捕獲明光—自主學習經驗分享

臺中市立臺中一中趙翊捷同學

2026/6/30

話題類別：看看別人怎麼做

從一篇報導開始

在高二的自主學習課上，我和同學做了一件我覺得很特別的事——培養費氏弧菌，嘗試做出一盞生物燈。

一切的開始其實很偶然，當時我在網路上看到費氏弧菌的相關報導，發現這種細菌會和夏威夷短尾烏賊共生，發出藍綠色的光。我和同學開始討論它的可能應用，搜尋資料後，發現國外有人嘗試用費氏弧菌製作生物燈。我們覺得這件事很有趣，恰巧當時正煩惱自主學習的主題，於是決定動手試試看。

曲折的研究之路

這個研究對我們來說十分困難，從一開始就遇到許多挑戰。起初不被看好、找不到指導老師，後來又面臨學校設備不足、實驗進度緩慢的問題。最關鍵的菌株，我們嘗試從烏賊身上提取費氏弧菌自行培養，結果失敗。意識到單靠自己不行後，我們鼓起勇氣向更多老師與教授求助。

透過教授協助，我們終於取得冷凍菌株，並得以進入大學實驗室做實驗。我們滿心期待，以為取得了菌株，一切就能一帆風順——結果現實再次打臉：我們始終看不到任何發光的現象。

原因可能有很多：費氏弧菌的光或許肉眼根本看不見；也可能是培養環境出了問題，像是酸鹼值、溫度或培養液本身會不會影響了細菌發光；更糟的可能性是，我們根本養錯了細菌。以我們當時的能力，很難直接找出問題，也幾乎找不到前人的案例，只能一個一個假設慢慢排除。我們很沮喪、有點崩潰，卻也只能反覆嘗試，死馬當活馬醫般的硬著頭皮，持續測量細菌的相關數據。

轉折來自一次實驗室的意外。由於恆溫箱是多個實驗室共用的，某次有其他實驗室的人員在我們量數據的過程中調整了恆溫箱的溫度，從費氏弧菌適合生長的 27°C 升到了 37°C。照理說，如此劇烈的升溫應該抑制細菌的生長，但我們的數據卻顯示細菌密度在這個溫度下異常飆升。

這個現象給我們提供了線索，也隱約透出一絲曙光。我們針對此現象反覆實驗、調整溫度重新測量，最終確認了問題所在：由於早期實驗技術不成熟，加上我們一直用繼代培養（從上一批菌株直接取樣至新培養液中繼續培養），汙染逐漸累積，費氏弧菌早就被取代，剩下的可能是一些耐熱菌株。

黑暗中的微光

找出問題後，我們調整了整個培養流程：更嚴格的防汙染措施，以及把第一批培養液離心濃縮後冷凍保存，之後每次實驗都從冷凍菌株重新開始，不再讓汙染有機會累積。

改變方法後的某天，我們手裡小心翼翼地拿著試管，走進實驗室，關上燈。一開始什麼都沒發生。但隨著眼睛慢慢適應黑暗，試管裡有什麼東西亮了——微弱的，藍綠色的光。我們有點不敢相信，懷疑自己是不是眼睛在騙我們。但螢光越來越明顯。我們成功了。

初次觀察到發光現象

未完成的終點

確認能穩定培養費氏弧菌之後，我們開始為國際科展準備完整的研究報告，補足文獻回顧與數據。我們反覆實驗，試著讓每組數據都夠嚴謹。

但時間終究是個現實問題。學測臨近，加上我們始終無法解決供氧的工程難題——費氏弧菌需要充足氧氣才能持續發光，而我們沒有能力在當時設計出穩定的供氧系統。最後交出去的成果有三個：一份記錄費氏弧菌在不同環境條件下生長與發光表現的研究報告、利用自體誘導物(一種調控費氏弧菌發光的化學物質)提高發光強度的初步結果，以及一個能穩定大量培養、肉眼可見發光的生物燈雛形。

我們原本打算用 3D 列印製作一個完整的裝置：可調控溫度的培養腔體、有過濾系統的培養液循環、氧氣幫浦，甚至做出能用氧氣濃度控制發光的開關。那個版本的生物燈，最後停在設計階段。