螢火蟲會利用閃光來吸引異性，不過這樣的生物體發光同時也會引來掠食者的注意。然而這一篇發表在《動物行為》（Animal Behaviour）上的新研究發現，如果對掠食者來說，閃著光的螢火蟲吃起來並不可口，往後牠們便會避開閃光。
科學家製作了一隻假螢火蟲(綠光LED燈)，並在旁放置了美味可口的蟋蟀、或者是有毒的螢火蟲Ellychnia corrusca，接著放出一隻跳蛛。雖然一開始蜘蛛馬上就攻擊這兩種昆蟲，不過攻擊過有毒螢火蟲的蜘蛛，之後就會立即避開閃爍的LED燈。
在野外，不管是可口或者難以下嚥的螢火蟲常常生活在共同的棲息地，所以如果蜘蛛或者其它掠食者嘗過苦頭，就會避免接近閃爍的燈光，因而同時造福了兩種螢火蟲。
資料來源:ScienceShot: Avoid the Blinking Light [16 November 2011]
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。
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：
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：
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。
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）」：
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。
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：
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。
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：
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。
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
討論功能關閉中。
儘管毫不起眼，在歧異多樣的棲地與微環境中，確實棲息著亟待發現的神奇寶貝們。這個專欄將依序介紹這個季節會出現在台灣各個角落的有趣微生物。
發光蕈，發光的真菌，跟螢火蟲同樣是會發出冷光（bioluminescence）的生物。雖然有時候被稱為螢光蕈，但其實它的發光原理和螢光大不相同。有別於螢光（fluorescence）需要用外來的光源激發，冷光則是由生物體內的化學反應來產生光。簡單來說，發光的過程是由一個被稱為螢光素酶 （luciferase）的蛋白氧化一個稱為螢光素（luciferin）的化學分子，在這裡過程中產生了光子而發光。
能夠產生冷光的生物，從陸地上的螢火蟲，叩頭蟲以及蕈類【圖一】，到海洋中的弧菌屬【圖二】以及雙鞭毛蟲門，甚至磷蝦都演化出冷光系統。以螢光素酶和螢光素產生冷光看起來似乎是個簡單的化學反應，但其實它沒那麼簡單。
螢光素酶與螢光素只是統稱，實際上不同物種螢光素酶的蛋白質序列並不一樣，參與的螢光素也不同2。
螢火蟲的螢光素酶以及螢光素的分子組成早在 1968年3與 1978 年1已經被科學家所解開，但是真菌的螢光素是直到 2015 年才為人們所知6，而第一個真菌螢光素酶的序列甚至到了 2018 年底才被解開4。除此之外，發光機制的不同，也讓各物種發出顏色不一樣的光。例如發光真菌發出的是波長介於 520 到 530nm 間的綠光，而細菌大約是 490 nm，不同螢火蟲物種發出的光，從綠光到黃綠光（538 – 570 nm）都有。
發光蕈是什麼時候被發現的呢？ 古希臘哲學家亞里斯多德（Aristotle）以及古羅馬作家老普林尼（Pliny the Elder）曾經描述過發光的木頭。但當時對他們而言，發光的木頭僅是一個既夢幻又神秘的自然事件。直到 1954 年，奧地利化學家 JohannFlorian Heller 才著手研究它，首先確認了發光的原因是木頭裡真菌菌絲的傑作。
真菌中只有傘菌目（Agaricales）中某些類群的真菌具有發光特性，包括 Omphalotus lineage 當中的 12 個物種、Armillaria lineage 裡面的 10 個物種，以及 Mycenoid lineage 裡面超過 50 個物種都會發光。至於這些發光的真菌，是不是來自相同祖先？它們可能是從同一個祖先演化出來，經過一段時間後，部分種類喪失了發光的特性。它們也有可能是因為某種共同需求，而都演化出類似的發光系統。這一點至今仍是個未解之謎。
更有趣的是，不同真菌物種的發光部位不盡相同。譬如 Armillariamellea 在生活史中，只有菌絲體時期會發光，但是形成子實體之後就不會。但是在台灣常見的螢光小菇 Mycena chlorophos上，則是在菌絲體及子實體的蕈傘與蕈褶皆會發光，而蕈柄則無【圖1】。
由於發光小菇在台灣的普遍性，目前台灣發光小菇的採集記錄最多，研究此真菌的報告亦最多。
其中，嘉義大學園藝系洪進雄教授研究的是發光小菇菌絲體的培養條件8。中興大學高孝偉教授研究團隊則記錄各地發光小菇的特性。目前發光小菇都是在竹林中才能找到；不同地點採集到的小菇在發光特性上略有不同，像是在台灣北部石碇以及三義所採集的樣本不會發光，中南部的溪頭及墾丁的樣本同時有發光與不發光的個體，而在阿里山、臺南、屏東、花蓮所採集的樣本則都會發光。然而，利用分子方式所建立的親緣關係可區分石碇、三義跟中南部的樣本，但無法用來區分發光與不發光的樣本10。
至於其他 Mycena 屬的發光蕈物種，由於種類繁多（全世界大約有五百多種），要以外部形態來鑑定是有名的困難。近幾年高孝偉教授研究團隊利用形態及分子方法，鑑定出台灣新種墾丁小菇（M. kentingensis ）7、晶瑩小菇（M. jingyinga ）、鹿谷小菇（M. luguensis ）及維納斯小菇（M.venus ）9。
此外，中央研究院蔡怡陞副研究員的研究團隊也以定序全基因體的方式，致力研究發光真菌的演化。他們採取的策略是：分別取出發亮與微弱或不亮的真菌組織 RNA，定序後進行轉錄體（transcriptome）比較，根據表現程度的不同來推測可能參與發光機制的基因。
既然提到了發光蕈演化的過程可能跟功能有關，接下來你便想問：為何真菌要發光？為誰發光？我們知道螢火蟲發光是為了求偶，那真菌是不是也是為了繁殖下一代而發光？的確，科學家對於真菌發光所提出的假說之一，便是真菌利用發亮的子實體來吸引昆蟲啃食，並幫忙散播孢子。
一群科學家在巴西椰林（Coconut Forest） 裡做了個實驗來驗證這個假說5。他們的目標是Neonothopanus gardneri （屬於前述 Omphalotus lineage 其中一員），想知道它們發光的目的是否與繁殖有關？
他們做了19 個假蕈，上面黏著發出發光波長 530 nm 的 LED 燈，來模擬野生 N. gardneri 所發出的光。對照組則是把燈關掉的另外19 個假蕈。他們把假蕈放在森林裡，連續觀察五個夜晚，記錄吸引到的昆蟲。實驗的結果顯示，發光的假蕈吸引了六隻鞘翅目（對照組為零）和 17 隻雙翅目（對照組為四）的昆蟲，證實它發的光具有吸引昆蟲靠近的功效。
雖然有這樣的實驗佐證，但其他發光的真菌物種是否也是為了吸引昆蟲而發光呢？有些發光蕈只有無性世代的菌絲會發亮，它們顯然是為了別的理由才這麼做的。另外有個假說認為，發光的反應是蕈類在分解腐爛木頭時，為了移除過程中產生的有毒活性氧（reactive oxygen species），而產生的代謝副產物。不過目前尚未有相關研究可以支持這個假說。
說了這麼多演化或是機制，科學家又為什麼要研究冷光機制呢？冷光除了真的很夢幻之外，它們有沒有實際上的應用？當然有的，冷光可以被運用在生物研究上。你可以利用基因工程，把螢光素酶蛋白表現在某些特定的生物細胞內，當作標記。這樣一來這個細胞不需要激發就會發光，可以藉由偵測發出來的光來追踪細胞，而且在活體細胞也能夠觀察。或是也可以把螢光素酶基因接在啟動子後面，幫助科學家來偵測某個特定基因轉錄的程度。
說完這些有趣而費解的謎題，若想一窺它們的廬山真面目，5-9 月在下過雨的嘉義阿里山、新化國家植物園、屏東墾丁的竹林或是山區，都是造訪它們的好去處。2018 年我們也在台東太麻里發現它們的蹤跡。賞發光蕈需要在全暗的環境下，建議選擇已經熟悉的步道或是在白天先探過一次路，最好攜伴同行。會長香菇的地方一定既潮濕又溫暖，是同時觀察青蛙的好地方，但也是愛吃青蛙的掠食者（如蛇）活動的好地方。此外有些昆蟲（包括蟑螂）也喜歡吃香菇，你也有機會遇見。賞菇，也就同時是個觀察大自然各種生物生態的好時機。
本文轉載自MiTalkzine，原文《夜光派對- 叢林中的夢幻發光蕈》
歡迎訂閱微雜誌MiTalkzine，加入 MiTalker 的行列，一起來認識這個星球上千萬種各式各樣的微生物吧！
你上次看到號稱生態指標的螢火蟲是什麼時候？近年越來越多民眾加入賞螢行列，光是三到五月一個繁殖期，在台中苗栗幾個熱門地點，平均每年湧入數十萬人賞螢。大家對生態環境越來越重視，因此更重要的是讓更多環境恢復至螢火蟲棲地的品質。今（2016）年，台北市政府工務局在木柵、榮星花園、大安森林公園三個地點，分別推動螢火蟲棲地保育與復育工作，在前兩個地點，工務局把焦點放在棲地的改善與擴大，目的是要增加螢火蟲現有數量；而大安森林公園則是二十多年前曾出現螢火蟲，如今早已不見蹤影，工務局在當地進行復育，希望螢火蟲「回家」，讓民眾不用千里迢迢跑到郊外，就能在都市中獲得點點螢光相伴。
然而此舉是不是有可能對當地生態帶來負面影響？在原先螢火蟲已經絕跡的地點進行復育有沒有爭議？會不會成為另一種放生不成反放死？這些問題對主導這次計畫的台大昆蟲系教授楊平世來說都早已想透徹，但他也謹慎表示，地點選擇的評估必須小心、小心、再小心。
「我其實本來是不贊成的。」從事昆蟲研究三十年，雖已到準備退休的年紀，楊平世仍活躍於昆蟲界，他說，隨便亂放螢火蟲，很有可能引起大災難。人類基於自身物種觀點，引入原本不屬於當地的外來種，就可能因為干涉物種互動關係，最後反而破壞生態平衡。
事涉敏感，選在大安森林公園進行復育，其實是層層考量下的決定，楊平世說，「如果過去不曾有螢火蟲出沒，我就不支持」。這次在大安森林公園野放的螢火蟲以黃緣螢為主，黃緣螢是生長在台灣平地、低海拔地區的螢火蟲，喜歡棲息在水流流速較緩的水域中，並且以水中的螺貝類為食。考量地緣相近，團隊選擇來自木柵公園和動物園的黃緣螢族群，作為這次野放的種源，而這個決定背後也有科學：「假若野放族群沒控制好，很容易引起基因汙染，產生島內中間型。」也就是說就算是同個品種，分屬不同族群，也會因為居住地的不同，在基因上有些微差異，選擇地緣鄰近的族群是一個折衷的辦法。
此外，為了不破壞當地生態，如何選擇幼蟲的糧食也很重要。這次一共放了兩種田螺、一種川蜷，而在放這些物種前復育團隊也做了很多功課。楊平世提到，要放田螺之前，必須先對當地生態進行徹底的調查和評估，否則新物種的加入很容易產生競爭、破壞生態平衡。這次在大安森林公園因為沒有原先在地的田螺，所以比較不會產生競爭問題。
螢火蟲復育前期，除了要進行棲息地處理外，還得在實驗室培育螢火蟲，分階段在地點施放。在春秋兩季螢火蟲的繁殖期間，楊平世會透過評估田螺數量（螢火蟲幼蟲糧食），來判斷當地環境是不是能承受目前的螢火蟲野放數量，評估後再進行增減。即使螢火蟲順利野放了，這個任務仍還 不 算 結 束，復育團隊仍需要繼續觀察螢火蟲在當地生活的狀況。若要說一個復育計畫到底成不成功，則是以最後出現的螢火蟲成蟲數量來判斷，若達到野放數量的十分之一，計畫就稱得上成功。
負責這次螢火蟲採種、飼養的國立台北護理健康大學通識中心兼任助理教授吳加雄則認為，不管在哪，野放後的維護，往往才是復育的最大挑戰，民眾對生態不夠了解，也成為後續維護的最大困難。我實地走訪位在大安森林公園的小生態池，周圍圍繞著茂密的野薑花，吳加雄說，這是為了營造葉子交疊的空間，讓成蟲棲息；不只如此，為避免螢火蟲受城市光害干擾，大安森林公園生態池旁的路燈，也採用波長 590 奈米的琥珀色光 LED 燈，讓螢火蟲「看不見這些光源」，一方面兼顧人類照明需求、也能減少人工光源對螢火蟲造成的負面影響。
如此費心的設計，在民眾眼裡卻不一定視如珍寶。從棲地打造設計到完工，全程參與的吳加雄告訴我，畢竟有些民眾還是以「漂不漂亮」的角度來檢視螢火蟲生態池，因此不是以「景觀」為主要考量的螢火蟲復育棲息地，若成為生態素養不夠高的民眾、野放外來種（如吳郭魚）的新地點，復育計畫就可能前功盡棄。
目前已於 2015 年 11 月、2016 年 1 月及 2016 年 4 月，在大安森林公園進行三次螢火蟲野放工作，吳加雄表示目前已野放 400 隻黃緣螢，而在四月底的觀察中記錄到約 100 隻次（因計算時無法排除是否重複計算，無法確定多少隻，而以隻次計算）。
台灣最早的螢火蟲紀錄來自 1911 年學者 Olivier 與 Pic 的觀察，當時發現台灣總共有 21 種不同的螢火蟲； 1930 年代，日本學者在台灣的調查，讓螢火蟲種類上升到三十多種；1990 年代以後，螢火蟲調查進入活躍期，光是目前知道的種類就有七十幾種，分布區域遍布全台。
楊平世說，如果這次計畫能成功，未來勢必會有更多人想加入復育行列，但復育帶來的優劣其實一體兩面，需要對當地生態情況有所掌握，才不會讓原本的好事一樁不小心反而成為當地生態問題。
參考資料
