敵人的敵人就是朋友？—《植物比你想的更聰明》 - 泛科學

我們已經看到植物在葉部遭受草食性生物襲擊時會有怎樣的行動。

不過，若受襲的並非葉部，而是根部呢？接下來，我們就以極具代表性的玉米當例子。

0 0 0 文字 分享 友善列印 繁| 简 0 0 0 好書搶先看 環境生態 生命奧祕 敵人的敵人就是朋友？—《植物比你想的更聰明》 商周出版 ・2016/08/10 ・1507字 ・閱讀時間約3分鐘 ・SR值536 ・七年級 ＋追蹤 相關標籤： 天敵(7) 植物(55) 求救信息(1) 玉米(13) 草食性生物(1) 熱門標籤： 量子力學(47) CT值(8) 後遺症(3) 快篩(7) 時間(38) 宇宙(84) 請求支援！圖／JoeBlack@Flickr 日復一日，植物與草食性生物的存亡之戰打了四億年仍未止息。

毫無疑問，後者最重要的群體是昆蟲，而前者對昆蟲而言除了是極其多樣的棲息地及生態棲域，還顯然是一整堆食物。

如此無盡對抗會施加選擇上的壓力，形塑植物與昆蟲的演化，並管控兩者的時空分布。

為了應付昆蟲的攻擊及隨之而起的損傷，植物開展出一系列連貫的防禦策略。

但昆蟲也沒閒著，同樣日新又新，想出更有效的進攻方案。

這好比是無止無休的軍備競賽，導致了植物與草食性生物相偕演化。

天生敵對的雙方幾經交戰，對彼此十分了解。

你有沒有在什麼地方，比方說萵苣的包裝上頭，看過一行字寫著「以病蟲害整合管理法生產」？這表示菜農在耕種時降低殺蟲劑用量，而在菜園中引入害蟲天敵，來對抗一般會侵襲這些綠色蔬菜的草食性昆蟲。

他們不靠噴灑殺蟲劑，而是倚賴害蟲天敵來捕食吞吃菜蔬的昆蟲，或者至少讓昆蟲無暇危害農作。

這招十分高明，卻不易掌控，畢竟還得維持昆蟲數量的均衡。

一言以蔽之，農人的做法是「敵人的敵人就是朋友」。

許多植物也正是以此招自衛：生成揮發性的化學物質向敵人之敵請求支援，事成之後有所回報。

此舉收效極佳，耗費的能量也不多。

青豆釋放揮發性物質引來蟎蟲天敵自保。

圖／PublicDomainPictures 下面以青豆為例。

遭受特別貪吃的蟎蟲「二點葉蟎」侵襲時，青豆會釋出混雜的揮發性化學物質，引來另一類肉食性蟎蟲「智利小植綏蟎」。

智利小植綏蟎專門攻擊「吃素」的蟎蟲，很快就將消除得乾乾淨淨——這又是動植物合作的一項神奇例子。

而雙方的協力有賴於青豆能辨別侵略者，然後向侵略者的天敵搬請救兵。

這種能力甚至更神奇。

有多少動物能演化出這等策略？但許許多多植物做到了：略舉幾例便有玉米、番茄、菸草。

以玉米為例 我們已經看到植物在葉部遭受草食性生物襲擊時會有怎樣的行動。

不過，若受襲的並非葉部，而是根部呢？接下來，我們就以極具代表性的玉米當例子。

在美國，大量玉米作物長年累月遭西方玉米根蟲啃食，損失達好幾億元。

這種蟲會把幼體產在玉米根上，使難以自保的植物幼苗遇害。

於是，就自保而論，玉米在植物中似乎算是極其無能。

然而，這並不是玉米的錯！ 玉米最古老也最不羈的歐洲變種全經歷漫長天擇，完全能抵禦蟲害，大有別於人類現今栽種的品種。

但人類為求更高的產量和更大的玉米穗軸，篩選了新的變種，進而在毫不知情下間接選出了難以自禦的植物。

玉米舊有的變種在遭遇西方玉米根蟲將幼體產於其根部時，會產生丁香烴，專門用來向線蟲求援。

而線蟲喜歡吞食根蟲幼體，能使玉米脫離寄生蟲危害。

人類這項無心之過害慘了自己：據估計，全球每年因西方玉米根蟲而起的災損約達十億元！幾十年來，根蟲成了上天降予玉米的災殃，而人類為對抗蟲害，花了大筆金錢，還將成噸殺蟲劑散佈於大氣中。

但唯有藉助基因工程才能復原玉米本有的能力：研究人員自牛膝草取出調節丁香烴生產的基因，注入於現代品種。

簡單說，為了回復玉米的遺傳特質，我們得創造出經基因改造（基因轉殖）的植物。

          本文摘自《植物比你想的更聰明：植物智能的探索之旅》，商周出版。

發表意見 文章難易度 剛好 太難 所有討論 0 登入與大家一起討論 商周出版 96篇文章 ・ 342位粉絲 ＋追蹤 閱讀商周，一手掌握趨勢，感受愜意生活！商業出版為專業的商業書籍出版公司，期望為社會推動基礎商業知識和教育。

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當時真核細胞的起源目前還沒有一個定論，不過可以確定的是，粒線體扮演著相當關鍵的角色。

圖/Pixabay 如果像渥易斯在一九七七年宣布的那樣，存在三個生命領域，其中一個領域是真核生物，包括所有動物、植物、真菌，和所有細胞裡面含有細胞核的微生物，那麼這個最終演化出人類和我們可見的所有其他生物的譜系的基礎故事是什麼？是什麼讓真核生物如此不同？ 是什麼讓牠們走上如此不同的道路，從細菌和古菌的微小和相對簡單，走向巨大而複雜的紅杉、藍鯨和白犀牛，更不用說人類和我們對地球的所有特殊貢獻，像是美國職棒、抑揚五步格和葛利果聖歌？哪些部分以及哪些過程組合在一起，形成了第一個真核細胞？ 如此重大的事件大概發生在16億到21億年前之間。

這個足足有5億年之久的窗口，反映當前科學不確定性的程度。

最關鍵的線索？粒線體與「內共生理論」 不同陣營的意見強烈分歧，都提供了一些假設。

岩石中早期微生物形式的化石證據，並沒能提供多少解答，科學家還是從基因體序列中發掘出更精確多樣的線索，並且其中一些線索仍然來自S核糖體RNA，這要歸功於渥易斯當初的洞察力，以及後來四十多年間他的追隨者的心血。

但是這些數據的涵義為何則見仁見智。

現在所有的專家都同意，當年內共生作用發揮了重要作用：不知何故，某個細菌被另一個細胞（宿主）捕獲並且在體內被馴化，然後成為粒線體。

它們一旦存在早期真核細胞中並且數量變多後，就會提供大量能量，遠遠超出當時可用的任何能量，讓這些新細胞可以增加體積與複雜性，進而演化成多細胞生物。

粒線體的構造，成為了生物學家探索原生生物起源的重要線索。

圖／ElementsEvato 複雜性增加的一個顯著特徵，就是控制，特別是對遺傳材料的控制。

從生命的起源之地尋找答案——前往深海 更具體地說，這意味著將每個細胞的大部分DNA包裝在一個內部胞器中，也就是由膜包圍住的細胞核。

因此，真核生物起源之謎包含三個主要問題： 一，原始宿主細胞是什麼？ 二，粒線體的獲取是否觸發了最關鍵的變化？或者，是由它引起的嗎？ 三，細胞核是從何而來的？ 更簡化的提問方式則是：一個東西跑到另一個東西裡面，形成複雜之類的東西？這些「東西」到底是什麼？ 關於前兩個問題，最近的新證據來自一個意想不到的地點：大西洋底部。

它來自於格陵蘭和挪威之間，一個近兩千四百多公尺深的區域所挖掘出的海洋沉積物，這地區附近有一個稱為洛基城堡的深海熱泉。

洛基是北歐神話中既狡猾又會變形的神；挪威主導團隊在發現這個熱泉後取了這個名字，因為這個礦化的噴口看起來就像一座城堡，而且所在位置難以尋找。

為了尋找證據，科學家將目光投向了一般生物無法安然生長的海底熱泉，而科學家也把這個發現洛基古菌的地點命名為「洛基城堡」（Loki’sCastle）。

圖/Youtube 他們與其他科學家一起分析這些海洋沉積物裡面所包含的DNA，發現這代表了一個全新的古菌譜系，這些細菌的基因體與已知的任何東西都截然不同，似乎代表一個獨特的分類門（門是非常高的分類位階；比方說，所有脊椎動物都同屬於一個門）。

帶領這項基因體研究的生物學家，是任職於瑞典一所大學的年輕荷蘭人，名叫艾特瑪。

他結合深處城堡和狡猾神祇的語義，將這個族群命名為洛基古菌。

延伸閱讀：洛基、索爾可能是我們的兄弟！ 全新的發現！最接近真核生物的古菌：洛基古菌 艾特瑪團隊於二〇一五年公布這項發現。

這項發現具有廣泛報導的價值，因為洛基古菌的基因體，似乎與我們人類譜系起源的宿主細胞非常接近。

實驗室培養出來的洛基古菌在顯微鏡底下的樣貌。

圖/biorxiv 《華盛頓郵報》的一則標題說：「新發現的『失落的環節』顯示人類如何從單細胞生物演化而來。

」這些從深海軟泥中提取的古菌，真的是二十億年前那些，自身譜系在經過激烈分化後，變成現代真核生物的古菌的表親嗎？這些古菌是我們最親近的微生物親戚嗎？也許真的是。

這一點引起大眾的注意。

但是，使艾特瑪的研究在早期演化專家當中引發爭議的，還有另外兩點。

首先，艾特瑪團隊提出證據，表明洛基古菌等細胞在獲得粒線體之前，就已經開始發展出複雜性。

也許是重要的蛋白質、內部結構、可以包圍並吞噬細菌的能力。

若是如此，那麼偉大的粒線體捕獲事件，就是生命史上最大轉變的結果，或一連串變化其中之一的事件，而不是原因。

某些人，例如馬丁，會強烈反對。

雖然科學家發現了洛基古菌，但也引起了許多爭議和討論，真核生物的演化謎團仍然沒有被完全解答。

圖/Pixabay 其次，艾特瑪團隊將真核生物的起源置於古菌中，而不是古菌旁邊。

如果這個論點正確的話，便意味著我們又回到一棵兩個分支的生命樹，而兩大分支不管哪一支，都不是我們長久以來珍而重之、視為己有的。

這也就是說，我們人類就是古菌這種獨立生命形式的後代，這在一九七七年之前是無法想像的。

（這種情況會產生錯綜複雜的糾葛，牽扯到在我們的譜系開始之前，細菌的基因水平轉移到我們的古菌祖先中，結果導致細菌也混入我們的基因體內，但本質仍然是：喔，我們就是它們！） 某些人，例如佩斯，會強烈反對。

渥易斯也不會同意，只是他在世的時間不夠長，無緣被艾特瑪二〇一五年發表在《自然》期刊上的論文激怒。

六月的一個早晨，在多倫多的一間會議室裡，艾特瑪向一屋子全神貫注的聽眾描述這項研究，其中包括杜立德和幾十名研究人員，還有我。

當我之後與杜立德碰面時，他用一貫的自嘲式幽默說：「我有點被洗腦了。

」也是後來，我坐下來與艾特瑪對談。

我們談到他當時仍未發表的最新研究，這會把同樣的涵義推得更進一步：粒線體是大轉變的次要因素，人類祖先植根於古菌中，位於兩分支的生命樹上。

他很清楚反對的觀點，也清楚自己將會遭遇何等激烈的爭論。

他說：「我真的有在為某些可能迎面撲來的風暴做準備。

」 ——本文摘自《纏結的演化樹》，2022年7月，貓頭鷹，未經同意請勿轉載。

發表意見 所有討論 0 登入與大家一起討論 貓頭鷹出版社 47篇文章 ・ 20位粉絲 ＋追蹤 貓頭鷹是智慧的象徵。

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2022年問世的論文，由古人遺骸中取得古代DNA，探討馬雅人的遺傳源流，得知「馬雅人」的形成過程，包括來自其南方與北方的移民。

另一個有趣的議題是，有時候人類遷徙與農業傳播有關，那麼馬雅人的主食：玉米，在這當中有什麼影響呢？ 瓜地馬拉在歐洲殖民時期，馬雅人家中的壁畫。

圖／TheMayawallpaintingsfromChajul,Guatemala 在貝里斯考古：到馬雅文化開始以前 古代馬雅文化的分佈地點，位於中美洲的中部，包括如今的5個國家：墨西哥、瓜地馬拉、貝里斯、宏都拉斯、薩爾瓦多。

取樣地點是貝里斯2處遺址MayahakCabPek（MHCP）和SakiTzul（ST），這兒保存的人類活動紀錄，延續超過一萬年。

之前發表的論文根據遺骸中的穩定同位素，判斷居住在這兒的居民，有些人距今4700年前開始吃玉米，4000年前之後玉米成為主食；不過要等到3000多年前，才形成使用不少陶器的定居農村。

延伸閱讀：短篇 馬雅人的玉米依賴史 新論文由死人骨頭取得DNA，拼湊出20位古人的基因組。

他們的年代粗略分為兩個時期，比較早的介於距今7300到9600年之間，比較晚的介於3700到5600年前之間，中間的時光缺乏資訊。

所謂的馬雅文化，大概能追溯到4000年前，稱作前古典期（Preclassic）的開始。

所以這回年代最晚，3700年前的樣本，也只是馬雅文化開始後沒過多久，在此之後缺乏資訊。

遺傳分析的樣本資訊。

圖／參考資料1 由南向北的大量移民 遺傳學分析發現，貝里斯遺址中超過7300年前的人彼此較近，可以視為當地最初的血緣。

距今3700到5600年前的人，明顯偏向使用奇布恰語（Chibchan）的族群。

奇布恰語族分佈於中美洲南部、南美洲北部，也就是哥斯大黎加、巴拿馬、哥倫比亞、委內瑞拉等現代國家的疆域，算是馬雅語言使用族群的南邊。

檢視現代的奇布恰族群，遺傳上似乎沒有北邊古早馬雅地區的DNA變異特徵。

而距今3700到5600年前的貝里斯古人，估計只有31%血緣繼承本地早於7300年前的居民，其餘69%和奇布恰族群類似。

馬雅、奇布恰語族如今的分佈範圍。

圖／參考資料1 由此推測，距今7300年過後，早於5600年前（也就是論文取樣缺失的時光），馬雅地區發生過由南向北的情慾流動，不少移民帶來新血緣。

但是這個「由南」似乎沒有那麼南，因為更南邊的安地斯，和奇布恰血緣的差異明顯。

這兒的「移民」應該不是大集團移民。

這塊地方早於3000年前的人數都不多，移動性高；超過5600年前的移民，更有可能是少量人群，陸續進入。

種玉米的農夫移民？年代好像不太對 介紹這項研究時，有新聞寫到「由南向北的移民，將DNA和升級版玉米帶入馬雅地區，發展穩定生產的農業，奠定隨後馬雅文明的基礎」，但是此一論點有明顯瑕疵。

進入馬雅領域的移民，和玉米這項農作物有什麼關係呢？ 綜合新的遺傳學、考古學線索，我們知道玉米原產於中美洲的墨西哥，超過9000年前便被初步馴化，接著往南傳播。

然而，要等到好幾千年以後，南美洲才培育出馴化完全的品系，又往北傳播，融入各地當時半馴化的同類，帶動玉米農業的全面升級。

美洲各地古代與現代基因組的PCA。

3700到5600年前的貝里斯人，比早於7300年前同一地點的居民，更接近南方哥斯大黎加的奇布恰人。

圖／參考資料1 2020年問世的論文調查貝里斯更南方，宏都拉斯ElGigante遺址的古代玉米，得知早於2300年前某個時候，有人從其南方引進更佳的玉米品系，但是無法判斷到底多早。

當地出土最早的玉米距今約4300年，而上述貝里斯的2處遺址為4700年前；據此猜測玉米進入此一區域，不會比這些年代早太多。

延伸閱讀：中美洲2300年前玉米，來自南美洲情慾流動 而遺傳學證據卻指出，在5600年前那個時刻，貝里斯已經明顯存在來自南方的血緣。

顯而易見，至少在貝里斯的遺址中，南來移民現蹤的年代比玉米更早。

因此我認為，南來移民和南來玉米是兩回事，較早的移民並沒有直接帶著升級版玉米進入貝里斯，大幅改變當地原本的生產方式；玉米是更晚才引進的，不清楚是否牽涉到人群移動。

馬雅文化古典期，提卡爾中央廣場的神廟。

圖／[email protected] 馬雅文明興起，北方移民加入 古代的繁盛謝幕，受到歐洲人殖民以後，馬雅人並沒有滅團，現在仍然有數百萬人。

和超過3700年的貝里斯古人相比，現代馬雅人約有25%血緣類似其北方，墨西哥高地的族群。

由此推論，3700年前到現代之間，又有由北向南的情慾流動。

「現代馬雅人」的分佈範圍不小，各地可能有點差別。

分析中作為現代馬雅人的代表，是貝里斯南部的Mopan和Q’eqchi’族群。

據台灣頭號馬雅專家​馬雅國駐臺辦事處表示，這兒的馬雅人應該相對更接近墨西哥高地。

貝里斯有人類活動的紀錄超過萬年，不過到了距今3700到5600年前，只剩下平均31%的血緣繼承自本地更早的居民。

現代居民的本地最早血緣又降低為23%，類似南邊的奇布恰族群52%、類似北邊的墨西哥高地25%。

馬雅文化的分期。

圖／Wikipedia 遺傳學方面，目前3700年前過後缺乏樣本。

照考古學的分類，古馬雅文化的前古典期始於4000年前，公元250年（約1800年前）進入古典期（Classic），公元950年（約1000年前）開始後古典期（Postclassic）。

所以可以這麼說，整段馬雅文化幾乎都缺乏遺傳樣本，我們不清楚這段期間的變化過程。

馬雅人在古典期邁向興盛，出現提卡爾、帕連克、科潘、卡拉穆等大型城邦。

考古學證據指出，古典期的馬雅人明顯受到其北方的文化影響，後古典期也有不少交流。

由此推論，近4000年內應該有不少其北方，墨西哥高地區的移民加入馬雅世界，可惜缺乏更直接的證據。

這段期間應該非常精彩，希望新的研究不要等太久。

如今世界上依然有幾百萬活生生的馬雅人，繼承祖先的血緣與文化，許多人在中美洲生活。

千萬不要誤以為他們滅團惹！ 貝里斯現代的馬雅人。

圖／MAYAPEOPLESOFBELIZEWINLAWSUITAGAINSTBELIZEGOVERNMENTFORVIOLATINGLANDRIGHTS 延伸閱讀 玉米，只有中美洲單一起源，卻在多地完成馴化是征服者入侵，或是馬雅人的寄生上流？馬雅城邦奇琴伊札的歷史，誰被丟進祭祀井？如何理解前哥倫布時代的中美洲文化？馬雅國家機器動的很厲害，小人物考古學歐洲人到來之前，美洲本土的金屬工具人美洲遺傳史（上）美洲各地最早的移民，後來神秘消失巴拿馬地峽的古代DNA 參考資料 Kennett,D.J.,Lipson,M.,Prufer,K.M.,Mora-Marín,D.,George,R.J.,Rohland,N.,…&Reich,D.(2022).South-to-northmigrationprecededtheadventofintensivefarmingintheMayaregion.Naturecommunications,13(1),1-10.AncientmigrantscarryingmaizefromsouthwereearlyMayaancestors,saysstudyTheMaya—andthemaizethatsustainedthem—hadsurprisingsouthernroots,ancientDNAsuggestsMigrantsfromthesouthmayhavehelpedspreadearlyfarminginCentralAmericaKennett,D.J.,Prufer,K.M.,Culleton,B.J.,George,R.J.,Robinson,M.,Trask,W.R.,…&Gutierrez,S.M.(2020).EarlyisotopicevidenceformaizeasastaplegrainintheAmericas.Scienceadvances,6(23),eaba3245.Kistler,L.,Maezumi,S.Y.,GregoriodeSouza,J.,Przelomska,N.A.,MalaquiasCosta,F.,Smith,O.,…&Allaby,R.G.(2018).MultiproxyevidencehighlightsacomplexevolutionarylegacyofmaizeinSouthAmerica.Science,362(6420),1309-1313.Kistler,L.,Thakar,H.B.,VanDerwarker,A.M.,Domic,A.,Bergström,A.,George,R.J.,…&Kennett,D.J.(2020).ArchaeologicalCentralAmericanmaizegenomessuggestancientgeneflowfromSouthAmerica.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences,117(52),33124-33129. 本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook同名專頁。

發表意見 所有討論 1 登入與大家一起討論 #1 fierycloud 2022/05/05 回覆 被這篇一提，才突然覺得，過去的馴化中心、跟生物多樣性中心如果有點距離，應該也比較不會彼此干擾? 寒波 173篇文章 ・ 628位粉絲 ＋追蹤 生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員，主要興趣為演化，希望把好東西介紹給大家。

部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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2018年「台灣傑出女科學家獎」傑出獎第十一屆傑出獎得主 中研院分子生物研究所特聘研究員蔡宜芳，畢業自台灣大學植物系，在美國卡內基美隆大學（CarnegieMellonUniversity,CMU）取得博士，後於加州大學聖地牙哥分校（UniversityofCalifornia,SanDiego,UCSD）進行博士後研究，研究專長為植物分子生物學。

主要從事細胞膜蛋白的功能研究，在硝酸鹽轉運蛋白研究領域有卓越貢獻。

2021年蔡宜芳特聘研究員榮獲美國國家科學院（NationalAcademyofSciences,NAS）外籍院士（internationalmembers）。

如果妳撿到蔡宜芳掉的手機，可能很難立即知道失主是誰，甚至有點摸不著頭緒：因為她手機裡超過80%的照片，都是植物。

為何會選擇植物作為研究領域？身為中研院分子生物研究所特聘研究員，在植物分子生物學領域貢獻卓著的她卻說，這個決定其實「不太科學」，因為起心動念是自己「真的很喜歡植物」。

因為喜歡所以好奇，因為好奇而想要知道更多：許多lovestory都是這樣開始的，而研究領域的開展又何嘗不是一場超浪漫故事呢？也因為一般人都不夠認識植物，聽不懂植物的細語呢喃，更需要蔡宜芳這般熱愛植物的科學家，擔任植物駭客兼翻譯，讓不辨菽麥者也能偷聽花開的聲音。

故事，從一株異變的阿拉伯芥開始說起。

植物對於氮肥的攝取機制與調控方法正是蔡宜芳的研究主題。

圖／劉志恒攝影 分子生物學突破：發現植物吸收硝酸鹽的關鍵蛋白CHL1 上世紀50年代起的「綠色革命」，大幅提升了糧食生產量，餵飽了激增的地球人口，「氮肥」在其中功不可沒。

它對植物開花結果至關重要，然而植物透過什麼機制攝取氮肥？如何調控才能更有效地吸收？蔡宜芳研究的正是其中的分子機制。

氮，是生物存活的重要元素；從推動光合作用的葉綠素、各種代謝反應的酵素，到與遺傳相關的核酸中，都有氮的存在。

但對植物來說，要取得氮元素卻出乎意料地困難；大氣的組成中近五分之四為氮氣，但是除了藉由少數有固氮能力的微生物以外，植物只能使用在土壤中非常少量的氮源，吸收的型態有「氨鹽」與「硝酸鹽」，其中又以硝酸鹽為主。

但是，硝酸鹽是帶電離子，無法自行通過脂質構成的細胞膜，那到底植物如何利用硝酸鹽呢？為了解開這個長年來的謎題，蔡宜芳將目光投向一棵無法正常吸收硝酸鹽的阿拉伯芥突變株，並利用當時最新發展出來的分子生物技術，試圖找到出關鍵基因。

蔡宜芳表示，這個無法正常吸收硝酸鹽的突變株，在她約10歲時就被荷蘭研究者發現，這麼多年來在傳統技術底下被研究得相當透徹；卻直到她開始進行博士後研究，伴隨植物分子生物相關技術發展，才有方法找到關鍵的轉運蛋白。

這樣的研究自然充滿了挑戰，因為新技術還不穩固，就連實驗室老闆都曾勸她放棄。

不願投降的她，決定一邊持續研究氮代謝，一邊到其他研究室學細胞膜研究的新技術，1994年，蔡宜芳從美國回到台灣，持續研究進一步發現，位在植物細胞膜上的CHL1硝酸鹽轉運蛋白，除了作為硝酸鹽的「搬運工」，還有其他異想不到的功能。

在你我的印象當中，植物是被動的吸收養分：但其實當土壤中的的硝酸鹽變化時，植物會主動改變硝酸鹽的運作模式，這就是蔡宜芳團隊在2003年的重大發現。

運作模式的改變正來自於CHL1蛋白的磷酸化轉換，因此CHL1蛋白也具備作為「傳令兵」的功能。

透過CHL1，植物便能感應周圍的硝酸鹽濃度，幫助植物調控基因表現，以便能更有效率地利用硝酸鹽。

掌握硝酸鹽吸收的調控，在農業領域十分有發展潛力，蔡宜芳的研究進一步轉向，對接實際應用，期盼為農業的永續未來提供新解方。

除了CHL1硝酸鹽轉運蛋白的機制外，她也針對阿拉伯芥如何吸收與輸送硝酸鹽到不同組織的分子機制展開探索。

近期更研究探討是否能以育種或基因調控的方式，增進植物吸收硝酸鹽的效率。

由於硝酸鹽非常容易在環境中流失，因此多數的氮肥施放到田間後，植物也往往吸收不了；如果可以改善植物的吸收效率，就能減少施肥的浪費，連帶減少製造氮肥耗用的能源，也讓農作物長得更好。

好消息是，透過基因調控，蔡宜芳團隊已經在阿拉伯芥、菸草及水稻上實驗成功，並取得相關專利，期待未來將授權給生物科技公司進行下一步。

培養科學研究必備品：好奇心、科學思辯與毅力 蔡宜芳從事研究的初衷是因為對植物的喜愛與好奇心，對她來說和植物有關的十萬個為什麼，猶如始終永遠拼不完的大型拼圖，從小時候就在蔡宜芳的心中佔據了重要位子，於是她「追根究柢」（如字面上意義），想靠自己解開植物現象背後的秘密。

人們對自己不了解又無法回嘴的植物充滿了誤解，往往覺得植物跟動物一點也不同，然而在蔡宜芳看來絕非如此，她表示，已經有研究發現，當我們這些動物咬下蔬菜的瞬間，植物裡頭負責傳導的的鈣離子就會產生變化。

「大家都覺得植物不會動不會叫，但其實植物是有感知的。

」蔡宜芳表示，植物其實都知道，只是用我們不懂的方式在表達，要靠研究才能一句一句地破解植物的密語。

圖／劉志恒攝影 當然研究也不能自己埋頭苦幹，交流非常重要。

蔡宜芳擔任植物學期刊《PlantPhysiology》編輯多年，但回憶起剛建立獨立實驗室的階段，面對那麼多來自審稿人的刁鑽問題，當時的自己也難免生氣。

一旦轉換身份成為審稿人，被審的經驗也讓她更明白審查論文時該注意的重點，一來一往的思辨與答辯，反而讓她覺得很好玩。

「我自己有個突破，是因為被質疑的時候很生氣，可是不能光氣，也要想辦法解決。

就在生氣的時候，想出來的方法，最後變成我們實驗室很新的工具。

」而她也認為自己在替《Nature》等重要期刊審稿時，認真地給出言之有物的評論，幫她累積了領域內的信譽，才讓期刊編輯的位置找到了她。

蔡宜芳曾擔任植物學期刊《PlantPhysiology》編輯。

圖/《PlantPhysiology》網頁截圖 像投稿審稿這般來回思辨的訓練，對科學家的養成非常重要，然而蔡宜芳觀察，科學思辨在台灣教育裡比較缺乏。

她舉例，在美國課堂上，老師會要學生先讀一篇論文，接下來整堂課則要學生批評論文有什麼問題。

「我們在台灣被訓練的人，都會把paper當作傳世經書在讀，讀懂它就覺得很開心了——要去批評它，我們真的沒有習慣。

」蔡宜芳坦言那過程對她來說曾經非常痛苦，但會痛就代表該變。

她就此改變了思路：面對知識，蔡宜芳要求自己不僅要讀懂，還要有餘力批評它，說出對、錯在哪裡。

蔡宜芳認為，科學就是得永遠抱持著質疑的態度，在不疑處有疑，才能找到真正的答案。

「在我自己的實驗室裡面，我也一直在逼學生要去思考」。

蔡宜芳在實驗室中，會不斷要求學生思考、批判。

圖／劉志恒攝影 而除了好奇心及思辨能力之外，蔡宜芳認為「毅力」也是科學家在科學界持續前進的重要特質。

經驗告訴她，在科學研究中遇見失敗比遇見成功的次數多太多了，革命十次稀鬆平常，如何二十次甚至三十次之後還能繼續往前走？那絕對需要強大的毅力來抗壓才行。

說到壓力，身為科學界的女性，蔡宜芳認為，自己的成長環境中，性別造成的影響並不大，以她所在的中研院分生所為例，研究人員性別比例很平均。

但若深入細究，「無意識偏見」（unconsciousbias）仍難以避免。

她以自己帶過的學生為例，生科領域在大學時期男女比例大約是各半，但隨著碩士、博士一路往上，男性的比例逐漸多於女性。

因為許多女學生在面臨職涯選擇的時候，往往會被迫以家庭或是男性伴侶的事業為優先，這種狀況回過頭來又讓部分老師覺得「教育女生有時會是浪費」，成為惡性循環。

榮獲過許多科學成就獎項的她，時常是唯一獲獎的女性，而就在接受採訪不久前，她又獲頒一個獎項，直到頒獎當天的照片寄回到所上，「一片黑西裝裡面，就我穿黃色！」她笑道。

所上第五屆台灣女科學家傑出獎得主鍾邦柱老師看到照片時，也對她苦笑說：「哎，革命尚未成功，同志仍需努力。

」 「先不要去想會有這個東西，做該做的事情。

真正不平的時候，不要安靜不講。

」儘管環境仍待改變，蔡宜芳建議女科學人自己先跨出一步，就如同她自己一路走來的態度。

一株莫名異變的阿拉伯芥，遇上一位不放棄的科學家兼植物迷，造就了改變農業、甚至是整體生態未來的契機。

如果妳的手機也跟蔡宜芳一樣，裝的幾乎全是自己感興趣、想研究的東西的照片，請別質疑自己是不是怪怪的，或許妳也將靠著研究，改變世界，這是我能想到最浪漫的事了。

台灣傑出女科學家獎邁入第15年，台灣萊雅鼓勵女性追求科學夢想，讓科學領域能兩性均衡參與和貢獻。

想成為科學家嗎？妳絕對可以！傑出學姊們在這裡跟妳說：YES!：https://towis.loreal.com.tw/Video.php 本文由台灣萊雅L’OréalTaiwan為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃，泛科學企劃執行。

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