2012年1月20日 星期五

花亭鳥是視覺魔術師

不同的動物有不同的求偶方式。孔雀會開屏、雄鹿會打鬥,而花亭鳥(Bowerbird)的雄鳥,為了獲得雌鳥的芳心,必需要苦心建造一個窩(花亭),來吸引雌鳥的注意。

花亭基本上包括了兩邊由樹枝構成的牆壁,以及散落在前後的大量的小物件(gesso)。
圖片來源:Science Now

去年的研究發現,雄花亭鳥會藉由巧妙的安排這些小物件(包括石頭、樹枝、貝殼、骨頭等)--大的物件放在距離雌鳥最遠的地方,小的物件則放在距離雌鳥較近的地方--製造強制透視(forced perspective)的幻覺,讓雌鳥因為這個幻覺而停留在花亭前面良久,從而獲得交配的機會。

科學家觀察了20個在澳洲的花亭鳥的花亭,發現能把這些小物件安排得越好的花亭,雄鳥與雌鳥交配的成功率就越高。

所以好好整理房間,對於擄獲女友的芳心,是有很大的幫助的。

參考資料:

1. ScienceNow. 2012/1/19. ScienceShot: Bird Masters of Illusion - ScienceNOW

2012年1月17日 星期二

全球暖化造成英國的冬天更冷?

到目前為止,相信應該不少人相信全球暖化是真的;但是還是有一些人不相信,其中一部份的理由來自--最近這幾年有些地方的冬天還真冷!2010年英國的冬天就非常冷,而今年也是冷得令人難受,所以對於那些不相信全球暖化的死硬派來說,他們就會說:「你看!哪裡有全球暖化?」
圖片網址:Science Now

位於Lexington的Atmospheric and Environmental Research(AER)公司的Judah Cohen提出了一個模型來解釋,為何最近這些年,一方面夏季變得出奇的熱,但北半球的一些區域(加拿大南部、美國東部、歐亞大陸北部)在冬天的時候又變得出奇的冷。

由於全球暖化造成的氣溫上升,在北極區的升溫現象尤其明顯。根據測量的結果,最近這些年北極區的升溫速度是其他地區的兩倍;這導致了北極區夏季產生大量的冰層融解。大量的冰層融解造成更多的水汽,而這些水汽會使得接下來的秋季有更多的雲層生成,也使得西伯利亞區域的冬天降雪特別多;研究員也發現,每年十月的降雪量決定了接下來的冬天是否會變得嚴寒甚至酷寒,因為十月發生在歐亞大陸北方(也就是西伯利亞,這是北半球最大片的雪地)的降雪可以促成西伯利亞高壓生成,也加強了北極震盪(Arctic Oscillation)的發生。一旦北極震盪發生,大量的冷空氣會流向中緯度地帶,造成北半球許多區域有個嚴寒的冬天。

AER的研究團隊在過去幾年嘗試著將ENSO(聖嬰-南方震盪,另譯為恩索現象)、太平洋年際震盪(Pacific Decadal Oscillation,PDO)、或大西洋數十年震盪(Atlantic multidecadal oscillation,AMO)與這些年的偶而出現的寒冬做連結,發現上述三者都無法解釋為何有時會出現酷寒的冬天;直到他們將每年十月西伯利亞的降雪量列入考慮後,一切才變得明朗。


在奧勒岡州立大學工作的Anne Nolin也同意AER的觀點。


參考資料:

1. Science Now. 2012/1/12. Global Warming May Trigger Winter Cooling - ScienceNOW

2012年1月7日 星期六

「巨獸螞蟻」真的是加拿大科學家培育出來的嗎?

今天看到一則由新華網傳過來的新聞,內容是有關於加拿大的科學家培育出「巨獸螞蟻」(2)。
圖片來源:Science Now

其實這篇文章的真正來源是來自於1/5的Scientific American網站(3),而我常常會造訪的網站之一ScienceNow也有報導(1),所以我一下子就發現中文的改寫有誇大的嫌疑。

我們看一下新華網的改寫:


中新網1月6日電 據外電5日報道,最近一名加拿大科學家通過激發螞蟻的遠古基因,培育出了一種名為“超級戰士”的巨獸螞蟻,這種螞蟻具有“巨型的”頭部與脖子。

據悉,這名科學家通過在普通螞蟻幼蟲身上注入一種特殊的激素,激發出潛藏在螞蟻體內的遠古基因,從而讓這種普通的螞蟻突變成看似畸形的“超級戰士”螞蟻。

專家稱,這種頭大脖子粗的“超級戰士”螞蟻,有可能與遠古時期的螞蟻頗為相似。

加拿大麥吉爾大學負責該項目的拉賈庫瑪博士稱,“通過該實驗,我們發現通過激發遺留在螞蟻身上3500萬年前的古基因,能夠培育出一種全新的‘超級戰士’螞蟻,這對于我們預測生物特徵的演化有著重要的意義。

然後我們看一下ScienceNow的原文:

In days of old were more ants bold? Among the 1100 species in the Pheidole ant genus today, most produce two castes: foragers and soldiers. But on very rare occasions, a small number of species generate so-called supersoldiers, ants with especially giant heads who bravely keep other ant species from invading their nests by blocking the entrances with their noggins and employing enhanced battle skills.

這一段就有提到,在今天的1100種螞蟻(都屬於Pheidole屬),大都會有所謂的兵蟻(soldiers)與工蟻(foragers)兩種,但有時會有少數的螞蟻發育成「巨獸螞蟻」(借用一下新華網的名字,其實在ScienceNow中是以supersoldier「超級兵蟻」來稱呼他們),這些「超級兵蟻」會非常勇敢地保家衛國。

>>所以,這種「超級兵蟻」或是「巨獸螞蟻」並非螞蟻自己無法產生的。

When the researchers treated the larvae of these species with a growth hormone called methoprene, the larvae developed into supersoldiers. Then the researchers dabbed methoprene on the larvae of Pheidole species that don't usually make supersoldiers. The larvae developed huge heads and useless wings similar to those of supersoldiers, suggesting that environmental cues drive supersoldier development.

接著這裡提到,他們研究螞蟻以後,發現只要在幼蟲(larvae)時期塗抹一種賀爾蒙(methoprene),幼蟲就會發育成「超級兵蟻」。然後,他們把這種賀爾蒙塗抹在不會產生超級兵蟻的螞蟻幼蟲上,結果也產生了「超級兵蟻」。

Curious as to how these warriors develop, researchers examined the genomes of two Pheidole species that sometimes produce supersoldiers and identified the genetic machinery responsible for making this caste.

這賀爾蒙是怎樣發現的?應該是經由比較兩種螞蟻的基因體。

Since all the ants in the genus seem to retain an ability to become supersoldiers, the militaristic adaptation must have evolved in a common ancestor but been repressed later by most species in the absence of these cues, the researchers report in Science today.

既然塗抹賀爾蒙可以讓平常不產生「超級兵蟻」的螞蟻也產生超級兵蟻,表示負責產生「超級兵蟻」的基因應該是從這些螞蟻的共祖而來,只是在大部分種類的螞蟻被壓制(repress)了。

在Scientific American的原文中也沒有提到新華網中說到的那些部分,但是有提到那個賀爾蒙其實是所謂的juvenile(青春?)賀爾蒙也有提到應該是存在著劑量上的關係,如果塗抹(不是注射!)一次,會產生兵蟻,塗抹兩次會變成「超級兵蟻」。

我們的媒體,似乎不僅不求甚解,還常常曲解...

參考資料:
1. ScienceNow. 2012/1/5. ScienceShot: Any Ant Can Be a Superant - ScienceNOW
2. 新華網. 2012/1/6. 加拿大科學家培育出頭大脖子粗「巨獸螞蟻」.
3. Scientific American. 2012/1/5. Scientists make supersoldier ants. 

2011年12月31日 星期六

不是神經線太緊,而是DNA繞太緊,造成精神分裂(schizophrenia)

epigenetics (附基因調控)指得是由非遺傳因子所引起的表現型(phenotype)差異。科學家從單純的以為基因序列可以決定一切,到意識到有不少生物的表現型其實不由基因序列來決定,這中間也花了相當多的時間。

最有名的是發生在第15號染色體長臂q11-13段缺損的遺傳疾病。如果小孩得到的缺損染色體來自父親,則會有帕得-威利氏症(Prader-Willi syndrome, PWS,從一歲開始就會無節制地飲食、髮色較淡、杏仁眼、性功能發育不全、發展遲緩)(1),當缺損染色體來自母親時,則會有Angelman syndrome(AS,臉上常有笑容、缺乏語言能力、過動、癲癇、智能低下)(2)。

這些年的研究發現,亨氏舞蹈病(Huntington's disease)以及帕金森氏症(Parkinson's disease)應該也都是在附基因調控上出了問題。最近加入這個陣容的是精神分裂症(schizophrenia)。

Scripps研究所的研究員Elizabeth Thomas發現,精神分裂症的病人,他們腦中的某些組織,因為不明原因使得這些組織中染色體上的組蛋白(histone)乙醯化(acetylated)的程度明顯地降低(3)。

當這些組蛋白未被乙醯化的時候,這些染色體就會保持繞緊的狀態無法打開,這使得這些染色體上的基因無法表現;Thomas博士認為,這是導致精神分裂症的關鍵。

同時Thomas博士也發現,一樣在精神分裂的病人中,組蛋白低度乙醯化的現象,在年輕的病人裡面,比老年的病人要更嚴重。如果組蛋白乙醯化的程度的確與精神分裂症有關,未來應該可以開發新的藥物來調節組蛋白的乙醯化程度,如此或許能更有效治療精神分裂症。

小時候常常聽長輩用「神經線綁太緊」來罵神經兮兮的人,看這篇文章的發現,筆者還真覺得長輩們雖然不懂什麼是附基因調控,但是那句「神經線綁太緊」還真是非常的有道理呀!

參考資料:

1. Wikipedia. 2011/12/27. Prader-Willi syndrome.
2. Wikipedia. 2011/12/15. Angelman syndrome.
3. ScienceDaily. 2011/12/28. Brain cell malfunction in schizophrenia identified

猿類(great apes)也能做出複雜的決定

最近由德國Max-Planck研究所發表的一項研究發現,猿類(包含兩種黑猩猩、紅毛猩猩、大猩猩)能在衡量事實後做出對自己有利的決定(1)。
紅毛猩猩(orangutan) 圖片來源:ScienceDaily

在研究中,這四種猿類會先看到一大一小的兩塊香蕉;然後他們把大的香蕉藏在藍色的容器裡;小的香蕉藏在黃色的容器裡。總共有一個黃色容器、四個藍色容器。因此,猿類很快就知道打開黃色的容器一定有香蕉吃,但是因為藍色的容器有四個,所以不見得能猜中(2)。

研究團隊發現,如果讓這些猿類看著他們把大的香蕉藏好(也就是他們應該很清楚大的香蕉在哪裡);則大部分的猿類都會去猜大的香蕉的位置;但是如果不讓猿類看到大的香蕉是藏在哪一個容器裡,則他們就會比較保守。畢竟,如果沒猜中就根本沒得吃。

但是研究團隊也發現,大概有50%的時間這些猿類還是會去猜猜看大的在哪裡;而如果兩塊香蕉的大小懸殊時(這時候,因為賭注增加,代表猜中了獎勵很大),幾乎所有的猿類都會去猜大的香蕉的位置!

研究團隊也發現,四種猿類中,大猩猩(gorilla)比較不敢猜;不過筆者不大同意,因為參與實驗的大猩猩只有三隻,而其他三種猿類至少都有五隻,感覺上三隻好像太少了點,應該只能做為參考。

其實這些猿類跟我們的DNA的差異不大,尤其是黑猩猩(chimpanzee)和巴諾布猿(bonobo)跟我們的DNA差異度僅有1.6%,甚至有人建議他們可以跟我們一起列入人屬(Homo)(3),要說他們真的不會(如上面實驗中的)複雜思考,筆者以為這應該有點太看不起他們吧!

參考資料:

1. Science Daily. 2011/12/29. Great apes make sophisticated decisions
2. Daniel B. M. Haun, Christian Nawroth, Josep Call. 2011. Great Apes' Risk-Taking Strategies in a Decision Making Task. PLoS ONE.
3. Jared Diamond. The third Chimpanzee.

2011年12月30日 星期五

「小」科學論文( 'bite-size' science)的危機

由於能否拿到研究計畫補助,與是否有期刊論文發表有相當大的關係(也就是所謂的Publish or Perish),因此學界莫不爭相發表,造成的影響就是:越來越多的「小」科學論文(只有少少的研究成果及/或樣本數降低的研究)。

「小」科學論文有什麼問題呢?根據利物浦大學(University of Liverpool)的Marco Bertamini以及布里司托大學(University of Bristol)的Marcus Munafò觀察,「小」科學論文由於研究涵蓋的層面不夠廣,使得針對研究成果所下的結論可能有所偏頗;另一方面,如果樣本數量不夠,也會造成收集到的數據的變異性太大,影響到最後分析的結果。

Bertamini博士說,精簡(concise)和簡短(shorter)是兩件事。他說,精簡是好事,但是現在很多期刊也要科學家們把論文的篇幅縮小,產生的影響就是閱讀者無法得知實驗的細節。而依據少少的研究成果所下的結論,常常產生的結論就會是假警報。

另外,多多發表「小」科學論文也意味著科學論文的數量增加,造成科學家們要花更多的時間去閱讀,以使自己能夠跟上最新發現,但是這些新發現是否真的是「新」發現則不無疑問;另一方面,跟不上的時候可能也會造成過度解釋自己的成果。

科學研究應該是可以重複的、研究的結果應該是新穎(novel)的,而不只是「令人驚訝」的(surprising);但是以現在這樣的發表方式來說,很多「令人驚訝」或甚至「新穎」的結果,除了會有相當比例的假警報以外,另外可能也並不「新穎」或「令人驚訝」,可能只是因為科學家本身沒有看到別人的發表(當然這發表也可能有疑問)罷了。而是否能重複,在這樣的狀況下也不無疑問。

Bertamini博士說,原本科學家都會小心地檢視自己的研究成果,並挑出可疑的部分;畢竟他們所受到的專業訓練就是教他們要在不疑處有疑;但是以現在的大環境來說,已經沒有時間和空間讓他們去做這部分了,但是,這樣是好事嗎?

筆者不知道英國的研究經費是怎麼給的,但是美國在筆者在那裡求學的時候,研究經費很少給一年期的,多半都是給3年,但是因為看重論文發表的結果,還是會讓科學家們拼命發表;而台灣常常都是給一年的研究計畫,近年來尤其有越演越烈的趨勢(100年度核定的研究計畫有2/3是一年期),這是否也會造成不良的影響呢?

相信最近許多同行都讀過刊登在華爾街日報上的「醫學研究結果為何難以複製」一文,應該對於其中提到『科學家們提出幾項理論來解釋重現試驗結果為何如此之難。兩個不同的實驗室使用的設備或材料可能略有不同﹐導致結果出現差異。試驗中的變量越多﹐意外發生小錯誤的可能性就越大﹐這些小錯誤會累積起來﹐對試驗結論構成某種影響。』留下了深刻的印象,但是文中也提到『為追求職位和資金﹐越來越多的科學家需要名下有更多成功而不是失敗的試驗﹐在經濟不景氣的時期尤其如此。』,點出了以研究論文來決定是否給予研究計畫的弊病。當然,筆者並不是說不應該以研究論文來作為核給研究計畫的依據(不然要用什麼?),而是當研究計畫只是1-3年期的計畫,期滿申請時又要求要有論文發表,產生的結果當然就是科學家們會盡量把「最近」1-3年內的研究成果擠出至少1篇論文來發表;加上近年來科研人口不斷上昇(光是從2002-2007年就增加了25%),如果不Publish,真的會Perish了。

參考資料:

1. Science Daily. 2011/12/29. The perils of 'bite-size' science

2011年12月28日 星期三

用聖誕卡帶我去月球

聖誕節是西方國家的大節日,總是少不了送禮物跟交換卡片;根據英國皇家倫敦學院(Imperial College London)研究發現,今年英國聖誕節總共用掉了1億5千萬張卡片跟83立方公里的包裝紙。
每年,光是英國一地,為了聖誕節就會產生
三萬八千三百噸的廢紙;包括聖誕卡、
禮物的包裝紙等。圖片:維基百科

如果把這些卡片跟包裝紙拿去發酵,所產生的生質能源足夠送一輛雙層巴士來回月球20次!

英國每年產生800萬噸的廢紙,大約是全國一年用紙量的60%;但其中有一部份並沒有被回收,而是直接送到垃圾掩埋場的。如果可以用酵素將這些廢紙分解、發酵,應該可以產生相當多的生質酒精。

但是,相對於以玉米澱粉為原料的系統,以纖維素為原料的生質酒精製程目前仍有成本偏高問題,這也是專家們極力想要克服的部分。

不過筆者以為:是否可以使用較少的包裝(比方說禮物盒本身看起來就像包裝好的一樣)、使用電子賀卡,尤其現在已經那麼多人有e-mail跟智慧手機,或許電子賀卡應該要更努力去推行,讓聖誕節可以少產生些廢紙,對吧?

參考資料:

1. Science Daily. 2011/12/23. Go to work on a Christmas card: UK's wrapping paper and festive cards could provide energy to send a bus to the moon more than 20 times