臺灣首部科普教育電影 葡萄的不思議 奇幻旅程 一窺橡木桶中的微型世界從葡萄汁到葡萄酒， 經典專欄 貓咪也會染疫？ 從動物的感染傳播探討新冠病毒的演變 經典專欄 在「發現新事物」的過程中， 科學家如何看待每一次的實驗？ ISSN:0250-331X 9 770250 331001 09 NT$249 633 92022月號 與莊景燊導演、王銀國監製 一同探討科技與人性
SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 9 1 本期邀請繪製《科學月刊》626期封面的插畫家東駿 Dung 的過程酵母菌間彼此激盪，交織出了每一口成熟的風味，造就出香氣醇厚的葡萄酒。舞臺設定在葡萄酒桶，裡頭的酵母菌們在葡萄汁裡上演一場如同海盜在浪花上展開驚心動魄的冒險。發酵帶領讀者進入葡萄酒裡的科學世界。的童話韻味，仔細端倪每個角落會發現不同有趣的細節。這期請他以「在酒桶裡的微生物世界」為主軸，Jiun製作。他的作品風格細膩，畫裡充滿濃厚 Contents 2022 SEPTEMBER633期 封面說說話 陳俊堯 p08封面故事1 釀酒時的微生物魔法 增加葡萄酒釀造風味的細菌 林志輝 p12封面故事2 不是所有酵母菌都能釀酒 如何分離、鑑定出好的釀酒酵母菌？ 蔡孝倫 p20封面故事4 不只是酒精發酵！ 如何將葡萄釀成酒？ 鄒修銘BSP p24封面故事5 花香、奶油、榛果味？ 系統化品飲葡萄酒的色香味 李國譚 p16封面故事3 臺灣的葡萄可以釀酒嗎？ 種出適合釀酒的好葡萄 p06封面故事引言 交織於葡萄酒中的風味魔法 編輯部 p29葡萄酒知識Q & A
科學月刊 2022.92 News Focus 4 先有花還是先有授粉者？／人工凝膠比身上的軟骨更好用？ 5 超級耐旱雜草／拯救禿頭！控制毛囊生死的化學物質 Contents-2 書 摘 78 《厲害了，我的生物》 專 訪 74 人型 AI，能取代摯愛的親人嗎？ 《科學少女》導演莊景燊、監製王銀國專訪／羅億庭 科學不一樣 70 第三種細胞分裂方式 「無合成分裂」背後的發現之旅／張樂妍 科學‧出走 32 在家也能釀酒？葡萄酒自釀之道／鄭建瑋 顯 影 36 火炎山／邵思齊 專 欄 40 數不勝數：2022 年阿貝爾獎 連結「拓樸、幾何、動態系統」的先驅者－蘇利文／高連庸 46 格物致知：希格斯粒子十歲了！ 「上帝粒子」當年怎麼被物理學家發現的？／郭家銘 52 生生不息：貓咪為什麼也會確診？新冠病毒與動物的糾葛／陳貞志 58 潛移默化：蛋殼、檸檬、醋加豆漿就能做出豆腐？ 藏在大豆製品中的化學／王喬蒂、徐靖亞、蔡敏郎 64 物換星移：SpaceX 星鏈衛星墜落 我們該注意太空天氣嗎？／林建宏、沈敬華 填問卷．拿新書 只要於 2022 年 9 月 30 日前，完 整填寫讀者問卷調查，就有機會 獲得聚光文創出版的新書《厲害 了，我的生物》。 問卷內容請至 reurl.cc/ZbXDm3 或掃描 QR code，並詳實填寫， 否則將喪失抽獎資格。 獲獎名單將於 2022 年 10 月 5 日 之前公布於《科學月刊》網站 （www.scimonth.com.tw）。 reurl.cc/ZbXDm3
SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 9 3 你我的半徑五公尺走進編輯室 最近，重溫了在兩個月前就收看過的日劇《半徑 5 公尺》（半径5メートル），因 寧（風土條件等，都是影響葡萄酒風味與品質的關鍵。而一支葡萄酒的好壞，除了單釀造葡萄酒不只是一門藝術，更是一門科學。然而，酵母菌種類、葡萄的品種、章中也提到橡木桶內究竟是發生了哪些化學變化，才得以讓葡萄蛻變成葡萄酒。萄遇上酵母菌，改變的絕對不只是葡萄汁少了糖、多了酒精如此而已。所以，文雖然理論上，釀造葡萄酒不外乎就是採收、榨汁、發酵、熟成等步驟。但是當葡適合釀酒特性的釀酒酵母菌。葡萄酒書籍，我們從釀酒酵母菌切入，告訴讀者如何從眾多酵母菌中，找出具備（可能離未成年讀者稍微遠一點）的主題——葡萄酒的釀造科學。不同於市面的我想這期的封面故事，也是以相似的心境誕生的。我們選了與你我生活距離不遠許瑣碎不起眼，但只要用不一樣的角度觀察，都會是一篇又一篇精采的報導。徑五公尺，指的就是貼近讀者日常，探討在生活周遭發生的事情。這些主題，或第一天，新主管告訴她：「二折寫的都是自己身邊半徑五公尺以內的題材。」半一折組工作，因為一次的失誤後被調到以日常生活為題材的二折組。在她調職的劇情圍繞在一本女性週刊的編輯部中，主角從原本在講求搶快及追求聳動話題的為它的觸動人心而再回味了一次。 tannin 最後，為了慶祝《科學月刊》連續三年獲得中小學生讀物選介優良讀物，我們的增添不少樂趣。）、甜度、平衡度等客觀的標準外，因人而異的味蕾及感受，也為品飲 Facebook 粉絲專頁現正也舉辦「2022 徑五公尺。或許未來的哪一天，你會看見它成為某一期《科學月刊》的封面故事。雜誌。前些日子不小心錯過科月內容的讀者也歡迎上網填寫，跟我們分享你的半《科學月刊》試閱計畫」，只要填問卷就送副總編輯 李依庭 臺北市科學出版事業基金會 董事長：劉源俊 董 事：于宏燦 朱慶琪 邱韻如 林翰佐 胡維平 高甫仁 曾耀寰 蔡孟利 顧 問：王文竹 周成功 林基興 郝玲妮 高涌泉 羅時成 出版者：科學月刊社 理事會 理事長：蔡孟利 理 事：曲建仲 于宏燦 朱慶琪 林翰佐 邱韻如 紀延平 曾耀寰 蔡政修 執行總監：趙軒翎 編輯部 總編輯：林翰佐 副總編輯：趙軒翎 李依庭 編輯委員：王文竹 王伯昌 曲建仲 江建勳 李志昌 李精益 阮明淑 周鑑恆 林秀玉 林宮玄 邱韻如 金升光 金必耀 門立中 紀延平 范賢娟 倪簡白 高啟明 高憲章 張大釗 張敏娟 陳妙嫻 陳彥榮 陳鎮東 陳藹然 單維彰 景鴻鑫 曾耀寰 程一駿 程樹德 黃正球 黃相輔 楊正澤 葉李華 廖英凱 管永恕 劉宗平 蔡兆陽 蔡孟利 蔡振家 鄭宇君 鄭運鴻 鄭宜帆 韓德生 嚴如玉 嚴宏洋 蘇逸平 編輯顧問：王明蘅 古宏海 朱麗麗 吳明進 吳家誠 周延鑫 周榮泉 洪萬生 洪裕宏 胡進錕 孫維新 張 復 張勝祺 陳文屏 陳章波 陳國成 曾惠中 楊玉齡 劉仲康 駱尚廉 魏耀揮 蘇益仁 蘇振隆 編 輯：羅億庭 張樂妍 美術編輯：黃琳琇 業務部 業務專員：廖本翔 財務顧問：江旻壕 創刊於 1970 年 本期為第五十三卷第九期 第 633 期 發行於 2022 年 9 月 中華郵政北台字第 0677 號執照登記為雜誌類交寄 行政院新聞局版台誌第 0934 號 科學月刊社 地址：106013 臺北市大安區羅斯福路三段 77 號 7 樓 電話：(02)2363-4910 傳真：(02)2363-5999 網址：www.scimonth.com.tw 電郵：scimonth@scimonth.one 製版印刷：赫偉有限公司 總經銷 : 聯華書報社 圖文版權有任何疑慮請洽編輯部，廣告刊登及雜誌訂閱請洽業務部。本刊所刊登文章內容皆為版權所有，非經本刊同意不得作任何形式的轉載或複製。
科學月刊 2022.94 NEWS FOCUS Lavaut, E., et al. (2022). Pollinators of the sea: A discovery of animalmediated fertilization in seaweed. Science, 377(6605), 528-530. Zhao, J., et al. (2022). A synthetic hydrogel composite with a Strength and wear resistance greater than cartilage. Advanced Functional Materials, 2205662. 先有花還是 先有授粉者？ 人工凝膠比身上的 軟骨更好用？ 「授粉」（pollination）一詞是指透過昆蟲或風等媒介 傳播植物花粉的行為，不過近期在《科學》（Science） 發表的研究指出，授粉者可能在植物出現之前就已 經存在。 這個特別的授粉者是一種甲殼類中的等足目動物 Idotea balthica，但牠們傳播的不是花粉，而是富有 黏液的藻類精子。紅藻龍鬚菜（Gracilaria gracilis） 生長在溫暖的海域，科學家過去認為海藻是透過海 流播雄性配子體的精子，但 I. balthica 宛如海裡的蜜 蜂，在紅藻龍鬚菜中棲息、穿梭，同時也把紅藻龍 鬚菜表面的精子沾黏在自己身上，然後傳播到雌性 紅藻龍鬚菜的配子體上，幫助它們受精、繁殖。 雖然目前 I. balthica 對紅藻龍鬚菜繁殖的貢獻還未能 被量化，但這項研究說明除了植物以外，也有其他 生物群和動物間存在像是授粉一樣的交互作用。紅 藻龍鬚菜約於八億年前就存在於地球上，陸生植物 則是在 1.4 億年間出現，因此這種以動物作為媒介 的授精方式，很可能起源於植物上陸之前。 你有膝蓋、關節痛的問題嗎？或許未來可以不必再 擔心了！科學家研發出一種適合作為退化軟骨替代 品的凝膠，它不僅更加牢固，預防關節磨損的效果 也比天然軟骨更好。 由於沒有血液幫助養分的運輸，軟骨磨損和退化是 不可逆的老化現象，於是科學家一直想製造出可替 代受損軟骨的人工軟骨。由美國杜克大學（Duke University）領導的研究團隊將聚乙烯醇（polyvinyl alcohol）結合細菌纖維素（bacterial cellulose），製 作出吸水性極佳的水凝膠，具有類似膠原蛋白的伸 展性。經過重複測試，發現這種材料製作出的人工 軟骨，它的可壓縮性和延展性都超越了天然軟骨； 模擬步行帶給膝蓋的壓力後，發現它的耐磨性甚至 是天然軟骨的三倍，可同時保護關節表面和人工軟 骨，減少使用造成的磨損。 研究人員表示，這項新材料可以為受損的關節表面 進行持久的重新修復，未來也有望大大改變現階段 的醫療方式。 （123RF） （123RF）
FOCUSNEWS SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 9 5 Moreno-Villena, J. J., et al. (2022). Spatial resolution of an integrated C4+ CAM photosynthetic metabolism. Science Advances, 8(31), eabn2349. 超級耐旱雜草 科學家最近在雜草叢中找到一種超級耐旱的植物， 並重新定義了光合作用的類型。 植物為了適應極端環境，已演化出不同的光合作用 方式。例如 C4 植物（玉米、甘蔗等）將二氧化碳以 四個碳的化合物儲存，提升它在白天高溫下的生產 能力；CAM 植物（仙人掌、蘭花等）則是在晚上儲存 四碳化合物， 白天再將化合物轉化為二氧化碳使用， 可生活於長期缺水的乾旱環境。由於這兩種作用時 間、 位置都不一樣的光合作用方式使用了相同的酶， 因此在過去被科學家認為是植物為了適應不同環境， 而各自演化出的光合作用類型。然而，科學家最近 發現一種被視為雜草的植物⸺馬齒莧（Portulaca oleracea），竟然同時擁有這兩種作用途徑。 研究顯示，C4 和 CAM 被完整的整合在馬齒莧的光 合作用中，且兩種反應在同一顆細胞中發生，CAM 的代謝產物甚至能直接被利用於 C4 的作用過程。 C4+CAM 光合作用目前只在馬齒莧的葉肉細胞中發 現，如此高的耐旱性和光合作用效率卻是前所未見。 科學家表示，C4+CAM 的植物將為作物改良帶來嶄 新的可能。 近期發表於《生物物理學期刊》（Biophysical Journal） 的研究表示，竟然有單一化學物質可以調控毛囊細 胞的再生和死亡。這項發現不僅是禿頭的救星，更 可能加快傷口的癒合。 毛囊是人類唯一能夠定期再生的微小器官，毛囊中的 幹細胞更關乎表皮傷口的修復。研究人員發現一種被 稱作轉化生長因子β（transforming growth factor beta, TGF-β）的蛋白質，它可以控制毛囊中的細胞 和幹細胞分裂、形成新的細胞，具有抵抗或促進細 胞凋亡（anti- or pro-apoptosis）的雙重作用。如果 細胞製造一定數量的 TGF-β，毛囊細胞就會分裂、 生長，不過 TGF-β一旦過量就會導致細胞死亡。 如果能夠更清楚 TGF-β促進細胞分裂的方式，以及 這種物質和其他基因之間的交互作用，或許就可以 促進毛髮生長，甚至幫助傷口復原。解決禿頭的救 星也許會在不久後的將來出現。 Dinh, K., & Wang, Q. (2022). A probabilistic Boolean model on hair follicle cell fate regulation by TGF-β Biophysical Journal, 121(13), 2638-2652. 拯救禿頭！ 控制毛囊生死的 化學物質 （123RF） （123RF）
科學月刊 2022.96 封面故事 交織於葡萄酒中的 風味魔法 遠在 8000 年前，人類就學會釀造葡萄酒。時至今日，在盛產葡萄的 歐洲和地中海區域，葡萄酒已是餐桌上不可或缺的元素。 串串晶瑩剔透的果實如何變成價值不裴的葡萄酒，採收、破皮、 榨汁、浸泡和發酵等步驟是釀製好酒的不二法門。看似容易， 但不同的葡萄品種、風土條件都會影響它的風 味。更重要是在釀酒酵母菌的作用下， 使得木桶內的葡萄悄悄熟成蛻變。 自然與人為因素的交織作用下，每 一支葡萄酒，都是世界上獨一無二 的藝術品，也讓每一口葡萄酒， 成為品酒者心中最美好 的存在。
SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 9 7 COVER STORY
封面故事 2 科學月刊 2022.912 釀酒酵母菌（Saccharomyces cerevisiae，又稱啤酒酵 母或麵包酵母）是一種獨特、具有悠遠利用歷史的單 細胞真菌。雖然在埃及與中國古文明中，都有關於釀 酒或製作麵包的記載，但一直到 19 世紀現代微生物學 逐漸發展成熟後，特定發酵菌株的使用與專門製作的 菌酛，才成為釀造工業的慣例。發酵菌株對於釀造產 品的特性與風味具有決定性影響，能產生難以模仿的 迷人風味，可以說是風味與香味的精靈。良好的酵母 菌株不但需要具有特色風味，還須具備高發酵效率、 高酒精耐受性、生長快速、風味良好等特性。 不是所有酵母菌都能釀酒 酵能力。化碳的產生速度，推斷釀酒酵母菌的發兩分子的二氧化碳，因此可以透過二氧形態觀察開始，再進階以基因定序比對。耐受性等特性。味、高發酵速率、高酒精產率、高酒精適合釀酒的釀酒酵母菌需要具備特色風在鑑定釀酒酵母菌時，可以先由顯微鏡酒精發酵過程中每分子酒精會伴隨產生 林志輝 教授兼系主任。現為臺東大學生命科學系副臺灣大學生化科技系博士， Take Home Message 如何分離、鑑定出好的 釀酒酵母菌？ （123RF）
封面故事 2 431 5 SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 9 13 ° Bx 為「白利糖度」（Degrees Brix），代表在 20° C 情況下，每 100 公克水溶液中的蔗糖克數。 註 怎麼分離、鑑定釀酒酵母菌？ 酵母菌原指所有的單細胞真菌，而在自然環境中有 非常多的酵母菌物種，其中也不乏具有高效率發酵 能力的種類，但是真正能符合釀酒需求的物種只有 釀酒酵母菌。釀酒發酵產生的酒精可以抑制其他微 生物生長、甚至殺死它們，但隨著酒精濃度增高， 酵母菌自己也會受不了而停止發酵。若把酵母菌能 夠忍受的最高酒精濃度稱為酒精耐受性，釀酒酵母 菌大多至少具有 8 ％的酒精耐受性，最高的酒精耐 受性約為 14 ％，也就是一般葡萄酒的最高酒精濃 度。至於非釀酒酵母菌的物種，酒精耐受性通常低 於 5 ％，不具良好的酒精耐受性與高發酵產率。因 此在酵母菌篩選、分離的過程中，能否快速篩除不 適合的酵母菌是技術關鍵。 釀酒酵母菌與其他酵母菌或微生物最大的差異是釀 酒酵母菌在高糖度、無氧發酵、高酒精濃度的環境 中適應力很強，因此常存在於具有高糖度水果的果 皮上，例如葡萄。釀酒酵母菌會在其他微生物、酵 母菌快速利用葡萄糖或是蔗糖發酵、累積了低濃度 的酒精之後，再接替這些早期菌群主導酒精發酵， 直到釀酒酵母菌本身的酒精耐受性上限為止。釀酒 酵母菌在發酵早期的競爭力其實不強，因此在篩 選、分離時需要特別注意，以免浪費大量人力、物 力，又鑑定出許多不需要的酵母菌物種。 根據筆者的經驗，在篩選、分離、鑑定時建議選用 高糖度、表皮受損，或是開始出現發酵現象的全熟 或過熟水果，加入適量的開水打成果泥，加入砂糖 再調整糖度至 20 ° Bx〔註〕 ，並加入藥用酒精調整酒 精濃度至 3 ％，靜置於 24 ～ 20 ℃的環境發酵約數 週至一個月，直到無明顯二氧化碳氣泡產生。最後 再以酵母菌平板培養基，例如 YPD（yeast extract–peptone–dextrose）培養基，進行四區劃線分離， 再挑選乳白色、半光澤的圓形菌落（圖一），保存與 鑑定菌株。 在篩選釀酒酵母菌時，以培養基進行四區劃線分離，再挑選乳白 色、半光澤的圓形菌落，進行菌株保存與鑑定。（作者提供） 圖一 鑑定酵母菌可以先由顯微鏡觀察形態著手，典型的 釀酒酵母細胞呈現卵圓形（圖二），所以我們能先 排除細胞呈現絲狀、長串、長橢圓，或是檸檬形的 菌株。至於進階的鑑定，則需要進行基因序列的聚 合酶連鎖反應（polymerase chain reaction, PCR） 定序、比對。由於釀酒酵母菌的內轉錄間隔區 （internal transcribed spacer, ITS）〔註〕 序列長度
封面故事 3 科學月刊 2022.916 在葡萄酒的領域裡，釀酒師是舞臺上閃耀的明星，受 愛酒人士追捧，葡萄酒的釀造更是兼具科學與藝術的 工藝，考驗著釀酒師的技巧與天賦。然而在歐洲傳承 百年的古老酒莊裡，頂尖的釀酒師會謙遜地說他們並 無所長，只要有好的葡萄自然能釀出美酒。在葡萄品 質不佳的年分，他們寧可放棄一整年辛苦栽培而得 的果實，也不敢冒險出手而賠上酒莊的名聲。法文 「terroir」一詞在中文常譯作風土或風土條件，是決 定葡萄及葡萄酒優劣的關鍵。但更精確的意涵則是指 一個葡萄園生態系裡涵括的所有元素，包含天（日照、 臺灣的葡萄可以釀酒嗎？ 分集中在少量的高品質果實。的葡萄農還會修除過多的果串，以利養保有葡萄酒釀造所需的糖度及風味。海洋型氣候，最利於釀酒葡萄生產，可但釀酒品質略差。蟲性，適合生產鮮果及作為根砧利用，釀酒葡萄的標準；美洲與雜交種則具抗歐洲葡萄品種歷經數千年馴化歷史，為中緯度夏乾冬雨的地中海型氣候和溫帶種植土壤的養分和水分不能過多，歐洲 李國譚 灣大學園藝系教授。生理與育種，現職臺果及溫帶果樹栽培、士，專長為葡萄、莓康乃爾大學果樹學博 Take Home Message 種出適合釀酒的好葡萄 （123RF）
SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 9 17 封面故事 2 431 5 溫度、雨量、風向等氣候條件）、地（土壤、水分、 園區方位等地理條件）、人（田間栽培、整枝修剪、 釀酒技藝與文化傳統等人文條件）三個面向，以及 位居這個生態系中心的主角⸺「葡萄」的種類與 品種特性。 葡萄的種類與品種是先決條件 現今葡萄的品種不可勝數，但大抵可分為起源於西 亞美索不達米亞平原（現今伊拉克所在地）的歐 洲種、源自北美的美洲種，以及由兩者雜交而來 的歐美雜交種。考古紀錄顯示，歐洲種葡萄在新 石器時代末期開始被原始人類所利用，至今已有超 過 7000 年的歷史，是人類最早馴化的作物之一。 葡萄的使用與西方文明密不可分，隨著西亞、埃 及、希臘、羅馬、基督教文化的發展，歐洲種葡 萄的栽培逐漸普及於地中海地區。後來又經各地 葡萄農世代栽培篩選後，發展出適應現今各地風 土的特定品種，例如法國波爾多的卡本內蘇維濃 （Cabernet Sauvignon）、白蘇維儂（Sauvignon Blanc ）、勃根地的黑皮諾（Pinot Noir）、夏多 內（ Chardonnay ）、西班牙里奧哈的田帕尼優 （Tempranillo）、義大利托斯卡尼的山吉歐維榭 （Sangiovese）等。而這些歐洲種葡萄的特性，也 定義了現代人對釀酒葡萄品種的標準與印象。 源自北美的美洲種及歐美雜交種葡萄，可以抵抗起 源於北美洲的重要蟲害⸺根瘤蚜（Daktulosphaira vitifoliae），具有抗蟲性。起因於 1850 年代人為疏 失將此害蟲引入歐洲，百年來這類具抗蟲性的葡萄 品種已成為歐美葡萄產業上不可或缺的一環，在不 耐病蟲害的歐洲種葡萄栽培區被當作根砧〔註〕 利 用，是歐洲種葡萄及歐洲釀酒產業得以延續的必要 手段。另一方面，美洲種及歐美雜交種葡萄的果實 具有獨特香氣，可作為鮮食用，在日本及東亞各國 頗受歡迎；臺灣最主要的栽培品種巨峰葡萄也是其 中之一。不過這種獨特的香氣在發酵釀酒過程中， 常轉化成略微嗆鼻的氣味，不被專業的品酒人士喜 歡，所以常被視為不適合釀酒的種類。 特定根系，而負責作為根系的品種即稱為根砧。上部可生產高品質果實，地下部則有栽培上所需要的負責提供根部功能的另一個品種上。因此同一植株地殖的手段，將負責生產果實的品種葡萄及果樹栽培上常用嫁接或接枝作為無性繁一段枝條，接到 註 法國的卡本內蘇維濃品種 夏末秋初開始轉色 成熟後的葡萄 （作者提供） （123RF）
封面故事 5 科學月刊 2022.924 葡萄酒的品飲乍聽 之下是一項艱深的 活動，與讀者頗有 距離。其實，只要 能掌握以「色、香、 味」三方面進行分 析的系統化品飲技 能，我們就能夠自 行評判酒質優劣， 享受葡萄酒多層次 的美好。 花香、奶油、榛果味？ 品酒時，我們可試著分析酒的甜度、酸度、酒精、單寧，葡萄酒有多樣的香味，可分為發酵時、發酵後添加、陳年品酒要有適合的環境和酒杯，開瓶後觀察酒的顏色，可以推論品種、泡皮時長、陳年程度等。過程所產生的香氣，以及人為疏失造成的缺陷氣味。再利用它們組成的複雜度和平衡判斷酒的品質，找到自己喜好的葡萄酒。 鄒修銘BSP 高山情境搭配。登山客，致力探索葡萄酒與軟體工程師、盲品愛好者、 Take Home Message 系統化品飲葡萄酒的色香味 （123RF） 首先，你需要準備好一處適宜品酒的環境。白天有自然日光、通風良好的房 間最為合適。若是在晚上品飲，燈光也須接近自然白光，黃光則會使酒色判 斷失準。空間的周遭也需要注意，不能有氣味干擾源，例如廚房旁或餐廳、 麵包店裡等環境就不適合。此外，參加者不得擦香水、噴體香劑、抽煙、吃 味道濃重食物，或滿身大汗、體味濃重，以免影響自己與他人品飲。 雖然國際上多使用 ISO 杯〔註〕 作 為標準化品飲酒杯，不過讀者也可 使用自己的酒杯，只要杯型呈「肚 STEP 1 品飲前準備 國際標準化組織（International Standards Organization, ISO）設 計的標準品酒杯。 註
SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 9 25 封面故事 2 431 5 手持酒杯傾斜 45°，背後墊上白紙來觀察酒色。（作者提供） 以手持酒杯，將酒杯傾斜 45 °，背後墊上白紙來觀 察杯中的酒（圖二）。在觀察其「色」之前，須先 檢查酒中是否有雜質。如果釀造過程未掌控好衛生 條件，就可能導致微生物汙染，產生如大顆棉絮般 的雜質。如今釀造工藝先進，已極少發生這種情形， 需要和讀者說明的反而是哪些酒中物質「不算」雜 質。酒中有些肉眼可見的物質： 若發現杯底或瓶底有如鹽粒般的白色物質⸺酒 石酸（tartaric acid）結晶，屬正常現象。 葡萄酒經過陳年，會產生碎屑狀甚至片狀的酒 渣⸺單寧（tannin）凝結沈澱，不算雜質。 有些酒莊為了保留更多風味，釀造後不會將酒過 濾、澄清。因此酒液和一般的酒相比更為混濁， 這是釀造技法選擇造成的差異，也不是雜質。 確認完酒中雜質，接著觀察酒色。紅酒顏色來自紅 葡萄皮上的花青素（anthocyanin），含量因葡萄品 種而異。如黑皮諾（Pinot Noir）的顏色淺，而 卡本內蘇維濃（Cabernet Sauvignon）顏色 深，而釀造過程中浸泡葡萄皮的時間長短 也會影響顏色深淺。白酒則因不泡皮釀 造，酒色來源是葡萄本身殘留的葉綠 素，加上浸泡橡木桶、氧化所導致。 白酒陳年期間會因氧化作用，酒色 隨時間增加而愈來愈深，從青綠到 檸檬黃，再轉為金黃、琥珀色。紅 酒陳年除了氧化之外，色素也因為 與酒石酸作用而減少，呈紫色至寶 石紅，再從石榴石紅轉為磚紅，顏 色隨時間轉變得愈來愈淺，因此我 們可從酒色約略推出陳年程度。 大口小」的鬱金香型即可，這種形狀的酒杯能 夠聚集葡萄酒的香氣。記得請勿使用水杯、馬克杯等 杯口朝外的杯子，否則香氣無法聚積；更不 要使用一般紙杯，杯壁的聚乙烯（PE） 塗膠碰到酒液，會與酒精發生反應而產 生不好聞的揮發臭味。選好酒杯後， 將酒液倒至杯中肚子最寬的位置（圖 一），留出上部空間以聚集香氣。然後 需要再準備一張白紙，用來觀察酒色。 STEP 2 挑選杯型呈「肚大口小」的鬱金香型，將酒液倒至 杯中肚子最寬的位置，留出上部空間以聚集香氣。 （ 123RF ） 圖一 觀酒色 葡萄酒裡濁濁的物質是什麼？ 圖二
科學科學月刊 2022.9出走32 試葡萄酒自釀之道！質，再依文中方法，在家嘗特性，找出自己喜歡的性透過熟悉各種葡萄酒的風味維持適當溫度。葡萄品種有限，釀酒時也須和發酵過程，因此臺灣的酒由於溫度也會影響葡萄品質分離菌種維持規模化生產。酒方式。新世界酒廠則利用釀造手法，是傳統酒莊的製然菌相，加上古老的栽種和維護葡萄園的生態環境和自 Take Home Message （123RF） 記得 2018 年筆者在《科學月刊》上發表過〈超越千年的釀造工藝―啤 酒〉，當時正值精釀啤酒風潮當道，一時之間有許多富有實驗精神的新 創精釀啤酒問世。臺灣也出現幾家專門供應自釀啤酒原料與設備的網站 或供應商，使許多人都曾經參與自釀啤酒運動，精釀啤酒的文化已經在 臺灣萌芽且穩健成長中。但今天筆者不談啤酒精釀，而是要跟讀者分享 「葡萄酒」如何自釀。 葡萄園的天然酵母 與啤酒相比，釀造水果酒相對簡單得多。簡單來說，只要葡萄汁裡的糖 度夠，理論上在炎熱的臺灣夏天，將開瓶過一段時間的葡萄汁放在常 溫下幾天，這瓶葡萄汁就應該要變成葡萄酒。因為天然環境下酵母菌 （Saccharomyces spp.）到處都有，尤其容易在高糖度水果的表面中被發 現，特別是環境適應能力強的釀酒酵母菌（Saccharomyces cerevisiae） 更是無處不在。然而這種方式，其實是利用野生的酵母菌釀酒，自然容 易同時引來一些雜菌，將葡萄汁釀成醋，飲用後還可能導致疾病。 要釀出一瓶好喝的葡萄酒，過程中可能還要經過不同菌種（如乳酸菌） 在家也能釀酒？ 鄭建瑋 系副教授。銘傳大學生物科技學 葡萄酒自釀之道
科學 出走 SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 9 33 引起的蘋果乳酸發酵（malolactic fermentation）。 因此營造葡萄園裡的良好生態環境，並且在葡萄酒 釀造過程中，透過各種工藝創造酵母菌適合的生長 環境，從而引導發酵過程，便是幾千年葡萄酒釀造 的不二法門。 因為每間葡萄園的天然條件不同，不同地區的微氣 候與土壤地質差異，再加上葡萄園主家傳的獨門葡 萄園藝技術，營造出每一個葡萄園不同的生態條 件，自然使葡萄園裡的酵母菌相富有獨特性。這種 不再另外加入人工純化培養菌種的釀酒方式，就是 所謂的天然菌種（natural culture）釀酒方法。天 然菌種必定是混和菌種，菌相的組成受葡萄園本身 的地利條件影響，每塊土地都不一樣。利用不同葡 萄園種植的葡萄和附生的天然菌種釀酒，讓每一個 葡萄莊園產出的葡萄酒都有獨特的個性，這就是所 謂的「風土」（goût de terroir，土地的味道），葡 萄酒的出生地在一定程度上決定了它的價值。 有了天然酵母，就能釀出好酒嗎？ 法國波爾多等著名葡萄酒產區裡，有許多標榜維持 用天然菌種釀酒的傳統著名酒莊，不餘遺力地維護 他們的葡萄園環境。他們利用傳統方法種植葡萄， 意味著延續自古以來的有機栽種方法，並且限制單 位面積產量，保存葡萄園的土地生產能力，也保留 生活在園裡的微生物菌相。另外，穩定良好的天氣 和氣候對於葡萄園來說也非常重要，即使是名牌酒 莊，在不同年分出品的葡萄酒價格也可能會有極大 的落差。 一般人的常識中，總是認為年分愈早、存 放愈久的酒，品質也會愈好，因此價格也更高，其 實並不盡然。對這些酒廠而 言，維護傳統製酒方法和穩定的氣候是再 重要不過的事情，更決定葡萄酒的價錢。 另一方面，所謂的新世界葡萄酒，生產於美 國、澳洲等地，因為葡萄酒事業發展得較晚，沒有 歐陸傳統葡萄酒產區經營多年的葡萄園生態環境和 傳統製酒方法，很難利用天然酵母菌種來釀酒，只 能選擇菌種庫裡分離自傳統葡萄酒產區的優良菌 種。這些菌種曾透過現代生物科技方法篩選、純 化、培養，甚至已經基因定序，所以釀酒者對於這 些菌種的生長條件、發酵產物已瞭若指掌。又由於 新世界葡萄酒生產商大多採用規模化生產模式，在 菌種與葡萄品質必須嚴格控管的情況下，新世界的 葡萄酒因而具有商業化的優勢。 了解以上這些問題以後，在家釀葡萄酒其實真的不 難：只要有葡萄汁和酵母菌，將兩者混合，找一個 適當的環境，置放一段時間以後，就有自釀的葡萄 酒可以喝。然而，雖然能輕鬆釀出一桶葡萄酒，卻 不代表可以釀出一瓶好喝的葡萄酒。 （作者提供）
科學科學月刊 2022.9出走34 找到適合釀酒的葡萄 首先，若要釀出好喝的葡萄酒，你需要找 到高品質的釀酒葡萄，以及適合這種葡萄 的酵母菌種。對於酵母，我們其實沒有什麼 選擇，只能向新世界葡萄酒業者看齊，上網 找適合的商業釀酒酵母。以「葡萄酒酵母」當關鍵 字，利用 Google 搜尋，可以找到數以百計的商業 酵母產品。 接下來的問題，就是該選擇哪一種酵母？這個問題 和前面所提到的各地區葡萄酒廠所面臨的問題一 樣，每一種葡萄總是有一個最適合它的酵母菌，只 能夠碰運氣或做過無數次的嘗試，才能找到最理想 的組合。 臺灣一直以水果王國著稱，生產各種高品質水果， 其中也有品質很好的葡萄。臺灣的主要葡萄產地集 中於中部地區，以巨峰葡萄為大宗，全年都可生產， 風味因季節而有差異。這種葡萄香甜不澀，適合作 為餐桌水果，但是要當葡萄酒的原料就顯得不夠。 由於釀酒葡萄需要更強烈的單寧（tannin）、更多變 化與層次感的滋味，因此巨峰葡萄並不適合用來釀 酒。有鑑於此，臺灣釀酒業者一向以來都以黑后葡 萄來釀紅葡萄酒，這種葡萄源自日治時代的混合種， 顏色深且糖度高，又經過幾十年的馴化和育種，早 已適應臺灣的氣候。利用現代農業技術，黑后葡萄 幾乎全年都有收成，因此臺酒和各家民間酒莊都有 許多以黑后葡萄釀製的產品，也多有喜愛者。只是 這種葡萄不是國際間的主流品種，較不受重視，且 因臺灣高溫多雨，葡萄品質難以管控，使得業者很 難釀造出符合國際標準的葡萄酒。臺灣白葡萄酒所 用的金香葡萄雖源自國外的麝香葡萄（muscat）， 卻仍有類似的問題。因為氣候因素，若用金香葡萄 來釀製白葡萄酒，受熱、氧化後的口感讓釀出來的 白葡萄酒難以與歐美進口的麝香葡萄酒匹敵。 在臺灣自釀葡萄酒，幾乎沒有別的選擇，僅可從前 述兩種葡萄開始。筆者建議可以直接到葡萄園選購 葡萄，季節上最好選擇靠近秋天的 8 ～ 9 月，而且 盡可能挑顏色深、酸度佳、單寧高的葡萄。還可以 使用糖度計，視葡萄酒顏色和種類而選擇糖度落在 白利糖度（degrees Brix, ° Bx）20 ～ 30 之間的葡 萄，嘗試釀出屬於自己特色的葡萄酒。理論上 1° Bx 的糖可以轉換成 0.55％的酒精，而釀酒酵母最多只 能讓葡萄酒發酵到 14％左右的酒精濃度，在家用簡 易的設備，能釀出 12 ～ 13 ％酒精濃度的葡萄酒就 很厲害了，這樣通常會留下約 4 ～ 6% 的殘糖，讓 葡萄酒口感更柔順。 至於葡萄汁的挑選，還有另一個方法。如果不打算 （作者提供）找釀酒葡萄來榨汁，也可以上網找進口的冷凍濃縮
科學 出走 SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 9 35 葡萄汁，現在已經能透過國 際網站買到各種專為釀酒用的 濃縮葡萄汁，可以讓玩家釀出 各種不同風味特性的葡萄酒，適合有實驗精神的釀 酒探險家。 在家自釀葡萄酒還有一道關卡：溫度控制也時常是 個問題。釀酒酵母固然可以在 30 ～ 37℃的溫度下 延伸閱讀 鄭建瑋，〈超越千年的釀 造工藝―啤酒〉，《科學月 刊》，第 587 期，2018 年。 生長，但是如果以高溫讓葡 萄快速發酵，葡萄汁裡面的糖分迅速轉換 成酒精時，可能會抑制其他酵素的作用， 進而影響風味在釀造過程的發展，很容易釀 出一種被稱作老化的酒。甚至可能因為醋酸 細菌生長，釀酒不成反變醋，或是釀出帶有類似臺 灣民間傳統那種加糖與米酒發酵、帶雪莉味道的老 化葡萄酒，因此非常不建議用高溫發酵。 一個月過後發酵完成，可以將這桶酒放入冰箱中冷藏一週，讓酒液中懸浮物沉澱之 後再裝瓶。為避免殘糖繼續發酵，裝瓶後可以用 70℃左右的熱水澆淋 30 分鐘殺菌。 測量白利糖度的糖度計 自釀葡萄酒和精釀啤酒一樣，釀製完成之後，與親友或釀酒同好分享時是最快樂的一刻。 如果想釀出好酒，先要熟悉各種葡萄酒的風味特性，再依據自己所想要的葡萄酒性質來 嘗試。所以筆者認為品酒永遠要比釀酒更重要，莫忘想喝好酒的初衷，即是釀酒之道。 （作者提供） 跟著自釀步驟 釀一瓶專屬的葡萄酒！ 在天氣較熱的日子，先在大約一公升左右的葡萄汁中加入整包的釀酒酵母粉。放在 家中溫度較高且沒有開冷氣的房間，讓釀酒酵母快速生長發酵。 接著，在 24 ～ 48 小時內看到瓶子裡產生大量的氣泡後，再將這瓶作為母菌的葡萄 發酵液倒入十公升左右的新鮮葡萄汁裡，繼續在同樣條件下發酵 12 小時。 如果看到葡萄汁開始大量產氣，再將這桶酒放到家中最陰涼的房間，同時將房間冷 氣調到最冷，可能的話設法將溫度控制在 18 ℃以下。如果家中有電子式的酒 櫃，可以直接將釀酒桶放在裡面繼續發酵，並將溫度調到 16 ～ 18℃左右。 發酵完成的總時長大約一個月左右，初期可以看到糖度快速降低，之後糖度 降低的速度愈來愈慢。過程中除了取樣檢查發酵狀況以外，切勿太常打開桶蓋。步驟步驟步驟步驟步驟 1 2 3 4 5 （123RF）
專欄文章Biology 科學月刊 2022.952 貓咪為什麼也會確診？ 新冠病毒與動物的糾葛 Take Home Message 陳貞志 屏東科技大學野生動物 保育研究所副教授，主 要研究領域為野生動物 疾病生態學。 • 類的新冠病毒。他宿主的病毒基因重組，最後演變成感染人蝙蝠攜帶的類冠狀病毒經快速演化，再與其 • 目前已有不同動物感染 COVID-19 大，因此有可能成為新冠病毒的保毒宿主。但不同物種感染後表現的臨床症狀差異極的紀錄， • 毒在保毒宿主物中進一步演化。測，避免民眾與野生動物接觸，才可預防病各國政府應強化野生動物感染新冠病毒的監 2019 年冬日，中國武漢的華南海鮮巿場中瀰漫著 一股另人不安的氣氛。12 月初，巿場員工中已經有 超過一半的人感染了不明的嚴重呼吸道疾病，患者 的症狀包含發燒、乾咳、肌肉無力、呼吸急促、腸 胃道症狀，嚴重者甚至發生頭痛及意識不清等神經 症狀。武漢當地醫院醫師於私下的聊天群組談及， 認為這是 2003 年的嚴重急性呼吸道症候群（severe acute respiratory syndrome, SARS）再次爆發。然 而，許多關鍵的疾病流行資訊直到 12 月 31 日才由 當地衛生機構通報，此時不明呼吸道傳染病已經廣 泛傳染至中國各省及許多其他國家。 （123RF）
生生不息 BiologySCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 9 53 導致此不明傳染病的病原很快被分離及鑑定，屬於 冠狀病毒科（Orthocoronavirinae）的 Beta 冠狀病 毒屬（Betacoronavirus）病毒。由於此冠狀病毒的親 緣關係和感染後症狀與 2003 年所發生的 SARS 相 似，國際病毒分類委員會（International Committee on Taxonomy of Viruses, ICTV）將此病毒定名為 「SARS-CoV-2」（新型冠狀病毒，以下簡稱新冠病 毒），而此病毒所爆發的傳染病則稱為嚴重特殊傳 染性肺炎（COVID-19）。病毒很快地傳播至全世界 各地，並嚴重衝擊全世界所有國家、民眾生活的各 個層面，時至今（2022）年 8 月初，全世界除了少 數資訊不明的國家（如北韓及土庫曼）感染資訊不 明之外，所有國家均有疫情發生，全球受感染的人 數更是超過 5 億 8100 萬人，死亡人數甚至超過 641 萬人。究竟造成全球如此巨大影響的新冠病毒，它 的來源在哪裡？為什麼在 2019 年底武漢的海鮮巿 場爆發？如果我們能了解病毒的發生及演化過程， 或許能避免下一次不知名傳染病的爆發。 新冠病毒的來源與演變 科學家根據新冠病毒的基因序列分析結果，發現它 與蹄鼻蝠屬（Rhinolophus）蝙蝠中分離出的一種 病毒基因序列最為相近（圖一），兩者之間的相似 度高達 96.2 ％，而與 SARS 病毒的基因相似度僅為 79.6 ％。事實上，在目前科學界已紀錄的類冠狀病 毒中，約有 90％分離自蹄鼻蝠屬蝙蝠；也因此科學 家認為蹄鼻蝠族群中攜帶的類冠狀病毒，與新冠病 毒具有最近期的同一病毒祖先。藉由演化分岐時間 的估算，得到這兩種病毒的演化分岐時間為 40 ～ 新冠病毒的基因序列與蹄鼻蝠族群中所帶原的冠狀病毒相近，顯 示新冠病毒來源為蹄鼻蝠身上的類冠狀病毒。類冠狀病毒再經過 快速的病毒演化，以及與其他冠狀病毒間的基因重組，最後演變 成傳染全世界的新冠病毒。（机慶國提供） 70 年前。也就是說在 40 ～ 70 年前，兩種病毒的共 同祖先分成兩支譜系各自演化，其中一支演化成現 今的新冠病毒。 值得一提的是，病毒基因序列的分析結果也顯示， 從祖先病毒演化成為新冠病毒的過程中，此病毒曾 經與其他動物的冠狀病毒基因發生重組（圖二）， 並改變病毒表面的棘狀蛋白結構，使它更適合與人 類的血管收縮素轉化酶 2（angiotensin-converting enzyme 2, ACE2）接合〔註〕，進而感染人類，此過 鑰匙，而宿主細胞表面的冠狀病毒的棘蛋白像是進入或感染宿主細胞的 ACE2 則類似鎖頭，可作 為接受器（receptor 病毒能感染特定物種的必要條件。蛋白與宿主細胞接受器兩者結構能夠契合，是冠狀）與棘蛋白結合。因此病毒棘 註 圖一
專欄文章Chemistry 科學月刊 2022.958 蛋殼、檸檬、醋加豆漿就能做出豆腐？ 藏在大豆製品中的化學 Take Home Message • 再進行後續加工。破壞大豆中的抗營養因子、讓蛋白質發生熱變性，常見的大豆製品如豆腐、豆乾、豆花，會先利用熱 • 蛋白質分子間不再互斥而凝聚析出。酸鈣與鹽滷。鹽類中的離子能中和蛋白質電荷，使用於製造大豆蛋白質膠體的鹽類凝固劑，成分為硫 • 另一種酸性凝固劑則使用 D －葡萄糖酸δ－內酯， 讓溶液中的 pH 質分子間作用力並成膠。接近大豆蛋白質等電點，增強蛋白 蔡敏郎 海洋大學食品科學系教授，主要 專長領域為食品聚合物的加工與 應用。 徐靖亞 海洋大學食品科學系碩士生，專 注於以微生物法從蝦殼廢棄物製 備幾丁質。 王喬蒂 海洋大學食品科學系碩士生兼配 音員，目前致力於研發幾丁質的 產品化應用。 （123RF）
潛 移默化 Chemistry SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 9 59 大豆（Glycine max）是大豆科大豆屬的植物種子， 在日常飲食中經常出現，是人類重要的蛋白質、脂 肪營養來源，同時含有豐富的鈣、磷、鐵、維生素 B 群等，有增肌減脂、預防肌少症、強健骨骼等益 處。此外，大豆還可以用來製作豆漿、豆腐、豆皮、 醬油、大豆沙拉油等加工食品，是一種重要的食品 原料。 大豆製品的凝膠機制 大豆常製成豆漿飲用，或者將豆漿再製成豆腐、豆 花、豆皮等固態或半固態的形式食用。但液態的豆 漿究竟是如何變成豆腐、豆乾、豆花這些「大豆凝 膠製品」呢？天然的大豆蛋白質具有一定的構形， 外在環境的改變如加熱、酸鹼、高濃度鹽類等因素 都會造成構形的改變，稱為變性（denaturation）。 一般常看到的大豆凝膠製品像是豆腐、豆乾、豆花 等，都是先利用熱破壞大豆中的抗營養因子，如 胰蛋白酶抑制劑（trypsin inhibitor）、血球凝集素 （hemagglutinin）、甲狀腺腫素（goitrin）等，讓 蛋白質熱變性，使它易於消化和後續的加工利用。 蛋白質的構形會在熱變性後展開，曝露出原本在分 子結構內部的疏水性基團，導致溶解性降低。此外， 蛋白質分子鏈上的硫氫基（sulfhydryl group, -SH， 又稱巰基或硫醇基）也會反應變成雙硫鍵（disulfide bond, -S-S-），使得蛋白質分子互相連結而形成聚 合體。這兩種效應有助於大豆蛋白質彼此靠近而成 膠，且在後續的冷卻過程中，蛋白質分子間會再形 成氫鍵（hydrogen bond），強化網狀立體結構。 除了熱變性，凝固劑也用於製造大豆蛋白質膠體製 品。凝固劑主要有兩類，一種是鹽類凝固劑，另一 種則是酸性凝固劑： 1.鹽類凝固劑：傳統板豆腐的凝固劑，成分有硫酸 鈣（calcium sulfate, CaSO4，又稱石膏），以及 主要由為氯化鎂（magnesium chloride, MgCl2） 和少量的氯化鈣（calcium chloride, CaCl2）組成 的鹽滷。製作時會利用鹽類中的鈣離子（Ca2+） 或鎂離子（Mg2+）中和蛋白質電荷，使蛋白質分 子間不再相互排斥而彼此凝聚析出。在作用過程 中，鈣離子或鎂離子透過電荷交互作用，能與蛋 白質的負電胺基酸殘基形成架橋，使蛋白質分子 聚集而轉變成網狀立體凝膠結構（圖一 A）。 2.酸性凝固劑：市面上販售的盒裝豆腐，如中華豆 腐是使用 D －葡萄糖酸δ－內酯（glucono deltalactone, GDL，又稱葡萄糖酸內酯）當作凝固 劑，它的作用原理為加熱使 GDL 分解變成葡萄 糖酸（gluconic acid）。原本在豆漿裡的兩種主 要蛋白質為大豆蛋白（glycinin）、β－伴大豆球 蛋白（beta-conglycinin），等電點（isoelectric point）大約都在 pH=5。當蛋白質中的葡萄糖酸 解離後產生氫離子時，會使溶液的 pH 值下降、 趨近於大豆蛋白質的等電點，進而降低蛋白質分 子的淨電荷，導致蛋白質分子間的電荷斥力減 少、交互作用力（氫鍵、疏水作用力等）增強。 最後，蛋白質分子聚集，形成網狀立體結並成膠 （圖一 B）。
科學不一樣 科學月刊 2022.970 「第三種細胞分裂方式無合成分裂」背後的發現之旅 張樂妍 本刊編輯。撰稿採訪 中研院細生所陳振輝研究員 〈發現「無合成分裂」的曲折旅程〉演講報導 • 由於想繪製出再生藍圖的想 法，陳振輝踏上以多顏色標誌 技術解構再生過程細胞行為 的研究旅程。 • 12 年間他面對各項挑戰，而 實驗中一次意外的發現，竟在 後來成為突破性的研究，發表 在《自然》（Nature）期刊。 • 陳振輝分享自己一路上所領 悟的研究精神，強調科學家不 會失敗、有自己的觀點、專心 做一件自己覺得好玩的事情， 還要勇於妄想。 Take Home Message 這是斑馬魚（動、增生、修復傷口，數天後完整再生全新的尾鰭組織。尾鰭固定的面積。但不過一陣子，許多細胞就會開始在傷口邊緣快速移實驗室的顯微鏡底下，銳利的刀片輕劃過魚尾組織，精確地切除斑馬魚 Danio rerio 變發生在相關基因的機率非常低，想找到「再生基因」得全憑運氣。問題，就可以回頭尋找突變點發生的位置及它所影響的基因。然而，突的基因，這隻斑馬魚身上有隨機誘發的突變基因，如果尾鰭的再生出現）的再生實驗。為了找出與再生能力調控有關 12 年前，在美國杜克大學（Duke University）生物學家波斯（Ken Poss） 實驗室的陳振輝，每一天都重複這項實驗，有時候一天要切上 1000 多 條斑馬魚。 一條彩色斑馬魚的夢 再生藍圖？某天就可以在人類身上把這個叫做「再生的房子」蓋起來？所有參與此過程中個別細胞的動態行為，是不是可以畫出一張最詳細的生，最後建構出型態、功能完整的複雜組織。如果可以即時、完整記錄中，各式各樣不同的細胞一定也依循著某種既定的藍圖在進行移動、增材，要從何處開始建蓋，水管和電路要如何設計安排；就如同再生過程張詳細的設計藍圖。有了設計藍圖，才可以知道每一層樓需要多少建像。「你覺得蓋房子最重要的是什麼？」他認為蓋房子最重要的，是一的發生過程感受極深，他覺得「再生」在細胞的層級中其實和蓋房子很因為需要長時間在顯微鏡下觀察再生的過程，陳振輝對於再生從無到有
科學不一樣 SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 9 71 究工具都到位的情況下，卻又馬上遇到下一道挑戰。前所長提供他最適合的環境。當陳振輝以為所有研地，中央研究院細胞與個體生物學研究所的謝道時研究方向潛力而願意全力支持的學術機構。很幸運養空間、專屬客製化的影像設備，以及能看到此一彩色斑馬魚的實驗若要繼續進行，需要大規模的飼 無合成細胞分裂 複製然會持續分裂，而且這些分裂的細胞不會在過程中研究生陳潔盈意外發現到表皮已分化的上皮細胞竟在探索表皮幹細胞行為的過程中，陳振輝和博士班 DNA 程中都包含複製。由於目前已知的有絲分裂和減數分裂過 DNA 來說是充滿挑戰的。一方面若是能發現一個全新的要推翻過去多年來學界認定的現象，對科學研究者星人在地球出現一樣讓人難以置信。看見與教科書完全不同的發現，就像是突然看到外這是不是第三種的細胞分裂方式。」陳振輝表示，胞分裂過程並不屬於任何一種。「當下不會去思考的步驟，因此他們觀察到的細 以「Skinbow」技術標誌斑馬魚的皮膚表皮細胞，藉由個別的表 皮細胞具有不同的顏色，可以長時間追蹤、觀察組織再生的過程。 （陳振輝提供） 是腦神經細胞，因此被命名為興趣的細胞種類。由於此技術第一次的應用對象實驗條件下，有機會產生上百種不同顏色來標誌有以產生更多額外的顏色來標誌不同細胞。在理想的藍、綠），當三種螢光蛋白表現不同的比例，可利用隨機表現三個不同顏色的螢光蛋白（紅、 Brainbow（brain + rainbow）。 註 （陳振輝當時有個簡單的想法：多顏色細胞標誌技術 Brainbow）〔註〕 的再生其實有上萬個不同種類的細胞不過要將這個簡單的想法實現並不容易，小小尾鰭複雜組織如何完整恢復的過程及它的調控機制。只時解構每一顆細胞在再生過程中扮演的角色，釐清可以提供一個很特別的機會，即（比如皮膚細胞、骨骼細胞、神經細胞）參與在其中。面對許多技術層面上的挑戰，一晃眼就是五年。 圖一 聚沙成塔 跨出積累五年的一步 「當你在一個研究題目或技術上專注了多年的時間，通常這個過程會反過來改變你這個人和你看問題的觀點。」在 2016 「蹤所有皮膚細胞的動態行為，並將此技術另名為量分析——首次達到在再生過程中即時、同時追多顏色細胞標誌技術、活體長時間追蹤、大尺度定年陳振輝結合三種實驗技術—— Skinbow 這項初步的研究成果帶給陳振輝一些啟發。第一，」（圖一）。 BrainboW 等待著他。恍然大悟的陳振輝面前，還有許多現實層面的挑戰這些技術奮戰的自己最適合這個研究方向。不過在模式生物最適合；第三，全世界或許只有長時間跟要結合上述三種不同的實驗技術，只有斑馬魚這個的應用門檻高，許多細節須注意；第二，
專 訪 科學月刊 2022.974 人型AI ， 能取代 摯愛的親人 嗎？ 採訪撰稿｜羅億庭 想要一隻像哆拉A夢的 機器貓，本刊編輯。《科學少女》導演莊景燊、監製王銀國專訪 ➤《科學少女》是全臺首部科普AI 教育電影，內容涵蓋了科學教育、 生命、親子教育，也希望能打破女 生做理工研究的印象。 ➤ 在電影中，莊景燊導演與王銀國監 製希望強調「弱AI」的概念，AI 應該是幫人類服務，絕不能反過來 控制人類。 ➤ 莊景燊導演與王銀國監製也希望能 藉由電影紀念兩位已故的臺灣女科 學家——吳嘉麗、林清凉對女權運 動、女科學家權益的爭取。 Take Home Message 試想如果有一天，你過世的親人以「人工智慧」（artificial intelligence, AI）的樣貌重新回到身邊，你會有什麼感受？ 全臺首部科普 AI 教育電影《科學少女》即將在今（2022）年 9 月上映，劇情描述在 2029 年時，一位擁有科學天賦、經常 獲得各式科學競賽冠軍的 17 歲少女子瑜，製作出一個以過世 母親為原型的應用程式（App）「Happy Phoebe」，將母親 的高超廚藝與笑顏都紀錄在 App 一模一樣的泛用型人形子珈得知媽媽過世消息的工程師父親，帶回了一個外貌與母親也讓自己能藉此懷念她。而在母親過世後不久，不願意讓妹妹中，令使用者可以與它互動， AI 機器人「艾普洛」，希望能利用 AI 親的決定，因此與艾普洛在生活上產生了諸多磨擦⋯⋯媽嗎？艾普洛與母親一模一樣的外表，讓子瑜非常無法理解父照顧兩位女兒，並安慰子瑜的喪母之痛。機器人有辦法代替媽 姚以緹在劇中 須全神貫注保 （華影國際影藝提供）持「機械感」。 盧以恩、王傳一、姚（華影國際影藝提供） 以緹、鄭品茜在《科 學少女》中飾演幸福 的一家人。 （本文與《科學少女》合作刊出）
專 訪 SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 9 75 最初的劇本不著重於AI？ 的電影，為什麼他會選擇以「經驗。作為全臺第一部談論到科學教育景燊過往從沒有過拍攝科普相關影劇的等影視作品，但《科學少女》的導演莊雖然曾執導過《神之鄉》、《引爆點》 AI 著重於王銀國所撰寫，而且初稿內容更不完全製——臺灣師範大學通識教育中心教授影最一開始的劇本其實是由本部片的監想談論的主題呢？莊景燊表示，這齣電」作為 AI 充滿物理、數學、化學、倆體會到科學的奧妙，因此設計了很多的姊妹，由於過世的父親希望能讓姐妹劇本中，劇情主角設定為一對父親過世國說著最初的大綱構想，在最一開始的「原本設定是六集的迷你影集。」王銀！ AI 闖關、學習。「但這樣的劇情太著重於的闖關關卡，讓她們能一邊做實驗一邊等科學實驗 但究竟為什麼說是很艱鉅的挑戰。」莊景燊說。要如何以低預算完成這部電影，對我來作單一集的電影，「電影必須要有賣點，改動，也從原先設定的六集影集改為製助後，因為預算考量而進行了大幅度的釋道。這齣劇本在通過當時的科技部補科學教育，缺乏戲劇成分。」莊景燊解 AI 時，看到紐約街頭的一個軸呢？原來一切都與莊景燊搜尋資料最後成了本部片的主 AI 快閃懺悔室 （Pop-Up Confessional）實驗有關。 這間 AI 快閃懺悔室是由美國製片公司 「Third Party Films」為了 HBO 具備深度學習能力的懺悔室中，告訴這些由駐守在懺悔室且的祕密，都可以進入佇立於紐約街頭的什麼不可告人、但憋在心裡又很不舒服預計拍攝的一部紀錄片所設，如果你有電視臺 AI，讓它們聆聽你 的祕密。 《科學少女》於東海大學 路思義教堂取景。 姚以緹分飾 AI 機器人艾普洛。 （華影國際影藝提供） （華影國際影藝提供） （華影國際影藝提供）
