現代人的演化，應該是多線並進的

三十多年前在許家窯發現的早期人類內耳構造，與尼安德塔人
相同（都具有較小的外骨半規管horizontal/lateral canal）
圖片來源：ScienceDirect

最近，華盛頓大學的研究團隊以顯微CT掃描（micro-CT scans）來重新檢視一個35年前在中國北方發現的大約10萬年前的早期人類頭骨，發現了許家窯化石的內耳半規管，跟尼安德塔人一樣：外骨半規管（horizontal/lateral canal）較小。這個特徵，過去一直被認為是尼安德塔人專屬的解剖構造。

現代人的內耳構造。三個半規管呈「C」字型且互相垂直，
名稱分別為：前骨半規管（superior canal），後骨半規管
（posterior canal），與外骨半規管（horizontal/lateral canal）
圖片來源：維基百科

科學家們以顯微CT掃描，看到了於中國泥河灣盆地的許家窯發掘的人類化石顱骨顳骨的內部配置，從而發現了內耳形成的證據。這個發現表明了，人類進化的後期階段不是單線的，而是多線並進的演化。

這一發現導出到一個大問題：更新世（Pleistocene）後期人類族群的散佈，以及不同族群之間的關連。基本上，過去這個大問題主要是依賴檢視存在於各地化石上的解剖或遺傳特徵。

研究團隊在掃描之前預期，他們會看到的顳骨內部掃描，看上去應該會很像現代人。但另他們很驚訝的是，他們看到的構造屬於典型的尼安德塔人。這一發現也使研究團隊質疑，究竟半規管（semicircular canals）這樣的排列是否是真正只屬於尼安德塔人。 “

在保存完好的哺乳動物頭骨化石中，半規管是一個充滿流體的感測系統的殘留物。半規管可幫助人在改變它們的空間取向（如運動、彎腰或轉頭）時保持平衡。

從90年代中期開始，當早期的CT掃描研究證實了尼安德塔人半規管的特定安排的存在以後，這個發現一直被認為足以用來識別頭骨化石是否為尼安德塔人。它已被廣泛地用作一個標記，用來分別從早期與現代人類。

特林考斯（Erik Trinkaus）說，這個發現使得人類的起源、遷徙模式和可能的混種（interbreedings）理論變得更加混亂。

這個發現顯示，在真實世界人類進化並不遵循簡單的模式。

雖然有人會說，或許這顯示了東亞和中西歐之間的族群接觸造成的基因流動，但是東亞與中西歐之間相隔甚遠，而移民模式需要幾千年的時間。

這項研究顯示，研究者不能依賴單一的解剖學特徵，或是一個DNA片段，來做為對原始人類物種的遷移的假設基礎。

參考文獻：

2014/7/7. Neandertal trait in early human skull suggests that modern humans emerged from complex labyrinth of biology and peoples -- ScienceDaily

「懷孕吃得好，寶寶少煩惱」是寫在基因裡面嗎？

最近在小鼠中一項新的研究發現，如果孕婦營養不良，會造成她尚未出生的孩子未來有較高的肥胖與第2型糖尿病的風險。這種「孕期營養記憶」可以透過精子傳遞給子輩，甚至孫輩...就如一句以前的人說的：你阿嬤吃什麼，你就吃什麼。

這個研究也讓研究人員問：表觀遺傳學（epigenetics）究竟是如何向下一代傳遞的？以及，這個影響將持續多久呢？

母親在懷孕時的營養狀態，
會成為「記憶」記錄在寶寶的DNA裡面？
圖片來源：維基百科

我們如何繼承父母的特徵的機制很容易理解。我們身上一半的基因來自母親，另一半來自我們的父親，所以我們會發現自己的有些特徵像爸爸，有些像媽媽。但是表觀遺傳學如何將我們的雙親所經歷的環境的「記憶」代代相傳，就不是很容易理解。表觀遺傳效應中最容易了解的，是經由所謂的「甲基化」（methylation）的機制：經由甲基分子（-CH3）附著於我們的DNA上，來開啟或關閉基因的表現造成影響。

研究團隊們發現，環境引起的甲基化改變。只發生在我們的基因組（genome，我們的整個遺傳物質）上的某些區域。但是，出乎意料的是，這些甲基化模式不會永遠傳遞下去。

劍橋大學和哈佛醫學院Joslin糖尿病中心的研究人員，使用小鼠模型發現，營養不良的母親（第一代）的雄性後代（第二代），如預期的小於平均；但是如果在出生後餵食一般飲食，很快就會發展出糖尿病。令人驚訝的是，就算研究人員為第二代提供了一般的飲食，第二代的雌性在懷孕時也提供了充足的食物，但是第三代還是體型偏小，且容易發展出糖尿病。

研究人員認為，當胎兒時期出現食物匱乏的現象，可能使得孩子在出生前就被「預設」好應對營養不良的狀況；因此，當食物突然變得豐富時，他們的身體無法應付，於是就發展出如糖尿病等代謝性疾病。如果能了解這個機制是如何發生的，就可以幫助我們理解我們今天如何在肥胖和第2型糖尿病上屢創紀錄。

為了要了解這個「營養記憶」如何傳遞，研究者在第二代糖尿病發病前檢查了他們的精子。他們發現，第二代的DNA有111個非編碼區域（non-coding region）的甲基化降低。非編碼區域主要的功能為負責調節基因的表現。他們還發現，在第三代，這些區域附近的基因都有功能不正常的現象，也就是說，第三代還是繼承了祖母（第一代）對於營養不良的「記憶」。

沒有預料到的是，當研究人員檢查第三代的DNA甲基化的變化時，他們發現這個變化已經消失：也就是說，第一代對於營養不良的「記憶」，已經由DNA被刪除；或者，至少不再透過甲基化傳遞到第三代。

研究人員認為，從進化的角度來看，「營養記憶」不傳承到第三代是有道理的。我們的環境年年在變，今年或許有飢荒，但過幾年或許會有大豐收；因此，我們的身體需要能夠適應這些變化。

表觀遺傳學的變化不必然會一直代代相傳，甚至可以去除的這個現象，讓我們對我們社會的肥胖和糖尿病問題可以有一些樂觀的看法。研究人員目前正在觀察，是否這個表觀遺傳現象不會對第四代、第五代產生影響。如果這是真的的話，那麼雖然我們可能會吃得像我們的阿嬤，但我們不見得會吃得像我們的阿祖。

筆者想，如果營養狀況可以透過表觀遺傳寫入基因，是否懷孕時的精神狀態也會寫到基因裡面呢？

參考文獻：

2014/7/10 Inherited 'memory' of poor nutrition during pregnancy passed through sperm of male offspring -- ScienceDaily

在「丟臉丟到國外去了」以後...

這兩天學界的大新聞應該就是一位屏教大的老師論文造假的新聞。

其實論文造假時有所聞，但是這位屏教大的老師他在過去四年涉嫌造假60篇論文，同時也幫自己在專業學會上假冒了幾個研究者的身份，用這些假身份幫自己審論文，直到被Journal of Vibration and Control（JVC，震動與控制期刊）發現為止。

由於這件事情實在太驚人了（60篇，筆者覺得用掰的也要掰很久吧），因此也上了「科學」期刊的網站（請見Lax reviewing practice prompts 60 retractions at SAGE journal，2014/7/10），筆者也聽到很多人說「真是的，丟臉丟到國外去了」。

當然，60篇這是空前的（據說過去最高紀錄是南韓的35篇），但是除了撻伐造假者之外，是否也要想想如何改善老師們的工作環境，以及讓「研究倫理」這門課程更有效呢？

最近的一篇文章(1)提到，在她進行「研究倫理」課程時，這位老師請學生去看很多線上的倫理課程，並提供意見。許多學生推薦研究倫理協會（Office of Research Integrity）的互動影片'The Lab'。在這部影片中，觀看者可以由研究生、博士後、研究員或是研究倫理委員會成員這四個角色中挑選一個扮演，在發現實驗室的同仁做了違反研究倫理的事情後，你的角色要怎麼辦？

圖片來源：維基百科

學生除了提到這個影片很有意思以外，他們也提出了一個意見：是否可以讓觀看者選擇成為事件的「主角」-- 也就是當「壞人」？

為什麼影片沒有這樣的設定呢，應該有以下的幾個原因：

一、如果觀看者在「利字當頭」時，選擇不去作「壞人」，那麼活動就結束了。
二、如果觀看者在鑄下大錯以後立刻翻然悔悟，那麼活動也很快就結束了。

但是，可能有更多的原因是，當初設計這個互動課程的人，希望所有來觀看這個影片的人都要是「好人」，都不會想到要去當「壞人」；但是這個社會原本就是由許多普通人構成的，而我們雖然從小都受過教育，但是教育只能教我們「作壞事是不好的」，卻沒辦法教我們，當周圍的壓力大到讓我們覺得，不作這件（壞）事可能就會讓你在工作上被排擠、甚至被消滅的時候，我們要怎麼辦？當對方給你的金錢的利益多到你無法想像的時候，我們又該怎麼辦？當做（壞）事可以讓你得到一輩子都賺不到的那麼多的錢，而不做（壞）事卻可能讓你丟了工作的時候，這個選擇，又該怎麼做？

對一個局外人來說，要說「壞事作不得啊」是很容易的事；要說「你是壞人」也很容易。但是，如果能有機會把自己放在這個情境，了解「壞人」其實也是普通人，只是壓力（有研究生、博士後要養，有「N年條款」在後面...）讓他在關鍵時刻選擇了錯誤的方向，這樣可以讓大家了解到整個研究大環境的問題，也可以讓大家一起改善研究環境，使造假的人減少。

當然，一定會有衛道者說，這樣會引誘別人來當壞人。其實他們是多慮了。了解「壞人」的想法，會讓我們更了解這個社會。畢竟，大家都是普通人，我們都會在有機會時偷偷闖紅燈、也會在超市挑選牛奶時找期限最遠的（明明所有的都還沒過期）、也會為了點心去參加一點都不想聽的研究討論會。當然這些都是小問題，那是因為我們沒有受到壓力（但是受到引誘）。

當引誘大到如上面提到的：

可能「一輩子都賺不了那麼多錢」的時候；
有家要養，可是卻快要被不續聘的時候；
有研究生、博士後要養，可是實驗室快要斷炊的時候；
這三種情形同時發生兩種的時候；
這三種情形一起發生的時候；

這時候，有多少人能保證，自己還可以繼續100%誠實呢？影片的角色扮演，可以幫助我們體驗「壞人」的感受，除了讓我們在未來遇到類似的情境時，能作出正確的選擇之外；其實也能讓大家一起來想想：要怎麼讓工作環境更友善？

除了一小部份天生就想要作壞事的人以外，筆者也相信我們都是好人，只是，我們也都是普通人。品德教育其實很難由課堂口授來達成，而是需要「見景生情」-- 在適當的時刻進行教育。但是，人生很多關鍵時刻是沒有老師在旁邊的；或許在互動課程中扮演「壞人」，體驗一下「壞人」的想法，進一步了解「歹路不可行」，也是一個不錯的想法不是嗎？

參考文獻：

1. Janet D. Stemwedel 2014/7/9. On the value of empathy, not othering.

Scripps和南加大（USC）不成親了

上個月（6/18）提到San Diego的Scripps正在與南加大討論合併的事情，最新的消息是，合併已經取消了。

合併的取消是因為Scripps的十個部門的主任聯名寫信給所長Michael Marletta與董事會主席Richard Gephardt，抗議這個合併案能帶來的（益處），無法得到所有研究員的支持。

合併案取消當然對在佛羅里達的衛星校園是個好消息，但是Scripps仍須面對的是研究經費的問題。身為全世界最大的生醫研究機構，Scripps總共有262位研究員，每年向國家爭取到三億一千萬美元的研究經費。

但是從2007-2013，這部分下降了12%；同時Scripps也無法再由私人的藥廠爭取到大筆的研究經費。

將近20年前筆者在美國工作時，那時候的Scripps即以作風大膽聞名。在筆者前往Salk Institute（沙克研究所，在Scripps旁邊）工作之前，Scripps即因向Sandoz（後來成為Norvatis）爭取到大筆經費，在美國的學界造成軒然大波。因為當時Scripps同意，他們的研究成果可以優先提供給Sandoz，讓Sandoz從中先找到適合開發新產品的題目。但是，就如上面所說，Scripps還有很大一部分的經費來自國家；當時引發的風波就是：為什麼國家提供經費作出來的成果，要給外國機構（Sandoz是歐洲的公司）先看到、先挑選？

後來在美國引發了有關研究倫理以及所謂的conflicts of interests 的問題，讓我們這些研究生與博士後都要去上課。（這部分是我的回憶，或許時間上不是很準確）而隨著Sandoz被美國的公司買下成為Norvatis之後，這部分的討論也就慢慢平息了。

參考文獻：

2014/7/10. Science Now. Scripps ends merger talk with USC.

發展瘧疾疫苗或許該跟獸醫們取經

瘧疾（malaria）一直都是人類的大殺手，在過去若沒有發現金雞納樹（Cinchona officinalis）樹皮中的奎寧（quinine）對瘧疾的療效，大英帝國不可能到全世界殖民，非洲的開發可能也要推遲數十年到數百年；當然，這些都不見得是壞事（1）。

奎寧（quinine）。圖片來源：維基百科。

瘧疾的病原是瘧原蟲（Plasmodium falciparum），以瘧蚊為媒介在人與人之間傳播；雖然科學家們一直都在努力要打敗瘧疾，但是近年來抗氯奎（chloroquine）的瘧原蟲的出現，使得瘧疾寑寑有捲土重來之勢。

瘧原蟲（Plasmodium falciparum）在人類的血液抹片中。
圖片來源：維基百科。

目前世界人口仍有二十億位於瘧疾疫區。根據世界衛生組織的資料，目前每年有2億人口感染瘧疾，造成每年60萬人死亡（2），也是非洲五歲以下幼兒死亡原因的第一位（佔50%）（1）。

因此，科學家們一直努力地想要開發瘧疾疫苗。但目前的開發成果卻並不令人滿意：目前正在測試中的疫苗，僅有一半的人在接種三次以後可以發展出對瘧原蟲的免疫力，而效果僅能維持半年。

針對瘧疾疫苗開發上的困難，阿得雷德大學（University of Adelaide）獸醫疾病研究者Milton McAllister說，或許那些致力於開發瘧疾疫苗的研究人員，應該要跟開發動物疫苗的研究人員好好交流一下（2）。

McAllister說，開發瘧疾疫苗的研究團隊，一直在用DNA或蛋白質片段做為抗原，想要開發出「非常安全」的疫苗；但是動物使用的抗原蟲疫苗，是以減毒的形式將完整的原蟲注入動物體內。產生的效果是非常好的：在牛與羊身上，只要打一次，就可以產生免疫力，而且至少可以維持一年。有些甚至可達成終生免疫！

而這些感染動物的原蟲，有些其實跟瘧原蟲是近親。因此，McAllister認為，如果開發瘧原蟲疫苗的團隊可以多注意一下動物疫苗的發展，或許可以加速開發出更有效的疫苗。雖然使用DNA或蛋白質片段，比使用減毒的完整原蟲當然更安全，但如果努力這麼久還是一直無法開發出真正有效的疫苗，或許該好好想想用減毒的完整原蟲來研發了。畢竟有效的疫苗才能真正去救人，不是嗎？


參考文獻：

1. Toby Musgrave and Will Musgrave. 2008. 植物帝國-七大經濟綠寶石與世界權力史。
2014/7/7. Animal vaccines should guide malaria research, experts say -- ScienceDaily

你的狗狗怕鞭炮嗎？

你養狗嗎？你的狗狗會怕什麼特別的東西嗎？

我們的「夥伴動物」也跟我們一樣，會怕東怕西。
圖片來源：維基百科

筆者的娘家有一條怕鞭炮的狗狗，每年我們「過年」的時候，他總是要「過關」；筆者自己有一條狗，只要聽到垃圾車的聲音，就會開始「凹嗚～」

不知道有多少人家裡有這樣的寵物，有些人會覺得很困擾。我曾聽過有人罵自己的狗「哭夭」之類的，筆者倒是常常在想，究竟垃圾車的聲音裡面有什麼讓家裡的狗狗想要「凹嗚」的原因呢？

其實，並不是只有台灣的狗狗會這樣。美國的狗狗也會對某些特定的噪音有不良反應，因為美國要放鞭炮並不像台灣可以那樣隨意，所以美國的狗狗「過關」的時候並不多。但是還是有，就是美國的國慶日：七月四日。

人對不同等級的噪音，以及其他的干擾也會有不良的反應；長期暴露在這些干擾，對人的健康也有不良的影響。但是，人可以透過包括不同的方式來改善自己周圍的環境，減低干擾；狗卻不行。

有些狗狗很怕鞭炮。圖片來源：維基百科

最近，賓州州立大學（Penn State University）獸醫與動物學家Nancy Dreschel以問卷方式調查了721個過去五年內往生的寵物的畜主們，內容包括狗狗一天獨處的時間有多久、狗狗怕什麼、是否有天天運動、活多久、往生的原因為何、曾受過什麼訓練等等，發現極端害怕陌生人的狗，平均壽命會縮短半年；而害怕噪音（如鞭炮）或是其他外在的干擾的狗，平均壽命雖然不受影響，但卻比較容易有皮膚病的問題（1）。

雖然怕鞭炮的狗不會短命，不過看到狗狗因為鞭炮的聲音嚇得發抖，有些畜主也於心不忍。在這裡，有一些方法（2）可以幫忙狗狗過關：

1. 暫時把狗狗關在房裡。
2. 打開電視、收音機等。
3. 在家裡陪狗狗。
4. 如果確知什麼時候會放鞭炮，在「砲聲隆隆」之前，給狗狗一些好吃的。
5. 把狗狗喜歡的毯子、被子預先放在他的「防空洞」裡。
6. 安慰牠，不要罵牠。狗狗自己也並不因為這種行為覺得開心呢！
7. 如果狀況還是很嚴重，請教獸醫。

參考文獻：

1. Julie Hecht. 2014/7/4. Scientific American. The Unexpected Dog Killer.
2. 2014/7/1. Eight tips for firework fear this fourth.

覓食，使我們的祖先變聰明

「等一下吃什麼？」

這個問題，據說是都市上班族的大哉問；對於我們的老祖宗來說，「等一下吃什麼？」也是一個很重要的問題。只是，角度不同。

華盛頓大學的研究團隊在哥斯大黎加研究捲尾猴（capuchin monkey）五年，發現在食物較少的淡季（lean season）裡，居住在不同地區的捲尾猴，經過長時間的演化後，有了不同的發展。

其中，沒有冠毛的捲尾猴（Cebus屬）雖然會拿蝸牛或果實在樹枝上敲破，以取得裡面的珍饈美味；但是有冠毛的捲尾猴（Sapajus屬）卻會使用樹枝做為覓食工具。

Cebus capucinus 圖片來源：維基百科

Sapajus屬捲尾猴。圖片來源：維基百科

為什麼會有這樣的差別呢？研究團隊認為，是因為這兩屬的捲尾猴棲息地的不同。Cebus屬的捲尾猴，從以前到現在都是居住在熱帶雨林中，一年四季食物豐富，不虞匱乏；而Sapajus屬的捲尾猴則一直居住在有明顯的季節變化的溫帶；淡季時，他們最愛的食物--水果--缺乏，迫使他們必需要去找藏在樹枝之間或是躲在樹皮下面的昆蟲做為「戰鬥存糧」（fallback diet）。

尋找這些昆蟲，需要發展出良好的感覺運動技能（sensorimotor (SMI) skills），包括手的靈巧度、使用工具的能力、以及解決問題的能力等。這些，都跟大腦的發育息息相關。

研究團隊利用粒線體（mitochondrion）序列發現，這兩屬捲尾猴，大概在中新世（Miocene epoch）晚期就已經在演化的道路上分道揚鑣了。

類似的覓食技巧，在猩猩上面也可以觀察到；猩猩會在淡季時挖白蟻來吃，免得自己挨餓。

這些發現與人的演化有多少相關性呢？過去的一些同位素分析發現，我們的老祖宗的菜單上不只有樹葉與水果，也包括了白蟻以及植物的根莖；而同位素分析也發現，至少粗壯傍人（Paranthropus robustus，生活在兩百萬到一百二十萬年前的南非）是居住在有明顯季節變化的區域。或許，需要額外花時間花力氣覓食，幫助了我們的大腦發育，對於造就如今生存在地球上的現代人也有貢獻。

所以，「等一下吃什麼？」雖然對現代人來說是個惱人的問題，但是對我們的老祖宗來說，卻是一個不僅關乎生存、也影響的演化進程的大哉問呢！

參考文獻：

2014/7/1. Insect diet helped early humans build bigger brains: Quest for elusive bugs spurred primate tool use, problem-solving skills -- ScienceDaily