拉都希氏赤蛙鳴囊

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

編按：本文摘選自《真實尺寸的古生物圖鑑》，這是一本想要呈現「真實感」的圖鑑，除了數字外，更直接將不復存在的古生物放進現代風景中。需要注意的是，本書採用的是「代表性的尺寸」，在取景時拿掉水棲、陸棲的各種制約，嚴格來說不能算是「尺寸」資料，充其量只能說是讓讀者簡單輕鬆地「感受」大小。如果想知道更多關於本書的編纂資訊，詳細內容在文末喔。

會游泳還是不會游？這是個問題

「早上來個早安滑吧！」爸爸媽媽帶著女兒一行三人拿著滑雪板一路往上爬，迎接他們的是溫暖和煦的朝陽，乾冷無風的氣候，真是個滑雪的好日子。

「爸爸，這個是什麼啊？」經女兒這麼一問，父親才發現到，自己把一隻奇特的生物連同滑雪板一起帶出來了。

牢牢黏在滑雪板上的動物是崇高霍爾鱟 (Hallipterus excelsior)， 屬於海蠍類。之前的文章中，已經介紹過海蠍類，但是看來有漏網之鱟，莫非「板」就是個如意門，因而讓牠穿越到「冰雪世界」來了。

根據「紀錄」，霍爾鱟是生存於泥盆紀的海蠍類，體長約 1m 左右，算是大型種。其出現時間晚於「海蠍類全盛時期」。當時的海洋世界，有頷的魚類逐漸大型化，海蠍類的生態霸主地位，急速消退。

霍爾鱟相較先前介紹的其他海蠍類，有幾個差異之處。牠不像混足鱟有著可以捕食獵物的附肢，也不像大眼銳肢鱟和角翼肢鱟，有著前端寬扁的附肢適合游泳，所以究竟會不會游泳，仍是個謎。

體長兩公尺，史上最強兩棲類

美術館內有個以「古生代」為主題的展覽室，裡面展示的畫作都是描繪 3 億年前，存活於當時世界的古生代生物。坐在展覽室中央的沙發上，看著圖畫，遙想悠久的歷史，不禁有一絲悵然。以古生代生物為主題的本書業已接近尾聲，之後要介紹什麼動植物好呢？

正沉浸於感慨之際，有個動物緩緩的爬了過來，身體沉甸甸的，非常有分量。牠是生活在古生代末期美國的兩棲類動物，名叫作大頭引螈 (Eryopsmegacephalus)。

引螈不單只是「大型兩棲類」而已。牠的嘴裡有尖銳的牙齒，還有張開幅度很大的下巴，完全是肉食性動物的特徵。從這方面來看，可以算是「史上最強兩棲類」。

古生代末期的水底世界，引螈在生態系中屬於「支配者」。當時在內陸擴張「勢力」的單孔類大型肉食動物，應該也會互相競爭看誰是生態系最頂層吧。

展覽室裡掛著古生代各個時代「最強種」的畫像。引螈看了大概也會引發思鄉之情吧！看起來完全沒有要襲擊身旁女性的樣子，這樣我就放心了。不過這麼「和樂融融」的美術館，就我所知是不存在於世界上啦。

小頭短脖子，體型大也很可愛

最近遛狗時也會一起遛羅氏杯喙龍 (Cotylorhynchus romeri)。這種體長超過 3.5m 的龐然大物，走起路來慢吞吞的，所以不需要牽繩。小狗似乎也習以為常，能在絲毫不驚嚇的狀況下一起散步。這樣看起來，杯喙龍好像滿好飼養的，本來以為這種大小要養在室內很麻煩呢！

杯喙龍是有著像酒桶般身軀的單孔類，最主要的特徵，就是一顆跟身材不成比例的小頭，而且是植食性動物。飼養杯喙龍要注意的是，正如你所見，因為頭太小，脖子一定不長，嘴巴沒辦法接近地面。所以給水盆不要放在地上，而要架高放在杯喙龍嘴巴碰得到的地方。

依據「紀錄」，杯喙龍是二疊紀非常具代表性的動物之一。當時單孔類最大等級有巨大異齒龍，或是亞歷山大伊氏獸，兩者幾乎是同樣尺寸。

根據 2016 年發表的研究，杯喙龍所屬的卡色龍類，可能為水棲。的確，如果是水棲，就可以解決「嘴巴無法靠近地面」的問題。短短的四肢，比起在陸地上行走，應該更適合在水中滑動。

這本圖鑑和你想的不一樣！

這些尺寸各異的生命型態，光用看的就讓人興奮雀躍。尤其是現今已經不存在的古生物，更是有種說不出的浪漫。只要打開圖鑑，多姿多采的物種一定能刺激你的好奇心與求知欲。

在這麼多的圖鑑裡，最容易被忽略的就是「真實感」。

不論是在單張的圖片，或是還原各種年代各個場景下，通常都不容易判斷出古生物的實際體型究竟有多大。當然，圖鑑內都會標註「體長 1m」「全長 3m」之類的「數字」。但是光只有數字真的有點⋯⋯

於是本書《真實尺寸的古生物圖鑑》因而誕生了。將各個年代的古生物，配置於現代（生活周邊）的風景中，看了必定可以具體感受到「一般圖鑑」裡刊載的古生物，原來「竟然這麼大（或這麼小）！」的「真實感」。

本書收錄的「古生代生物」，涵蓋自前寒武時期末期的「埃迪卡拉紀」，到古生代末期二疊紀的代表性古生物，並且將牠們放置於現代生活場域。包括史上最初的霸者奇蝦、古生代「幕後英雄」三葉蟲、最早期的陸生四足動物魚石螈、大型的巨脈蜻蜓、有巨大背帆的異齒龍等，一般圖鑑常看到的「名人們」，各位可從本書中真實感受到牠們的「實際大小」。

本書的審定群，是曾經協助《古生物黑皮書系列》的群馬縣立自然史博物館人員，作者由衷感謝。而書中最重要的插圖，則是由上村一樹先生繪製各種古生物，再由服部雅人先生將這些「名人」融入現代場景。美術設計由《古生物黑皮書系列》的 WSB inc. 橫山明彥先生負責，文稿編輯則由技術評論社的大倉誠二先生擔任。

對於本書，我個人最大的期望是，閱覽本書的各位都能在看到古生物融入現代生活時，為那種逼真和震撼而感到興奮，並且樂在其中。

趁此先說明一下，古生物的尺寸是藉由分析化石而來，會根據取材的資訊而有差異。

本書採用了「代表性的尺寸」。事實上生物本身就存在著「個體差異」，嚴格來說不能算是「尺寸」資料，充其量只能說是讓讀者簡單輕鬆的「感受」大小。其中有幾張「現代場景」圖，除了主要的古生物外，也讓其他頁面的古生物作為「比例尺」露面。

各位可以找找哪個古生物就藏在何處，並請一定要比對前後頁面，享受一下互相對照的樂趣。

此外，在現代環境的取景上，已經拿掉水棲、陸棲的各種制約。例如實際上為水棲的古生物，也會放在陸地的場景中，請務必注意！而有關正確的生態資訊，會以「○○○紀海洋」的形式（簡單版）呈現，並搭配有助於了解生態的插圖，請加以參考。

本文摘自《真實尺寸的古生物圖鑑˙古生代篇》，2019 年 6 月，如何出版。

• 文／文詠萱

編按：單身長達 10 年的「世上最孤單青蛙」都已經找到伴侶，那__呢？

一人一點錢，救救單身蛙

2008 年時，科學家們在野外發現了一隻瑟溫卡斯水蛙 (Sehuencas water frog，Telmatobius yuracare)，他們將之命名為「羅密歐」，並養在玻利維亞科恰班巴自然歷史博物館 (Bolivia’s Cochabamba Natural History Museum) 的水族館裡。

沒想到，整整 10 年過去了，在 2008~2019 年間，人們居然都沒有在牠的棲息地發現其他野生個體。這讓玻利維亞的環境保護人員非常緊張，因為這很可能代表羅密歐是世界上最後一隻瑟溫卡斯水蛙，假設牠翹辮子了，那這種青蛙也就要絕種了。更慘的是，這種青蛙的平均壽命為 15 年，要是不加緊腳步，可能就來不及了。

為了避免絕種危機，保育人員們積極地在野外尋找雌性的瑟溫卡斯水蛙，同時建立了人工繁殖計畫。但這還不夠，保育團隊甚至在 2018 年為羅密歐建立了一個個人網站，為牠填寫了詳細的交友檔案，並發起募款活動，希望能喚起大眾的注意，讓民眾、科學家、探險家能在野外棲地尋找雌性水蛙個體，讓羅密歐脫離滅絕危機，繼續繁衍下去。

除了上述種種，保育人員還做了許多努力，包括：訪問玻利維亞雲霧森林 (Bolivian cloud forest) 中曾見過此物種的居民，以建立瑟溫卡斯水蛙的足跡地圖；研究棲地水體中物種環境 DNA 及其滅絕原因，並找出方法保護那些留在野外的物種；建立該地區水蛙生物資料庫等等。

真命天女出現啦！

令人慶幸的是，2019 年 1 月，一支探險隊在探索玻利維亞雲霧森林時，竟在溪流中發現了五隻瑟溫卡斯水蛙！分別為三隻雌蛙、兩隻雄蛙，其中一隻雌蛙更正值生育年紀。經過多年等待，羅密歐終於找到他的「茱麗葉」了嗚嗚。

探險隊領導者 Teresa Camacho Badani 對於兩者間的未來十分樂觀，她深信異性相吸的道理。「羅密歐的個性有點害羞，他目前相當健康，喜歡吃東西；而這隻茱麗葉的個性截然不同，她精力充沛，時常游泳，有時候會試圖逃跑。」

危機未解除，兩棲動物陷困境

這些被帶回來的水蛙們將會進行健康檢查，以防止弧菌、真菌傳染病，當然也要讓羅密歐與茱麗葉見面，想辦法創造宇宙繼起之生命，繁衍出未來可以回到自然棲息地的後代。

在過去，瑟溫卡斯水蛙曾在玻利維亞雲霧森林內的溪流、河流與池塘等不到 10 個地點被發現。這些棲地曾有豐富的水生蛙生態，然而，目前玻利維亞、厄瓜多及秘魯的水蛙正在迅速減少，牠們面臨到各種威脅，包含氣候變遷、棲地破壞以及外來種鱒魚等。

全球野生動物保護組織的 Chris Jordan 表示：「將動物帶回圈養是有風險的，但由於野外青蛙數量太少，目前無法長期確保會持續繁殖，不得不帶回人工繁殖。」相關團隊表示會盡力恢復玻利維亞森林特有種青蛙，並將相關寶貴經驗提供給目前正面臨絕種的類似物種。

羅密歐找伴的故事引起了人們對於兩生類動物困境的關注，雖然故事有了好的發展，但人員並未在找到茱麗葉的溪流附近發現其他水蛙，這讓他們對於生態系的健康仍然十分擔憂。

參考資料

• World’s ‘loneliest’ frog gets a date. bbc 2019.01.15