隱翅蟲真的有那麼可怕嗎？隱翅蟲皮膚炎又是怎麼一回事？

本文與 研華科技 合作，泛科學企劃執行。

每次 NVIDIA 執行長黃仁勳公開發言，總能牽動整個 AI 產業的神經。然而，我們不妨設想一個更深層的問題——如今的 AI 幾乎都倚賴網路連線，那如果哪天「網路斷了」，會發生什麼事？

想像你正在自駕車打個盹，系統突然警示：「網路連線中斷」，車輛開始偏離路線，而前方竟是萬丈深谷。又或者家庭機器人被駭，開始暴走跳舞，甚至舉起刀具向你走來。

這會是黃仁勳期待的未來嗎？當然不是！也因為如此，「邊緣 AI」成為業界關注重點。不靠雲端，AI 就能在現場即時反應，不只更安全、低延遲，還能讓數據當場變現，不再淪為沉沒成本。

什麼是邊緣 AI ？

邊緣 AI，乍聽之下，好像是「孤單站在角落的人工智慧」，但事實上，它正是我們身邊最可靠、最即時的親密數位夥伴呀。

當前，像是企業、醫院、學校內部的伺服器，個人電腦，甚至手機等裝置，都可以成為「邊緣節點」。當數據在這些邊緣節點進行運算，稱為邊緣運算；而在邊緣節點上運行 AI ，就被稱為邊緣 AI。簡單來說，就是將原本集中在遠端資料中心的運算能力，「搬家」到更靠近數據源頭的地方。

那麼，為什麼需要這樣做？資料放在雲端，集中管理不是更方便嗎？對，就是不好。

第一個不好是物理限制：「延遲」。
即使光速已經非常快，數據從你家旁邊的路口傳到幾千公里外的雲端機房，再把分析結果傳回來，中間還要經過各種網路節點轉來轉去…這樣一來一回，就算只是幾十毫秒的延遲，對於需要「即刻反應」的 AI 應用，比如說工廠裡要精密控制的機械手臂、或者自駕車要判斷路況時，每一毫秒都攸關安全與精度，這點延遲都是無法接受的！這是物理距離與網路架構先天上的限制，無法繞過去。

第二個挑戰，是資訊科學跟工程上的考量：「頻寬」與「成本」。
你可以想像網路頻寬就像水管的粗細。隨著高解析影像與感測器數據不斷來回傳送，湧入的資料數據量就像超級大的水流，一下子就把水管塞爆！要避免流量爆炸，你就要一直擴充水管，也就是擴增頻寬，然而這樣的基礎建設成本是很驚人的。如果能在邊緣就先處理，把重要資訊「濃縮」過後再傳回雲端，是不是就能減輕頻寬負擔，也能節省大量費用呢？

第三個挑戰：系統「可靠性」與「韌性」。
如果所有運算都仰賴遠端的雲端時，一旦網路不穩、甚至斷線，那怎麼辦？很多關鍵應用，像是公共安全監控或是重要設備的預警系統，可不能這樣「看天吃飯」啊！邊緣處理讓系統更獨立，就算暫時斷線，本地的 AI 還是能繼續運作與即時反應，這在工程上是非常重要的考量。

所以你看，邊緣運算不是科學家們沒事找事做，它是順應數據特性和實際應用需求，一個非常合理的科學與工程上的最佳化選擇，是我們想要抓住即時數據價值，非走不可的一條路！

邊緣 AI 的實戰魅力：從工廠到倉儲，再到你的工作桌

知道要把 AI 算力搬到邊緣了，接下來的問題就是─邊緣 AI 究竟強在哪裡呢？它強就強在能夠做到「深度感知（Deep Perception）」！

所謂深度感知，並非僅僅是對數據進行簡單的加加減減，而是透過如深度神經網路這類複雜的 AI 模型，從原始數據裡面，去「理解」出更高層次、更具意義的資訊。

以研華科技為例，旗下已有多項邊緣 AI 的實戰應用。以工業瑕疵檢測為例，利用物件偵測模型，快速將工業產品中的瑕疵挑出來，而且由於 AI 模型可以使用同一套參數去檢測，因此品管上能達到一致性，減少人為疏漏。尤其在高產能工廠中，檢測速度必須快、狠、準。研華這套 AI 系統每分鐘最高可處理 8,000 件產品，替工廠節省大量人力，同時確保品質穩定。這樣的效能來自於一台僅有膠囊咖啡機大小的邊緣設備—IPC-240。

此外，在智慧倉儲場域，研華與威剛合作，研華與威剛聯手合作，在 MIC-732AO 伺服器上搭載輝達的 Nova Orin 開發平台，打造倉儲系統的 AMR（Autonomous Mobile Robot） 自走車。這跟過去在倉儲系統中使用的自動導引車 AGV 技術不一樣，AMR 不需要事先規劃好路線，靠著感測器偵測，就能輕鬆避開障礙物，識別路線，並且將貨物載到指定地點存放。

當然，還有語言模型的應用。例如結合檢索增強生成 ( RAG ) 跟上下文學習 ( in-context learning )，除了可以做備忘錄跟排程規劃以外，還能將實務上碰到的問題記錄下來，等到之後碰到類似的問題時，就能詢問 AI 並得到解答。

你或許會問，那為什麼不直接使用 ChatGPT 就好了？其實，對許多企業來說，內部資料往往具有高度機密性與商業價值，有些場域甚至連手機都禁止員工帶入，自然無法將資料上傳雲端。對於重視資安，又希望運用 AI 提升效率的企業與工廠而言，自行部署大型語言模型（self-hosted LLM）才是理想選擇。而這樣的應用，並不需要龐大的設備。研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，體積僅如後背包大小，卻能輕鬆支援語言模型的運作，實現高效又安全的 AI 解決方案。

但問題也接著浮現：要在這麼小的設備上跑大型 AI 模型，會不會太吃資源？這正是目前 AI 領域最前沿、最火熱的研究方向之一：如何幫 AI 模型進行「科學瘦身」，又不減智慧。接下來，我們就來看看科學家是怎麼幫 AI 減重的。

語言模型瘦身術之一：量化（Quantization）—用更精簡的數位方式來表示知識

當硬體資源有限，大模型卻越來越龐大，「幫模型減肥」就成了邊緣 AI 的重要課題。這其實跟圖片壓縮有點像：有些畫面細節我們肉眼根本看不出來，刪掉也不影響整體感覺，卻能大幅減少檔案大小。

模型量化的原理也是如此，只不過對象是模型裡面的參數。這些參數原先通常都是以「浮點數」表示，什麼是浮點數？其實就是你我都熟知的小數。舉例來說，圓周率是個無窮不循環小數，唸下去就會是3.141592653…但實際運算時，我們常常用 3.14 或甚至直接用 3，也能得到夠用的結果。降低模型參數中浮點數的精度就是這個意思！ 

然而，量化並不是那麼容易的事情。而且實際上，降低精度多少還是會影響到模型表現的。因此在設計時，工程師會精密調整，確保效能在可接受範圍內，達成「瘦身不減智」的目標。

模型剪枝（Model Pruning）—基於重要性的結構精簡

建立一個 AI 模型，其實就是在搭建一整套類神經網路系統，並訓練類神經元中彼此關聯的參數。然而，在這麼多參數中，總會有一些參數明明佔了一個位置，卻對整體模型沒有貢獻。既然如此，不如果斷將這些「冗餘」移除。

這就像種植作物的時候，總會雜草叢生，但這些雜草並不是我們想要的作物，這時候我們就會動手清理雜草。在語言模型中也會有這樣的雜草存在，而動手去清理這些不需要的連結參數或神經元的技術，就稱為 AI 模型的模型剪枝（Model Pruning）。

模型剪枝的效果，大概能把100變成70這樣的程度，說多也不是太多。雖然這樣的縮減對於提升效率已具幫助，但若我們要的是一個更小幾個數量級的模型，僅靠剪枝仍不足以應對。最後還是需要從源頭著手，採取更治本的方法：一開始就打造一個很小的模型，並讓它去學習大模型的知識。這項技術被稱為「知識蒸餾」，是目前 AI 模型壓縮領域中最具潛力的方法之一。

知識蒸餾（Knowledge Distillation）—讓小模型學習大師的「精髓」

想像一下，一位經驗豐富、見多識廣的老師傅，就是那個龐大而強悍的 AI 模型。現在，他要培養一位年輕學徒—小型 AI 模型。與其只是告訴小型模型正確答案，老師傅 (大模型) 會更直接傳授他做判斷時的「思考過程」跟「眉角」，例如「為什麼我會這樣想？」、「其他選項的可能性有多少？」。這樣一來，小小的學徒模型，用它有限的「腦容量」，也能學到老師傅的「智慧精髓」，表現就能大幅提升！這是一種很高級的訓練技巧，跟遷移學習有關。

舉個例子，當大型語言模型在收到「晚餐：鳳梨」這組輸入時，它下一個會接的詞語跟機率分別為「炒飯：50%，蝦球：30%，披薩：15%，汁：5%」。在知識蒸餾的過程中，它可以把這套機率表一起教給小語言模型，讓小語言模型不必透過自己訓練，也能輕鬆得到這個推理過程。如今，許多高效的小型語言模型正是透過這項技術訓練而成，讓我們得以在資源有限的邊緣設備上，也能部署愈來愈強大的小模型 AI。

但是！即使模型經過了這些科學方法的優化，變得比較「苗條」了，要真正在邊緣環境中處理如潮水般湧現的資料，並且高速、即時、穩定地運作，仍然需要一個夠強的「引擎」來驅動它們。也就是說，要把這些經過科學千錘百鍊、但依然需要大量計算的 AI 模型，真正放到邊緣的現場去發揮作用，就需要一個強大的「硬體平台」來承載。

邊緣 AI 的強心臟：SKY-602E3 的三大關鍵

像研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，就是扮演「邊緣 AI 引擎」的關鍵角色！那麼，它到底厲害在哪？

一、核心算力
它最多可安裝 4 張雙寬度 GPU 顯示卡。為什麼 GPU 這麼重要？因為 GPU 的設計，天生就擅長做「平行計算」，這正好就是 AI 模型裡面那種海量數學運算最需要的！

你想想看，那麼多數據要同時處理，就像要請一大堆人同時算數學一樣，GPU 就是那個最有效率的工具人！而且，有多張 GPU，代表可以同時跑更多不同的 AI 任務，或者處理更大流量的數據。這是確保那些科學研究成果，在邊緣能真正「跑起來」、「跑得快」、而且「能同時做更多事」的物理基礎！

二、工程適應性——塔式設計。
邊緣環境通常不是那種恆溫恆濕的標準機房，有時是在工廠角落、辦公室一隅、或某個研究實驗室。這種塔式的機箱設計，體積相對緊湊，散熱空間也比較好（這對高功耗的 GPU 很重要！），部署起來比傳統機架式伺服器更有彈性。這就是把高性能計算，進行「工程化」，讓它能適應台灣多樣化的邊緣應用場景。

三、可靠性
SKY-602E3 用的是伺服器等級的主機板、ECC 糾錯記憶體、還有備援電源供應器等等。這些聽起來很硬的規格，背後代表的是嚴謹的工程可靠性設計。畢竟在邊緣現場，系統穩定壓倒一切！你總不希望 AI 分析跑到一半就掛掉吧？這些設計確保了部署在現場的 AI 系統，能夠長時間、穩定地運作，把實驗室裡的科學成果，可靠地轉化成實際的應用價值。

台灣製造 × 在地智慧：打造專屬的邊緣 AI 解決方案

研華科技攜手八維智能，能幫助企業或機構提供客製化的AI解決方案。他們的技術能力涵蓋了自然語言處理、電腦視覺、預測性大數據分析、全端軟體開發與部署，及AI軟硬體整合。

無論是大小型語言模型的微調、工業瑕疵檢測的模型訓練、大數據分析，還是其他 AI 相關的服務，都能交給研華與八維智能來協助完成。他們甚至提供 GPU 與伺服器的租借服務，讓企業在啟動 AI 專案前，大幅降低前期投入門檻，靈活又實用。

台灣有著獨特的產業結構，從精密製造、城市交通管理，到因應高齡化社會的智慧醫療與公共安全，都是邊緣 AI 的理想應用場域。更重要的是，這些情境中許多關鍵資訊都具有高度的「時效性」。像是產線上的一處異常、道路上的突發狀況、醫療設備的即刻警示，這些都需要分秒必爭的即時回應。

如果我們還需要將數據送上雲端分析、再等待回傳結果，往往已經錯失最佳反應時機。這也是為什麼邊緣 AI，不只是一項技術創新，更是一條把尖端 AI 科學落地、真正發揮產業生產力與社會價值的關鍵路徑。讓數據在生成的那一刻、在事件發生的現場，就能被有效的「理解」與「利用」，是將數據垃圾變成數據黃金的賢者之石！

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本文由 動植物防疫檢疫局 委託，泛科學企劃執行。

植物醫師制度介紹

氣候變遷是全球本世紀不可忽視的問題，其衍生的新興病蟲害與極端氣候，對作物來說都是嚴重的衝擊，也大大影響作物生產。聯合國為了因應全球氣候變遷與環境惡化，設立了永續發展方針（Sustainable Development Goals，SDGs），其中，第 12 個目標為「負責任生產消費循環，確保永續消費與生產模式」，這個目標與永續農業跟環境友善大大相關，加上近年來國內食安意識提升，今後的農業都將面臨轉型的問題。

全球氣候變遷亦會造成病蟲害相的改變，農民無法單憑過去經驗有效管理，難以事先防範，長期使用化學農藥可能會使有害生物產生抗藥性，也可能對環境造成傷害，為了有效解決臺灣農業面臨的瓶頸，「植物醫師」制度勢在必行。

植物醫師是什麼？

阿植回到務農的老家，撞見父親神情焦慮，來往左鄰右舍之間。一問之下才知道是家裡的農作物生病了，葉子上面都是病斑，父親拿著一罐農藥對阿植說：「上次隔壁家阿榮的田裡用了這個，病害馬上都好了欸。」

「阿爸，雖然都是葉子長斑點，不一定是一樣的病啊。就像都是咳嗽發燒，也不一定就是流感。」阿植說完，父親皺起眉頭：「啊不然要怎樣？難不成要找醫師來看嗎？有植物的醫師喔？」

「現在還真的有！」阿植接著說：「正在立法的《植物醫師法》，讓植物病蟲害的精準診斷治療成為國家認可的重要專業，未來由植物醫師提供專業諮詢與建議，農民在田間遇到問題時，就不會再求助無門！」

人生病了要找醫師，動物生病了要找獸醫師，顧名思義，植物醫師是以植物為標的進行診斷、治療的專業人員，能夠對於植物有害生物或生理障礙給予正確的診斷，並提供防治技術及資材使用之指導。因此，植物醫師要診斷治療的對象是「植物」。

《植物醫師法》的立法目的為「提升植物保護水準，強化植物防疫檢疫及高風險農藥之使用管理，建立植物醫師專業服務體系」。未來植物醫師的執業機構包括植物診療機構、農會、農業生產運銷合作社，以及農業試驗研究機構、設有農業科系之大專院校、農藥生產或販賣業者等。

植物醫師最重要的工作，是對植物病蟲害進行「正確診斷，對症防治」，並針對農民種植的植物種類、栽培方式等提供客製化的建議。

過往農民遇到病蟲害問題時，時常求助於當地的農業試驗機關，然而機關內的研究人員服務對象眾多，一則無法即時地處理所有農民的諮詢，二來額外的業務量可能導致本身的研究工作進度延宕；植物醫師加入地方農業的運作體系，不但可以讓試驗單位人員致力於研究工作，同時還可以提供農民更即時、更完善的服務，達成三贏的局面。

因此，植物醫師的出現與加入，可以說是相當具有理念與實質上的意義！

對症做出診斷，找到正確有效的治療方式

「總之就是要噴農藥啊，還要聽植物醫師那麼多建議」，聽完阿植的說明，父親還是想直接施用化學農藥，阿植擋下父親手上的農藥，說：

「植物醫師提供精確的診斷之後，也會提出適合的治療方法，這些治療方法未必會使用化學農藥，就像你手痛去看醫生，診斷後很可能只要做復健療程就好，根本不需要吃藥。」

「不噴農藥還能做什麼？」父親一臉茫然。

「植物醫師會運用自身植物保護的專業知識，在減少化學農藥使用的情況下達到病蟲害防治的目標，協助農民朝環境友善的農法前進。」父親聽完阿植的說明後說：「最近大家都怕吃到化學農藥殘留的農產品，如果能少用那還真不錯，而且還可以保障我們這些第一線實際噴藥的農民。」

受過專業訓練並通過國家考試認可的植物醫師，對於農民遇到的疑難雜症，均可給予即時且準確的判斷，並且提供防治建議，節省農民四處打聽詢問的時間。

此外，植物醫師執行的在地輔導和推廣作物有害生物綜合管理（Integrated Pest Management, IPM），能協助農民逐漸朝向環境友善的農法前進。

有害生物綜合管理指的是利用多元防治方法控制有害生物族群，透過監測掌握防治時機，有害生物密度低時使用物理防治、生物防治或非化學農藥的友善資材進行預防，當有使用化學農藥需求時，儘量使用低風險的化學農藥，且依照核准登記的方法進行正確且合理的使用，並在保障農民正常收益的條件下，維持生態平衡，減少對環境的衝擊。

2017 年起，農委會推出「化學農藥十年減半」的政策，配套推出農藥購買實名制、友善環境資材補助等措施；植物醫師在這項重大政策下的角色，即是以植物醫師的專業知識，指導農民正確診斷，搭配 IPM 策略，減少農民栽培作物中化學農藥的使用量。

用更少的化學農藥，卻能達到相同的病蟲害防治效果；不僅如此，農產品供應鏈最末端的消費者，還可以吃得更安心，這絕對是皆大歡喜的結果。

植物醫師怎麼訓練？

「人家醫師有學校醫學系在教，啊植物醫師是要怎麼訓練？」阿植開始跟父親介紹起植物醫師的養成過程。

「植物醫師也有相關的教育系統喔！像是植物醫學系就整合了農藝、園藝、土環、昆蟲、植病等農業學科的內容，有跨領域的知識才能對植物的生長健康有全面的了解。」

目前，臺灣一共有臺灣大學、中興大學、嘉義大學、屏東科技大學等 4 所大學設置植物病理、昆蟲、植物醫學系與植物醫學碩士學位學程等植物保護相關科系，並均成立植物教學醫院。

為了解決農民耕種時遇到的問題，不論是植物的營養還是病蟲害的類型與特性，通通都必須了解；以中興大學的植物醫學學程為例，除了學程本身必修課程，還有修課前必須具備的基礎「先修課程」，而這類先修課，多半是農業相關科系在大學期間指定學習的課程。

為了將課堂的課程與實際作物狀況有效銜接，植物醫師的訓練歷程中必須包含大量的實務訓練，植物醫師實習內容有實地訪診、輔導化學農藥減量，協助農民有效防範作物遭遇的病蟲害等，一面解決問題，一面學習處理問題，快速累積經驗。以屏東科技大學為例，該校的植物醫學系明訂學生的畢業條件包含每周 5 天，共 18 周的實習要求，且積極與不同領域的組織合作，提供學生更多樣化的實習單位，達到產學共利的目的。

「除了植物醫學系等相關科系在學時期的訓練，農委會更持續擴大招募農業相關科系畢業的優秀人才成為『儲備植物醫師』，透過職前培訓和媒合服務場域的在職培訓，強化專業能力訓練，讓植物醫師制度推動更順暢！」

自 110 年起農委會防檢局積極辦理「儲備植物醫師」計畫，讓通過遴選的儲備植物醫師進駐農會或公所，到第一線服務農民增加實務經驗、掌握農民的需求，也讓農民親身體驗農委會推動植物醫師制度所能帶來的好處。

氣候變遷及其造成的災害，程度是難以估計的，但值得慶幸的是，人們研發的各項農業科技，逐漸朝向環境與人共好的方向前進；若要讓技術面的效益最大化，法規及制度面的完備勢在必行。植物醫師制度與《植物醫師法》的推動，或許是個必然，但要推廣與落實這個制度，也絕對是條漫長的道路。

植物醫師制度比較

國際應用生物科學中心（CABI）是一個國際非營利組織。結合全球 40 多個國家工作的 CABI 科學家團隊「通過解決農業和環境問題來改善全世界人民的生活」。為解決包括病蟲害造成的農作物損失、破壞農業生產和生物多樣性的侵入性雜草和害蟲，以及全球缺乏科學研究等問題。CABI 正積極推動植物醫師（Plant Doctor）制度，援助開發中國家執行植物保護工作。其中，CABI 已於亞洲、非洲及拉丁美洲等地，成立超過 65 處「全球植物健康診所」（Global Plant Clinic, GPC），提供即時植物保護服務。

植物醫師制度的推動已逾十年；在植物醫師法尚未完成立法前，農委會鼓勵導入專區實作策略，擴大招聘儲備植物醫師進駐農會或公所，強化防疫工作基層人力，辦理作物診療，有害生物綜合管理及協助特定病蟲害監測及緊急防疫等事項。期待以農立國的臺灣，未來在植物醫師法通過後，有更多植物醫師的加入，持續為農業永續與食品安全把關。

這樣看來，植物醫師與植物醫師法確實是需要存在，其他國家也有相似的制度在運作著，特別有一點值得一提，臺灣即將是世界上第一個訂定《植物醫師法》專法的國家！

《植物醫師法》的起草，最早可追溯至 2008 年，當時農委會徵詢各界意見，歸納農藥業者、醫師、教授，以及各方意見後，方決定推行。目前的草案，不但參考了國內的《獸醫師》法及其他相關法規，也參考美國、日本的培訓、考照制度，期望在執行面培育「接地氣」的專業人才，在制度面建立完整的考試及任用機制，並且在法律面提供植物醫師們完善的保障。

參酌美國、日本植物保護制度的優點後，再依臺灣的情況加以調整，期望這樣的法律與制度設立，能給予國內植物醫師應有的權責與保障；更長遠來看，或許有朝一日就是他國向我們學習的時候了。

（動植物防疫檢疫局 廣告）

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隱翅蟲是一群小型甲蟲的總稱；牠們以毒聞名，卻不見得都具有毒性。有些隱翅蟲會生產毒液儲存在身體裡，需要時噴射攻擊。毒液不只是嚇唬人的工具，像是跟螞蟻搶地盤這類場合，生化武器能發揮實在的優勢。

本文沒有真實隱翅蟲的圖像，閱讀時不用擔心。

隱翅蟲的毒液包含毒素和溶劑兩部分，有意思的是，兩者是獨立生產；溶劑本身沒有毒，毒素單獨存在也沒多少毒性。兩者極為依賴彼此，生產線卻是獨立運作，此一狀況是怎麼形成的？一項新研究投入大筆資源，便探討其演化過程。

「毒」加「液」才有毒液

這項研究探討的隱翅蟲叫作 Dalotia coriaria，為求簡化，本文之後稱之為「隱翅蟲」。它的毒素並非導致隱翅蟲皮膚炎的隱翅蟲素 (pederin) ，切莫混淆。

隱翅蟲的毒液發射器位於背上，體節的 A6、A7 之間，這兒有部分表皮細胞特化成儲存囊壁，並分泌脂肪酸衍生物作為溶劑。而毒素為配備苯環的化學物質 benzoquinone（苯醌），簡稱 BQ；另有一群細胞專門生產 BQ，再運送到儲存囊，和其中的脂肪酸衍生物混合後形成毒液。

生產毒素和溶劑的細胞，是兩類完全不一樣的細胞，各有不同的演化歷史。隱翅蟲的祖先，沒有毒素也沒有溶劑，兩者都可謂演化上的創新 (novelty) 。

論文將生產溶劑的細胞稱為「溶劑細胞」；分析成分得知溶劑總共有 4 種，是碳數介於 10 到 12 的脂肪酸衍生物。合成脂肪酸，本來就是各種生物的必備技能，但是溶劑細胞製作的脂肪酸衍生物，原料並非一般常見的脂肪酸。

脂肪酸的合成，都是以 2 個碳的基礎材料開始，作為類似 PCR 中引子 (primer) 的角色，然後由 FAS（全名 fatty acid synthase）這類酵素一次加上 2 個碳，2、4、6、8 碳一直加上去。人類的 FAS 通常會製作長度為 16 碳的棕櫚酸，昆蟲則會造出 14、16、18 碳的最終產物。

隱翅蟲的溶劑細胞中，脂肪酸衍生物只有 10 到 12 個碳，比 FAS 一般的產物更短。奇妙的是，這兒的脂肪酸並非由 14 或 16 個碳縮短而來，而是溶劑細胞內 FAS 的最終產物直接就是 12 個碳。

改造脂肪酸合成線路，製作溶劑

要闡明其中奧妙，必需先稍微認識昆蟲的脂肪酸合成系統。昆蟲有一群特殊的脂肪酸衍生物，稱為「表皮碳氫化合物（cuticular hydrocarbon，簡稱 CHC）」，具有防止水分散失、費洛蒙等作用。

表皮碳氫化合物多半由 oenocyte 所製造（類似人類的肝細胞），在 FAS 酵素催化形成 14 到 18 個碳長的脂肪酸以後，繼續由延長酶 (elongase) 增加長度，去飽和酶 (desaturase) 加上雙鍵，最後經過兩道尾端的還原手續，分別由 FAR（全名 fatty acyl-CoA reductase）和 CYP4G（全名 cytochrome p450 family 4 subfamily G）兩類酵素執行，產生通常介於 20 到 40 個碳長的產物。

隱翅蟲和其他昆蟲一樣，oenocyte 細胞內有完整的表皮碳氫化合物生產線，每一步驟的酵素一應俱全。比對可知，溶劑細胞內也有一條脂肪酸衍生物的產線，顯然是由表皮碳氫化合物的生產線改版而成。

隱翅蟲至少有 4 個 FAS 基因，3 個負責製作一般的脂肪酸和表皮碳氫化合物，只有一個特定的 FAS 參與溶劑生產，專職在溶劑細胞中大量表現，製造 12 碳的脂肪酸，最後也由 FAR 和 CYP4G 收尾形成衍生物。值得一提，已知產物長度為 12 碳的 FAS 酵素相當罕見。

溶劑細胞和表皮碳氫化合物的生產線，兩者都有 FAS、FAR、CYP4G 三類酵素，但是在溶劑細胞作用的三種酵素，都不管其他細胞的脂肪酸合成。除此之外，有時候還有另一種酵素 α-esterase 的參與。依靠這些專門在溶劑細胞工作的酵素們，隱翅蟲能生成 4 種溶劑。

演化上，隱翅蟲並沒有捨棄原本的脂肪酸生產線，整套都還存在；相對地，隱翅蟲在少數特定細胞新增一條產線，不影響原本的重要部門。這是隱翅蟲在遺傳和細胞層次的演化創新。

• 延伸閱讀：在小小的卷柏中，遇見大大的葉綠體

改造粒線體代謝線路，生產毒素

類似的狀況，也在毒素生產線觀察到。隱翅蟲的毒素，也是由原本有重要功能的古老生產線，調整再改版而成。

論文將生產毒素的細胞稱為「BQ 細胞」，這部分沒有溶劑細胞了解的那麼詳盡，不過經由碳的穩定同位素追蹤，還是得知毒素原料來自食物中的氨基酸：酪胺酸 (tyrosine) ，經過一系列加工後形成 BQ。

這條生產線上有個關鍵酵素叫作 laccase，它一般的功能是參與 Coenzyme Q10，也就是 ubiquinone 的合成。這是粒線體有氧代謝中的重要成分，對生存不可或缺。和其他甲蟲相比，隱翅蟲多出一個 laccase 酵素，專門在 BQ 細胞表現，將 HQ (hydroquinone) 催化成 BQ 作為毒素。

由此看來，隱翅蟲祖先演化出溶劑和毒素的道理是一樣的。

溶劑方面，以舊的表皮碳氫化合物生產線為基底，改用多個新酵素基因，形成新的生產線。毒素方面，源自古老的粒線體代謝線路，同樣加入新的酵素基因，改版後變成毒素產線。兩者各自皆為遺傳與細胞層次的新玩意，合在一起則衍生出功能上的演化創新。

組合新功能，一步一步累積有利變異

這項研究有許多潛在的討論方向，有興趣的讀者可以自行鑽研。像是生物學研究者能估計所有實驗耗資多少，感受自己的微渺（例如為了分辨不同細胞的作用，論文使用大量昂貴的「單細胞轉錄組 single cell transcriptome」進行分析）。這邊只提兩點。

第一點有趣的問題是：隱翅蟲的溶劑和毒素要同時存在才有效果，可是演化上是哪個先出現呢？論文推測是溶劑細胞先出現。

假如只有 BQ 這類毒素存在，殺傷效果非常差（論文用果蠅幼蟲做實驗），但是溶劑細胞的產物，即使不作為 BQ 的溶劑，脂肪酸衍生物也可以有其他用途，像是潤滑油之類的，或是扮演別種物質的溶劑。

想來新的脂肪酸生產線比較可能先出現，扮演某些不是太重要的角色，接著再加入 BQ；毒素加上溶劑，兩者合體產生新的強大功能，脂肪酸生產線又由於獲得新功能而調整優化，最終形成現在的樣貌。

第二點有趣的是，這回發現產物為 12 碳的 FAS 酵素。乍看沒什麼，影響卻很關鍵。

FAS 這類酵素的差異，在於催化生成的脂肪酸最終產物有幾個碳（或是說，可以加到幾個碳那麼長）；已知幾乎皆為 14、16、18 個碳，隱翅蟲的溶劑細胞表現的 FAS 卻是 12 個碳。好像只差一點，然而實際測試發現，脂肪酸衍生物超過 13 個碳，作為 BQ 溶劑的效果便會差一大截。

也就是說，隱翅蟲倘若沒有脂肪酸產物僅 12 碳長的 FAS，儘管仍然可以生成溶劑，毒性將弱化不少。由此推想，隱翅蟲如今威力強大的毒液，並非透過少數變化一次到位，而是逐漸累積有利變異的結果。

想得更遠一點，由兩種細胞合作衍生而成的毒液，可以視為由多種細胞合夥，複雜器官的最簡單版本。原本不相關的各式細胞們，持續累積一個一個微小的改變，也有機會組合發展成複雜的組織或器官。

延伸閱讀

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參考資料

1. Evolutionary assembly of cooperating cell types in an animal chemical defense system.
2. A beetle chemical defense gland offers clues about how complex organs evolve

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁。

隱翅蟲（科名：Staphylinidae）雖然長得很像白蟻，但牠們其實是一種甲蟲；而其最被人所熟知的是隱翅蟲造成的隱翅蟲皮膚炎（Paederus dermatitis）。不過他們真的有那~麼可怕嗎？在臺灣已經有超過 1000 種已經被命名的隱翅蟲，而其中可能對人類造成傷害的只有少數 20 幾種。

這次就讓我們來一起聊聊關於隱翅蟲皮膚炎的成因以及如何避免，和將隱翅蟲用於農業害蟲防治的相關案例吧。

隱翅蟲皮膚炎的原因是？

隱翅蟲皮膚炎是大家很不喜歡隱翅蟲的一個原因，但為何會染上隱翅蟲皮膚炎呢？首先，我們要先知道「隱翅蟲素」是什麼。

隱翅蟲素是由毒隱翅蟲體內的共生細菌所產生的一種「醯胺」，它可以有效地抑制 DNA 的合成，並阻斷細胞的分裂導致細胞死亡，進而造成隱翅蟲皮膚炎。皮膚接觸到隱翅蟲素會引發皮膚刺痛、紅腫、水泡等症狀。不過隱翅蟲素並不會分泌在毒隱翅蟲的體表，而是在身體破裂時才有可能將隱翅蟲素釋放出來，因此只有在將毒隱翅蟲打死並讓皮膚沾染到毒隱翅蟲的體液，才會發生隱翅蟲皮膚炎。

而就如文章開頭所說的，也有其他不具有隱翅蟲素的種類像是梨須隱翅蟲屬（Oedichirus），牠們演化出類似毒隱翅蟲屬（Paederus）的外型，這個外型大大降低了牠們被攻擊的機會。

那該如何防治隱翅蟲呢？

1.夏季夜晚緊閉門窗

與人類較接近的青翅蟻形隱翅蟲（Paederus fuscipes）具有相當強的趨光性，而一般家中所使用的日光燈，夏季時會吸引來大量的青翅蟻形隱翅蟲，在家中若稍有不慎擠壓到的話，可能會使蟲體爆裂，造成體液流出，故可以緊閉門窗，防止青翅蟻形隱翅蟲進入家中。

2.看清楚爬在皮膚上的是什麼，再作處置

人們時常因為覺得身體癢就去抓，或是覺得是蚊蟲叮咬，而直覺性的打下，這其實是相當危險的行為。因為毒隱翅蟲在身上爬時，並不會留下隱翅蟲素，而是身體破裂時才會，所以若見到隱翅蟲在身上爬時，只需輕輕吹掉即可。

3.夏季時若非必要，不要待在草生地附近的光源處

這同樣是為了避免遇到光線吸引而來的青翅蟻形隱翅蟲，而草生地是青翅蟻形隱翅蟲的棲息環境，會有更大量的青翅蟻形隱翅蟲聚集，所以只要避免在光源處，即可降低接觸到青翅蟻形隱翅蟲的機率。

隱翅蟲皮膚炎又該如何處理呢？

如果不慎染上隱翅蟲皮膚炎不用過於驚慌，在接觸隱翅蟲素的當下應立即以大量清水沖洗，並盡速至皮膚科就診。起初症狀會起水泡、紅腫，大約經過三至四天後傷口會開始乾涸，約一至兩週後就會結痂脫落，有些案例會引起細菌感染，因此若是到皮膚科就診，醫師通常會提供口服抗生素跟類固醇。只要有適當的處理方式，隱翅蟲皮膚炎一般不會引起太大的傷害。

隱翅蟲不是都好壞壞，牠們也能幫助農民

在各式各樣的隱翅蟲中，有相當多的種類是屬於捕食性的肉食隱翅蟲，這使得牠們可以在農業上用於生物防治，國內就有多篇報告指出隱翅蟲用於生物防治的案例。

黃角小黑隱翅蟲（Oligota flavicornis），就是一種喜愛捕食農業害蟲神澤氏葉螨（Tetranychus kanzawai）的隱翅蟲：不管是成蟲還是幼蟲都會以神澤氏葉螨的卵為食，且捕食效率較大多數用於生物防治的昆蟲佳。也有報告指出，青翅蟻形隱翅蟲會以危害水稻田嚴重的害蟲褐飛蝨（Nilaparvata lugens）等多種農業害蟲為食，若是未來能夠提升黃角小黑隱翅蟲、青翅蟻形隱翅蟲的繁殖技術，對於生物防治能夠帶來莫大的幫助。

只要小心預防、仔細觀察，對隱翅蟲其實不用太過恐懼。

參考資料

• 何琦琛、陳文華 (2002)。黃角小黑隱翅蟲對神澤氏葉蟎卵量的取食與產卵反應評估。植物保護協會會刊，44(1)，15-20。
• 陳文華、何琦琛 (1993)。黃角小黑隱翅蟲(Oligota flavicornis (Boisduval & Lacordaire))之生活史、捕食量及其在茄園之季節消長。中華昆蟲，13(1)，1-8。
• 黃守宏、鄭清煥、王泰權、陳柏宏 (2015)。溫度對青翅蟻形隱翅蟲(Paederus fuscipes Curti)發育與繁殖之影響。台灣昆蟲學會第36屆年會，2015年10月，台中。
• Jörn Piel (2002). A polyketide synthase-peptide synthetase gene cluster from an uncult ured bacterial symbiont of Paederus beetles. PNAS, 99(22): 14002-14007.
• Rolf G. Beutel & Richard A. B. Leschen (2005). Phylogenetic analysis of Staphyliniformia (Coleoptera) based on characters of larvae and adults. Systematic Entomology, 30: 510-548.
• Syed Nurul Rasool Qadir, Naeem Raza & Simeen Ber Rahman (2006). Paederus dermatitis In Sierra Leone. Dermatology Online Journal, 12(7): 9.