2020年9月26日 星期六

歐洲鯉(common carp)與銀鯽(Prussian carp)的卵可搭綠頭鴨的便車

 植物的種子可以許多方式傳播,包括乘風飛翔、附著在動物的毛皮或人類的衣物、藉水流等方式。相對來說,動物的傳播似乎比較少人探討;畢竟動物可以自行移動,所以動物的傳播似乎常常是靠自己。

但是,動物的傳播還是有一些限制。如魚類通常都是沿著河流傳播,但對於封閉的池塘,是否曾想過封閉的池塘裡的魚是怎麼到那裡的?

過去許多科學家都認為,魚類可能是藉著將魚卵附著在動物(如鴨、鵝等水禽)的羽毛上被帶到封閉的池塘裡。但最近發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上的一個匈牙利的研究發現,有些魚的魚卵在被動物吞食後,通過消化道還是能存活。在這樣的狀況下,這些魚就有機會可以被帶到封閉的池塘裡。

這聽起來很不可置信,為什麼會想到這個可能性呢?原來去年(2019)就曾有從天鵝的排泄物中找到鱂魚卵並成功孵化出一隻幼魚的紀錄。但鱂魚的卵本來就很耐命,甚至經歷脫水都還能孵出小魚,所以研究團隊打算試試看其他的魚類。

在實驗中他們找了歐洲鯉(Cyprinus carpio)、銀鯽(Carassius gibelio)與綠頭鴨(Anas platyrhynchos)。之所以找歐洲鯉與銀鯽,因為牠們是水體中常見的魚種,甚至是世界各地的入侵種。與鱂魚不同的,這兩種魚的魚卵外殼是軟的。

銀鯽。圖片來源:維基百科

他們讓八隻綠頭鴨各吞下五百顆歐洲鯉或銀鯽的處於桑葚胚期的受精卵。接著他們收集了綠頭鴨的排泄物,從裡面發現了魚卵。整體來說,大約有0.2%-0.25%的魚卵可以安全地通過綠頭鴨的消化系統,而其中有三個魚卵(一個歐洲鯉、兩個銀鯽)成功孵化出小魚。

研究團隊認為,在野外可能成功率更高。當然,只測試了兩種魚與一種鴨並不夠,未來還需要更多的測試(包括測試更多不同的魚種、鳥種以及不同的狀況),來看看是否這個假說可以成立。

小時候吃水果不吐子常會被大人恐嚇「腸子裡會長出樹來」,看情形吃生的魚卵不咀嚼,也有機會孵出小魚來(大誤)。

參考文獻:

Ádám Lovas-Kiss et. al. Experimental evidence of dispersal of invasive cyprinid eggs inside migratory waterfowl. PNAS July 7, 2020 117 (27) 15397-15399

2020年9月23日 星期三

維德角(Cape Verde)居民的抗瘧基因

 

維德角共和國。圖片來源:維基百科

維德角共和國(Republic of Cabo Verde,Cape Verde,意為「綠角」)是一個位於西非的大西洋島國,包括了十個火山島。根據維基百科的資料,全國人口數約為五十四萬人。

當地在1456年以前是無人島。自從葡萄牙人發現它以後,便開始陸續來到島上居住,並從西非帶來奴隸,並一度成為重要的奴隸貿易中心。1975年獨立。

最近發表於bioRxiv期刊(該期刊上的論文並未經過同儕審查)上的一項研究指出,該國的居民的基因體在DARC基因上,有超過半數具有一個特殊的突變。由於DARC基因所產生的趨化因子受體(chemokine receptor)是間日瘧原蟲(Plasmodium vivax)進入紅血球的受體,這個突變造成間日瘧瘧原蟲無法進入紅血球,使得當地居民特別不容易被感染。這個基因突變出現的頻率,在該共和國的最大島,也是該共和國發生瘧疾感染最嚴重的地方,甚至高達80%。

有趣的是,這個現象過去就曾被觀察到。一筆1721年的紀錄就提到,外地人在雨季的時候特別容易感染一種危險的疾病。在短短五百多年就被篩選出這樣的現象,顯示出只要選擇壓力存在(何時不存在呢?),生物無時無刻不在演化中。

參考文獻:

View ORCID ProfileIman Hamid, Katharine Korunes, Sandra Beleza, Amy Goldberg. 2020. Rapid adaptation to malaria facilitated by admixture in the human population of Cabo Verde. doi: https://doi.org/10.1101/2020.09.01.278226

2020年9月15日 星期二

金星(Venus)可能有生命存在?

 

金星。圖片來源:維基百科

金星(Venus)是距離太陽第二近的星球。根據維基百科的資料,金星的大氣有96%是二氧化碳,這造成金星的表面溫度可能有攝氏464度。這麼高的溫度,要生活在金星大不易!所以過去一直都不認為金星表面有生命存在的可能。

但是最近天文學家發現金星的大氣中含有磷化氫(phosphine,PH3),由於在地球上磷化氫出現的地方,通常都是有人類活動或是有微生物大量存在的地方,所以這個發現讓研究團隊感到非常驚訝。

當然,如我們一開始提到的,因為金星的表面溫度如此的高(甚至比距離太陽更近的水星還要高),所以如果金星真的有任何生命存在的話,應該是一些漂浮在大氣中的微生物吧。

這個發現最早是由位於夏威夷的詹姆斯·克萊克·麥克斯韋望遠鏡(James Clerk Maxwell Telescope)偵測到的,後來在智利的另一個更敏感的望遠鏡--阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列( Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA)--也確認了這個發現。

金星的一年有224.7天,但是金星自轉一圈需要243天。金星自轉的方向與地球相反,也就是說,金星的太陽是從西邊出來、東邊落下的。金星的表面有92大氣壓(相當於地球的水下900公尺的壓力)。

參考文獻:

Jane S. Greaves, Anita M. S. Richards, William Bains, Paul B. Rimmer, Hideo Sagawa, David L. Clements, Sara Seager, Janusz J. Petkowski, Clara Sousa-Silva, Sukrit Ranjan, Emily Drabek-Maunder, Helen J. Fraser, Annabel Cartwright, Ingo Mueller-Wodarg, Zhuchang Zhan, Per Friberg, Iain Coulson, E’lisa Lee, Jim Hoge. Phosphine gas in the cloud decks of Venus. Nature Astronomy, Sept. 14, 2020; DOI: 10.1038/s41550-020-1174-4

2020年9月7日 星期一

聖地牙哥動物園成功選殖普氏野馬(Przewalski’s horse)

 

普氏野馬。圖片來源:維基百科

普氏野馬(Przewalski’s horse)是在1881年由俄國探險家普熱瓦利斯基(1839-1888)在中亞草原上發現的,雖然牠可以與家馬雜交並產生具有繁殖力的後代,但因為牠具有66條染色體,而家馬只有64條染色體,目前認為普氏野馬可能與家馬有共祖,兩者約在五十萬年前分家。

普氏野馬一度在野外絕種,後來經過不斷的努力,終於成功地再度讓牠繁殖並重新引進到中亞草原。但現在生活在中亞草原上的普氏野馬,都是12匹普氏野馬的子孫:這樣的基因多樣性顯然是不夠高的。

最近聖地牙哥動物園透過與「Revive & Restore」的合作,已經成功地從1980年冷凍保存的普氏野馬細胞中成功選殖出普氏野馬。等小馬長大了,會將這匹小馬與其他目前存活的普氏野馬交配,以增加普氏野馬的基因多樣性。

參考連結:

9/6/2020. First Clone of Endangered Przewalski’s Horse Born in Conservation Effort to Save the Species. Time.

2020年9月1日 星期二

科學家又在隕石上發現多種胺基酸(amino acids)

 在隕石上發現胺基酸,已經不是新聞了;1969年就曾在澳洲的一塊碳質隕石上發現甘胺酸(glycine)丙胺酸(alanine)以及穀胺酸(glutamic acid)

2012年比利時與日本科學家在南極找到一顆隕石,命名為Asuka12236。

Asuka12236。圖片來源:Carnegie Institution for Science / Conel M. O’D. Alexander.

最近的分析在這塊隕石裡找到了甘胺酸、丙胺酸、絲胺酸(serine)、α-氨基異丁酸(α-aminoisobutyric acid,不屬於標準胺基酸)、異纈胺酸(isovaline,不屬於標準胺基酸)、天冬胺酸(aspartic acid)及穀胺酸。

α-氨基異丁酸。圖片來源:維基百科

異纈胺酸。圖片來源:維基百科


由於這塊隕石被保存得很好,科學家們對這樣的發現感到非常有趣。

關於地球上面的有機分子是如何形成的,過去一直都有許多不同的想法。有些科學家認為,最初的有機分子是在地球上自行生成的,因為原始的地球環境(高溫、閃電、不同的大氣)有利於這些分子的生成,最有名的實驗就是米勒-尤里實驗(Miller-Urey experiment);也有科學家認為,最初的有機分子是由隕石帶到地球上面的。

參考文獻:

Daniel P. Glavin et al. Abundant extraterrestrial amino acids in the primitive CM carbonaceous chondrite Asuka 12236. Meteoritics and Planetary Science, published online August 20, 2020; doi: 10.1111/maps.13560

2020年8月28日 星期五

馴化(domestication)使雞的腦子變小

 

紅原雞。圖片來源:維基百科

家雞(Gallus gallus domesticus)應該是世界上數量最多的鳥類了,根據統計,目前全世界有兩百億隻雞。雞肉料理可能也是台灣最受歡迎的料理,根據統計,台灣一年大概會吃掉將近六億隻雞。雞大約在一萬年前由東南亞的紅原雞(Gallus gallus)馴化,很快地傳播到全世界,接著世界各地的人們又根據自己的喜好,培育出不同品系的雞。

最早的育種,會選擇什麼樣特性的雞呢?而這個選擇,又會為雞帶來什麼樣的影響呢?最近瑞典林雪平大學的研究團隊,將紅原雞拿來進行培育,發現雞在育種的過程中,腦會變小。

研究團隊認為,最早的育種應該是選擇比較不怕人的特性。所以他們取得紅原雞後,便在每一代選取比較不怕人的雞,保留下來進行下一代的育種。在如此這般進行了十代以後,研究團隊發現,這些雞的腦子佔全身的比例都變小了,尤其是腦幹更明顯。拿家雞與紅原雞來比較,也可看到紅原雞的腦佔身體的比例較高。

腦子變小的雞有沒有變笨呢?研究團隊對這些雞進行了測試,結果發現與控制組相比,在聯想的測驗上(給一個刺激然後接著餵食,如此觀察雞們是否下次給相同的刺激就能聯想到食物),這些比較不怕人的雞並沒有變笨。

當然你也可以說,腦子相對於全身的比例變小,是因為這些雞都長得比較大;實驗觀察也發現這些雞都變得比較大隻。不過,這個實驗結果還是相當有趣的。

參考文獻:

Rebecca Katajamaa, Per Jensen. Selection for reduced fear in red junglefowl changes brain composition and affects fear memory. Royal Society Open Science, 2020; 7 (8): 200628 DOI: 10.1098/rsos.200628

2020年8月14日 星期五

雄海馬(seahorse)真的是在懷孕喔!

 

膨腹海馬。圖片來源:維基百科

脊椎動物幾乎都是由雌性來孕育下一代,但海馬以及牠的近親卻是少數的例外。過去的研究發現,雌海馬透過產卵管將卵下在雄海馬的育兒囊(pouch)內,卵就在雄海馬的體內受精,經過2-3週後,雄海馬再生下小海馬。以膨腹海馬(Hippocampus abdominalis)為例,雄海馬一次可以「懷」300-700隻小海馬,一年可以「懷」四次。

由於受精卵直到孵化,與雄海馬並沒有類似臍帶與/或胎盤之類的構造連結,所以過去一向認為,雄海馬只是把寶寶裝在育兒囊中,就像有些魚類會把受精卵含在嘴裡是一樣的。不過,最近雪梨大學的研究發現,雄海馬會把養分透過育兒囊傳遞給小海馬!

研究團隊使用了膨腹海馬做為他們的實驗材料。研究團隊比較了受精卵與胚胎的乾重發現,胚胎的重量幾乎與受精卵相等。在卵生的動物裡,由於代謝的緣故,胚胎的重量會比受精卵要少30-40%的重量。因此,他們認為雄海馬會傳遞養分給小海馬。

當然,如果能以放射線標定某個養分,測量看看放射線標記是否會由雄海馬移動到小海馬,這會更能說服大家。至於研究團隊會不會這麼做,就讓大家拭目以待了。

參考文獻:

Zoe M. G. Skalkos, James U. Van Dyke, Camilla M. Whittington. Paternal nutrient provisioning during male pregnancy in the seahorse Hippocampus abdominalis. Journal of Comparative Physiology B, 2020; DOI: 10.1007/s00360-020-01289-y