2020年4月2日 星期四

貓會被新冠病毒感染

圖片來源:維基百科
最近的研究發現,貓會被新冠病毒(SARS-CoV-2)感染,而且不會產生症狀。

被感染的貓可以把病毒傳給其他的貓,至於會不會傳染給人,目前還沒有任何證據,所以不要馬上拋棄你家的喵星人!另外是,這個研究是在實驗室中進行,貓被給予了高劑量的病毒,所以並不表示在自然界中貓也會那麼容易被傳染。

至於狗是否會被新冠病毒傳染呢?目前的發現是不大會。

但要注意一件事:bioRxiv並不是具有審查制度的期刊,而是一個提供給大家放新研究發現的平台。這個研究到底能不能通過同儕審查制度(peer-review),還有待未來的發展。如果可以通過同儕審查,就代表該研究具有公信力;如果不能通過,就代表不需要太在意。

補:查到五天前的新聞,在比利時有家貓被人傳染新冠肺炎並出現症狀

參考文獻:

Shi, J. et al. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.03.30.015347 (2020).

2020年3月7日 星期六

發現抗酒精(alcohol)致癌性的新機轉

乙醛。圖片來源:維基百科
大家都知道酒喝多了會得癌症,但會讓你得癌的其實不是酒精(乙醇),而是酒精進入體內所產生的代謝物乙醛(acetaldehyde)。

乙醛會讓我們的DNA雙股之間發生交聯(crosslink),干擾基因的複製,讓基因複製出問題,日積月累就產生癌症了。

乙醛來自於乙醇:當我們喝酒後,乙醇到了肝臟遇到乙醇去氫酶(alcohol dehydrogenase,ADH),將乙醇氧化產生乙醛。乙醛接著會被乙醛去氫酶2(aldehyde dehydrogenase 2,ALDH2)進一步氧化成為乙酸(acetic acid),然後可以排出體外。

聽起來一切都很好,不幸的是這個世界上大約有二十億人(大部分在亞洲)具有沒有功能的乙醛去氫酶2,造成這些人喝酒後會臉紅。所以喝酒會臉紅的人真的不應該喝酒...

當然我們的身體也不會放任乙醛來傷害我們的DNA(基因體),我們體內有DNA修復機制可以幫忙修復因乙醛所產生的雙股交聯,當然如果太多了、太頻繁了還是會出問題的啦!

這個DNA修復機制,在范可尼氏貧血(Fanconi anemia)病人中有缺失。過去只知道這條路徑可以修復因乙醛所造成的基因損害,但最近歐洲的研究團隊發現了一個新的修復機制。

當然不管是哪個修復機制,作用能力都是有限的,所以就算喝酒不會臉紅的人,最好還是不要常喝;而喝酒會臉紅的人,真的不應該喝呢!

參考文獻:

Michael R. Hodskinson, Alice Bolner, Koichi Sato, Ashley N. Kamimae-Lanning, Koos Rooijers, Merlijn Witte, Mohan Mahesh, Jan Silhan, Maya Petek, David M. Williams, Jop Kind, Jason W. Chin, Ketan J. Patel, Puck Knipscheer. Alcohol-derived DNA crosslinks are repaired by two distinct mechanisms. Nature, 2020; DOI: 10.1038/s41586-020-2059-5

2020年2月25日 星期二

沒有粒線體(mitochondria)的多細胞生物

粒線體。圖片來源:維基百科

多細胞生物生存需要進行氧化代謝,因此多細胞生物都具備有粒線體。

最近加拿大的研究團隊發現了一種鮭魚的寄生蟲(Henneguya salminicola)沒有粒線體,意味著牠們不在體內進行氧化代謝。

研究團隊一開始只是要定序這種寄生蟲(一種刺胞動物)的基因體,意外地卻發現找不到粒線體的DNA;後來研究團隊進一步以染劑來觀察牠的DNA的位置,也沒有發現任何細胞核外的DNA。雖然牠有類似粒線體的胞器,但裡面完全沒有DNA喔!

缺少粒線體意味著這種生物不能進行氧化代謝。到底這種生物怎樣獲取牠所需的能量,目前還需要進一步的研究。

參考文獻:

A cnidarian parasite of salmon (Myxozoa: Henneguya) lacks a mitochondrial genome

2020年1月24日 星期五

人類促成新物種的演化:倫敦地鐵蚊(Culex pipiens molestus)

倫敦地鐵蚊。圖片來源:Science Daily
如果你到倫敦地鐵被蚊子咬,咬你的是一種新物種:倫敦地鐵蚊(Culex pipiens molestus)。牠是家蚊(Culex pipiens)的變種,最早出現的紀錄是1775年。

原先以為牠只是家蚊的亞種,不過最近研究DNA序列發現:倫敦地鐵蚊已經成為一個新的物種了。由於人類建造了地鐵站,原先在地表生活的家蚊飛入地底,適應了地下生活後,演化成了新的物種。

演化成功的倫敦地鐵蚊,接著隨著旅行者攻佔全歐洲的地鐵;這只是人類促成的新物種演化的一個例子。

從全新世(Holocene,由9,700 B.C.至今)開始,在人類的魔掌下,已經有1359個物種絕種了;如果由公元1500年算起,已經有786個物種絕種。雖然絕種物種數還沒有前面五次大滅絕多,但是以物種絕種的速度來看,已經比得上前五次大滅絕了。

大家應該都知道,我們如何導致物種的滅絕;但在這篇由丹麥與歐洲的科學家分享的研究中,他們特別提到:人類也造成物種加快演化。

人類如何造成物種加快演化呢?可以分為以下這些機制:

1. 遷移:例如為了控制兔子的數目增長,將黏液瘤病毒(myxoma virus)引進澳洲。遷移也造成入侵物種的出現。
2. 馴化:從全新世開始,人類已經馴化了474種動物與269種植物;馴化的過程會對這些生物造成樣貌上的改變,有些甚至已經無法與它們野生的表親交配了。
3. 狩獵:狩獵造成物種加快演化,速度可達原來的三倍!
4. 製造新的生態系:如我們一開始提到的倫敦地鐵蚊,就是因為地鐵出現後才有的。不知道有一天是否倫敦地鐵蚊會出現在北捷嗎?還是有一天會有北捷地鐵蚊?

當然,若以為新物種可以取代已滅絕的物種,讀者們可能還要多想想喔!所謂的 ' no net loss' 其實在生態系上面是站不住腳的,就如導入許多外來物種所製造出來的生物多樣性,也不能取代當地原來的生態系呢!

參考文獻:

Joseph Bull et al. How humans drive speciation as well as extinction. Proceedings of the Royal Society B, 2016 DOI: 10.1098/rspb.2016.0600

2018年12月18日 星期二

【1071科普寫作】分子生物學-分子生物學的歷史

作者:劉愷、邱厚鑫、范尹銘

分子生物學的由來-

19世紀時,英法聯軍火燒圓明園。同時間,地球的另一個角落,孟德爾正悠哉的種著豌豆,並透過豌豆建立了許多遺傳學的觀念。隨著傳統遺傳學的發展,更多不同領域的專家一起加入了研究基因的領域,希望能解釋更多生命的現象。

  在1930年代,許多的生物化學家在細胞裡發現許多分子參與一系列的化學反應,分子生物學這個名詞逐漸成形。『分子生物學』這個名詞最早是由洛克斐勒基金會的瓦倫·韋弗於1938年創造,說的就是一個以物理學及化學來解釋生命的概念。

分子生物學的定義-

  你知道嗎?生物體是由器官系統組成,器官系統由器官組成,器官由組織組成,組織由細胞組成,細胞內有許多胞器與一些小分子,而以分子層級進行生物研究,就是分子生物學。分子生物學是一門涵蓋很廣泛的研究,研究領域包含遺傳學、生物化學和生物物理學等學科,主要是理解遺傳物質與蛋白質之間的關係。

第一章 DNA是什麼

  在生物體裡面,是有許多小分子互相作用的。這些小分子中以DNA最廣為人知,但DNA到底是什麼呢? Do not be angry? 其實DNA英文全名是Deoxyribonucleic acid,中文叫做去氧核糖核酸。而RNA呢?RNA英文全名則是Ribonucleic acid,中文叫做核糖核酸,顧名思義就知道,和RNA(核糖核酸)相比,DNA(去氧核糖核酸)結構中的核糖少了氧原子。對分子生物學家而言,這些DNA和RNA都是分子生物學最基礎的分子喔!其實DNA和RNA也沒有想像中難以理解,就讓我們一起來一窺究竟吧!

  為了方便分辨他們的不同,我們先一起了解DNA和RNA的組成吧!其實啊,它們都是核苷酸的聚合物(聚合物就是很多化合物聚合在一起,但這些化合物必須是同一類喔。),核苷酸包含三個部份,含氮鹼基、五碳糖和磷酸根,剛剛前面說的DNA有去氧的部份就是這裡的五碳糖被去掉一個氧原子成為去氧核糖,那甚麼是含氮鹼基呢?DNA的含氮鹼基有鳥糞嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)這四種,而RNA的有鳥糞嘌呤(G)、尿嘧啶(U)、腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)這四種,聰明的你發現了嗎?其中的差別為DNA是胸腺嘧啶(T)而RNA則是尿嘧啶(U)。而這些含氮鹼基就是決定基因的因素,在DNA中A和T配對,C和G配對,而RNA則是A和U配對,C和G配對。這些核苷酸就會構成遺傳物質的標準結構,若以簡單的外型來形容的話,DNA是雙股螺旋的構造,而RNA是單股構造的喔。
去氧核糖核苷酸
核糖核苷酸

第二章 DNA的發現與歷史

  究竟DNA是怎麼被發現的呢?這故事真的一言難盡,其中的八卦可不輸壹週刊呢!在DNA與RNA重大發現中,有多少科學家辛勤耕耘,而最後為什麼卻是華生與克里克的發現拔得頭籌呢?我們慢慢來細說一二,全部都要從構成染色質的DNA說起…

發現染色質-

  1879年Walther Flemming發現細胞分裂時細胞內出現深色的帶狀物,並將其命名為染色質(chromatin,希臘文chroma是顏色的意思。)。分析染色質的成分發現,大部分都是由蛋白質所組成,於是一開始科學家就推斷遺傳物質是蛋白質,但是也有科學家認為蛋白質是遺傳物質的說法是錯誤的。

遺傳物質是核酸?還是蛋白質?-

  在1928年前科學家不斷想知道遺傳物質到底是甚麼?直到格理弗茲和艾佛瑞兩位研究者發現肺炎球菌在洋菜膠上形成的菌落是粗糙的而且不會致病得肺炎,但是平滑的菌落卻會讓老鼠得到肺炎而死。透過實驗(如下圖),發現將『加熱殺死的致病菌(平滑型)與非致病菌(粗糙型)混合』或『活的致死型肺炎球菌(平滑型)』,注射到老鼠體內,都會造成老鼠死亡。為什麼致死型肺炎球菌明明已經被加熱殺死了,卻還是對老鼠有殺傷力呢?因為非致死的細菌(粗糙型)被致死的細菌「屍體」(平滑型)轉形成致死的細菌(平滑型),但是「屍體」裡面有很多不同的分子,到底是哪一種把非致病性的肺炎球菌給轉形了呢?科學家們發現轉形物質可能就是核酸,我們俗稱的DNA,只是論文交代不清,發表後遭到許多的質疑。
格里弗茲實驗                       

遺傳物質是DNA-

  真正證明DNA是遺傳物質是在1952年的赫雪-蔡司實驗(英語:Hershey-Chase experiment),由於噬菌體(噬菌體是一種病毒,只含有核酸與蛋白質,其宿主大多為細菌,因此稱為噬菌體。)感染細菌時只會將核酸植入細菌體內,並將蛋白質外殼留在外面。使它成為可以解決當時的大哉問的最佳候選人。

  於是他們用具有放射性的硫原子(35S),標定在噬菌體的蛋白質外殼上,將噬菌體感染細菌後,用果汁機用力攪散,讓吸附在細菌外面的噬菌體外殼(蛋白質)分離,然後拿去離心,帶有核酸的細菌沉澱在試管下面,測放射性時會發現八成的放射性都在上清液,意思就是上清液大部分都是標定有35S的蛋白質外殼。

  另外一組拿具放射性的磷原子(32P)標定在噬菌體DNA上,再拿去感染細菌,一樣用果汁機打散分離外殼再拿去離心,發現具有放射性的DNA都沉澱在下面。由於只有沉澱在下面的部份能在培養後產生新的噬菌體,而且新產生的噬菌體也有放射性磷原子,因此,這一系列的實驗結果顯示,DNA才是這些噬菌體的遺傳物質,而不是蛋白質

華生、克里克簡介-

  終於要進入分子生物學占了很大戲份的兩個主角,華生與克里克。我們從1947年華生申請加州理工和哈佛研究所都沒結果說起,這個閉門羹讓華生最後加入了印第安納大學研究噬菌體的實驗室,正式開始遺傳學的研究。在那裏華生開始相信DNA是基因的載具,並於1950年拿到博士學位,隔年到哥本哈根做博士後研究,輾轉加入劍橋的卡文迪許實驗室,認識克里克,兩個人因此發生許多有趣的互動。

  而克里克呢?他原本是一位物理學家,自幼就被家人認為是一個古怪的小孩,就是我們俗稱的怪咖。二戰爆發之後,一顆炸彈摧毀了他的實驗室,於是就放棄了物理,換研究生物,因為他企圖要推翻生機論(生機論是說明所有的生物體皆來自於有機物質),便大量閱讀相關書籍文獻。1947年秋天,他來到了劍橋,開始他全新的生活,加入了史傳濟威研究實驗室(Stranheways Research Laboratory),克里克在劍橋遇見許多科學家,他不斷提問,不斷吸收知識,最後遇上了華生,華生照亮了克里克在遺傳學上的道路。

  兩人在一次偶然,意外看到富蘭克林的『照片51』,

富蘭克林是何方神聖?她呀!是1950年加入韋爾金斯實驗室的化學和X射線晶體學家,加入隔年就發表「A型DNA X光繞射圖」,當時華生就坐在觀眾席上,雖然完全聽不懂台上的講者在說甚麼,但是他還是下定決心要解開DNA之謎。之所以稱為A型DNA,因為富蘭克林發現吸水後的DNA X光繞射圖與乾燥(A型)的不一樣,他稱之為B型DNA X光繞射圖(照片51),最後華生與克里克利用X光繞射的資料,於1953年提出了DNA模型,他們大膽的說DNA是雙股反平行,那甚麼是雙股反平行呢?可以假想有兩條DNA,其中一條從5號碳開始由上而下,另一條從3號碳開始的,這就是赫赫有名的雙股反平行,當時令許多科學家燒壞腦子都沒有想到的連接方法,被華生和克里克解出來,並於1962年與威爾金斯(富蘭克林的上司)獲得諾貝爾生物醫學獎。

威爾金斯、富蘭克林簡介-

羅莎琳·愛爾西·富蘭克林(Rosalind Elsie Franklin,1920年7月25日-1958年4月16日)出生於英國富裕的猶太人家族,1938年進入劍橋大學就讀,在當時女性可以進入劍橋非常厲害,但畢業時劍橋只有給她「名義上的學位」。1942年因二戰的關係,進入不列顚煤炭利用協會研究碳元素,並於1945年獲得了物理化學博士學位,二戰結束後,前往法國國家中央化學實驗室,學會X射線晶體繞射技術,之後就進入威爾金斯的實驗室。

莫里斯·休·弗雷德里克·威爾金斯(Maurice Hugh Frederick Wilkins,1916年12月15日-2004年10月5日)出生於紐西蘭,一開始研究原子彈,但是戰後改行走入生物學,進入倫敦國王學院進行研究,之後開啟研究DNA的結構,但是他對繞射的結果不夠滿意,此時,威爾金斯就找富蘭克林進入實驗室。

一開始威爾金斯在DNA乾燥時得到一張繞射圖,後來富蘭克林發現在DNA潮濕的狀態下,繞射圖會有不一樣的結果,乾燥的就稱為A型DNA繞射圖,潮濕的就稱為B型DNA繞射圖,而富蘭克林認為A型才是重點,不久之後,華生和克里克看到B型DNA繞射圖後,解出DNA結構。最後富蘭克林在1958年因支氣管肺炎及卵巢癌逝世,沒有獲頒諾貝爾生醫獎。

第三章 溫故而知新

-重點小提示

  還記得什麼是分子生物學嗎?以分子層級進行生物研究,就是分子生物學。那什麼是DNA呢?DNA就是去氧核糖核酸,由去氧核糖核苷酸聚合而成,核苷酸包含三個部份,含氮鹼基、五碳糖(核糖或去氧核糖)和磷酸根,相較於RNA的五碳糖是核糖核酸,DNA在五碳糖上少了氧原子。其中DNA的含氮鹼基有A、T、C、G,RNA則為A、U、C、G。DNA是雙股螺旋的構造,而RNA是單股構造的喔。

-時間軸:

參考資料

1. 維基百科『分子生物學』https://goo.gl/r5vWZm
2. 維基百科『分子生物學史』https://goo.gl/pi6Cqe
3. 維基百科『生物學史』https://goo.gl/V9RF21
4. DNA光環背後的奇女子
5. 克里克-發現遺傳密碼的那個人
6. 雙螺旋-DNA結構發現者的青春告白
7. 看漫畫學DNA
8. Biology, Campbell
9. 照片51 https://reurl.cc/GxXNG

2018年12月11日 星期二

【1071科普寫作】分子生物學的應用-基改作物

作者:李雯函(圖) 、蔡承洵(文)

我們時常在大賣場和早餐店看到 “選用非基改黃豆” 的標誌,
不知道你們會不會好奇為什麼他們要有這個標誌呢?
而基改又是什麼呢?基改有什麼好處呀?又有什麼壞處呀?

市面上常見的非基改黃豆標誌

讓我們用文字慢慢說給你聽吧!

基改作物又稱基因改造作物,是利用分子生物技術將A生物的某個或某些基因「放」(正式的名稱是「轉殖」)到B生物的基因體中,藉此使被轉殖的B生物表現出某種A生物中我們想要的樣子(正式的名稱是「性狀」)哦。

在這篇文章中,我們以「農桿菌」作為介紹的重點。

首先,讓我們先了解農桿菌的歷史吧!(請參考下圖)

1897年-Fridiano Cavara 從葡萄的冠瘤中分離出了農桿菌

1958年-美國的Armin Braun博士發現,冠瘤可以在沒有提供植物激素的培養基裡不斷分裂生長

1970年-法國的George Morel發現冠瘤細胞會製造農桿菌愛吃的食物(octopine 與 nopaline)

因為植物受不同農桿菌感染的冠瘤產生不同食物,所以讓科學家們相信 “農桿菌提供了植物生生不息的技能”

1977年-華盛頓大學的「農桿菌女王」Mary-Dell Chilton博士以及他的團隊證明了農桿菌在感染植物時會將自己的Ti質體(Ti是「誘發腫瘤」(tumor-inducing)的意思)裡面的一段基因(稱為T-DNA,這裡的T是「轉移」的意思)植入植物的基因體。同時也建立將Ti質體分裂為二的方法,讓科學家可以更為方便的將想要植入的基因植入植物基因體。

1983年-在這年的1月18日,Chilton博士與孟山都(Monsanto)的幾位研究員在邁阿密冬季學術研討會上,分別發表了對農桿菌的研究。

「農桿菌在感染植物時,會將一段位於自己的Ti質體上的片段插入植物的基因體內。這段片段含有合成植物激素所需的酵素、以及合成農桿菌愛吃的食物的酵素。被感染的植物細胞,因為合成了更多的生長激素,於是細胞分裂便開始加快了。」


親愛的讀者是不是有在上面的文章中看到「冠瘤」這個名詞呢?
腫瘤!聽起來好嚴重的樣子,植物會不會死掉呢?

其實是不會的哦!因為植物細胞間有細胞壁隔開各個細胞,腫瘤並不會像動物一樣轉移呢。
不過植入冠瘤細胞的基因就會跟著這些細胞代代相傳,不會再離開植物細胞囉。

那農桿菌的Ti質體是怎麼攜帶人們想要的基因植入植物的基因體呢?
原來農桿菌在將T-DNA植入植物基因體時,不管T-DNA裡面有什麼基因以及基因有多長,它只分辨T-DNA序列的兩邊邊界(稱為左右邊界),就將T-DNA植入植物基因體了。(就像郵差送信一樣,只要信封上的地址對了,不管信封裡面是什麼郵件都會送到)只是Ti質體本身就很大了,所以在T-DNA的基因越少,轉殖的效果越好。

由於T-DNA帶有合成生長素(註1)及細胞分裂素(註2)所需的酵素基因,在農桿菌殖入植物基因細胞後會使植物細胞開始大量產生生長素與細胞分裂素。這兩種賀爾蒙疊加的效果會使細胞開始分裂增生,於是就產生腫瘤了。這也是為什麼被農桿菌寄生的植物會長的比較大顆的原因哦。而T-DNA中含有的其他基因會驅使植物細胞合成農桿菌所需的養分,讓農桿菌在腫瘤中生長茁壯。既然T-DNA會攜帶可以合成生長素和細胞分裂素所需的基因,被他所寄生的植物就容易被農夫選為下一次耕作的種苗囉!而這種情況一開始是從番薯上發現呢,當科學家們研究番薯的時候,就發現番薯竟然是 「天然基改」的,經過一番研究以後,科學家們認為最有可能的是「很久很久以前」有一隻農桿菌感染了番薯的塊根(就是我們吃的地方哦),後來農桿菌不見了,可是農桿菌的基因並不會離開,那因為農夫選種的時候會傾向於選這種長得又快又大的番薯,農桿菌的基因就被留下來啦!




你可能有些疑問,那……現在基改作物帶的基因跟這些番薯帶有的基因有沒有不同呢?
番薯都吃這麼久了都沒有問題……那……基改作物也沒有什麼問題吧XD
如果這麼想就錯啦!現今基改作物攜帶的基因跟番薯所帶的基因是不同的哦!

就讓我細細為你道來吧!番薯帶的基因是農桿菌的基因,可合成更多生長素和細胞分裂素,讓植物長得快又長得大;現在基改作物有的基因來自許多不同的生物,最常見的大概可以分為兩大類:抗蟲(帶有蘇力菌的結晶蛋白基因)與抗年年春(註3)(帶有農桿菌的EPSPS [註4])。

帶有蘇力菌的結晶蛋白基因的植物,因為結晶蛋白遇到昆蟲腸道中的鹼性腸液和蛋白質分解酶,就會被分解成原毒素、再活化變成毒素。讓昆蟲中腸的腸壁上皮細胞破孔,造成昆蟲腸道崩解,使吃下它的昆蟲腸穿孔而死,但是我們的胃因為會分泌胃酸,反而會把結晶蛋白給消化掉,使得結晶蛋白對我們無害;而年年春會抑制植物的EPSPS,使植物無法合成必須氨基酸;但農桿菌的EPSPS不怕年年春,因此帶有農桿菌的EPSPS基因的植物,就立刻獲取不怕年年春的技能了!

講到這裡,感覺基因改造只是為了提高產量跟加速產能,降低生產成本產生的,也因為這樣,基改作物會比非基改作物略為便宜一些……基改作物如此俗又大碗,為什麼有一部分人抵制呢?

現在發展成熟的轉殖植物主要是抗病蟲(最有名的就是抗玉米根蟲的蘇力菌基因)以及抗除草劑兩種。雖然不怕病蟲、不怕除草劑聽起來好像很厲害,但在2012年美國的五個州已經找到抗蘇力菌基因的玉米根蟲了;也已經出現「超級雜草」了喔!

為什麼會出現抗蘇力菌基因的玉米根蟲呢??其實是因為農民改變了他們的耕作方式哦!以前沒有基改作物的時候農民為了預防玉米根蟲帶來的蟲害,都會使用輪作的方式來避免玉米根蟲繁殖茁壯。但是!你想想哦,如果有一天吃漢堡薯條雞排不會長痘痘,你會不會開心的一直吃一直吃呢?農民也是這麼想的哦!當帶有蘇力菌的基改玉米出現以後農民就不再輪作了,當農民一直種玉米的時候就提供玉米根蟲一個完美的天擇場所,相信原本就有少數的玉米根蟲是不怕蘇力菌的,在農民種植基改玉米的時候就削減了一般玉米根蟲的數量,而不怕蘇力菌的玉米根蟲就能藉此發展族群生長茁壯,漸漸不怕蘇力菌的玉米根蟲越來越多,帶有蘇力菌基因的基改玉米效果就越來越差囉。

奇怪的是,原本對於抗除草劑的基改作物,人們擔心的是基改作物裡的抗除草劑基因會跳到野草身上產生超級雜草(就是不怕大多數除草劑的雜草),但其實超級雜草已經產生囉!只是它是在野外演化出來的,跟基改作物沒有任何關係,反而跟農民大量使用除草劑有關(因為農民想種的作物已經不怕除草劑了)。

不知道大家是否也覺得,似乎基改作物造成的問題有一部分都是因為人們自己濫用,就跟抗生素用太多產生的超級細菌一樣,是人們自己的問題呢。

讓我們了解一下目前基改作物的種植狀況吧!

2004年國際農業生技產業應用服務中心發表的報告顯示,全球基改作物的種植總面積已經超過8140萬公頃,而2017年的種植面積已經達到一億八千九百八十萬公頃了!其主要種植區是美國、阿根廷及加拿大,著重種植大豆、玉米、棉花與油菜。作物基因改造的品種特性依作物而有不同,大豆種植除草最費工,所以有研發出抗除草劑的基改大豆,基改玉米則以抗蟲為主,油菜以抗除草劑為主,而棉花則是抗蟲跟抗除草劑都有哦。

這些基改種子都會比一般種子貴兩倍左右,而且都被孟山都、先鋒育種與拜耳等大公司壟斷呢,他們還會搭配銷售自己公司的農藥和農具。最讓人不開心的是,為了維持每季的種子收益,生技公司會以專利權為藉口,要求農民不可以依照傳統習慣留下好的種子到下一季播種,為了這個「留種」的習慣,在美國有很多農民被生技公司告,賠了一大筆錢呢。

但是呢,在1997年的某天,孟山都的稽查員在一個小農民的油菜田裡發現了自己公司的專利基改品種,但是那個農民並沒有買孟山都的種子!接下來他就被生技公司控告偷竊孟山都的專利權。2004年加拿大高等法院判定那位農民敗訴,可是法院判定他不是故意偷竊,所以不用支付孟山都公司索求的約600萬新臺幣的賠償金。這個全球矚目的案例證實了企業的專利權不容侵犯,卻也間接證實了基因漂流這件事情。於是環保人士、有機農民跟消費者團體開始引用這個判決向生技公司提出抗議或是控告!而有機農民往往是基改作物風潮下的犧牲者,只要他們的田在基改農田的附近,就有遭受基因汙染的風險呢。

如今氣候變遷已經影響我們的生活了,2018年的熱浪更為猖獗、2017年的冬雪特別狂暴;雖然溫度升高有利作物生長,但雜草也會隨之增多呢,雜草變多提供了病蟲一個繁殖的好環境呢!而且研究顯示:「晚上的溫度每增加一度C,稻米的產量就會降低10%,而且夏季高溫常導致稻米品質變差哦!」同時因為土地沙漠化、鹽鹼化或是地層下陷導致的海水倒灌。基改除了減少生產成本及提高產量以外還有很多可以發展的方向呢!

像是能夠適應極端氣候(冷、熱)、抗旱、抗鹽鹼土壤的基改作物就是一個可以研究的方向呢!

以抗旱來說,Farrant教授的研究團隊發現有一些「復活植物」之所以可以抵抗極度乾旱的狀態因為它們在遇到極度乾旱時可以啟動一群基因,而這些基因可以讓植物在體內只剩下10~20%的水分狀況下依然活下去呢!如果可以應用於糧食作物上,就不用擔心乾旱會影響糧食生產了。但是要應用到糧食作物上也還是需要倚靠基改技術呢!誰說基改只會帶來壞處呢?

註1:生長素是第一個被發現的植物激素,有調節莖的生長速率、抑制側芽、促進根部生長等作用。
註2:細胞分裂素是一類植物激素,可以促進植物根和芽中的細胞分裂或細胞質分裂。它們主要參與細胞生長和細胞分化,但也影響頂端優勢,腋芽生長,和葉子衰老。
註3:年年春的學名為「嘉磷賽」,是一種除草劑,會攻擊植物分生組織的細胞,也就是植物尖端長出的芽。施用後,植物在一天之內便會停止生長,通常在一到二週之內死亡。
註4:EPSPS的全名為(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase,5-烯醇丙酮莽草酸-3磷酸合成酶),能合成三種必需胺基酸:苯丙胺酸、色胺酸、酪胺酸,但不會對動物產生作用(動物不具有這個酵素,所以我們要直接從飲食攝取這三種胺基酸),因而受到廣泛使用。

參考資料:

談基改作物(一)—從前從前有隻農桿菌
http://susan-plant-kingdom.blogspot.com/2016/09/blog-post_90.html
農桿菌
http://susan-plant-kingdom.blogspot.com/2015/01/agrobacterium-tumefaciens.html
【原來作物有故事】番薯
http://susan-plant-kingdom.blogspot.com/2016/12/blog-post_20.html
基改作物有什麼危險
http://susan-plant-kingdom.blogspot.com/2013/02/blog-post.html
植物之間的耳語
http://susan-plant-kingdom.blogspot.com/2014/08/blog-post_16.html
該不該種基改作物
http://susan-plant-kingdom.blogspot.com/2017/01/blog-post_5.html
基因汙染是否危及生物多樣性
https://e-info.org.tw/column/biodiv/2005/bi05110701.htm
復活植物(resurrection plants)在農業上的應用
http://susan-plant-kingdom.blogspot.com/2016/03/resurrection-plants.html
氣候變遷下台灣糧食生產因應對策
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2018年5月7日 星期一

【動物書房】沒那麼簡單的山羊

山羊。圖片來源:Wiki

在台灣提到山羊,大概就只會想到「羊肉爐」吧!因為高雄岡山從1946年開始販賣羊肉料理、後來還加入了彰化溪湖羊肉爐 ,在台灣大概除了少數不愛羊肉的「臊」味、以及吃素的人以外,應該很少沒吃過羊肉的。除了羊肉之外還有羊乳,由於《本草綱目》說「羊乳甘溫無毒,可益五臟、補腎虛、益精氣、養心肺;治消渴、療虛勞;利皮膚、潤毛髮;和小腸、利大腸」,所以在台灣羊乳常被當成補品。小時候常生病的我,家裡也曾經訂了一段時間的羊乳呢!不過不論是羊肉爐也好、羊乳也好,都是來自山羊喔! 山羊(Capra aegagrus hircus)是偶蹄目山羊屬的哺乳動物,約在距今一萬年前在土耳其東部的安那托利亞地區與伊朗中部馴化 , 。雖然中文把山羊與綿羊都稱為「羊」,但牠們其實是不同屬不同種的動物。山羊的祖先是目前中亞仍存在的保育動物角羊(Capra aegagrus aegagrus)。

山羊是最早被人類馴化的幾種動物之一,不論是肉、乳、皮、毛都有用,連糞便都可以當作燃料;但與其它家畜不同的地方是,山羊似乎從未被百分之百馴化:仍保有好奇的天性、與綿羊相比比較喜愛獨居,而且還會爬樹。牠們可以說是家畜中的脫逃大師—只要爬得上去的圍籬,牠們一定會去試試看的!這個特點也可在同屬羊亞科的台灣長鬃山羊上看到,在長鬃山羊出沒的地區,牠們常出現在幾乎垂直的峭壁上喔!

或許是因為山羊天性好奇再加上善於脫逃,各民族神話中都少不了牠們。希臘神話中半人半羊的精靈薩提爾的神祇是半人半羊的潘恩,他是酒神戴奧尼索斯(Dionysus)的跟班。不管是薩提爾或是潘恩,他們都是遊蕩在山野中不受拘束的精靈。埃及神祇中也有不少是羊頭人身,如尼羅河之神與創造之神克奴姆;十二星座裡的魔羯座也是潘恩的化身呢!而中國傳說中龍的第五子「饕餮」(狍鴞)則是羊身人面的吃人怪獸 。

目前台灣有的山羊品系包括了台灣黑山羊、撒能、吐根堡、阿爾拜因、努比亞、波爾山羊等 , ,但即使是台灣黑山羊,也是數百年前從華南引進的。中國的羊(包含了山羊與綿羊)大約也在距今一萬年前馴化,甲骨文中即有「羊」這個字。到了春秋前後,開始特別把山羊稱為「夏羊」。當時的羊羹是用煮熟的羊肉製作的肉凍;在公元前296年,位於今河北省中部太行山東麓一帶的中山國亡國了,就是因為羊羹的關係喔!

羊羹竟然會讓國家滅亡,到底是怎麼回事呢?原來中山國的國君有一次設宴犒賞都邑裡的士大夫,獨獨漏了司馬子期;司馬子期為了這件事大大不高興,就跑到楚國去勸楚王攻打中山國,於是中山國就滅亡了 。國君犒賞士大夫可以用羊羹,沒吃到的人竟會怒到背叛自己的國家,可見羊肉在當時人心目中的地位!到了東晉時,毛脩之(375-446)還因為很會煮羊羹,得到北魏太武帝拓跋燾(408-452)的信任,被封為尙書丶光祿大夫丶南郡公,太官令呢 !

以前的羊羹這麼熱門,那麼為什麼我們現在的羊羹卻…沒有羊呢?據說現在的羊羹沒有羊,是因為日本人不喜歡羊肉的味道,所以當羊羹傳到日本後,就不再以羊肉製作;等到十五世紀茶道興起後,羊羹更進一步成了以紅豆與砂糖熬成的和菓子,在中國的羊羹失傳後,日本於那沒有羊的羊羹又傳回中國,讓我們以為羊羹本就沒有羊 ,可以跟太陽餅、松露巧克力一起組一個俱樂部了(誤)。 提到歷史上有關山羊的故事,決不能忘記「蘇武牧羊」!公元前100年,原本奉命護送先前被扣留的使節回國的蘇武,因為手下張勝參與匈奴內亂,換他被扣留在匈奴;單于要他投降,他不肯,於是單于就把他流放到北海(今俄羅斯西伯利亞貝加爾湖),要他放羊,還說「公羊生小羊了你就可以回家」(「羝乳乃得歸」),蘇武在那裡苦捱了十九年,直到公元前81年才回到長安 。

說了這麼多山羊的故事,現代的山羊除了可以吃(羊肉爐、羊乳),還有什麼用途呢?

山羊的毛可是世界上數一數二珍貴的「喀什米爾」(Cashmere)羊毛的來源喔!聽到這個想必有不少讀者會大吃一驚,原來羊毛不全都是來自綿羊嗎?沒錯!有些品系的山羊在日照長度開始縮短時,會長出禦寒用的細密的絨毛;這些絨毛非常的輕暖,不管用來作毛衣、圍巾、毛帽都非常好穿。由於一開始是在印度西北方與巴基斯坦邊界處的喀什米爾山區的山羊身上發現,所以被稱為「喀什米爾」羊毛。但後來因為並不只有這一區的山羊才會產絨毛,所以現在依照美國1939年制訂的「羊毛製品標籤法案」,山羊絨毛的直徑只要不大於19微米,才能稱為「喀什米爾」羊毛喔 !另一種頂級的羊毛「毛海」(Mohair),也是來自於山羊毛—安哥拉山羊!所以,雖然綿羊是羊毛的主要來源,但真正好的羊毛卻來自於山羊呢!

最後,雖然東西方世界在差不多的時間點馴化了山羊,但是卻只有肥沃月彎的居民們開始飲用羊乳與牛乳;結果造成九成的華人有乳糖不耐症、但只有百分之五的歐洲人有這個問題 。研究發現,這是因為歐洲人消化乳糖的酵素不會隨著斷奶而停止分泌,而這個變化大約出現在一萬年前。究竟為什麼華北平原的人們不想喝奶?這就有待更多的研究來為我們解開這個謎題了!

(本文刊登於2018年幼獅少年四月號)