文／徐伯瑋

「每隻螞蟻，都有眼睛鼻子，它美不美麗？偏差有沒有一毫釐？有何關係？」

—《王菲‧開到荼蘼》

一般人往往覺得螞蟻的長相沒什麼差異，不過看在昆蟲分類學家的眼裡，可以「相差大過天地」。

2015 年秋季，我和森林遊憩課程的同學一同來到了南投縣進行兩天一夜的參訪。臨走之前，我從一處邊坡上挖了最後一袋土壤樣本之後便匆匆地回到小巴士上，準備返回台北。

落葉袋採集法（Winkler extraction）是一種採集底棲無脊椎動物的方法，也是目前調查螞蟻種類最有效的方法之一：將一處土壤帶回來之後，放入一個類似洗衣袋但網目較大的袋子裡，再將它掛入另一個底部裝有酒精收集瓶的大布袋之中。由於過程中的擾動以及隨後土壤緩慢地乾燥，裡頭各式各樣的生物便會開始往外跑，最後掉入酒精瓶中。

（小蟲蟲：塊陶阿！）

落葉袋懸掛了一周之後，我從那千里迢迢帶回來的樣本中找到了一隻小螞蟻。在用顯微鏡檢查之後我赫然發現，似乎這隻螞蟻與幾天前彰師大實驗室的許伯誠學長貼在臉書社團中的一種罕見的螞蟻有幾分神似。當時發現的是一整巢罕見的林氏原細蟻（Protanilla lini），除了新種發表時的樣本之外，這種螞蟻已經有近二十年沒有採集紀錄。而我採集到的這隻螞蟻看外貌是種原細蟻，然而牠的腰節卻與林氏原細蟻有明顯的不同。

再更進一步與螞蟻資料庫比對之後，我發現這隻螞蟻果然與世界上其他的原細蟻（不到十種）也都有顯著的不同，因此更確信牠為一個未曾被描述過的種類。此時，我便開始著手進行收集更多的研究材料。

模式標本是物種命名不可或缺的一部分。分類學家除了要選定唯一一隻標本作為正模式（Holotype）來乘載該物種的名稱，也可以指定其它標本做為副模式（Paratype），用以代表物種內的型態差異。

螞蟻屬於社會性昆蟲，除了不同隻工蟻本身就會有的差異之外，不同階級之間，像是蟻后與工蟻的差異甚至會更大（沒錯，這已經相差大過天地了）。因此若是能採集到更多的工蟻以及其它不同階級的螞蟻來比對，那對新種的描述以及未來的研究將會有非常大的幫助。

為此，隔年三月，我們在許伯誠學長的幫忙下，於同一地點採集到了一巢完整的新種螞蟻聚落，其中包含了珍貴的蟻后。綜合以上述材料，我們整理了臺灣原細蟻屬這兩個種類的分類及生態資料，提供工蟻和蟻后的型態描述與圖片、世界上已知工蟻的檢索表、以及生物學觀察，並將此研究發表在動物學分類《Zootaxa》中。

現今世界上共有 12 種已描述的原細蟻。和其它已知的細蟻亞科成員一樣，牠們的工蟻沒有眼睛，被認為長久居住於土壤之中，鮮少在地表活動，並專門以蜈蚣為食。除了和其它大多數螞蟻一樣擁有可癱瘓獵物的螫針，原細蟻還具有類似於顎針蟻 （Anochetus）或鋸針蟻（Odontomachus）的陷阱式大顎（trap-jaw），這種大顎就像捕獸夾一樣，會在獵捕或警戒時打開至180度，等遇到目標時再快速合起，緊抓住獵物或敵人。

臺灣目前的 2 種原細蟻，包含了 2009 年寺山先生所發表，以採集者林宗岐教授為名的林氏原細蟻，以及本研究首次描述的新種，鍾氏原細蟻（P. jongi）。這個名字紀念帶領我開始研究螞蟻的鍾兆晉老師，並且剛好能讓他與認識多年的好友林宗岐教授以特殊的方式一同留名。

除了新種之外，還記得剛才提到鍾氏原細蟻那個引起我注意的腰節特徵嗎？這個非典型的原細蟻特徵，其實與中國的叉齒細蟻屬 （Furcotanilla）極為相似。因此藉由我們在鍾氏原細蟻這個新種所發現到的，介於原細蟻與叉齒細蟻的形態資訊，我們便能理解到原細蟻屬內特徵的變異範圍。

幾經考慮，我們最後認為叉齒細蟻屬應該定位成原細蟻屬內的一個特化支系，最後將其視為原細蟻屬的同物異名（synonym）。我想這樣一個簡單的研究案例，也彰顯出了現代基礎分類學的重要性。因為每一個演化支系的發現，都能幫助我們對整個類群有進一步的了解。

故事自此，相信客倌您已經知道王菲是錯的。螞蟻的眼睛鼻子真的真的很重要，而且你還會發現不是每隻螞蟻都有眼睛的。不過話又說回來，「螞蟻的鼻子」這個東西，到底該怎麼定義呢？

參考資料

1. Hsu PW., Hsu FC., Hsiao Y., Lin CC. 2017. Taxonomic notes on the genus Protanilla (Hymenoptera: Formicidae: Leptanillinae) from Taiwan. Zootaxa 4268 (1): 117–130
2. Agosti D., Majer JD., Alonso LE., Schultz TR. 2000. Ants – Standard methods for measuring and monitoring biodiversity. Smithsonian Institution Press, Washington, D.C.

• 此文由徐伯瑋撰寫，響應 PanSci 「自己的研究自己寫」，以增進眾人對基礎科學研究的了解。

本文由 台灣萊雅L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃，泛科學企劃執行。

2018 年「台灣傑出女科學家獎」傑出獎第十一屆傑出獎得主

• 中研院分子生物研究所特聘研究員蔡宜芳，畢業自台灣大學植物系，在美國卡內基美隆大學（Carnegie Mellon University, CMU）取得博士，後於加州大學聖地牙哥分校（University of California, San Diego, UCSD）進行博士後研究，研究專長為植物分子生物學。主要從事細胞膜蛋白的功能研究，在硝酸鹽轉運蛋白研究領域有卓越貢獻。2021 年蔡宜芳特聘研究員榮獲美國國家科學院（National Academy of Sciences, NAS）外籍院士（international members）。

如果妳撿到蔡宜芳掉的手機，可能很難立即知道失主是誰，甚至有點摸不著頭緒：因為她手機裡超過 80% 的照片，都是植物。為何會選擇植物作為研究領域？身為中研院分子生物研究所特聘研究員，在植物分子生物學領域貢獻卓著的她卻說，這個決定其實「不太科學」，因為起心動念是自己「真的很喜歡植物」。

因為喜歡所以好奇，因為好奇而想要知道更多：許多 love story 都是這樣開始的，而研究領域的開展又何嘗不是一場超浪漫故事呢？也因為一般人都不夠認識植物，聽不懂植物的細語呢喃，更需要蔡宜芳這般熱愛植物的科學家，擔任植物駭客兼翻譯，讓不辨菽麥者也能偷聽花開的聲音。

故事，從一株異變的阿拉伯芥開始說起。

分子生物學突破：發現植物吸收硝酸鹽的關鍵蛋白 CHL1

上世紀 50 年代起的「綠色革命」，大幅提升了糧食生產量，餵飽了激增的地球人口，「氮肥」在其中功不可沒。它對植物開花結果至關重要，然而植物透過什麼機制攝取氮肥？如何調控才能更有效地吸收？蔡宜芳研究的正是其中的分子機制。

氮，是生物存活的重要元素；從推動光合作用的葉綠素、各種代謝反應的酵素，到與遺傳相關的核酸中，都有氮的存在。但對植物來說，要取得氮元素卻出乎意料地困難；大氣的組成中近五分之四為氮氣，但是除了藉由少數有固氮能力的微生物以外，植物只能使用在土壤中非常少量的氮源，吸收的型態有「氨鹽」與「硝酸鹽」，其中又以硝酸鹽為主。

但是，硝酸鹽是帶電離子，無法自行通過脂質構成的細胞膜，那到底植物如何利用硝酸鹽呢？為了解開這個長年來的謎題，蔡宜芳將目光投向一棵無法正常吸收硝酸鹽的阿拉伯芥突變株，並利用當時最新發展出來的分子生物技術，試圖找到出關鍵基因。蔡宜芳表示，這個無法正常吸收硝酸鹽的突變株，在她約 10 歲時就被荷蘭研究者發現，這麼多年來在傳統技術底下被研究得相當透徹；卻直到她開始進行博士後研究，伴隨植物分子生物相關技術發展，才有方法找到關鍵的轉運蛋白。

這樣的研究自然充滿了挑戰，因為新技術還不穩固，就連實驗室老闆都曾勸她放棄。不願投降的她，決定一邊持續研究氮代謝，一邊到其他研究室學細胞膜研究的新技術，1994 年，蔡宜芳從美國回到台灣，持續研究進一步發現， 位在植物細胞膜上的 CHL1 硝酸鹽轉運蛋白，除了作為硝酸鹽的「搬運工」，還有其他異想不到的功能。在你我的印象當中，植物是被動的吸收養分：但其實當土壤中的的硝酸鹽變化時，植物會主動改變硝酸鹽的運作模式，這就是蔡宜芳團隊在 2003 年的重大發現。運作模式的改變正來自於 CHL1 蛋白的磷酸化轉換，因此 CHL1 蛋白也具備作為「傳令兵」的功能。透過 CHL1，植物便能感應周圍的硝酸鹽濃度，幫助植物調控基因表現，以便能更有效率地利用硝酸鹽。

掌握硝酸鹽吸收的調控，在農業領域十分有發展潛力，蔡宜芳的研究進一步轉向，對接實際應用，期盼為農業的永續未來提供新解方。除了 CHL1硝酸鹽轉運蛋白的機制外，她也針對阿拉伯芥如何吸收與輸送硝酸鹽到不同組織的分子機制展開探索。近期更研究探討是否能以育種或基因調控的方式，增進植物吸收硝酸鹽的效率。由於硝酸鹽非常容易在環境中流失，因此多數的氮肥施放到田間後，植物也往往吸收不了；如果可以改善植物的吸收效率，就能減少施肥的浪費，連帶減少製造氮肥耗用的能源，也讓農作物長得更好。

好消息是，透過基因調控，蔡宜芳團隊已經在阿拉伯芥、菸草及水稻上實驗成功，並取得相關專利，期待未來將授權給生物科技公司進行下一步。

培養科學研究必備品：好奇心、科學思辯與毅力

蔡宜芳從事研究的初衷是因為對植物的喜愛與好奇心，對她來說和植物有關的十萬個為什麼，猶如始終永遠拼不完的大型拼圖，從小時候就在蔡宜芳的心中佔據了重要位子，於是她「追根究柢」（如字面上意義），想靠自己解開植物現象背後的秘密。

人們對自己不了解又無法回嘴的植物充滿了誤解，往往覺得植物跟動物一點也不同，然而在蔡宜芳看來絕非如此，她表示，已經有研究發現，當我們這些動物咬下蔬菜的瞬間，植物裡頭負責傳導的的鈣離子就會產生變化。「大家都覺得植物不會動不會叫，但其實植物是有感知的。」蔡宜芳表示，植物其實都知道，只是用我們不懂的方式在表達，要靠研究才能一句一句地破解植物的密語。

當然研究也不能自己埋頭苦幹，交流非常重要。蔡宜芳擔任植物學期刊 《Plant Physiology》 編輯多年，但回憶起剛建立獨立實驗室的階段，面對那麼多來自審稿人的刁鑽問題，當時的自己也難免生氣。一旦轉換身份成為審稿人，被審的經驗也讓她更明白審查論文時該注意的重點，一來一往的思辨與答辯，反而讓她覺得很好玩。

「我自己有個突破，是因為被質疑的時候很生氣，可是不能光氣，也要想辦法解決。就在生氣的時候，想出來的方法，最後變成我們實驗室很新的工具。」而她也認為自己在替《Nature》等重要期刊審稿時，認真地給出言之有物的評論，幫她累積了領域內的信譽，才讓期刊編輯的位置找到了她。

像投稿審稿這般來回思辨的訓練，對科學家的養成非常重要，然而蔡宜芳觀察，科學思辨在台灣教育裡比較缺乏。她舉例，在美國課堂上，老師會要學生先讀一篇論文，接下來整堂課則要學生批評論文有什麼問題。「我們在台灣被訓練的人，都會把 paper 當作傳世經書在讀，讀懂它就覺得很開心了——要去批評它，我們真的沒有習慣。」蔡宜芳坦言那過程對她來說曾經非常痛苦，但會痛就代表該變。

她就此改變了思路：面對知識，蔡宜芳要求自己不僅要讀懂，還要有餘力批評它，說出對、錯在哪裡。蔡宜芳認為，科學就是得永遠抱持著質疑的態度，在不疑處有疑，才能找到真正的答案。「在我自己的實驗室裡面，我也一直在逼學生要去思考」。

而除了好奇心及思辨能力之外，蔡宜芳認為「毅力」也是科學家在科學界持續前進的重要特質。經驗告訴她，在科學研究中遇見失敗比遇見成功的次數多太多了，革命十次稀鬆平常，如何二十次甚至三十次之後還能繼續往前走？那絕對需要強大的毅力來抗壓才行。

說到壓力，身為科學界的女性，蔡宜芳認為，自己的成長環境中，性別造成的影響並不大，以她所在的中研院分生所為例，研究人員性別比例很平均。但若深入細究，「無意識偏見」（unconscious bias）仍難以避免。她以自己帶過的學生為例，生科領域在大學時期男女比例大約是各半，但隨著碩士、博士一路往上，男性的比例逐漸多於女性。因為許多女學生在面臨職涯選擇的時候，往往會被迫以家庭或是男性伴侶的事業為優先，這種狀況回過頭來又讓部分老師覺得「教育女生有時會是浪費」，成為惡性循環。

榮獲過許多科學成就獎項的她，時常是唯一獲獎的女性，而就在接受採訪不久前，她又獲頒一個獎項，直到頒獎當天的照片寄回到所上，「一片黑西裝裡面，就我穿黃色！」她笑道。所上第五屆台灣女科學家傑出獎得主鍾邦柱老師看到照片時，也對她苦笑說：「哎，革命尚未成功，同志仍需努力。」

「先不要去想會有這個東西，做該做的事情。真正不平的時候，不要安靜不講。」儘管環境仍待改變，蔡宜芳建議女科學人自己先跨出一步，就如同她自己一路走來的態度。

一株莫名異變的阿拉伯芥，遇上一位不放棄的科學家兼植物迷，造就了改變農業、甚至是整體生態未來的契機。如果妳的手機也跟蔡宜芳一樣，裝的幾乎全是自己感興趣、想研究的東西的照片，請別質疑自己是不是怪怪的，或許妳也將靠著研究，改變世界，這是我能想到最浪漫的事了。

台灣傑出女科學家獎邁入第 15 年，台灣萊雅鼓勵女性追求科學夢想，讓科學領域能兩性均衡參與和貢獻。想成為科學家嗎？妳絕對可以！傑出學姊們在這裡跟妳說：YES!：https://towis.loreal.com.tw/Video.php

本文由 台灣萊雅L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃，泛科學企劃執行。