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2020-01-14救命仙丹、開拓先驅、諾貝爾得獎者：昆蟲帶來的遠見

Author 作者安．史韋卓普-泰格松

魔鬼氈真的是很了不起的發明。我們把魔鬼氈用在跑鞋、外套、兒童手套和滑雪綁帶上。之所以會出現魔鬼氈，緣起是有個瑞士工程師帶著狗出外打獵，每次回家狗身上都沾滿了刺果，他覺得很煩，後來決定仔細觀察這個散播種子的聰明機制：果子上有一個個小小的鉤子，可以勾住所有經過動物的毛。嗯⋯⋯說不定是個值得複製仿效的好點子？這就是魔鬼氈誕生的由來。

現在越來越多工程師和設計師都開始從大自然尋求靈感。大自然花了幾十億年不斷精進，演化則帶來了無數聰明的構造及功能。

講到聰明解方，昆蟲就滿強的，因為昆蟲數量龐大，而且適應能力強。我們可以將昆蟲當作模範生物，例如果蠅。我們還可以讓昆蟲幫我們完成人類無法做到的事情，像是爬進坍塌的建築物裡，或是分解塑膠。說不定牠們可以提供抗生素危機的新解方，改善心理健康，或是讓跨星系旅行成真。有一點可以確定：接下來有好長一段時間，我們還是會繼續從昆蟲汲取靈感，透過模仿牠們找到各種問題的解決之道。

仿生學：大自然最知道

根據《牛津英文字典》的定義，仿生學指的是「依據生物個體及過程作為模型，設計並生產材料、結構和系統」。有非常多仿生的例子都與昆蟲有關。蜻蜓是無人機科技的靈感來源，而松黑木吉丁蟲（black fire beetle）的腹部有溫度感測器（牠們會在森林大火的餘燼中產卵），目前受到美國陸軍及其他單位研究，希望藉此發展出更好的溫度感測器。

一個深具潛力的重要研究發現，在很多情況中，昆蟲的顏色不是色素導致，而是因為昆蟲表面特殊構造能反射特定波長的光，所以我們會看到明顯的金屬色，並依照觀看角度不同而改變，例如中南美洲叢林裡帶著美麗藍色的摩爾福蝶（morpho butterfly）。研究構造色或許可以幫助我們創造不會褪色的顏色，改善太陽能板、手機螢幕，開發新型布料、顏料、化妝品，或是製做出無法偽造的鈔票。

打擊偽鈔，蟲蟲有責

美麗的伊莎貝拉天牛（Tmesisternus isabellae）唯一已知的棲息地位於印尼一塊面積很小的區域，牠們會根據大氣濕度變色：乾燥的時候，這種甲蟲呈現金色，有深綠色條紋：如果濕度提高，金色就會轉成紅色。最近有中國的科學家就複製了這項變色技能，應用在印刷技術中。

科學家認為，這種靈感來自於昆蟲的墨水可以印刷出難以偽造的鈔票。如果你想要確認是否是真鈔，只要對著鈔票吹氣，看鈔票會不會變色即可。就這樣，這種獨特又罕見的甲蟲便透過這種方式為打擊偽鈔及詐騙工作默默盡了一份心力。

所以，唯一要掛心的就是把鈔票放在防蟲的保險箱裡，尤其是在南方地區，在那裡，任何有一點纖維素的東西，白蟻都會吃，鈔票也不例外。印度就出現好幾樁白蟻吃掉巨額存款的案例。2008年，白蟻吃掉了一名印度商人存在村裡銀行的所有閒錢，2011年，牠們吃掉了一座銀行金庫裡一疊疊的盧比，估計總金額超過台幣四百萬。

學習白蟻創造節能高樓

我們如果學會複製白蟻的建築技術，知道能藉此省下多少錢之後，說不定就不會在意那些被白蟻吃掉的盧比了。白蟻教我們如何設計出更自然的空調系統，給了我們提升高樓大廈能源使用效率的好點子。

非洲巨大的白蟻丘高度可達數公尺高，裡面住著幾百萬隻白色或淡褐色的社會性白蟻。儘管外頭高溫炙熱，蟻丘裡的溫度總是非常舒適。深入蟻丘距離約地面一公尺以下處，白蟻后待在溫和舒適、充滿氧氣的王座室裡，以極快速度產下一顆又一顆的卵。在蟻后附近，數千隻的工蟻則在有如蟻丘版工業廚房的真菌花園裡忙著，為其他數百萬隻工蟻準備食物。但真菌其實滿挑剔的，只能生長在溫度接近攝氏30度的環境下，而且必須分毫不差，所以白蟻到底如何維持室內環境溫度？

原來，牠們打造了一個精密的空氣通道系統，利用蟻丘外日夜的溫度振盪，藉此引進能貫穿整個蟻丘的氣流。這個「人造肺」確保涼爽、充滿氧氣的氣流能流進蟻丘，並讓充滿二氧化碳的溫暖空氣排出蟻丘。

建築師在辛巴威首都哈拉雷（Harare）設計大型辦公與購物複合式建築「東門中心」（Eastgate Centre）時，就仿造了白蟻精巧的設計。東門中心雖然是辛巴威其中一座最大的購物中心，卻沒有任何空調或暖氣設計。這座建築物依據白蟻丘建造的原則採用了被動式冷卻機制，所以東門中心使用的能源與配備標準機械式空調系統的同建築相比，只占了10％。

從發黑的香蕉到諾貝爾獎

你可能對果蠅不陌生，那些飛得緩慢的傢伙總是在水果上聚成黑壓壓一片。雖然討厭，但這些小小的紅眼蟲子至少得過六座諾貝爾獎。

這類果蠅的拉丁學名是Drosophila，意思是「喜愛晨露者」，聽起來比「果蠅」要詩意得多，也顯示這些昆蟲最初是棲息在溫暖潮濕的熱帶氣候。現在，有各種果蠅散布在世界各地（除了南極洲以外）。這些常常不請自來出現在廚房的各種果蠅有個共通點，就是喜歡腐爛、發酵的有機物，像是堆肥、過熟的水果或是啤酒罐底的殘渣。牠們會在那裡產卵，並以驚人速度快速繁衍。

果蠅當然很討厭——我們寧願昆蟲不要來污染我們的食物，好好待在戶外就好。但這些飛來飛去的蟲子其實比你想的還要重要。沒錯，黃果蠅（Drosophila melanogaster）就是不為人知的實驗室之王，超過100年來一直都是研究及實驗室實驗非常重要的研究對象。

果蠅具備許多特點，也因此成為絕佳的研究對象：便宜、容易在實驗室培養、以超音速的驚人速度生長、有大量後代。不僅如此，我們對果蠅的已經非常了解，在2000年就解開了果蠅的基因體序列。我無心冒犯，但我可以告訴大家，人類的基因其實比我們樂意的程度更接近果蠅的基因，例如，有個研究檢視了一些人類和疾病相關的基因序列，發現其中77％也出現在果蠅身上。正因為這個相似性，果蠅研究很適合用來了解各種現象，其中便包括人類。果蠅教了我們很多關於染色體的知識，以及特徵如何傳下去。托馬斯．韓特．摩根（Thomas Hunt Morgan）便因此發現在1933年獲得諾貝爾獎。13年後，受大量輻射照射的果蠅和赫爾曼．穆勒（Hermann Müller）又獲得了另一座諾貝爾獎（1946年），穆勒的研究顯示輻射會造成突變以及基因損傷。1995年，這隻小小的有翅昆蟲再次榮獲另一座諾貝爾醫學獎與生理學獎，這個得獎的三人團隊在其廣泛的研究中顯示，胚胎初期階段，基因如何控制果蠅的發展。接著在2004年，關於果蠅嗅覺系統的研究獲獎，然後在2011年，則由果蠅免疫防衛系統的研究獲獎。果蠅最近一次再次榮獲諾貝爾獎是在2017年，此研究探討內建的生理時鐘如何控制活的有機體的晝夜節律。最近幾個榮獲諾貝爾獎的研究都是非常好的果蠅研究案例，應用在人類身上的可行性非常高。

就算是我們覺得果蠅最討人厭的地方——像是果蠅喜歡發酵的東西，最好還含有酒精——後來都證實是很有用的發現。關於果蠅「酒精中毒」的研究，很嚴肅也很重要，因為和人類有很多共通之處，絕對能在慕尼黑啤酒節引發熱烈討論。例如，攝入太多酒精會導致雄果蠅很纏人又過度性致勃勃，同時降低牠們成功交配的機會。還有，當雄果蠅在交友市場上遇到挫敗，相對於那些成功交配的對手，落敗者也會喝更多酒來「藉酒澆愁」。

此外，果蠅持續協助我們了解癌症、帕金森氏症等疾病，還有失眠、時差等現象，所以下次當你在廚房裡咒罵果蠅時，別忘了還是要放尊重點，也或許就在你準備捕捉果蠅的同時，至少可以對生醫研究界中最重要的小小生物輕輕道聲感謝。更多精彩內容請看⋯⋯

書　名｜地球其實是昆蟲的（Terra Insecta）
作　者｜Anne Sverdrup-Thygeson
譯　者｜張芷盈
出版社｜漫遊者文化
出版日｜2020年1月15日

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2020-01-14救命仙丹、開拓先驅、諾貝爾得獎者：昆蟲帶來的遠見

仿生學：大自然最知道

打擊偽鈔，蟲蟲有責

學習白蟻創造節能高樓

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