2021年6月2日 星期三

人類基因體定序(genome sequencing)終於全部完成

 

人類基因體序列印成書的樣子。圖片來源:維基百科

雖然Celera Genomics與國際人類基因體定序集團(International Human Genome Sequencing Consortium)都在2001年宣稱他們完成了人類基因體定序,但其實他們只完成了真染色質(euchromatin,也稱為常染色質)的部分。至於異染色質(heterochromatin)部分以及一些構造比較複雜的部分--加起來總共約佔整個基因體的8%--要不就是沒有完成、要不就是有許多錯誤。

異染色質區域之所以難以解讀,主要是因為它們結構緊密,造成解讀上的困難。異染色質一般分布於細胞核的邊緣地帶,包括了不具遺傳活性的衛星序列、著絲粒及端粒區域,其中的基因皆受到不同程度抑制,在細胞週期的S期(S phase)中,異染色質也比真染色質更晚進行複製。

最近,端粒到端粒集團(Telomere-to-Telomere (T2T) Consortium)運用新的技術,把剩下的8%定序完成了。整個人類基因體約為30.55億鹼基對(base pairs),新增加的兩億鹼基對的序列,共有2,226個基因,其中115個可產生蛋白質。

目前研究團隊先把資料發表在bioRxiv這個平台上(也就是說,還沒經過同儕審查)。

參考文獻:

The complete sequence of a human genome. bioRxiv.

2021年5月14日 星期五

蚊子靠氣味躲避除蟲菊

 

圖片來源:維基百科

蚊子會被除蟲菊精類的化合物(pyrethroid)殺滅,所以含有這些成分的蚊香、殺蟲劑,都是很好用的成分。但是蚊子會不會也討厭它們的氣味呢?最近的研究發現,蚊子的確討厭這類化合物的氣味。不需要接觸,只要聞到一點點,就足以使蚊子(本研究使用的是埃及斑蚊)退避三舍了。

在這個研究中,研究團隊讓受試者戴上特製的手套來餵蚊子。這個手套在手背的位置上有開孔,孔上面覆蓋著兩層網子。當受試者的手暴露在50隻飢餓的蚊子中,因為開孔處會發散出體溫與氣味,所以蚊子們就會朝這個開孔靠近。

研究者發現,當這兩層網子的下層先用除蟲菊精類化合物處理過時,蚊子就不會飛過去了。研究團隊發現,位於蚊子觸角上的嗅覺受器Or31會與除蟲菊萃取物中的EBF發生作用,而這就是蚊子之所以能「聞」到除蟲菊精類化合物的機制。

當EBF與除蟲菊萃取物中的除蟲菊酯(pyrethrin)一起作用時,蚊子對這個氣味真的是厭惡極了。

同樣的嗅覺受器,不只是存在於埃及斑蚊中;另外六種蚊子也有。也就是說,其他的蚊子可能也討厭除蟲菊精的味道喔。

參考文獻:

Feng Liu, Qiang Wang, Peng Xu, Felipe Andreazza, Wilson R. Valbon, Elizabeth Bandason, Mengli Chen, Ru Yan, Bo Feng, Leticia B. Smith, Jeffrey G. Scott, Genki Takamatsu, Makoto Ihara, Kazuhiko Matsuda, James Klimavicz, Joel Coats, Eugenio E. Oliveira, Yuzhe Du, Ke Dong. A dual-target molecular mechanism of pyrethrum repellency against mosquitoes. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-22847-0

2021年5月13日 星期四

貓會被錯覺輪廓(Illusory contours)欺騙

 

圖片來源

養過貓的人,應該都會注意到貓喜歡躲在小箱子或小空間裡。到底為什麼呢?

過去對於這個現象有兩個理論。其中之一是,貓因為打獵時會躲在隱密的地方,所以對這類的隱密小空間特別感興趣;另外一個說法是,貓在隱密的小空間中會有回到童年的感覺,所以覺得有安全感。

但是最近的一個公民研究發現,這兩個理論可能都站不住腳。

什麼樣的研究呢?研究團隊徵求家中有貓的志願者,在家裡布置所謂的「錯覺輪廓」(Illusory contours)的圖形圍成的四方形圖形(如上圖)。然後志願者要錄影紀錄,到底家中的主子是比較喜歡待在由錯覺輪廓所構成的四方形圖形中,還是對這類的圖案沒有特別喜愛?

研究結果發現,家中的主子真的比較喜歡待在由錯覺輪廓所構成的四方形圖形中。這也就證明了上面的這兩個理論應該都不對,畢竟這圖形是平面的圖形,並不會提供任何體感。

所以,到底貓為什麼喜歡躲箱子裡呢?這就需要更多的理論與測試了。

參考文獻:

Cats Take 'If I Fits I Sits' Seriously, Even If The Space Is Just An Illusion. NPR. May 10, 2021.

2021年5月12日 星期三

被遺忘的昆蟲學家:瑪格麗塔‧摩里斯(Margaretta Hare Morris)

 

十七年蟬。圖片來源:維基百科

夏天快到了,你是否已經聽到蟬鳴呢?

有些人覺得蟬鳴很吵,有些人覺得夏天沒有蟬鳴就不是夏天。對某些人來說,蟬鳴的意義可能不只是夏天將到。

一般人聽到蟬鳴,就只是聽到一陣陣的沙沙聲;但是十九世紀的昆蟲學家瑪格麗塔‧摩里斯(1797-1867)來說,這些沙沙聲聽起來不大一樣。

在某些年,她聽出了這些沙沙聲裡面有兩種不同的聲音。第一次聽到不同的蟬鳴,是在1817年,那時她才20歲;後來在1834年,她又聽到了一次。等到1846年(那時她已經49歲了),她終於肯定自己沒有聽錯,這些沙沙聲裡面有兩種不一樣的聲音。

在這一年(距離下次十七年蟬破土而出還有五年的時間),摩里斯挖掘果樹旁的土壤,在土壤中她找到了兩種不同的若蟲。她相信,其中較小的那種若蟲,是屬於一種尚未發現的新種。

她寫了一篇論文,投稿到期刊,也被接受了。也是因為這些發現,她在1850年獲選為美國科學促進會(AAAS,American Association for the Advancement of Science)的會士(member)。在這之前,美國科學促進會沒有女性成員。與她同年選入AAAS的女性還有天文學家瑪麗亞‧米切爾(Maria Mitchell,1818-1889)。

為什麼現在沒多少人記得摩里斯呢?原來在1851年,也就是十七年蟬該出現的那一年,約翰·卡辛與詹姆斯·科格斯韋爾·費舍爾宣布他們找到了新種的蟬。雖然他們讀過摩里斯的論文,但是當他們發現這個「新」種,他們決定用自己的名字幫牠命名:Cicada Cassinii

今年又是十七年蟬破土而出的年份了,如果你在北美,聽到牠的鳴聲,希望你會想到摩里斯而不是卡辛。

2021年5月8日 星期六

沒有頭的生物還看得到光!

 

扁蟲躲避UVA。圖片來源:Nishan Shettigar

有些單細胞生物本來就有光受器(photoreceptor)或眼斑,所以它們可以看到光。但是對於有頭的生物,它們應該是透過眼睛或類似眼睛的構造來看到光。那麼,如果我們移走它們的眼睛(或乾脆移走整個頭),它們還能不能看到光呢?

最近的研究發現,把扁蟲(Schmidtea mediterranea)的頭部去掉以後,它還是會躲避UVA(長波紫外光)。由於這種扁蟲是夜行性生物,所以躲避UVA應該對生存很重要。

既然沒有頭也沒有眼睛,那這些扁蟲到底用什麼看到光呢?研究團隊發現,扁蟲的全身都有對光敏感的細胞(light-sensitive cells)。這些對光敏感的細胞中有對光敏感的蛋白質,而這個蛋白質不只在對光敏感的細胞中有,在色素細胞中也有。

但是有意思的是,剛孵出來的扁蟲並沒有躲避光線的能力,顯示這個能力是後來才發展出來的。

參考文獻:

Discovery of a body-wide photosensory array that matures in an adult-like animal and mediates eye–brain-independent movement and arousal Nishan Shettigar, Anirudh Chakravarthy, Suchitta Umashankar, Vairavan Lakshmanan, Dasaradhi Palakodeti, Akash Gulyani Proceedings of the National Academy of Sciences May 2021, 118 (20) e2021426118; DOI: 10.1073/pnas.2021426118

2021年4月16日 星期五

生殖的代價

 

圖片來源:維基百科

當媽媽容易嗎?常常聽過一句話「一孕傻三年」,最近對印度跳蟻(Harpegnathos saltator)的研究發現:要得到生殖能力,要犧牲的還真不少!

當印度跳蟻的蟻后死亡後,工蟻們就會開始打鬥來爭奪后位。這個打鬥可以延續好一段時間(長達數週),最後獲勝者(稱為gamergates)就會重獲生殖能力。

但是在重獲生殖能力的同時,獲勝者的大腦也會縮小20%。這個大腦縮小的變化,如果抑制她的生殖能力的話,她的大腦又會慢慢變回原來的大小。

對人來說,孕期會出現如自由回憶( free recall )、工作記憶( working memory )、與管控執行( executive function )與空間導航( spatial navigation )能力的些微衰退,但是認知功能( recognition function )卻出現小幅的增強。而這些衰退在產後會慢慢恢復。

也就是說,生殖真的是很消耗能量的事,還會影響我們的大腦呢!

參考文獻:

 Reversible plasticity in brain size, behaviour and physiology characterizes caste transitions in a socially flexible ant (Harpegnathos saltator)

2021年4月15日 星期四

洗衣膠囊(detergent pod)真的會完全溶解嗎?

 

圖片來源:維基百科

用過洗衣膠囊(detergent pod)嗎?根據維基百科的資料,洗衣膠囊在2012上市,是以聚乙烯醇(PVA,polyvinylalcohol)為外殼包著洗衣精,在洗衣服的時候丟一顆進去,接觸到水的時候外殼溶解,釋出裡面的洗衣精。

筆者過去從未使用過洗衣膠囊,但是最近因為網購,被贈送了一盒洗衣膠囊,試用了一下覺得還不錯。尤其對於困擾於「到底一桶衣服要用多少洗衣精」的消費者來說,洗衣膠囊應該是一種很方便的東西。

但是,外面的聚乙烯醇外殼是否真的會完全溶解嗎?根據筆者的觀察,至少不會有肉眼可見的殘留,但這並不代表什麼。最近在美國化學學會(ACS)的春季會議中,研究團隊發現,洗衣膠囊的PVA有4%直接被排放到水裡,另外有65%則在廢水處理時,透過淤泥沉澱被分離出來,最後落到掩埋場中、或用於農業土地、或者被焚化。

根據研究團隊的估計,在美國每年大約有七千噸的PVA並沒有被處理,就直接跑到水體中了。

之前曾聽過「洗衣球」,上網搜尋了一下,感覺洗衣球與洗衣膠囊是不一樣的東西;洗衣球的外殼似乎是不會溶解,所以會產生不少垃圾,因此曾被評為不環保。但現在看起來洗衣膠囊似乎也不太環保呢!可能還是認命地自己量洗衣精吧!

參考文獻:

Detergent pod polymers may be polluting the environment. C&EN.