2010年7月25日 星期日

停經的邏輯

The Mathematics of Menopause - ScienceNOW

有多少人注意到大部分的哺乳類是不停經的?就像蔣介石說的:「生命的意義在創造宇宙繼起之生命」,動物只要活著就不斷繁衍,「生到死」是絕大部分雌性哺乳動物的命運。

但是,有三種哺乳動物是例外:人、短鰭領航鯨(short-finned pilot whales)以及殺人鯨。為什麼這三種動物會停經呢?

在Jarod Diamond的「第三種猩猩」中,他認為人會停經是因為人的嬰兒大小相對於母體,是所有哺乳動物中最大的(3.5kg vs. 50-60kg),即使以現代醫療科技的發達,生產的風險還是不小。另外,人的嬰兒不像一般哺乳動物的嬰兒,生下來不久就可以行動;很快就可以獨立。人要到一歲左右才開始會走,十五歲以後才可以獨立。(想像一下:如果倉鼠[hamster]到10天才能行走,五個月才能獨立生活,你一定會覺得這是一種很奇怪的倉鼠)所以照顧人的嬰兒,要花費非常大的力氣,如果像其他的哺乳動物一樣可以生到死,最後出生的嬰兒很可能會養不活,當然媽媽可能也會因為老年生產而死於分娩。

所以Jarod Diamond認為人會停經是為了要讓自己的後代有更好的照顧,也讓老年人的經驗得以傳承。

那麼,另外這兩種鯨又為何要停經呢?

英國的演化生物學家Rufus Johnstone (劍橋大學)以及 Michael Cant (University of Exeter),以數學模型來研究人以及這兩種鯨,發現這三種動物都是群居性的動物,女人在結婚後加入夫家的聚落,而這兩種鯨在交配後,雌鯨回到原來的聚落。但是不管是哪種,整個聚落的雌性動物都會一起幫忙照顧小孩,此時老年雌性停經變得有利~因為聚落中可以幫忙照顧小孩的成員增加了。


當然,他們的說法我們也不必完全同意。您,同意嗎?

2010年7月23日 星期五

海洋酸化對浮游生物的影響:鑑古知今

Marine Creatures Survived Ancient Ocean Acidification - ScienceNOW

約 1.2億年前,在白堊紀早期的時候,一系列大規模的火山噴發大量注入的二氧化碳(CO2)進入地球大氣層。空氣中的二氧化碳含量上升到今天的兩倍的水平。最後,海洋吸收了大部分的二氧化碳,這大大提高了水的酸度。這一變化減少了碳酸鈣(碳酸鈣)在水中的量,使動物(例如某些種類的浮游生物)形成外殼更加困難。大約 16萬年後海洋pH值才恢復正常。

米蘭大學微古生物學家(micropaleontologist) Elisabetta Erba 以及瑞士聯邦理工學院的地質化學家(geochemist) Helmut Weissert 對於當時的這個變化,對海洋生物到底有多大的影響非常有興趣。他們選了兩個地點研究當時海洋沉積物的古化石,一個地點位於現在的意大利北部和另外一個地點在太平洋中部。 “太平洋在當時海洋是唯一的大海洋”Erba說。他們特別去研究鈣質 nannoplankton化石(現代浮游生物的祖先)的數量和狀況。這種動物的外殼主要由碳酸鈣組成,因此可以顯示它們的整體健康和海洋的化學狀態。


隨著酸度上升,例如,某些浮游生物的骨架變得畸形,有些縮小,有些就死掉了。最令人驚訝的,大部分的nannoplankton似乎可以適應酸化。


雖然這個研究看起來似乎是個好消息,但是1.2億年前的海洋酸化發生的速度比現在要慢很多,所以究竟現在的生物能不能適應這樣急遽的改變呢?就像上次另一篇文章提到的,海洋酸化會讓小丑魚的嗅覺出現問題,甚至會因為嗅覺障礙,讓牠游向掠食者,使死亡率提高5-9倍。相比於古代,人類的破壞速度實在是快太多了。

2010年7月16日 星期五

【比CSI更精彩】利用親緣DNA鑑定破解懸案

知道short tandem repeats嗎?它們是位於染色體上的不斷重複的片段,長度可以從2個鹼基對(base pairs)到16個鹼基對。在染色體上,這種short tandem repeats重複的次數會因人而異,成為親緣鑑定以及犯罪鑑識上的重要工具。

由於過去DNA鑑定的技術沒有現在這麼進步,導致有些案件無法偵破。2008年開始,加州的警局開始採用親緣鑑定的技術來破解多年前的懸案。

他們採用了13個聯邦調查局(FBI)使用的 Combined DNA Index System (CODIS) 以及另兩個加州特有的位址(都是具有short tandem repeats的區域)的資料,與資料庫中這幾年有犯暴力案件,且認定仍對於社會有危險的罪犯進行比對。

如果有比對出可能的對象,接著科學家們會找出他的近親中有可能的人,如果這個人,跟警方想要抓的嫌犯都是男性,接著就會比對位於Y染色體上面的short tandem repeats。只有父子、兄弟的Y染色體上的short tandem repeats會重複一樣那麼多次。

最近,科學家們利用這個技術,找到了在洛杉磯由1988-2008犯下至少11件殺人案的Grim Sleeper殺人狂。

他們先掃瞄現在的資料庫,第一次沒有找到任何可能的對象,第二次(2010年四月)找到了一個人。由於Grim Sleeper從1988年就開始犯案,警方認為應該是這個人的父親。

由於缺乏直接的證據,無法馬上去逮捕這位可能的嫌犯;於是警方派人很有耐心的跟蹤他,終於讓他們撿到一塊他咬了幾口不吃的pizza,帶回去取到新鮮的DNA樣品,再做一次鑑定,並將鑑定結果於2008年採到的樣品所做的結果比對。


(示意圖)警察跟蹤很久,終於撿到他咬了一口不吃的
pizza。圖片提供:馬姍渝
比對發現,pizza上的鑑定結果與2008年採到的樣品所得到的結果完全符合,於是警方逮捕了他。

酷嗎?我覺得這比CSI還精彩,畢竟這可是發生在現實世界喔!

參考文獻:

2010/7/12. Scientists Explain How Familial DNA Testing Nabbed Alleged Serial Killer - ScienceInsider


2010年7月9日 星期五

海底「不」動員~暖化的地球殘害尼莫

如果認為空氣中的二氧化碳濃度上升,只對陸生生物有影響,那你就錯了。

之前的一些研究發現,空氣中二氧化碳上升,使得溶在海水裡得二氧化碳增加,造成海水酸化。以前只知道海水酸化對於甲殼類的動物有不好的影響,最近的研究卻發現,海水酸化會影響到魚類的行為。

酸化的海水,使得魚兒的嗅覺受到影響;當海水裡面的二氧化碳濃度提高到850ppm時(2010年時大氣中的二氧化碳濃度是390ppm,而2014年已經來到400ppm),小丑魚的嗅覺受到非常嚴重的破壞,甚至在聞到他們的掠食者的氣味後,反而受到吸引,朝著掠食者游去!這個「找死」的舉動,讓小丑魚的死亡率上升了5到9倍。

小丑魚。圖片來源:wiki

為什麼要選這個濃度呢?研究者解釋,如果我們繼續目前的「增碳」進度,在公元2050年海水裡的二氧化碳會上升到500ppm,而到了公元2100年時,海水裡的二氧化碳就會上升到850ppm了!以目前大家的努力程度來看,恐怕要到達850ppm並非不可能喔!

節能減碳救尼莫啊!

參考文獻:

Nazlie Latefi. 2010/7/6. ScienceShot: Losing Nemo? - ScienceNOW

2010年7月4日 星期日

很多細菌都是「好鼻獅」

大家都知道所謂的「趨化作用」(chemotaxis)吧?細菌上面的受器(receptor)接收到環境中的小分子,然後受器送出信號給一個與負責控制鞭毛(flagellum)的反應調節器(response regulator),使細菌改變移動的方向。如果小分子是食物分子(chemoattractants),則朝向有小分子的方向移動,如果是有害的分子(chemorepellents),則往相反的方向移動。
趨化作用(chemotaxis)。圖片來源:wiki

過去科學家們研究最多的趨化系統是大腸桿菌(E. coli),不過在2010年六月發表在Science Signaling上面的一篇文章裡,美國國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory  in Tennessee )的Dr. Zhulin以及他的postdoc花了七年的功夫,研究了450隻細菌(從真細菌到古細菌Archea)的趨化系統,發現其中245隻細菌都有趨化系統,而這些趨化系統大概可以分為19種。由簡單的(只有一個receptor和一個response regulator)到很複雜的,在這245隻菌裡面都有看到。

這麼高比例的細菌都具有趨化系統,讓科學家們相當驚訝。原來好鼻獅不只有大腸桿菌類的致病菌,其他的細菌(包含對人沒有致病能力的)裡面,「好鼻獅」也不少喔!

參考文獻:

2010/6/29. More Than Half of Bacteria Have Homing Ability - ScienceNOW

Kristin Wuichet and Igor B. Zhulin. 2010. Origins and Diversification of a Complex Signal Transduction System in Prokaryotes. Sci. Signal. 3(128):ra50. DOI: 10.1126/scisignal.2000724

出來跑,遲早都要還的...

Shark bites fisherman trying to remove lure - CNN.com


出來跑,遲早都要還的。
台語不是說嗎:菜蟲吃菜菜下死;
這人釣鯊魚被鯊魚咬啊...


不過,最後提到他想要釣的是blue shark;

不知道他釣上了沒有?他釣上的是不是blue shark?


老葉查了一下,blue shark在wiki裡面的資料,提到這種鯊魚喜冷不喜熱,可以進行長距離的遷移,每胎可以生4-100隻,不過他也是世界上被捕殺最多的鯊魚(肉可以吃、鰭可以做魚翅),每年有一兩千萬隻被殺。


他們不常靠近海岸,因此新聞中提到鯊魚出現在海岸附近,大多不是blue shark。