇類圖譜》中，發表了台灣所記錄的第二種鈍頭蛇，駒井氏鈍頭蛇（Pareas komaii）。

之後到了1997年，現代日本兩爬大師太田英利教授（Dr. Hidetoshi Ota）檢視了以上兩種鈍頭蛇的陳年標本外部形值，認為台灣鈍頭蛇和駒井氏鈍頭蛇事實上是同一個種（太田英利教授當年看的標本由於長時間以藥水浸泡保存，某些特徵例如虹膜顏色早已無法有所區別，再加上當年遺傳工具仍不是一個普遍的研究手段，因此可以理解為何太田教授當年會有這樣的結論）。根據命名規約，先發表先贏，駒井氏鈍頭蛇（Pareas komaii）這個名字就被列為次同物異名，簡單來說就是被取消掉了。從此開始，台灣島上的鈍頭蛇又只剩下了一種。

圖5：台灣鈍頭蛇。

圖6：駒井氏鈍頭蛇。

後來的結果大家都知道了，在經由幾年瘋狂的野外攝影記錄，發現鈍頭蛇實際上很有可能有兩種甚至三種。帶著這個題目進到研究所，我的指導教授林思民老師費了很大的工夫把我教好（我應該超難教的XD），指導了我以往一竅不通的遺傳工具以及其它科學方法。然後我們終於把這個研究完成了！也在2015年的三月正式把泰雅鈍頭蛇發表在《動物文稿》（Zoologica Scripta）上，同時也恢復了駒井氏鈍頭蛇的地位。所以從這一刻開始，台灣的三種鈍頭蛇都已經被大家所接受、初步認識了。

接著疑問就來了：到底該如何區分這三種鈍頭蛇呢？首先最好區分的是台灣鈍頭蛇。台灣鈍頭蛇眼睛虹膜是橘紅色的 (圖7)，體背部鱗片完全光滑無鱗脊 (圖8)，頭部整體形狀也較短 (圖9)。

圖7：台灣鈍頭蛇眼睛虹膜是橘紅色的。

圖8：台灣鈍頭蛇鱗片完全光滑無鱗脊。

圖9：左為台灣鈍頭蛇，右為泰雅鈍頭蛇，在全長相同的前提之下，台灣鈍頭蛇的頭部顯然較短。

泰雅鈍頭蛇和駒井氏鈍頭蛇就不好分了。這兩種蛇的虹膜顏色都是黃色 (圖10)，最主要的外觀差別在於鱗脊的強弱，而鈍頭蛇的鱗脊特別之處在於，是從體背部最中央的鱗列開始往兩側逐漸延伸、也逐漸減弱，直到完全消失變的光滑為止 (圖11)。

圖10：泰雅鈍頭蛇以及駒井氏鈍頭蛇的虹膜皆呈黃色，難以區別。

圖11：鈍頭蛇身體橫切面示意圖，鱗脊通常由第8列往兩側逐漸延伸也逐漸減弱直到消失。

台灣的三種鈍頭蛇總鱗列數都是15列，然後我們如果說這條鈍頭蛇的鱗脊強，表示從牠體背部最中間那一列開始，往兩側延伸的列數較多；如果說鱗脊較弱，表示往兩側延伸的列數則較少。更簡單的來說，直接去數「帶有鱗脊的鱗列數」多寡就可以了。泰雅鈍頭蛇鱗脊較弱，根據我檢視過的標本，一般帶有鱗脊的鱗列數多在5列上下；而駒井氏鈍頭蛇的鱗脊較強，一般多在11列左右。

圖12：泰雅鈍頭蛇的背部鱗片，帶有鱗脊的鱗列數較少。

圖13：駒井氏鈍頭蛇的背部鱗片，帶有鱗脊的鱗列數較多。

但生物不像工業製品，當然多少會存在個體差異，也因此仍然有些例外是難以按照這個通則來判定。所以若是可以搭配地理資訊來判斷的話，問題就會單純一些。如果這條黃眼睛的鈍頭蛇是在北部地區發現的（雪山山脈北側，大概是雙北、桃園、新竹、苗栗以及宜蘭），那就會是泰雅鈍頭蛇；除此之外在台灣中南部以及東部地區的黃眼睛鈍頭蛇，就是駒井氏鈍頭蛇了。

圖14：左為駒井氏鈍頭蛇分布示意圖，右為泰雅鈍頭蛇分布示意圖。

脊椎動物通常是人類最關注的一群動物，而一直以來蛇類更是人們相對害怕的動物。因為害怕，所以必須要更加的了解和研究。也因此在日治時代，可能是基於安全上的理由，嚴謹的日本科學家們幾乎已經將台灣蛇類資源調查完備了。所以84年後台灣人第一次發表本土特有蛇類：泰雅鈍頭蛇，無疑是一件非常難能可貴的事件。除了台灣陸生蛇類因此增加為48種（包含金門的緬甸蟒）、特有蛇類增為9種之外，我們更要多思考的是：「是否有某些生物在我們還不認識的時候就因為環境破壞而導致了滅絕？」

人類的生活一切資源都和生物多樣性息息相關。不管是食物、飲水，甚至藥物與科技，所有一切的原料與創意皆來自於自然，來自於生物多樣性。因此在這個氣候逐漸惡化、環境逐漸的不適合各類生物生存時，我們是否可以多一點的思考，少一點的消耗各種資源，繼續保護生物多樣性賴以依存的環境？保護生物多樣性就是保護人類的生存，希望藉由泰雅鈍頭蛇的發現，給大家提點一些雖然是老生常談但也不得不談的環保概念了。

註：

鈍頭蛇（Pareatidae）是一群體型小、側扁、樹棲的蝸牛蛞蝓專食者。只在熱帶以及亞熱帶亞洲地區分布的鈍頭蛇，是一群非常低調、溫馴且無害的小蛇。現有的鈍頭蛇科內包含了20個種，名錄如下：

Aplopeltura boa
Asthenodipsas laevis
Asthenodipsas lasgalenensis
Asthenodipsas malaccanus
Asthenodipsas tropidonotus
Asthenodipsas vertebralis
Pareas atayal (泰雅鈍頭蛇)
Pareas boulengeri
Pareas carinatus
Pareas chinensis
Pareas formosensis (台灣鈍頭蛇)
Pareas hamptoni
Pareas iwasakii
Pareas komaii (駒井氏鈍頭蛇)
Pareas margaritophorus
Pareas monticola
Pareas nigriceps
Pareas nuchalis
Pareas stanleyi
Pareas vindumi

而之所以近年鈍頭蛇在科學界的關注程度會變高，主因應該是京都大學細将貴博士（Dr. Masaki Hoso）發現了鈍頭蛇的「慣用右手性」以及隱藏在背後的「與蝸牛共演化」等特性，是一系列非常了不起且衝擊學界認知的研究！

圖15：鈍頭蛇的右手性，即下頷右側牙齒數目較多。

最後，感謝所有在研究期間給予協助的師長、朋友丶前輩和後輩，以及一條條因研究而犧牲的蛇蛇，更感謝台灣獨特的原住民族，泰雅鈍頭蛇因而借到了更多的光采，謝謝！

研究文獻：

You, C. W., Poyarkov, N. A., & Lin, S. M. (2015). Diversity of the snail‐eating snakes Pareas (Serpentes, Pareatidae) from Taiwan. Zoologica Scripta.

編按：今年3/31師大曾召開記者會，並發布新聞稿詮釋兩則師大學者參與的研究，惟因多數相關報導未說明兩項研究發現之關連性或差異性，筆者團隊重新訪問了黃婉如助理教授，並撰寫此稿以釐清科學事實。

全球變遷與極端氣候的關聯，是現在科學家努力探討的議題。

當臺灣正面臨67年來最嚴重的旱災之際，北美加州在近年來也面臨了空前的旱象，當地政府甚至於今年度破天荒地開始進行限水措施。有鑑於各地極端氣候變異現象頻頻發威，了解其形成原因更顯重要。而國立臺灣師範大學地球科學系的助理教授黃婉如近期所參與的兩項研究，正是針對全球氣候變遷如何影響北美、臺灣近來的極端天氣現象做進一步的探討，其研究成果已分別刊登在英國皇家氣象學會的《大氣科學快報》與《國際氣候期刊》上。

猶記近兩個冬季，美國東部受到低壓的影響，飽受極端低溫的侵襲，如今美西也受上方高壓影響，正面臨百年大旱。黃婉如助理教授與美國猶他州立大學的研究團隊利用電腦模擬分析，發現在化石燃料造成的全球暖化影響下，將會增強上述大氣環流變異的強度，並造成北美的極端氣候變異加劇。此研究的主要作者，猶他氣候中心副主任、旅美臺灣學者王世宇教授認為，此研究最主要的貢獻，就是利用氣候模式所模擬的結果去找出影響北美極端氣候變異加劇的主要成因。

「偶極」結構為圖中高壓(H)和低壓(L)伴隨出現的大氣狀態。研究指出，偶極結構造成的影響可能會因全球暖化更加強烈，將可能會造成美東極冷、美西極乾。

另一方面，臺灣正面臨大旱，也在4月份開始進行第二階段限水，那這樣的極端氣候變異與上述的北美大氣環流變異現象有關嗎？很遺憾的，北美與臺灣地區的大氣環流特性大不相同，無法直接作比較，但若從黃婉如的研究團隊在去年針對「過去20~30年間，臺灣5、6月(梅雨期)的降雨特性」所做的統計分析，也發現近30年來臺灣梅雨期的降雨型態有在變動的趨勢。研究發現，由鋒面所帶來的降雨天數逐漸減少，而午後對流的降雨天數與降雨強度則有增加的趨勢。目前，雖然無法直接解答此研究所發現的「鋒面降雨天數減少現象」與今年乾旱是否有關，但至少從天氣型態不斷變化來看，我們應正視氣候變遷對民生的影響。

上圖(a)為典型鋒面降雨(Frontal convection event, FC event)發生時的雲圖，(b)則為局部對流(Diurnal convection event, DC event)發生時的雲圖。右圖統資計料為每年5、6月期間兩類型事件發生頻率的消長變化。可發現FC event的頻率有降低、而DC event頻率有升高之趨勢。

從氣象局的網路資料可見，在臺灣一般將5、6月視為梅雨季，而梅雨期間臺灣最主要的降雨來自於在春夏交替時，因冷、暖氣團勢力僵持不下所形成的滯留鋒所帶來的降雨。而因每年冷、暖氣團勢力不同，滯留鋒出現的位置與時間並不固定，所以可能會往南或往北振盪、也可能會較早或較晚才開始影響臺灣。但就觀測資料發現，近30年來冷、暖氣團的勢力皆有向北移的趨勢。若由此推測，梅雨鋒面活躍處的位置應該也有北移的趨勢。倘若此氣候趨勢不變，則代表未來梅雨期間鋒面降雨對南臺灣的影響可能明顯較北臺灣小，而這對解決目前旱象並無幫助。此外，若再加上「強降雨事件增加，大水可能導致沖刷大量泥沙增加水庫淤泥」的考量，這方面也是不利於水庫蓄水。

春夏之際滯留鋒對東亞各地影響時間的差異比較，圖片來自維基日文。

總之，雖然我們對氣候變遷的複雜行為尚未參透，但對此必須呼籲各項民生相關單位應正視氣候變遷的相關議題，以因應趨於頻繁的極端天氣。

感謝支援本文的相關採訪工作的Pansci實習編輯張鳳茹、Xmallwolf協助！

本文同時發布於作者部落格地球故事書

延伸閱讀：

關於鋒面by氣象局

關於梅雨by氣象局

師大新聞稿：地科系參與國際研究解釋極端氣候變異增強趨勢

??????????? 說改良過的蘭花唇瓣已花瓣化（右），與一般的蘭???????

蘭花的唇瓣通常是最醒目，也是最能吸引蟲媒停留授粉的部位。但長久以來唇瓣產生的原因，一直是植物學家解不開的謎題。日前由國立中興大學生物科技學研究所特聘教授楊長賢所領導的研究團隊，提出「花被密碼」（Perianth code，簡稱P code），證實了蘭花唇瓣形成的原因及機制，解密蘭花之美。

楊長賢表示，蘭科植物是現今植物界中包含植物種類最多的科之一，含有超過20000多種以上的蘭花，在花卉產業上一直有著重要的地位。蘭花的花朵構造包含三片花萼與兩片花瓣，統稱為花被片（tepals），蘭花重要的特色是第三片花瓣特化成各種形式的唇瓣，使整朵花形成兩側對稱且多變美麗，跟一般輻射對稱的花非常不同。

蘭花特異的唇瓣被認為是為吸引授粉者傳粉而經長時間演化出來的，它就像是授粉者的停機坪，提供昆蟲、飛蛾與蜻蜓等蟲媒停留。但唇瓣真正產生的原因，尚未有植物學家找出解答。過去的研究發現，一群MADS box基因被認為是控制花朵花型的主要因子，而對MADS box基因中與花瓣形成的B群基因已有許多研究，但是蘭花唇瓣的形成原因並無法單純的由B群基因來解釋，所以過去數十年來植物學家一直無法找到合理的解釋以破解所謂的「蘭花之美」（The beauty of orchid flowers）。

這項發現突破過去對B群基因的專一研究，他們提出蘭花唇瓣的形成是受到所謂的蛋白質複合體（protein complex）的調控，B群基因的蛋白質必須與一群AGL6的蛋白質形成蛋白質四聚體的複合體，而在蘭花中這種複合體有兩種，一種研究團隊稱之為「唇瓣複合體」（L complex），另一種稱之為「花萼/花瓣複合體」（SP complex）。在蘭花中這兩種複合體互相競爭，當L complex的表現占優勢時花器就發育成唇瓣，而當SP complex占優勢時會抑制唇瓣的形成，而花器就往花萼/花瓣發展，若兩者同時均等存在時就會產生唇瓣與花萼/花瓣的中間型產物。

研究團隊將這個創新的發現稱之為「花被密碼」，同時進一步由研究蘭科植物多個亞科中的許多蘭花發現，不同類型的唇瓣形成都遵守這個「花被密碼」的規則。為了更證實這個「花被密碼」的理論正確，研究團隊透過基因靜默的技術將唇瓣中L複合體中的一個基因表現減少，結果造成了L 複合體在唇瓣中活性的瓦解，進一步產生了文心蘭及蝴蝶蘭中唇瓣轉變成花萼/花瓣的花被結構，這個結果具體及紮實的證明了「花被密碼」的正確，也解密了「蘭花之美」的神秘面紗，在國際花卉研究領域上有突破性的貢獻。

楊長賢表示，此研究成果顯示L 及SP complex基因的表現和蘭花花朵中唇瓣的形成與否有密切的關聯性，極具實際農業應用的價值，未來若能透過基因調控之方法，經由基因工程操控L 及SP complex基因之表現，例如讓L complex的基因在花萼/花瓣中表現，就會產生多個唇瓣的蘭花，相反的，使SP complex基因在唇瓣中表現，預期會產生多種不同變異型態唇瓣的蘭花，將能達到蘭花花卉改良之應用目的，除可增加蘭花市場的多樣性外，並將對提高台灣花卉產值有所助益。

此項研究是完全國內學者獨力完成的研究成果，由楊長賢指導興大生技所博士後研究員徐杏芬（第一作者）、許巍瀚，博士生毛婉廷、李貞穎，興大生化所楊俊逸助理教授及科博館李勇毅副研究員等共同完成。研究成果刊登於《Nature Plants》，並被選為當期封面及當週《Nature》所有系列期刊的研究亮點（Research highlights），獲得美、義、日等各國媒體競相報導。《Nature Plants》更邀請國際知名的蘭花學家，荷蘭自然生物多樣中心主任Barbara Gravendeel博士撰寫專文報導，文中稱讚該研究的發現「大大的拓展了我們對控制蘭花花型多樣性變化機制的了解」（This greatly extends our understanding of the mechanisms leading to the diverse forms of orchid flowers）。

???????????2? 與研究團隊展示蘭花

資料來源：中興大學新聞稿

研究文獻：Hsu, H. F., Hsu, W. H., Lee, Y. I., Mao, W. T., Yang, J. Y., Li, J. Y., & Yang, C. H. (2015). Model for perianth formation in orchids. Nature Plants, 1(5).

相關報導：A protein battle underlies the beauty of orchids. ScienceNews [April 28, 2015]

17.09.58

雖然紐約的夜裡不容易看到星空，鍾正明院士的腦裡卻浮現出夜空中閃爍的星座，各種腦組織中表現的神經黏結分子在螢光顯微鏡底下，在雞脊髓旁的羽毛芽中也閃閃發亮。

卅幾年前，鍾院士忙碌地在紐約洛克菲勒大學的傑拉爾德•艾德曼（Gerald M. Edelman，1929 – 2014）主持的分子發育生物學實驗室裡進行博士研究，他在回家的路上，和掉在地上的鳥羽邂逅，靈光乍現地想到鳥類每逢春秋季都要換不同的羽毛，高調艷麗的春羽用來把妹，低調暗淡的秋羽保暖過冬，無論是高調還是低調的羽毛，都可以來自同一個毛囊，那究竟是哪些分子機制在調控呢？鳥羽形態夠複雜，不僅能夠產生多端的變化，也容易分析研究，於是他決定以羽毛為研究模式。

鍾院士於一九七八年畢業於台大醫學系，可是他卻未投身臨床醫學，反而著迷於生命科學的奧秘，故遠赴洛克斐勒大學攻讀基礎醫學，在諾貝爾生理學及醫學獎得主、發現免疫系統的蛋白分子之間如何連結的艾德曼博士指導下，致力研究細胞如何形成組織器官的「形態發生」，探討神經細胞之間如何連結。他一拿到病理學博士學位，就擔任該校分子生物系助理教授。一九八七年，轉於美國南加州大學醫學院病理系任教。

鍾院士成功找到了神經黏著分子（N－CAM），並研究了其在神經發育中的角色。儘管羽毛和神經組織乍看之下完全不同，可是在組織和器官發育時，其實仍是使用同一套「分子工具」，有異曲同工之妙。鍾院士用心獨闢蹊徑地鑽研鳥羽的「皮毛之道」，逐漸發光發熱，成為世界羽毛研究的先驅和權威。

鍾院士不僅在羽毛發育上有重大的成就，他還進一步研究了鳥喙的發育，發現了鴨喙和雞喙在分子生物層次上的不同，這些雞毛鴨喙的研究成果陸續刊登上了《科學》（Science）、《自然》（Nature）、《美國國家科學院院刊》（PNAS）和《細胞》（Cell）等國際頂尖期刊，其中也包括哺乳動物的毛髮生長的研究，讓鍾院士的皮毛之道在鳥獸之間暢通。

這本《羽的奇蹟》（Feathers: The Evolution of a Natural Miracle）非常生動地述說了許多關於羽毛的故事，讀起來趣味盎然。其實近年來羽毛研究在國際上發光發熱的重大突破，有不少都有台灣的科學家參與，這是值得台灣驕傲的領域。

《科學》去年底公布了二○一四年十大科學突破研究，其中一大突破是恐龍演化成鳥類的研究，鍾院士的研究居功厥偉，他的研究推演出羽毛的演化發育步驟，讓古生物學家能夠判斷恐龍身上的皮膚衍生物是否為完整的羽毛，或者是原始簡單的羽毛，為解開恐龍演化成鳥類之謎提供了重要的線索！

◎羽毛的演化發育生物學

時間倒帶回到廿幾年前，當中國遼寧的恐龍羽毛出土後，身為國際少數羽毛研究者，鍾院士對恐龍的羽毛也產生濃厚的興趣。當時有個懸而未決的問題，也就是《羽的奇蹟》裡提到的，羽毛究竟是怎麼演化來的？是先有絨羽狀的羽毛？還是先長出細長的羽軸然後再出現羽枝？還是鱗片直接裂成羽毛的形狀？

鍾院士當時發展出一個研究羽毛發育的方便方法。就是把成雞的羽毛拔下，毛囊內的幹細胞會重新生長出新的羽毛，如果在剛拔毛不久後就把一種帶有外來基因的反轉錄病毒注入毛囊，新長出的羽毛就會發展出該轉殖入的基因，藉此改變羽毛的發育。這個方法是其他組織器官難以做到的，加上羽毛形態複雜，可以產生的變化多樣，因此成了很優異的研究材料。

鍾院士二○○二年在《自然》發表的論文，首先演示了這個系統的優勢，他們利用反轉錄病毒轉殖基因的方法，調控了幾種發育關鍵分子的濃度，發現幾種訊號蛋白質決定了羽毛的成長情形，造就巨形羽軸、多根羽軸和羽枝增生的羽毛。同時也發現羽毛發育的步驟是先形成羽枝、再長出羽軸，所以合理推論羽毛在演化的過程中，應該是先出現羽軸不完整的絨羽，然後才是羽軸完整的正羽。

因為鍾院士在羽毛發育的分子機制上的先驅研究，科學家得以瞭解到一根羽毛在發育時需要的分子機制。各種訊號分子的濃度調控了羽軸、羽枝、小羽枝的數量和粗細，像是WNT3A的濃度梯度決定了羽毛會長成絨毛或正羽。由於鳥類不同身體部位的分子調控的差異，鳥類能夠在身上不同處長出形態各異的羽毛、例如絨羽、覆羽、飛羽、尾羽等等。

也因為羽毛發育的調控可能產生的組合頗多，造就了鳥類多彩多姿的羽毛。古生物學家在恐龍化石上也找到了形態各異的羽毛，也是很合理的。

◎台灣的羽毛研究

「鍾正明院士的工作你聽過嗎？」中央研究院生物多樣性中心主任李文雄院士如此問道。

當時是二○○九年的九月，我剛從加州大學戴維斯分校拿到遺傳學博士，回台灣中研院李院士實驗擔任博士後研究員。

剛聽到我有些吃驚，因為我曉得鍾院士的工作，記得二○○二年他在《自然》的那篇經典論文刊出時，當時清大生科系碩士班指導教授，當過國立自然科學博物館及現任《科學人》（Scientific American）雜誌總編輯李家維老師就很興奮地來找我們，說《自然》有一篇有關羽毛演化研究的重大突變，是一位在加南大任教的台灣人完成的，要我們趕快下載印給他看。李家維老師對恐龍羽毛非常感興趣，常常把長羽毛恐龍的新發現掛在嘴邊。

我當時說知道，李院士就說那很好，因為他希望我跟鍾院士合作。李文雄院士在分子演化的領域無人不知、無人不曉，他在十幾年前撰寫的《分子演化》（Molecular Evolution）教科書，迄今仍是研習分子演化必讀的經典，沒想到他對羽毛的演化發育生物學也非常感興趣。我要到中研院工作前，寫了份研究計畫書，提出用酵母菌研究蛋白質的分子演化。雖然我博士班是用果蠅進行遺傳研究，可是單細胞的酵母菌理論上更好上手。所以我聽說要改用禽類做研究材料時，感到非常驚訝。

我從小也對羽毛著迷，覺得羽毛是最漂亮的生物構造。公鳥簡直就是生物界中最高明的藝術家，而母鳥的羽毛雖然一般上沒那麼亮麗，可是卻是品味不凡的鑑賞者。千里馬常有，而伯樂不常有。儘管公鳥的羽毛能夠因為遺傳變異而變幻萬千，但決定誰能留下後代子孫傳承新意的，還是母鳥啊。我博士班雖然是以果蠅為研究材料，但是卻也是研究雄果蠅性徵的性擇，這道理是相通的。

要研究羽毛，先要有鳥禽當材料。還好我得到了中興大學動物科學系陳志峰老師的大力協助，他在興大接手管理李淵百教授土雞研究團隊留下來的珍貴家雞資源。另外還有唐品崎老師和興大生科系鄭旭辰老師的協助。李家維老師在鍾院士的感招下，也加入了家雞種源保育的工作，在屏東高樹的辜嚴倬雲植物保種中心保育珍貴的家雞品系，最有名的是「宮廷雞」，傳說是清朝慈禧太后愛吃的一道菜，宮廷雞雞冠鮮紅、通體潔白、頭頂鳳毛、腳生羽翼、頜下有鬍鬚、全身絲羽纖細如兔毫，十幾年前雞種在大陸滅絕，卻因緣際會在台灣的保種中心復育。

中興大學更在陳志峰老師和鍾正明院士的領導下，成立鳥禽類演化與基因體研究中心，英文縮寫就叫作「iEGG」。這是陳老師和鍾院士一次聚會時，鍾院士提議不如也趕個流行，加個「i」來孵顆稱作「iEGG」的蛋，英文全名是「Integrative and Evolutionary Galliformes Genomics」，整合各種資源和領域，用以研究孔雀和鴛鴦春秋羽變換的分子和細胞機制等等。

我和鍾院士等人的合作，最初是以捲毛雞為材料。我們發現捲毛雞其主控基因是一種角質蛋白質的變異。該蛋白質在保守區域缺失了廿三個胺基酸，我們把基因釣出來後，在拔毛後的毛囊內利用反轉錄病毒把該突變基因表現在幹細胞內，讓重長的羽毛表現該突變基因，結果就確實讓羽毛給弄彎了。

非常有趣的是，我們發現的基因KRT75，和人類的鬚部假性毛囊炎有關。該遺傳病讓修剃鬍鬚後，重長的毛的尖端穿透入囊壁內或卷曲于皮內，引起鬍鬚部異物發炎反應。這個和人類相關遺傳疾病的有趣關連，是我們當時始料未及的，也是基礎研究深具的潛力！我們接著在人類的角質蛋白疾病中找了幾個有待驗證的突變，發現這些突變都能造成各種羽毛生長變異，顯示羽毛或許能夠用來研究人類疾病的分子和細胞機制。

二○一一年底我到南加大訪問，結識了對我工作幫助很大的吳平博士，我們後來共同發表了幾篇論文，他給了我非常大的幫助。還有見到當時快結束兩年訪問的林頌然博士，他是台大皮膚科醫師也是醫學工程所副教授，他在鍾院士實驗室研究羽毛的黑色素幹細胞。

林醫師好奇多彩多姿的羽毛顏色，是怎樣演化而來的？雖然知道羽毛中有黑色素幹細胞來調控羽毛的顏色，但由於黑色素幹細胞還沒有色素，無法清楚分辨。他成功找到了一種分子標記，可以清楚分辨出黑色素幹細胞。過去科學家只知黑色素幹細胞是影響鳥類羽毛繽紛多樣的原因，但其位置蹤跡不明，導致無法深入探索。

和興大的陳志峰老師及鄭旭辰老師合作下，他們也探討了家雞形形色色的羽毛顏色形態的分子細胞機制。羽毛的黑色素幹細胞藏在羽毛底部形成一個環狀像甜甜圈的結構，在空間上變得有很多調控的自由度，讓羽毛顏色可以兩邊不一樣或者是前後正反不一樣，可以有橫紋、多層蕾絲、遠端白點等多種排列方式。他們還發現，有些鳥類的橫紋羽，毛囊內部的纖維細胞會節奏性地定時分泌名為Agouti的蛋白質來抑制黑色素的合成，進而造成白色橫紋。這些發現發表在二○一三年的《科學》。

雖然是在羽毛上的基礎研究，但是人類和鳥類都有黑色素幹細胞，只是人的黑色素幹細胞會因老化等原因消失，鳥類則不會全部消失，這項研究或許有助於未來進一步研究人類白髮的成因。

鍾院士等人在羽毛的研究過程中，發現了幹細胞的許多秘訣，讓他們往再生醫學的方向發展，這或許是當初選擇羽毛這個冷門的題材當研究題材時始料未及的吧？生命科學的基礎研究最有趣之處莫過於此，許多單純因為好奇心而探討的事物，後來發現原來能夠有非凡的應用價值。所以，不見得要先功利，才能有利可圖啊！

《羽的奇蹟》雖然沒有觸及台灣研究者的研究貢獻，但是本不可多得的優異科普作品，作者索爾．漢森非常風趣地述說他和羽毛的各種邂逅經驗，有時涉及科學內部的知識轉折，有時拓展到人類應用羽毛的面向，多處令人不禁莞薾，他風塵僕僕地四處奔走，帶我們探訪尋覓羽毛的各種有趣面向，讓我們見識羽毛無窮的魅力。他的文筆實在太活潑生動了，每讀一章就像看了一部國家地理頻道的影片，可愛的小鳥和拉斯維加斯舞者的身影彷彿能在紙上再現。吳建龍先生的譯文也很流暢逗趣，這會是所有愛鳥人仕無不希望能人手一本的好書！我也希望藉由本文讓更多人知道台灣學者在羽毛領域的發現。

本文為好書《羽的奇蹟》（Feathers: The Evolution of a Natural Miracle）之推薦序。

這篇你最好站著讀。

十人九痔

你也為痔瘡所苦嗎？

不用害羞，令人痛苦又難以啟齒的痔瘡不只是平民百姓的獨有，號稱八風吹不動的大文豪蘇東坡也長年為痔瘡所惱，他曾和好友程正輔通信吐訴痔瘡之苦：「舊苦痔疾二十一年，今忽大作，百藥不效…」。

法國皇帝拿破崙，更在壯年28歲時患上痔瘡，這個來自「背後」的敵人不僅時時刻刻讓他坐如針氈，更別想要騎馬上陣征戰了。甚至英國作家梅森（ Phil Mason）在他的書《拿破崙的痔瘡》（Napoleon’s Haemorrhoids）中認為，是痔瘡發作使得拿破崙在滑鐵盧之役戰敗。

坐如針氈，有苦難言

Photo by Philip Male

「坐如針氈，有苦難言」恐怕是形容得到痔瘡後最貼切的話了。在肛門的周邊有大量的結締組織，主要的功能就是讓你能夠隨心所欲的「收放自如」。當組織腫脹、發炎，就變成了惹人惱怒的痔瘡了。

得到痔瘡的機會有多大呢？來自墨西哥Luis Charúa Guindic學者的研究發現，年齡是關鍵的因素之一！在20歲之前通常不會「少年得『痔』」，隨著年紀漸長，得到痔瘡的風險也就越高，約莫到了50歲，就會有一半的人會遇到那位來自背後的敵人。

如果你平時缺乏運動，而且又有少纖維的飲食習慣，再加上你又是長期坐著的職業，那麼你得格外當心啦！因為以上都是得到痔瘡的高危險族群。此外，準媽媽在懷孕時，由於子宮壓迫腹腔的靜脈系統，因此痔瘡也成了在懷孕的晚期常見的症狀之一。

痔瘡的英文「hemorrhoids」來自於兩個古希臘字的組合，分別是「haima」（意指：出血）和「rhoos」（意指：流出），顯示流血是痔瘡很顯著的病徵，甚至有時會血流不止。雖然曾有痔瘡血流不止而導致貧血的案例，但畢竟仍是少數。

在古代醫療未發達時，痔瘡的發作更是煎熬至極，蘇東坡曾言道：「雖知不能為甚害，然痛楚無聊兩月余，頗亦難當…」；民初的大文學家，胡適在日記裡也提到那糾纏多年的宿疾：「到濟南之日，我就覺得肛門左邊起一硬塊，有點痛苦….早上，還只有一個桂圓大…吃完飯匆匆回家，面已失色。肛門的腫，大於早晨三倍，痛得很利害…」。而拿破崙皇帝的處境可比這兩位文學家更慘了，堂堂名將豈能因痔瘡而高掛免戰牌？只得吃止痛藥勇赴職戰場了。

古今中外的治療方式

11世紀英國的外科醫學，右下正在治療痔瘡。 Source from wikimedia

因為痔瘡伴隨人類的文明許久，自然也就有一些有效的療法留傳下來。遠從古希臘時代，西方醫學之父－希波克拉底就有兩種治療的方法：A）用絲線紮住患部；B）或是用火燙的烙鐵燒掉痔瘡。幸好現代醫學已將後者淘汰，免得讓我們還得要飽受「火燒屁股」的酷刑。不過療法一直沒有太舒適，就算到了拿破崙時代，當時是把嗜血的水蛭放在肛門的附近，讓水蛭吸食血液以消除那令人不快的「腫脹感」。

反觀中醫就舒服多了，講求從補氣養身做起。《本草綱目》記載黑木耳：「性平，味甘，善能涼血止血，治療便血、痔瘡」。而螺螄：「醒酒解熱，利大小便，治脫肛、痔漏」。三折肱為良醫，蘇東坡先生不只為了痔瘡忍痛斷酒肉，也自創了食療的食譜：「黑芝麻去皮，九蒸曬，茯苓去皮，入少白蜜為麵。食之甚美，如此服食多日，氣力不衰，而痔減退。只吃此麵，不消別藥，百病自去，此長年真訣也…」。

讓我們把時間快轉到現代醫學。

痔瘡若是病情沒有嚴重到需要動刀，則可以採用高纖維飲食、正常排便來改善病情。發作時可以坐在裝滿熱水 （40-42 ˚C）的臉盆上至少3分鐘，或者局部塗抹的軟膏；這種藥劑通常包含血管收縮劑或麻醉劑等物質，也能有效舒緩不適。

要是需要動手術，現在還有自希波克拉底時代就流傳下來的橡皮圈結紮法，以及紅外線熱燒灼療法等。近來還有一種新的微創手術，先利用超音波找出患部的動脈，再將血管結紮；根據研究，這種微創手術的效果和傳統手術一樣好，且僅有少數患者會出現術後出血的後遺症。

預防勝於治療，如廁時不使用電子產品或閱讀；如廁後使用濕式衛生紙、充足的運動以及高纖維的飲食組合，都能預防痔瘡發生。

改編自漫畫的電影《羅馬浴場》中，工藝極致的免治馬桶也能有效預防痔瘡。來自美國的Richard G. Stefanacci博士和Dan Haimowitz醫師，在2014年發表了一篇文獻推論，日本的免治馬桶有預防痔瘡的功效！倘若拿破崙若生在現代的日本，感受到免治馬桶來自背後那股親切的暖流後，想必他也會說一聲「C’est très confortable, ça！」吧～

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修枝後的黑板樹（林大利攝，照片中之黑板樹非當事黑板樹）

今天下班後一邊吃飯一邊看電視，看到這則新聞，仔細一看是什麼樹……哇！又是黑板樹！一週內就發生兩次事件！

近年臺灣各地積極綠化生活環境，栽植許多行道樹，樹種亦非常多元。然而，我們除了享受著行道樹的優點，也難免會遇到行道樹所帶來的困擾。行道樹的優點相信許多讀者都很清楚，就先不多提，而著重在缺點的討論。

行道樹的根系會破壞路面^[10]、樹幹斷裂或枝葉果實掉落^{[11, 10, 14]}、花粉引起過敏、吸引昆蟲^[14]等特性，都會對日常生活產生負面的影響，且防治和補救金額皆相當高^{[9, 13]}。

然而，我們不得不好好思考行道樹倒塌、枝條斷裂及根系破壞路面，威脅著居民生命財產的問題。例如今天的新聞是砸毀汽車，能用錢解決的還算是小事；但上星期中午倒塌砸傷孕婦（幸好母子/女均安），可就不能等閒視之了。

黑板樹（Alstonia scholaris）屬於夾竹桃科（Apocynaceae），原生於印度半島及東南亞，因生長快速、栽培容易、景觀綠化快速等優點而廣泛栽植於校園、公園和作為行道樹。黑板樹因為生長快速、且木質部不具有膠質纖維^[7]，木材結構較為鬆脆，雖然不易罹患褐根病^[1]，但颱風後折枝、斷幹和傾倒的機率仍然相當高，因此常常成為台灣具爭議的行道樹^[4]。除此之外，樹幹與根系的快速生長造成路面破壞，也將使根害問題日漸嚴重^[3、8]。

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黑板樹葉輪生，開花時散發濃烈的氣味。Source: wikipedia

章錦瑜^[2]發現台中市黑板樹之胸高直徑^[註]與對鋪面之破壞程度呈顯著正相關；黑板樹 5 年生植株之幹徑就可能達 20-30 公分粗，栽植附近的鋪面易遭破壞。章錦瑜、黃曉菊^[5]調查高雄市行道樹破壞路面狀況，其中黑板樹共調查 252 株，胸高直徑20 公分以下時，栽植邊框破壞率較高（80.65％）；胸高直徑超過 30 公分時，栽植邊框的破壞率為 100％，其他硬體破壞率則超過 90％。

黃敏碩、劉東啟^[6]以視覺樹木診斷法（Visual Tree Assessment, VTA）評估台中綠園道的行道樹，發現潛在危險度最高者為興大園道黑板樹C樣區（12.2），危險度指數最高的樹種為黑板樹（30.4）。

雖然行道樹難免有帶來困擾之處，但是民眾還是相當肯定行道樹的優點，主管機關也認為應盡力防治缺點而非因噎廢食^[14]。在挑選行道樹的樹種時，應該多加考量其缺點，經過多方考量及諮詢後再決定樹種^[16]。

目前內政部已明令不得再將黑板樹作為行道樹，現有則逐步移植或自然淘汰，公園或校園內且無威脅之虞者則暫時保持現狀。這個月的兩起倒伏事件，都在無風無雨下發生，可能是根系受迫或樹幹無法支撐重量所致。無論原因為何，黑板樹的倒伏已成為難以預測的危險，建議主管機關應積極檢視轄區內的黑板樹，若有歪斜或鬆動者，應盡速移植以避免憾事發生。

坦白說，釐清黑板樹問題的文章已經有很多，寫到一半覺得也不差我這一篇，但是看到十天內發生兩起事件，還是希望以多引述科學研究的方式，能有助於加強黑板樹的管理。

註：胸高直徑（diameter at breast height, DBH）樹幹高度1.3公尺處的直徑。

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