國民法官生存指南：用足夠的智識面對法庭裡的一切。

到海邊戲水時，不知大家是否曾注意過，海水漲退潮之間的潮間帶，可能會出現一朵朵黃綠、青褐或帶些紫色，像小菊花般的生物？只要輕輕一碰，牠的觸手就會迅速縮起，所以也被稱作「海中的含羞草」。 

這個生物的名字叫做菟葵 (zoanthid) ，俗稱「鈕扣珊瑚」，是介於珊瑚與海葵的生物^[1]。因爲具有美麗的色彩，故常被用來作為水族箱的裝飾；但其實菟葵並不如牠的外表和別稱這麼可愛，反而暗藏著能致命的劇毒！

==【密集恐懼症警告！】==

==【會害怕的大家趕緊撤離！】==

神秘的外表下隱藏劇毒？！

菟葵泛指所有「群體海葵目」的生物，故又稱群體海葵；其下游物種繁多，主要分布於熱帶及亞熱帶海域。牠們的體內的共生藻類除了可提供宿主能量之外，也使得牠們體表色彩豐富多變^{[2, 3]}。

不過菟葵並不像珊瑚，擁有分泌堅硬石灰質骨骼的能力，所以為了保護自身組織，菟葵會在其所附著的地方分泌黏液，這些黏液會隨著時間變硬，形成幾丁質外殼，以作為替代骨骼^{[2, 3]}。

菟葵單體含有一個直徑約 10 毫米的開口，為平滑且寬大的口盤，外圍處有兩圈短小觸手，並透過共肉組織 (coenenchyme) 聚集在一起^[3]。

這些觸手一經碰觸就會像含羞草似地收縮，埋入共肉組織裡，因此常引起前來潮間帶戲水的遊客或潛水員的好奇觸摸，但部份的菟葵含有「菟葵毒 (palytoxin; PLTX)」，很容易就不小心引起中毒^[4]。

中毒的後果不堪設想

摸到菟葵而中毒到底會有多嚴重呢？

2008 年德國 1 名男子於家中清理水族箱時，手指不慎碰觸到菟葵後，感到四肢無力、肌肉疼痛、顫抖，隨後出現暈眩及言語障礙等症狀，經治療 4 星期後才完全康復^[3]。

除了直接觸摸之外，菟葵毒素也會經由食物鏈，蓄積於高階生物體當中，所以會食用菟葵或藻類的生物，如螃蟹、河魨或其他魚類等，體內都有可能蓄積毒素。在臺灣，就發生過多起人類食用水產品所造成的中毒案例^[2]。

臺灣最嚴重的中毒案例發生於 2011 年，臺東縣 1 位漁民捕獲俗稱青鱗仔的小沙丁魚，分送給親友們食用，結果有 2 人食用後感到舌頭麻痺，出現嘔吐、胸痛及全身刺痛等中毒症狀，其中 1 人死亡^[3]。

還有 2000 年，臺灣 1 名歲男子食用 3 尾米點箱魨 (Ostracion meleagris) 後感到不適、冒汗和呼吸困難，送醫後出現呼吸衰竭、血壓下降且心律不整等症狀，經醫院緊急治療後，心臟功能才恢復正常。但由於橫紋肌溶解症，導致急性腎衰竭、寡尿症狀持續 20 天之久，一個月後才康復出院^[3]。

塗在矛上的劇毒

這麼可怕的毒素，被研究者發現的時間其實並不長，約 40 年左右而已。

當初發現的由來，是源自於夏威夷 Muolea 地區，當地湖泊裡，生長著擁有劇毒的藻類，原住民會採集該毒藻塗抹於矛上製成毒矛，其毒性足以使獵物致命。後來經過許多學者前往採樣進行調查，1971 年終於成功純化出毒素，確認為——菟葵毒^[5]。

之後學者陸續發現，菟葵毒存在於許多生物體內，例如 Palythoa 屬及 Zoanthus 屬之菟葵及 Ostreopsis 屬的渦鞭毛藻皆有，與菟葵生活區鄰近的海洋生物，如海星、軟珊瑚或多毛蟲等，體內亦有發現菟葵毒^[3]。

不過有研究指出，從菟葵 (Palythoa caribaeorum) 分離出的細菌裡，發現具有類似菟葵毒之溶血活性。此外，也有學者從其他種細菌中分離出菟葵毒，所以大家推測，細菌也可能是菟葵的毒素來源^[3]。

菟葵毒分子結構龐大又複雜，比河魨毒更毒

菟葵毒為無色、易吸濕之非結晶性固體，外觀沒有固定形狀，為水溶性，具耐熱性。

其化學式為 C₁₂₉H₂₂₃N₃O₅₄，分子量為 2680.13 Da，結構複雜且分子量龐大，並存在著許多異構體以及結構類似物^{[註 1]}。

而在毒理學中，半數致死劑量 (lethal dosage 50%; LD₅₀) 是描述有毒物質的常用指標之一，意為動物實驗中，能致使實驗動物產生百分之五十比例之死亡所需要化學物質之劑量。通常毒素給予實驗動物的方式，分為口服、靜脈注射和腹腔注射，不同的給予方式，毒性亦略有差異。

那麼菟葵毒的毒性到底有多強？其實它在非蛋白質類的生物毒中是最強的，就小鼠腹腔注射之 LD₅₀ 來看，為 0.15～0.72 μg/kg (體重)^[3]，大約是河魨毒素 (tetrodotoxin) 之 20～80 倍^{[註 2]}，毒性強度遠高於之前筆者所介紹過的麻痺性貝毒及河魨毒。

延伸閱讀：

《在海產店吃盤「塔香西施舌」然後就死掉了？——來認識致命的「麻痺性貝毒」》
《推理系動畫毒殺利器！——認識致命的「河魨毒」》

不知道的海洋生物不要摸也不要吃

令人眼花撩亂的菟葵毒及其各類似物，毒性雖略有差異，但致毒機制大致相同。

身為神經毒素的菟葵毒，其引起中毒主要的症狀為發燒、噁心、嘔吐、呼吸困難、心律不整，或橫紋肌溶解所造成之肌肉疼痛，亦會引發其它藥理反應，如骨骼肌、平滑肌和心肌的收縮，及血小板的聚集等^{[2, 3]}。

菟葵毒的毒性不但猛烈，菟葵本身分佈的地區也不算少數——太平洋地區、西印度群島、牙買加、波多黎各及巴哈馬，以及臺灣的東北角、墾丁與綠島，均有出現的記錄^[2]。

此外，菟葵毒的研究歷史，不如麻痺性貝毒、河魨毒來得悠久，還有許多未知的地方。故呼籲大家，在進行夏日戲水活動時，請不要隨意觸摸不知名的海洋生物，也不要食用自行捕撈或來路不明的水產品，以避免菟葵毒中毒。

註解

1. 結構類似物 (structural analog)，是指一系列的化合物在主結構上大致相同，但部分結構會有一個或多個原子、官能基或子結構不同，造成它們之間的化學特性不太一樣。
2. 河魨毒素 (tetrodotoxin) 之腹腔注射之 LD₅₀ 是 12.5～16 μg/kg (體重)^[8]。

參考資料

1. 鄭源斌，2021。美麗菟葵 新藥寶庫？。科學人，230: 12。
2. 吳尚宜，2017。基隆產珊瑚菟葵種屬的基因鑑定及其毒素對細胞毒性之探討。國立台灣海洋大學食品科學所碩士學位論文。基隆。
3. 葉子寧，2018。基隆產菟葵 Palythoa tuberculosa 之季節毒性分析及菟葵毒萃取液之細胞毒性探討。國立台灣海洋大學食品科學所碩士學位論文。基隆。
4. 社團法人台灣環境資訊協會，2016。海中的有毒含羞草—菟葵。台灣珊瑚礁體檢志工快訊。
5. Moore, R. E. and Scheuer, P. J. 1971. Palytoxin: a new marine toxin from a coelenterate. Science 172: 3982 495-498.
6. Aratake, S., Taira, Y., Fujii, T., Roy, M. C., Reimer, J. D., Yamazaki, T. and Jenke-Kodama, H. 2016. Distribution of palytoxin in coral reef organisms living in close proximity to an aggregation of Palythoa tuberculosa. Toxicon 111 86-90.
7. Pelin, M., Brovedani, V., Sosa, S. and Tubaro, A. 2016. Palytoxin-containing aquarium soft corals as an emerging sanitary problem. Marine drugs 14: 2 33.
8. Abal, P., Louzao, M. C., Antelo, A., Alvarez, M., Cagide, E., Vilariño, N., Vieytes M. R. and Botana, L. M. 2017. Acute oral toxicity of tetrodotoxin in mice: Determination of lethal dose 50 (LD50) and no observed adverse effect level (NOAEL). Toxins 9: 3 75.

國民法官生存指南：用足夠的智識面對法庭裡的一切。

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位。

• 採訪撰文／林承勳、簡克志
• 美術設計／林洵安、蔡宛潔

解開 40 年珊瑚同步產卵謎團

早在 1980 年代科學家就發現，珊瑚彼此之間很有默契，會在短時間內一起繁殖，附近水域瀰漫大量珊瑚卵，形成令人歎為觀止的壯麗畫面。對於珊瑚同步產卵現象，過去學者推測是受到溫度、潮汐、光線等因素影響，但觸發產卵的關鍵原因一直都沒有被確認。

經過 40 年，在中央研究院生物多樣性研究中心團隊努力下，終於揭開秘密！中研院「研之有物」專訪野澤洋耕副研究員與林哲宏博士後研究員，他們發現珊瑚同步產卵的關鍵就在於日落到月昇的黑暗時間。

奇怪的知識增加了：原來珊瑚是一群型態差異相當大的動物！

由於珊瑚只能附著在固定位置、無法移動，因此曾被誤認為是植物。而且珊瑚的外觀又很容易誤導民眾，直覺認為一大株珊瑚就是一個生物體。但事實上，大多數的珊瑚其實是一群珊瑚蟲的聚落；只有少數像蕈珊瑚科（Fungiidae）部分種類，才是一隻巨大珊瑚蟲為一株珊瑚個體。

以造礁珊瑚為例，珊瑚蟲聚落可分成非生物與生物兩個部分：成分為碳酸鈣的珊瑚石是保護殼和居所；覆蓋在珊瑚石上面的就是無數隻活跳跳的珊瑚蟲。

珊瑚蟲被分類在刺絲胞動物門，牠們外觀跟同門的海葵相似，有著圓筒身軀、一個開口，開口周圍分布數隻觸手，觸手上密布著刺絲胞，能捕撈浮游生物來吃。珊瑚蟲另一種食物來源是由互利共生的蟲黃藻提供，蟲黃藻會行光合作用產生養分與氧氣，同時也為白色的珊瑚石、透明的珊瑚蟲帶來繽紛色彩。

在海裡看到大大小小的珊瑚，最初都是由一隻體積微小的珊瑚蟲，分裂再分裂而來，珊瑚蟲們不斷進行無性生殖，經年累月分裂出大量個體。為數眾多的珊瑚蟲們世世代代分泌的碳酸鈣逐漸堆積，一直到如城堡般巨大，就形成所謂的「珊瑚礁」。珊瑚礁被科學家們認為是海中的熱帶雨林，提供魚類、甲殼類等生物棲息地與豐富食物、能量。

中研院副研究員野澤洋耕認為，珊瑚是種非常神奇的生物，從原本微小到肉眼無法辨認的一隻珊瑚蟲個體，居然能不停分裂生殖，最後數以億計隻珊瑚蟲群聚成唯一能夠從外太空觀察到的地球生命：大堡礁。

只是，珊瑚蟲用分裂生殖新增的，是跟上一代基因、外形一模一樣的個體，這類無性生殖無法增加基因多樣性，還會讓族群失去面對環境變動的適應能力。因此珊瑚必須要另外花費時間、能量排精產卵，行有性生殖製造具有嶄新基因的後代。

珊瑚也懂投資？雞蛋分籃放與孤注一擲的產卵選擇

不像魚類可以找到配偶後再產卵受精，固定不動的珊瑚只能直接把精卵釋放到海水中。為了克服無法移動的劣勢，牠們會採取同步策略，約好在短時間內一起排出數量驚人的精卵。如此一來就能大大提高精卵濃度來增加受精成功率，即使有掠食者在旁想趁機飽餐一頓，也會頓時眼花撩亂、顧此失彼。

人們眼中珊瑚產卵的美景，同時也是生物為了繁衍而克服大自然困境的努力。

珊瑚同步產卵還能再細分成兩種模式，野澤洋耕指出，珊瑚一年只產卵一次，有些種類偏好分散風險，群體內珊瑚同時產卵，各群體間則是彼此錯開，可能往前往後幾天；另外有些珊瑚則是孤注一擲，約好「全部」一起生。相對來說後者受精機率當然更大，但當天要是碰到暴雨、颱風等天氣因素攪局，該年可能幾乎不會有後代成功生存。

「看起來風險很高，只是既然會演化出不同方法，就代表雙方各有優勢。」野澤洋耕解釋地說。但不管是謹慎還是賭性堅強的種類，無法移動、不能彼此溝通的珊瑚，到底是用什麼方法約好一起產卵？自從 1980 年同步產卵現象被發現後，這謎團足足讓世人困惑了 40 年之久。

七年田野調查資料顯示，關鍵因子藏在月週期裡

從 2010 年開始，野澤洋耕的研究團隊每年都會在珊瑚繁殖季（南臺灣通常是四、五、六月），來到綠島潛水調查。調查期間，團隊每晚下水記錄珊瑚種類、數量與排卵時間，在累積七年的調查資料後，博士後研究員林哲宏發現每一種珊瑚都有明顯的生殖模式。

根據研究團隊現有紀錄，隸屬於繩紋珊瑚科（Merulinidae）的珊瑚是採取分散風險策略，不同群體分批同步產卵。雖然群體間產卵日子錯開，但時程非常固定，都是在「滿月」之後五到八天；綠島還有另一大宗珊瑚，是分在軸孔珊瑚屬（Acropora）下的一些種類，牠們是「全部」約好在同一天產卵，但到底是哪一天，每年觀察到的日期都不太一樣。

「繩紋珊瑚科就是固定在滿月後五到八天產卵；軸孔珊瑚屬也是在滿月後，但毫無規則可言。」林哲宏說。即使如此，兩者都是在滿月後產卵，研究團隊於是鎖定月週期的因子：月光，來進行檢驗。

室內室外重複操作結果都顯示：夜間光源會抑制珊瑚產卵

由於繩紋珊瑚科的環菊珊瑚（Dipsastraea speciosa）在綠島很常見，觀察、樣本取得都很容易，加上生殖時間又有跡可循，團隊就選擇該物種來進行實驗。「將月光遮住後，環菊珊瑚就提早產卵了。」野澤洋耕表示，初步實驗結果意味著滿月後的黑暗，就是通知珊瑚準備產卵的環境訊號。

為了避開其他環境因子干擾，實驗首先是在研究室的水缸中進行；接著團隊來到綠島北邊的公館附近，要確認珊瑚不論是在人工環境或自然棲地中，都會因為黑暗籠罩提前產卵。「我們每天都下水，在滿月前三天、前一天，還有滿月後一天幫珊瑚蓋上不透光的鋁箔布或透明布。」林哲宏說。結果符合預期：珊瑚越早被蓋上黑布，就會越快產卵，很規律地在接收到黑暗訊號之後的五到八天大量產卵。

不同光譜的光源，都會有相同的抑制效果

除了照光與否，林哲宏還加入光源光譜與密集度的試驗。因為 2006 年刊登在《Science》期刊的一篇論文指出，珊瑚可能會偵測月光。野澤洋耕提到，論文中說明珊瑚只要照到月光，體內的 cry 基因就會表現，而且 cry 基因對藍光特別有反應。

所以團隊再回到研究室內，用人工光源模擬月光強度，分別給予紅、藍、綠三種不同色光，想確認是否真的如文獻資料敘述，不同光譜光源會給珊瑚帶來不同程度的刺激。但實驗證實，三種色光照下去，珊瑚都一樣不產卵。也就是說，目前蒐集到的線索都指向：黑暗是珊瑚產卵的關鍵。

40 年珊瑚之謎，謎底就是日昇與月落之間的黑暗時段

經過一連串抽絲剝繭，終於確認夜間光線會抑制珊瑚產卵。然而團隊想進一步了解，珊瑚於漫漫長夜中只要一瞬間照到光就會被干擾，還是要有多長曝光才能達到抑制效果。因此團隊在實驗室環境中，個別探討了整晚黑暗、整晚照光、前半夜（日落到午夜）照光，還有下半夜（午夜到日出）照光等四種情形。

結果顯示，下半夜照光跟整晚保持黑暗的組別一樣，珊瑚在五天之後同步排卵；前半夜照光，效果與整晚照光相同，會讓珊瑚延遲生產且產卵同步率下降。「看到這現象，我們推測珊瑚感應光線的受器應該有『營業時間』。」林哲宏笑著說，受器營業時間大概是在日落後到午夜，不過不同珊瑚個體還是存在著些許差異。

答案終於揭曉：以環菊珊瑚來說，只要連續兩個夜晚，於日落後有一小時左右的黑暗時段，就達成同步產卵的要件。這也解釋了珊瑚為什麼都挑在滿月後繁殖，林哲宏指出，因為地球自轉同時月球又繞地球轉的緣故，每天月球升起的時間會延遲約莫 30-70 分鐘^［註1］。對照繁殖季四月的月週期，月初時月球升起會落在下午兩點多，之後每天延遲直到滿月，月球才會於日落後升起，而中間的黑暗期就是在告訴珊瑚：可以準備生產了。

選在滿月後生產是有其優勢的，野澤洋耕提醒說，環菊珊瑚產卵適逢黑暗、小潮，昏暗的環境能稍微蒙蔽掠食者目光，加上小潮時海浪沒那麼強，精卵不至於馬上被沖散。

收到「暗」示後，珊瑚卵需要五天催熟

至於繩紋珊瑚科固定在滿月後五到八天產卵的微觀機制，研究團隊還在努力研究中，有可能與精、卵的成熟機制有關，以下是研究團隊針對觀察現象的推測。

繩紋珊瑚科是雌雄同體，珊瑚蟲體內先產生精子與尚未成熟的卵子，當珊瑚接收到連續兩天黑暗的刺激，卵子的細胞核就會逐漸往卵細胞邊緣移動。整個過程稱作胚核遷移（germinal vesicle migration, GVM），需要花費五天左右。

胚核遷移完成後，卵細胞核會開始瓦解，耗時約莫三到四個小時，稱作胚核破裂（germinal vesicle breakdown, GVBD），此時卵細胞幾乎已經為受精做好準備。接著，成熟的卵子與精子會被打包在一起，變成叫做「精卵束」的構造。野澤洋耕提到，精卵束被珊瑚排出體外後，會一路浮到水面，畢竟精卵在二維的海面相遇機率要比在三維的水下空間來得大些。

精卵束在水面破裂，釋出的卵子只剩最後一個步驟：擠出細胞內的極體（polar body），就可以跟精子結合了。有趣的是，年輕的卵會優先跟不同珊瑚的精子結合；但時間一長，即使是同一個珊瑚的精子也會接受。「不然再等下去，不是被沖散就是被吃掉，受精機會只會越來越渺茫。」林哲宏補充地說。

成功受精後受精卵會沉到水裡，並發育成一隻具有纖毛、可以自由活動的實囊幼蟲。實囊幼蟲會花好幾天在海底尋尋覓覓，待找到合適的地點，就附著、變態成為再也無法隨意移動的珊瑚蟲。接著珊瑚蟲會不停地分裂、分泌碳酸鈣，長成一株株珊瑚。

奇妙機緣讓多年研究心血登上國際期刊

「說起來實在幸運，原本稿子都投到其他期刊去了。」論文第一作者林哲宏笑著說，前一陣子日本學者高橋俊一來臺灣訪問交流，意外讓這次珊瑚產卵新發現得以刊登在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。

琉球大學教授高橋俊一在中研院停留時，順道拜訪同鄉人野澤洋耕的研究室，閒聊之下發現兩人居然還是大學同學。「大學時我們僅是點頭之交，畢業後再也沒有對方消息了。」野澤洋耕表示，高橋俊一後來在琉球大學進行熱帶生物基因、分子領域研究；自己則是在中研院、綠島兩邊奔走，做珊瑚生態、行為調查，沒想到老同學會偶然在學術圈再度相遇。

在高橋俊一的建議之下，雙方合作將實驗擴展得更加完善。林哲宏提到，高橋提供一些安排實驗、投稿期刊的秘訣，像是在實驗室內與自然環境中重複出相同結果，增加成果的說服力；撰寫論文時盡量保守，只寫已經確定的內容，不要節外生枝；還有花心思修飾文字段落安排，保持耐心與審查委員溝通等等。

巧妙的緣分促成臺日研究團隊跨國合作，也讓野澤洋耕與林哲宏等人多年來勤奮研究的成果有機會能夠被刊登在重量級期刊中，讓珊瑚產卵真相可以得到更多注意。

艱難的生態研究柳暗花明，組成跨國團隊再出發

回想起當初因為潛水的興趣才選擇珊瑚當作研究主題，經過 20 多年後，野澤洋耕慢慢開始期待自己的研究，能為持續減少的珊瑚族群帶來些貢獻。野澤洋耕提到：「很開心可以在這裡研究，中研院的支持讓我沒有後顧之憂。」

解開環菊珊瑚的同步產卵之謎後，林哲宏接下來要到現任老闆的老同學：高橋俊一在琉球大學的實驗室，展開新的珊瑚研究計畫。而野澤洋耕表示，他還是會繼續協助林哲宏的博士後研究，因為這次主要聚焦在環菊珊瑚，他們還想知道同樣是繩紋珊瑚科的其他種類，是否也是因為黑暗刺激同步產卵；還有軸孔珊瑚滿月後不規律的產卵模式，以及缺乏光照反而不產卵的現象，背後是否有更多秘密。

另外值得一提的是，珊瑚產卵的成果發表後，野澤洋耕收到來自以色列巴伊蘭大學學者 Levy Oren 的來信。Levy Oren 是在紅海研究光害對於當地珊瑚族群的影響，他對這次刊登的研究內容非常感興趣，更期待有機會能合作。原本珊瑚產卵的主題，因為一年只有一次觀察產卵機會，還要天天夜間潛水調查，風險之高、過程之辛苦，讓許多學者望之卻步。如今野澤洋耕與林哲宏等人多年來的堅持有了回報，而且橫跨紅海、綠島、琉球三地的搶救珊瑚大冒險，就在前方等待著他們。

註解

註 1：因為月球繞地球轉的軌道不是正圓，因此每天月亮升起的延遲時間會依照月相時間（新月／滿月）和季節而有所變化，延遲時間大約從 30－70 分鐘不等。

延伸閱讀

• Lin, C.-H., Takahashi, S., Mulla, A. J. & Nozawa, Y. (2021). Moonrise timing is key for synchronized spawning in coral dipsastraea speciosa. PNAS, 118(34).
• “Coral Facts.” NOAA Coral Reef Conservation Program.
• “How Do Corals Reproduce ?” Global Foundation for Ocean Exploration.
• “What are corals ?” National Ocean Service.

國民法官生存指南：用足夠的智識面對法庭裡的一切。

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。

• 2017 年「台灣傑出女科學家獎」傑出獎第十屆傑出獎得主

在辛亥路側的臺灣大學凝態科學研究中心，曾為中心主任的林麗瓊帶著我們上上下下好幾層樓，如數家珍地說明各設備的能耐，以及學生要如何經過她紮實訓練跟親自審查才能上機。「還有好多，今天沒時間看」，站在她稱為「起家本」的第一台自製反應爐旁，她說當年太貪心，加了多個 Port，增加了殘餘氣體吸附而使樣品被污染的風險。然而這台由她自己設計、自己到工廠請人開模製作的機器，在她細心調教跟利用下，創造了許多研究突破。我們請林麗瓊與這座別具意義的反應爐一起合照，她則邀請在旁的學生 Suman 一起入鏡。

來自伊朗的 Suman 她選擇來台灣學習，一方面是因為台灣是個很安全的地方，另一方面就是因為林教授是很棒的楷模。「那你會在台灣待到什麼時候？」我問，她回說「這要看我什麼時候拿到博士學位。」「那就是要看林教授囉？」「不是，是要看她自己何時取得足夠的進展。」林麗瓊笑著說這句話，也透露出她指導學生的方法：不由上而下決定主題，讓學生自由探索、從好奇心出發。

回到辦公室，林麗瓊從玻璃櫃中拿出一幅裱框的照片，裡頭是朵特別的玫瑰。「本來該長成平的、漂漂亮亮的磊晶，結果長成一朵花。」

拿著學生的「作品」，她笑說通常學生若做出這樣的磊晶應該要挨罵才對，然而學生發揮想像力，將奈米尺度的不規則形狀染上玫瑰紅，參加美國材料學會（Materials Research Society）年度的科學即藝術（Science as Art）競賽，拿到首獎，還有外國人寄信來，希望能取得圖片，用來求婚。

在林麗瓊經營帶領下，聚集多國、多領域人才的研究團隊看似和樂輕鬆，其實他們正探索一個可能改變人類未來的終極領域：光觸媒。

光觸媒的莫大潛力

如果要列出如今人類面對的最大挑戰，抑制二氧化碳排放、讓空氣中的二氧化碳量回到 350 ppm 的安全水平以下，不讓氣候危機加劇，肯定是其一。（順帶一提：2021 年 的 1 月是 413 ppm 上下。來源） 

就算逐步淘汰煤炭跟天然氣，改成再生能源發電，我們的生活依舊仰賴大量的石油化學產品，大氣跟海洋中依然有過量的 CO₂，種樹也難趕上森林被砍伐跟遭野火肆虐的速度。然而林麗瓊另闢蹊徑，從拿手的材料科學著手，正研究如何將二氧化碳還原成低碳氫比燃料，關鍵就在於高效能的光觸媒。

這當然不是林麗瓊一開始就研究的主題。她於 1989 年取得哈佛大學應用物理博士學位後，馬上被美國奇異公司研發總部材料研究中心延攬為終生聘雇研究員，也是當時該研究中心唯一的亞裔女性。那時她加入的團隊裡有物理學家、化學家、電子電機工程師等，研究的主題從飛機引擎到核能電廠五花八門，例如他們開發新型飛機引擎的材料跟設計，讓飛行速度更快、更省燃料。

1994 年回台後，她返台主持凝態中心的尖端材料實驗室。「一開始做鑽石薄膜，後來做奈米碳管、奈米線、石墨烯。」開發這些碳基的低維度奈米材料，並使其展現出新奇特性是她的拿手絕活。既然現在二氧化碳成了眾矢之的，那就換個角度，把它從廢物變寶物吧！

「如果只是要把二氧化碳轉化成低碳氫比的燃料，或是高工業價值的原物料，方式不只有光觸媒，用電催化也可以。」林麗瓊表示電催化成熟度比光催化高，發展歷史久，但是腐蝕容易造成污染，而且 CO₂ 與水的溶解度低、需要額外耗電，因此不見得是最佳選項。若採用光觸媒，只要將工廠的排氣經過導管收集，將 CO₂ 分離，進入可以接受光照的反應爐，搭配適當的材料（如金屬氧化物），就能產生光催化效應，把 CO₂ 變成甲醇、甲烷、乙醇、乙烷、乙醛等。

「關鍵步驟就是那個材料的觸媒，它的催化功能性要夠，那怎樣功能性才會夠？這就有我們做材料的人可以玩的空間。」林麗瓊表示這樣的材料須具備半導體特性，也就是其特有的「能待結構」或「能階」，能接受光子的能量而激發，同時「能隙」不能太大也不能太小。目前已經商用的材料為二氧化鈦（TiO₂），然而其吸收光需要 3.2-3.4 電子伏特（eV）的能量，也就是得用波長很短的紫外光，限制了發展。 因此她將重點放在找尋能夠吸收可見光的材料與最佳結構，提升轉化效率。「可能是1.7、1.8（eV）是最好的……就同樣一個材料，它本質可能是 1.5 eV，但位置不對，所以我們就想辦法做一些缺陷工程啊、做一些參雜、複合的結構。」

這樣的材料在吸光後會產生電子電洞對，林麗瓊生動地形容「要活活的」，才能跟二氧化碳與水起反應。意思是說這材料得身兼多職，先吸可見光、然後拆解電子電洞對，傳達到表面後，能接著活化其實很穩定的二氧化碳，再加上水氣才有可能轉化成甲醇等產物。即使是同一個氧化亞銅，他們也發現邊邊角角的活性才高，「所以就有辦法跟 CO₂ 招手，黏住又不能太黏喔！太黏 CO₂ 不跑啦！就把活性點通通給蓋住蓋死了。」

為了讓二氧化碳若即若離、欲迎還拒的戲碼能在奈米尺度上演，身為導演兼製作人的林麗瓊與團隊花了大把工夫選角（材料），如今已獲得初步的成果。

「在產量上，雖然還不是很高，但是有機會到 1% 了。假以時日，push 到 10%，應該是有機會」。她表示儘管還需要很多努力，而且後續也還有產物選擇性與分離的課題，但一關一關解，就能將二氧化碳變成原物料，邁向循環經濟「零廢物」的目標。

林麗瓊表示反應過程中的產物分析、以及反應控制的關鍵機制需要徹底釐清，才能知道到底材料的「什麼」在做出貢獻，例如是形狀、是位置、是大小、還是其他性質？她用各種技術來監測，將這過程比喻為「盲人摸象」，得一片一片摸熟了才能前進。雖然離製程成熟跟產業化還有很長的路，她發現這個領域受關注跟投入的程度在全球都大大提升，從她剛開始時一年不超過 50 篇研究，到現在每年破千篇。

從半導體、光電、能源材料、奈米薄膜到光觸媒，研究範圍廣泛的林麗瓊笑稱自己喜新厭舊又隨性，但萬變不離其宗：「我們就是玩材料的，我們玩得很開心啊！」

Welcome to the jungle 

外表溫和沈著、說話總是體貼地再三確認我們能否理解的林麗瓊，得過台灣與世界各國的獎項，也曾被選為美國材料學會董事會成員，曾任眾多知名學術期刊、專書的編輯與學術會議的主席，成就非凡。然而正如她研究的光觸媒，對於許多學生來說，她也是一位如光般賦予能量、催化著他們的觸媒。

林麗瓊坦言自己「鍛鍊很久」，努力學習理解各種關係必然遇到障礙，有時轉個彎就撥雲見日的道理。她不會給剛進門下的學生太明確、太細節的題目，而是讓他們先朝一個方向探索看看，約略三個月後再請他們提出 Proposal，她就在這段時間內觀察新學生與其他同學的互動，了解其性格，能力，再依此給出建議。

她將自己在美國奇異公司研發總部任職時學到的團隊合作方式，帶入自己的實驗室。「有的人性格像獅子、有的像兔子。但不能都一直是獅子或兔子」她順著學生的性格，鼓勵其發揮，但也鼓勵他們學習彼此的優點，懂得變換。

她說有些學生活動力很強，坐不住，沒辦法一直待在機器前；反過來有些學生開工之後，一天不去開機就覺得不舒服，連機器壞了也不肯停。但就是這樣不同的性格，獲得了意想不到的發現。雖然有時會建議學生互相合作，但她的安排也不一定成功，反而是讓資深的、主導性強的學生們發展、組隊，結果更好。她則透過每週定期的 Group meeting 發揮觸媒的作用，激發團隊成長。「我關心他們怎麼發展，可是絕對不強迫。有點黏又不會太黏。」她微笑說。

是傑出科技人，也是女人

2017 年得到第十屆「臺灣傑出女科學家獎」時的林麗瓊，已得過科技部傑出獎、教育部學術獎與國際上的諸多不分性別的榮譽，對於冠在科學家獎前的「女」字，很高興能獲得肯定，也自覺要承擔更多責任。然而在 30 年前，類似的經歷曾經困擾過她。

當她被奇異聘為終生職研究員時，她在哈佛的一位韓國同學則失之交臂，扼腕地對她說「都是因為妳是女生啦。」林麗瓊覺得自己夠認真、夠努力，當然有資格加入頂尖的企業。但反過來說，那位韓國同學也很認真、很努力，所以……是臨場表現有差別？還是真的因為她是女性而成了保障名額？

「不瞞你說，這的確是很矛盾、很複雜的一種心理。」她說：「如果只是因為我是女生，這個對我很傷啊！是不是？」後來在物理學會女性工作小組內討論這種「肯定」時，她漸漸想通，認為即使有這種可能，她也要勇敢去爭取，放下不舒服的感覺，不要覺得自己是被憐憫、被施予，而是要當第一個衝破現況者，別人才有機會跟上。

「有一些東西是非常根深蒂固的，男生女生都是這個文化的受害者。」她分享自己剛加入奇異公司的一段經歷：當時懷第二胎的她，發現好幾個月都沒有被分配到任務，也沒有被安排出差到工廠幫現場面臨的挑戰找題目。於是她鼓起勇氣去問經理，經理反而愣住，回答說就是因為知道她懷第二胎，家裡還有一個兩歲孩子，怎麼能讓她做這些又累又辛苦的事？

這樣的善意跟體貼，若說是歧視，林麗瓊認為就太重了，但結果卻幽微地害她投閒置散。於是她向經理明確表示自己先生非常支持，而且有保母能照顧小孩，承接任務沒有問題，才改變了這種不利自己發展的狀況。

「我自己覺得物理並沒有性別的問題，覺得好玩又可以發揮，學科本身不會阻擋女生。那是我們的環境嗎？還是什麼？」物理學界的女性比例「是可怕的低」，林麗瓊說大學部其實有 20-30％ 是女生，研究所也可能還能維持 10-20%，但到教職就不到 5%。她認為這個現象不能簡單歸因，需要抽絲剝繭。舉例來說，由於她與先生（陳貴賢，中研院原子與分子科學研究所研究員）密切合作，剛回國任教提交計畫書審查時，曾被問「貢獻到底在哪裡？」但同樣的問題，她先生卻不會被問。她認為審查者不見得有意打壓，而是文化養成的習慣。要讓其他人知道自己有真功夫，需要一段不短的時間，她已十年沒被這樣問了，但的確成了女生額外要處理的。

得獎後，她參與台灣萊雅與吳健雄學術基金會合辦的高中女性科學教育巡訪計畫，每年都與許多年輕學生面對面交流，座談時間常互動熱烈到讓她趕不上搭車時間。透過這個獎跟活動，能讓許多學生有個學習楷模，提出心中的問題，幫她們去除刻板印象，其實讓她備感欣慰。她甚至因此收了高中生來實驗室實習，但她強調來的高中生得要「玩」、藉實習想像未來的生活，而不是為參加科展得名而來。

對林麗瓊來說，大她四屆，同樣就讀臺大物理系的四姐是最接近的楷模，也因此她學習科學一路以來備受鼓勵而沒受阻礙。另外，曾返台演講的吳健雄則是她朝聖的偶像，曾親睹吳健雄在新竹演講風采的她說自己非常震撼。後來與自己的大哥討論該不該朝物理學邁進時，大哥對她說「吳健雄不就是物理學家嗎？為什麼不呢？」她也因此非常感激。

她給予學生的力量，也承襲自她在哈佛的指導教授 Frans Spaepen。她記得在考慮該留在哈佛做博後，還是去產業界資源豐沛的實驗室時，Spaepen 教授對林麗瓊說，若她能留下來當博後，他會很高興，但不必將哈佛當作第一或是唯一的選擇，該把握機會到外頭更大的世界看看。這番話讓她至今銘記於心，也一直將這種「不為自己設限」的理念傳達給每一位學生。

「你覺得你的興趣在哪、你的才能在哪，就走走看，不要劃地自限。刻板印象是別人的刻板印象，若連自己都有刻板印象，當然就沒救。」身為物理學界的頂尖女性科學家，林麗瓊參與、籌辦了不少推動女性加入科研領域的工作，例如與物理學會女性工作委員會籌拍《物理好丰采》影片，協助成立臺灣女科技人學會等。她說，每個人有各自的問題，但有些問題有共通性，就該以團體的名義來爭取。

例如她參與的物理學會女性工作委員會曾以團體名義向國科會提案，讓有生產事實的女性研究者在提出研究計畫時，可以將過去七年內的發表成果納入，而不是原本的五年，否則女性研究者很容易因為生兒育女放慢進度而被系統性地歧視、或是擔心可能耽誤發展而乾脆不生育。

林麗瓊認為自己沒有天花板，但她不能代表所有女性研究者，因此「如果有需要去衝破的，一起去衝破吧。」她說。

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。