遇見科學

 
張清風表示，團隊發現，當生殖季節來臨時，珊瑚體內的「醣基化雌性荷爾蒙」濃度會快速增加50至100倍，並伴隨珊瑚大量產卵，而釋放醣基化雌性荷爾蒙至海水中，藉此傳遞珊瑚集體產卵訊息的關鍵角色。
張清風笑著說，這項新發現讓團隊覺得十分有趣，儘管珊瑚沒有像人類一樣有「行動電話」可以互相聯絡，卻同樣可以透過荷爾蒙來「互通有無」，箇中過程也說明大自然的奧妙與無奇不有。
事實上，珊瑚生態遭受汙染的窘況，不僅讓海洋大學團隊積極投入人工復育珊瑚的可能性，其他關心珊瑚保育的環保團體同樣也是憂心忡忡，像是國內就有許多保育組織長年為珊瑚礁進行「健康檢查」，並有許多環保義工投入淨灘、淨海的具體行動。儘管如此，保育速度仍追趕不上珊瑚受到汙染的程度。
長年觀測珊瑚的中研院生物多樣性研究中心研究員陳昭倫與團隊就發現，在墾丁海域一帶的珊瑚生態，已逐漸出現從「多元」走向 「單調」的情況，原本以軸孔珊瑚為主的群聚生態，慢慢轉變成以「微孔珊瑚」及「藍珊瑚」為主角；換言之珊瑚的「生物多樣性」正逐漸受到影響中。
「搶救珊瑚礁態要多管齊下，首要之務就是先設立珊瑚生態保護區」，中研院生物多樣性研究中心研究員邵廣昭表示，除透過人工復育、減少海洋垃圾等方式來搶救珊瑚生態外，還需要仰賴其他方法來多管之下。當中，最重要的當務之急，就是在海域中規畫出珊瑚生態保育區，禁止人為開採與破壞，讓美麗珊瑚可以有一個安身立命的家園，不會受到環境汙染，幫助這些可愛生物恢復原有的多元面貌，讓珊瑚可以繼續生生不息。

多采多姿的珊瑚礁不只有「海洋熱帶雨林」的稱號，更是許多海洋生物賴以維生的寶貴家園，但多數人只看見珊瑚的美麗生態，卻不了解珊瑚究竟從何而來，為了解箇中奧妙，海洋大學校長張清風帶領研究人員組成團隊，歷經長期研究，終於成功在珊瑚體內選殖出生殖細胞指標基因「vasa」，為人工復育珊瑚之路找到更多生機。
「珊瑚生殖過程一直是許多科學家想要解開的生態面紗，希望能藉此找到復育珊瑚的方法，搶救汙染日益嚴重的珊瑚礁。」談起研究動機，張清風有感而發指出，受人為汙染、盜採、全球暖化、海洋垃圾等影響，讓珊瑚白化與生態破壞情況日益嚴重，不但使珊瑚礁分布區域持續減少中，全球更有六成珊瑚礁陷入生態亮紅燈的環境危機中，若人類不趕緊亡羊補牢、展開搶救行動，恐怕有朝一日將再也看不到絢爛奪目的美麗珊瑚礁！有鑑於此，張清風決定帶領團隊研究人工復育珊瑚的可能性。
張清風表示，「在汪洋大海中，生物要傳宗接代沒我們想像中容易，得努力克服天敵的虎視眈眈。」為提高繁衍後代的生殖成功率，避免受精卵被天敵吃掉，珊瑚會「集體排放精子與卵子」到大海中進行受精，再藉由海水推力將受精卵帶到適合的環境中生長。
目前科學家已知道珊瑚是經由珊瑚蟲經年累月生長，並逐漸累積碳酸鈣骨骼而形成的美麗生物，但對於珊瑚的生殖行為如何運作，卻仍摸不著頭緒，大家都想知道珊瑚是藉由什麼機制來調控生殖細胞的發育呢？箇中關鍵為何？
為解開珊瑚生殖密碼，研究團隊透過組織切片觀察珊瑚內部構造，以了解珊瑚體內生殖細胞的特性，並從中確認珊瑚也具有vasa基因，可作為生殖細胞指標基因。
這項發現不但領先全球，亦有助於團隊了解珊瑚的生殖機制，以及如何啟動生殖細胞的發育，未來更有機會藉此培育珊瑚種苗，進行珊瑚的人工復育。
除找到影響珊瑚生殖細胞發育的關鍵基因外，張清風表示，大家更想了解為何珊瑚會 「集體產卵」，難道彼此之間有什麼「通風報信」的聯絡管道，所以才會一起約好在同個時間產卵嗎？這個問題直到研究團隊首次發現珊瑚也具有雌性荷爾蒙的衍生物「醣基化雌性荷爾蒙」，且能發揮傳遞訊息的功用後，才找到解答。

8月22日傍晚，台灣第一位天主教樞機主教單國璽傳出因為肺腺癌而病逝耕莘醫院，消息傳出後，引起社會大眾高度關注。罹患癌症的他向來以正面態度與癌細胞共處，永不放棄的積極人生觀令人景仰。他的離世不只讓教友深感不捨，也讓癌症議題再次受到重視，不少病患都想問，何時才能有更有效的癌症治療方式問世，讓我們的生命之旅可以走得更長遠些。
除了民眾期盼出現更具療效的抗癌良方外，世界各國科學家也積極透過各種方法找尋那把「治癌之鑰」。像是成功大學化學系特聘教授葉晨聖就帶領研究團隊，投入兩年時間利用肺腺癌細胞進行實驗，成功研發出可以比傳統抗癌藥物提升三成療效的「金奈米棒複合抗癌藥劑」，還能有助於減低食慾不振、掉頭髮、嘔吐等治療副作用的發生。研究成果不但引起醫學界重視，更登上國際頂尖材料科學與應用科學期刊《Advanced materials》的封面故事。
「相較於傳統治癌方式，金奈米棒複合抗癌藥劑可以讓戰鬥力更上層樓，」葉晨聖表示，傳統抗癌藥物注入人體內後，往往在藥物還未抵達癌細胞前就開始釋放運作，使得療效因為無法「直達病灶」而七折八扣，導致治癌能力降低。因為傳統治癌方式成效有待改進，讓團隊開始思考是否有更好的方式來幫助患者提高療效，因而決定著手研究，經長期實驗，終於研發出近紅外光搭配金奈米棒複合藥劑的心血結晶。
葉晨聖表示，這項創新方法是將金奈米棒表面包覆具有孔洞的二氧化矽，並在孔洞中裝填治癌藥物，並利用雙股DNA將洞口封住，團隊形容這就像是用網子將洞口包覆起來一樣，藉此確保藥物分子不會在輸送至癌細胞的過程中「漏出來」，等到藥物抵達病灶後，就可讓患者身體照射近紅外光，藉此讓原本封裝藥物的金奈米棒孔洞被近紅外光的熱能破壞，進而幫助藥物「破網而出」，針對癌細胞進行標靶治療。
葉晨聖舉了一個妙喻來形容這樣的過程。他表示，人體的抗癌過程就如同上戰場打仗，藥物必須像士兵一樣衝到最前線抵禦癌細胞的攻擊。但傳統治癌方式是讓士兵 （藥物）自己上戰場，過程中很容易因舟車勞頓而有傷亡，以至於戰力打折扣；但如果是透過金奈米棒複合藥劑，則可化身為一輛「抗戰專車」，專門運送士兵前往第一線抗敵，讓治癌療效可以有效提升，避免無謂的損失。

葉晨聖表示，簡單來說，「金奈米棒複合抗癌藥劑」就像是用來專門運送治癌藥物的「交通工具」般，負責讓抗癌藥物可以準確到達癌細胞展開治療。這對癌症療程來說很重要，透過良好的輸送過程，才能讓藥物真正發揮作用，達到藥到病除的效果。
而團隊研究也發現，金奈米棒複合藥劑的肺腺癌細胞治療率比單純只使用傳統抗癌藥物的成效來得好，實驗結果顯示約可提高三成療效，且有助於降低副作用、減緩患者身體不適感。
何謂近紅外光？一般人可能對這個名詞不是很熟悉。葉晨聖解釋，在科學界，近紅外光具有「生物之窗（biological window）」的稱號，其特性是藉由近紅外光可輕易穿透人體或生物皮膚的特性進行深層組織治療，且由於人體組織對近紅外光的吸收能力低，因此對人體組織的傷害也可以降到最低，因而有利於進行人體深層組織的治療，作為治癌利器。
葉晨聖表示，除了肺腺癌外，金奈米棒複合藥劑亦能針對其他癌症，裝載合適的抗癌藥物來「對症下藥」，提高療效。團隊曾以會發出綠光的子宮頸癌細胞（GFP expressing HeLa cells）進行實驗，並同樣利用金奈米棒複合藥劑與近紅外光照射來進行抗癌療程，結果發現原本會發出綠光的子宮頸癌細胞因藥效發揮而無法發出綠光，顯示金奈米棒複合藥劑亦可應用在肺腺癌以外的癌細胞中。
團隊指出，目前成大已將這項技術申請台灣與美國專利，並與成大醫院攜手合作、從事動物實驗中。研究團隊估計，最快三年之後，就能向衛生署提出人體實驗申請，希望能在未來為提高癌症療效找到更多生機。

長得比一個人頭還大的林投果、植物的葉子比家中窗框還大，以及各種香蕉，類似這些在台灣罕見的熱帶雨林植物，將於九月十四日起，在台北華山文創園區紅磚六合院內，預定以常設方式呈現。
負責策展的李家維表示，會選擇華山文創園區做為對外開放展出的場地，因為「生態保育和環境變遷危機問題，影響最大的是年輕人，如果不能及早認識這類危機，他們往後日子可能很苦，會束手無策。」因此當他知道華山文創園區，這幾年發展有吸引力，又是年輕人喜歡聚集之地，可直接將保種觀念傳遞給年輕人。尤其紅磚區是個寬大無阻礙的空間更讓李家維心動，「這些熱帶雨林植物配合典雅建築空間，會更顯出其特性。」
最後李家維和華山文創園區董事長王榮文達成協議，就在華山紅磚區打造熱帶植物展區，展覽名稱定名為「花草雨林」，李家維不諱言，在華山栽植熱帶植物會有許多困難，像是「溫度、溼度、亮度及病蟲害，工作人員會憑經驗克服。」李家維說，展場內晚上開亮燈行光合作用，白天暗光讓植物休眠，生活晝夜顛倒，植物會放在適當的罩子中，也會有噴霧設施保持溼度。
展出的植物有些已在野外瀕臨滅絕，在世界剩下沒幾棵，李家維指出，工作人員會盡全力照顧，希望參觀民眾只要用看不要觸摸。王榮文也表示，展場內會把植物高掛在空中，而下方的場地，仍可做展覽等其他活動，甚至考量做生意，主要是讓熱帶雨林在文創園區內，也可發揮文創價值。

隨地球氣候與生態環境巨幅變遷，許多物種正逐漸消失，甚至滅絕。近年來，各國政府或科學、環保組織，紛紛展開保存物種計畫，期能盡力降低物種消失的危機。
2007年台灣成立「財團法人辜嚴倬雲植物保種暨環境保護發展基金會」，推動保種中心營運，並由清華大學生命科學系教授李家維擔任保種中心執行長。
短短六年，「辜嚴倬雲植物保種中心」成了世界第一的熱帶植物保種中心，目前收藏20785種各式熱帶植物；保種中心在第一期的五年計畫中，已蒐集共十六大科植物，包括蘭科、薑科、芭蕉科、赫蕉科、竹芋科、棕櫚科、天南星科、鳳梨科、山茶科、蘿摩科等。
李家維指出，這些熱帶植物都是來自世界各地，有些是民眾無私捐贈，或保種中心低價購買來，也有專人到各地蒐集，或向植物園交換來的。
在保種中心十六個植物類群中，其中有四類是世界最豐富的科類：蘭科最多6718種、秋海棠714種、蕨類植物1507種、鳳梨科則是1903種。李家維舉例國人熟悉的鳳梨科在世界就有三千種，只有一種生長非洲，其他分布在中南美洲，只有一種可吃，因為有人在照顧，其他種不結果肉，但鳳梨附生在樹上結雨水成「水杯」，扮演調節生態角色，使得動物可不落地仍能生活；可是由於亂砍，使樹上「水杯」落地，鳳梨活不了，動物無處可棲身，物種快速減少。
保種中心也收藏許多稀有的秋海棠，李家維表示，不少種是分布在狹小的環境，像是廣西石灰岩、山區洞穴中，有世界獨一無二的秋海棠。因為洞穴及石灰岩特種地質及氣候，形成艱困環境，使其他植物難生存，自然演化出不同的物種。但隨環境開發，山洞被彌平，物種漸消失，雖然地球原生物秋海棠科現發表1500種，也許還有300～500種存在，只是未被發現，但李家維憂心，現有物種消失太快速，未來變化難測。
保種中心在物種保護方法上，因植物來自世界各地，會隨植物特性做不同的保護，雖然這些植物都生長在熱帶或亞熱帶，但像秋海棠長在海拔較高區，因此中心量身打造「水牆花房」，用水降溫，使環境涼爽；其他像是光的強暗、風量大小及溼度高低等，都會因應每種植物特性做安置，李家維指出，為永續此計畫，雖不能全部植物都量身打造生長環境，但都盡可能打造出讓植物可勉強適應的環境。
除了熱帶、亞熱帶植物外，保種中心也收集沙漠多肉類植物3664種，保種方法就需強光、少水、排水系統好的特性。全球植物六成以上集中在熱帶雨林，而這些植物的種子並不適合低溫及乾燥的保存環境，如棕櫚科植物的種子，落下來一個月、甚至幾天內不種植就會壞死。因此李家維認為，要想保存熱帶植物種源，建立植物園進行「異地保種」，是唯一選擇。
這幾年，保種中心規模大了，有人希望開放觀光收門票、有人提議蓋實驗室創造營收，全被李家維一口回絕，他鐵了心只做一件事：蒐集、照顧植物。他表示，保種中心成立五年，有很多團體申請參觀，做校外教學或觀摩，都被無情婉拒，保種中心是一個不對外開放的保種基地，主要怕病蟲害被帶進去。
李家維意識到，他的任務就是「與時間賽跑」。李家維下一階段目標，就是繁殖這些保育物種，進行「複份」，然後在台灣各地廣設展場，除可降低保存風險，也讓大眾有親近它們的可能。

在航空科技日新月異的發展下，要讓飛機升上青天、穿越雲霄已不再是難事，但隨著環保意識抬頭、也讓節能減碳重要性日益提高，許多學者專家除了在技術上精益求精外，更努力想方設法降低飛機飛行的碳足跡。像是來自淡江大學的一群師生團隊，就花了三年時間集思廣益研發出台灣第一架運用太陽能作為動力來源的無人飛機「鸑鷟」號，寫下打造太陽能無人載具的歷史新頁。
其實，國內研發無人飛行載具（UAV）的歷史不算短，帶領學生長期投入無人飛機研究的淡江大學航空太空工程學系副教授馬德明表示，比起需要由飛行員駕駛的飛機，無人飛機具有生產成本低、機體結構相對簡單、好維護等優點，因此近十年來蔚為一股潮流，不少學術機構、國防軍事部門、民間企業都紛紛投入無人載具的研發。
但現行的無人飛機大多以內燃機作為動力來源，不但重量較重也不環保，有鑑於此，他們決定幫無人飛機來場「創新小革命」，在大家腦力激盪下，團隊將太陽能運用在無人載具上，嘗試用低汙染的太陽能電池做為UAV的動力來源，並很有巧思地將團隊心血結晶取名為「鸑鷟」號。馬德明表示，其名稱來自鳳凰的古名，帶有鳳凰展翅的翱翔之意。
將太陽能與無人載具相結合的構想看起來不難，但實際去做卻不容易，馬德明解釋，比起一般飛行載具，太陽能動力飛機需運用更複雜的空氣動力原理，同時還得思考太陽能動力與機翼面積間的關係，而相關設計更牽動著飛行速度、升力、阻力等參數，只要改變其中一個參數，其他參數就會跟著改變，可說是「牽一髮動全身」。
為了讓太陽能動力無人載具可以擁有最佳的性能設計，研究團隊研發出一套飛行性能參數方程式，從中計算出機翼面積與飛行速度兩者間的最佳關係設計，讓無人載具在運用太陽能作為動力來源時，可以兼顧良好的飛行速度，避免顧此失彼。
馬德明表示，要讓研發太陽能無人飛機的夢想可以成真，最重要的設計核心在於如何規畫出性能穩定的「太陽能電源管理系統」，以藉此透過太陽能電池來獲得最大功率，提供足夠的飛機飛行與電腦系統電力所需。他表示，這套電源管理系統涵蓋「太陽能電池」與「最大功率追蹤系統」、「電池管理與電力轉換裝置」等三大主軸。每個主軸各司其職，像是太陽能電池與最大功率追蹤就是用來收集太陽能，並持續追蹤太陽能板的最大功率點；而電力轉換裝置則是把供電電壓轉換成無人飛機載具系統所需要的電壓。透過彼此的分工與合作，讓無人飛機可以順利從太陽能取得動力，為環保助上一臂之力。

馬德明說，「鸑鷟」號身長2公尺、展翼3.7公尺、最佳飛行時速可達34公里，飛行速度比一般摩托車的時速略慢些，重量則將近9公斤。經過團隊的改良與測試，正式誕生的「鸑鷟」號已於日前在戶外試飛成功，不但令師生雀躍不已，也意味著無人飛行載具研發歷程的一大突破。
而隨著航太技術突破與運用，無人飛機的用途也愈來愈多元，不再像一開始只是運用在國防軍事領域中，而是可以取代載人機具從事許多危險任務，為飛航安全提升不少。馬德明表示，無人飛機的應用廣泛，除了可以進行軍事情資偵查、目標搜尋定位外，還能運用在地形地貌的攝影監控、觀測農業漁業發展等情況，尤其每年七、八月都是颱風頻繁報到的季節，對於災情勘察如地形景觀的破壞程度、森林火災的蔓延情況等，無人飛機也都能發揮很好的觀測功能，可作為公部門與民間用來觀測與目標偵測的利器。
不過受限於成本與能源轉換效率考量，目前鸑鷟號仍需仰賴鋰電來產生動能，推動機體起飛升空，儘管如此，鸑鷟號已為太陽能動力無人飛機的研發邁出一大步，團隊表示未來將採取具有高能源轉換效率的太陽能板做為全程飛行的動力裝置，希望藉此讓無人飛機運作可以更具節能減碳成效。

由於金剛猩猩、紅毛猩猩等巨猿類生物體型龐大，因此位於食物鍊頂端的牠們幾乎沒有什麼天敵，照理說牠們可以活得健健康康、安養天年，但事實上，這些智商幾乎僅次於人類的靈長目動物，其生態卻面臨日益嚴峻的考驗。
原因為何？裴家騏語重心長表示，造成金剛猩猩、黑猩猩等靈長目動物生態出現危機的首要原因就是人為開發導致棲息地遭破壞，隨著工業化與城市開發腳步加快，愈來愈多雨林、森林成了開發商眼中的處女地，怪手、伐木機堂而皇之地將一處處森林剷成平地、搭建起一棟棟高樓或工廠，無形中也讓金剛猩猩等生物逐漸失去了遮風避雨的美麗家園。
除了人為開發外，全球暖化與氣候變遷也是加速猩猩生態受影響的原因之一。隨著全球溫度升高，發生森林大火的可能性也隨之增加，不但可能燒毀大片面積的原始樹林，易會導致猩猩、猿猴等動物生命遭受池魚之殃。
不只如此，一直存在的野生動物走私貿易也是讓猩猩生態拉警報的原因。以紅毛猩猩為例，裴家騏說，二十多年前，台灣曾興起一股飼養紅毛猩猩BABY風潮，在「有需求就有供應」的市場機制下，數百隻、甚至上千隻紅毛猩猩寶寶透過走私方式被賣入台灣市場進行販售。

還記得電影《金剛》中那隻高大威猛、力大無窮的金剛猩猩嗎？相信許多看過電影的人都會對這隻聰明又手腳敏捷的「男主角」留下深刻印象。事實上，在台北市立動物園內也有兩隻人氣紅不讓的金剛猩猩「黑皮」與 「寶寶」，總是吸引許多大朋友、小朋友慕名而來。
不過，這陣子高齡已經四十七歲的雄性大猩猩「黑皮」，卻出現連續幾天食慾不佳、無法進食、行動力變差等情況，經過獸醫師麻醉檢查後發現黑皮爺爺不但舌根腫脹化膿，之前甚至有突發性心跳呼吸中止、意識不清等現象，經過醫療團隊緊急治療後，才慢慢甦醒。醫生認為年紀很大的黑皮可能有年老中風的情況。
猩猩也會中風嗎？屏東科技大學野生動物保育研究所教授裴家騏表示，靈長目生物可以分為猿類與猴類。其中，猿類又可分為小猿與巨猿，像是人類與金剛猩猩、紅毛猩猩、黑猩猩就都是屬於巨猿類，而常見的台灣獼候則是猴類的一種。他指出，動物本來就會出現與人類相近的疾病如癌症、心血管疾病等，就連家裡飼養的狗、貓等寵物都會出現三高與肥胖問題，更何況是與人類同屬靈長目、人科的金剛猩猩。
台北市立動物園動物組組長石芝菁表示，「黑皮」名為西部低地大猩猩，也就是一般人所熟悉的金剛猩猩，從分類上來看，屬於哺乳綱、靈長目、人科。其原始分布地與棲息區主要以非洲的熱帶雨林為主，從低地到海拔三千公尺的山地雨林、竹林都能看見牠們的蹤影。
在飲食型態上，有些人會以為看起來有點兇猛的金剛猩猩是肉食主義者，事實上牠們是以素食為主的雜食動物。石芝菁說，金剛猩猩的食物中有八成五以上是樹葉、莖與嫩芽，有時也會吃一些植物的根、花、果實及昆蟲等。
石芝菁表示，巨猿類動物因為與人類同屬一類，所以其智商在野生動物排名中可說是「名列前茅」，根據科學家研究，猩猩的智商相當於人類五歲幼童的聰明程度，也因此讓牠們的學習力特別好，不但會模仿人類的動作，也會出現社交行為等生態。以金剛猩猩為例，主要是屬於一夫多妻制的團體生活型態，由雄性猩猩帶領家庭成員一起生活。像是電影《泰山》中，人類的小孩泰山就是由金剛猩猩一家子養大成人。
猩猩跟人類一樣，會怕熱、怕冷也會變老、生病。石芝菁表示，以黑皮爺爺四十七歲的年齡換算成人類來看，相當於人類八十多歲的高齡，因此體力與活力也大不如前。目前黑皮爺爺雖然已經恢復意識，但手部與嘴巴動作仍然不是很協調，動物園醫療團隊已經決定對黑皮爺爺進行長期照護，希望牠能早日恢復原有元氣。