2022年1月17日 星期一

發現太空貧血症(space anemia)的成因

 

圖片來源:維基百科

過去就發現,在太空中長期停留會出現貧血的問題。

到底是什麼導致太空人貧血呢?過去以為是因為無重力狀態讓血液聚集在上半身所導致,但最近的研究發現,太空人的紅血球摧毀的速度比一般人要快許多。

研究團隊研究了十四個太空人,他們停留在太空站上六個月。研究團隊發現,在地表上,我們每秒鐘摧毀兩百萬個紅血球;在太空中增加為每秒摧毀三百萬個。

這十四個太空人,其中有五個在回到地表時被診斷為貧血。隨著他們回到地表,紅血球摧毀的速度會逐漸變慢,大約在三到四個月會恢復正常。

妙的是,回到地表後一年再次測量卻發現,他們紅血球摧毀的速度還是比一般人快30%。

雖然沒有太空人在執行任務時抱怨貧血的問題,但這個發現可能意味著應該要提供太空人們補血的食物。由於目前很少讓太空人停留超過六個月,所以這個發現也意味著未來的長途太空旅行可能也要將這個問題列入考慮。這是否意味著本來就貧血的人不適合太空旅行呢?

參考文獻:

Trudel, G., Shahin, N., Ramsay, T. et al. Hemolysis contributes to anemia during long-duration space flight. Nat Med (2022). https://doi.org/10.1038/s41591-021-01637-7

2022年1月16日 星期日

昆加(Kunga):最早的混種生物

 

圖片來源:CNN

美索不達米亞的文本與圖像中常有一種巨大的類馬生物「昆加」(kunga)。在圖像中,「昆加」拉戰車、拉遊行的車輛,但是,「昆加」到底是什麼呢?

考古學家們也發現,「昆加」也會出現在貴族的陪葬品中,顯示了牠是一種受到重視的生物。但是過去從骨骼型態上的分析卻無法確定「昆加」究竟是什麼。

最近研究團隊分析了「昆加」的DNA序列。結果發現,原來「昆加」是母驢與公敘利亞野驢(現已絕種)雜交而成的混種生物。

這個發現把人類進行的混種雜交行為一舉推到四千五百年前。

為什麼要進行混種呢?研究團隊說,雖然驢子與牛也可以拉車,但是人類卻無法驅使牠們在作戰時衝鋒(牛只有在「火牛陣」--當尾巴著火了,才會不顧危險地拼命往前衝)。

第一頭「昆加」可能是自然產生的,當人類發現訓練過的「昆加」能在戰場上衝鋒,接著就開始系統性的將這兩種動物雜交來產生「昆加」了。

當然,等到五百年後馬出現了,既然馬本來就會衝鋒,就沒有人想要再大費周章地培育「昆加」了。

參考文獻:

The genetic identity of the earliest human-made hybrid animals, the kungas of Syro-Mesopotamia. Science Advances.

2021年12月23日 星期四

吃肉的哺乳動物比較容易死於癌症!

 

圖片來源:維基百科

隨著動物的年齡漸老,癌症好像是無法避免的疾病。過去曾有研究發現,大型動物因為細胞比較多,需要進行更多次數的細胞分裂,讓牠們(以及我們)有更多機會在基因體複製時產生錯誤,從而提高癌症產生的機會。

但是真的是這樣嗎?最近有研究團隊收集了各地動物園哺乳動物的資料,研究是否愈大型的哺乳動物越容易產生癌症,並因癌而死。

他們收集了總共191個物種的超過十一萬個個體。結果發現,哺乳動物的大小與癌症無關,而是食性。吃肉的哺乳動物的癌症死亡率比吃草的哺乳動物要高許多。如阿根廷長耳豚鼠(如圖)這種吃草的小動物,在研究團隊收集到的213筆資料中,無一死於癌症。

為什麼吃肉的動物比較容易死於癌症呢?研究團隊認為有幾個原因。其中之一是生肉含有致癌的病毒,而食肉動物在進食時就會受到感染。第二個原因可能是生物累積作用:食肉動物位於食物鏈的較上游,所以任何毒素、污染物都比較容易在體內累積。

當然,這並不代表吃肉的人罹癌的機率就一定比較高,但是也的確有些研究發現,吃肉會提高癌症的風險。

另外,這個研究是針對動物園裡的動物,他們的生活方式與飲食也與野外的動物有所不同,這也是需要留意的。

參考文獻:

Vincze, O., Colchero, F., Lemaître, JF. et al. Cancer risk across mammals. Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04224-5

2021年12月17日 星期五

世界上最多腳的動物:Eumillipes persephone

 

Eumillipes persephone圖片來源:Sci. Rep.

在台灣的大家,看過蜈蚣(centipede)與馬陸(millipede)嗎?

這兩種動物都是節肢動物,但蜈蚣的腳沒有馬陸那麼多那麼細小。事實上,馬陸每一個體節有兩對腳,蜈蚣每個體節只有一對腳;由於馬陸的腳那麼多那麼小,看馬陸走路的時候有一種「波浪腳」的感覺:看起來很像加油的時候大家輪流把手舉起來做出波浪的那種感覺。

可能也是因為牠們的腳有那麼多,所以蜈蚣在英文被叫做「百隻腳」,馬陸被叫做「千隻腳」。字首centi-是「百」的意思,milli-是「千」的意思。

雖然叫做「百隻腳」、「千隻腳」,但是最多隻腳的馬陸卻只有750條腿。相對的來說,最多隻腳的蜈蚣可達354條腿,所以「百隻腳」是名副其實,但「千隻腳」卻有點名不符實了。

最近有研究團隊在澳洲地下六十公尺深的地方發現了名副其實的馬陸,也是世界最多隻腳的生物:Eumillipes persephone(如上圖)。他們在澳大利亞東部金礦省礦區為礦產勘探而創建的鑽孔中發現了牠。

體長95.7mm,寬0.95mm,具有330節體節,有1306條腿。住在那麼深的地下,牠沒有眼睛,有長長的觸角。它之所以會被命名為Eumillipes persephone的原因是:Eumillipes意為「真正的千足蟲」(eu- + millipes),Persephone則來自希臘神話中,被冥界之神黑帝斯從大地帶往地下的冥后波瑟芬妮(Persephone)。

基因分析發現,牠與之前的紀錄保持者,具有750條腿的Illacme plenipes關係最相近,但是Illacme plenipes生活在美國加州。

馬陸在地球上已有四億年的歷史。在生態系中,馬陸是分解者的角色,但蜈蚣是吃肉的喔!

參考文獻:

P.E. Marek et al. 2021. The first true millipede — 1306 legs long. Sci Rep 11, 23126; doi: 10.1038/s41598-021-02447-0

2021年11月29日 星期一

第一型糖尿病(type 1 diabetes)治療新希望

 

胰島素。圖片來源:維基百科

糖尿病(diabetes)是一種無法吸收葡萄糖的疾病。病人因為無法分泌胰島素(insulin)或無法感應胰島素,造成飲食中的糖份無法被吸收,產生所謂的「三多」(多吃、多喝、多尿)症狀。病人因為血糖濃度不穩定,在低血糖時會暴食(多吃);當血糖上升時會口渴(多喝);因為無法吸收血糖,造成腎臟在過濾時會因血糖上升而造成尿液分泌增加(多尿)。

糖尿病分為兩型,第一型糖尿病(type 1 diabetes)的病人無法分泌胰島素;第二型糖尿病(type 2 diabetes)為病人無法感應胰島素。在2019年,糖尿病影響了4.63億人口(佔全世界成年人口的8.8%),其中有九成為第二型糖尿病。大部分的第二型糖尿病,可經由飲食、運動等方式進行治療,但第一型糖尿病終身都需要注射胰島素。

最近,美國的Vertex藥廠公布了以幹細胞治療糖尿病的第一期測試結果。結果發現,注射胰島幹細胞取得了成功,幹細胞成功地在病人體內安家落戶製造胰島素。當然,這只是初步的試驗結果,還需要追蹤五年。

這一切,其實都從一位科學家三十年的努力開始。

Melton博士本來是研究青蛙的發育。這一切在1991年,當他六個月大的兒子被診斷出第一型糖尿病後,他放棄了本來的研究,開始全力找尋如何治療第一型糖尿病。

過去要根治第一型糖尿病,只能透過移植胰臟或移植胰島。由於僧多粥少,能根治的有如鳳毛麟角。因此,Melton博士想從幹細胞下手。

Melton博士的計畫是:將人類幹細胞轉化成為胰島細胞(beta細胞)。這需要對幹細胞要如何分化成為胰島細胞有瞭解,並能開發出如何讓幹細胞分化為胰島細胞。中間的辛勞就不必多說,但令Melton博士錯愕的是,美國政府(小布希為時任總統)在2001年八月簽署了禁止以政府經費進行幹細胞研究的行政命令。為了繼續進行研究,Melton博士必須將自己的實驗室與哈佛大學完全切割乾淨。

儘管要這麼麻煩,但並沒有阻礙Melton博士。所有的努力終於在2014年嶄露曙光,研究團隊終於成功地將幹細胞轉為胰島細胞!為了要取得更多經費支持,Melton博士同年創立了Semma公司--Semma是Melton博士的兒子跟女兒的名字(Sam與Emma)。

要進入臨床測試需要準備更多的資料。為了準備這些,Melton博士需要更多的經費與人手。2019年Vertex以九億五千萬美金買下了Semma,繼續朝著根治第一型糖尿病的方向努力。

今年(2021),美國食藥署(FDA)通過了人體測試的申請。初步總共徵召了17名嚴重的第一型糖尿病病人,對他們注射免疫抑制藥物後,再將一半劑量的胰島細胞由肝門靜脈注入(infusion)。三個月後,測試的結果是成功的。

當然,這個測試才剛剛開始,還需要追蹤五年。但對於參與測試的人來說,整個過程不啻於奇蹟--終於有一天可以離開胰島素,不需要再擔心血糖忽高忽低,造成在工作中昏倒的意外了。

Melton博士估計,這些年來總共花了五千萬美元來完成這個題目。在胰島素發現百年的此時此刻,這個研究成果格外地令人振奮。雖然這個療法大概不會便宜,但至少提供了第一型糖尿病患者根治的新希望。

參考文獻:

Gina Kolata. A Cure for Type 1 Diabetes? For One Man, It Seems to Have Worked.

Vertex Press Release.

2021年11月26日 星期五

海洋暖化造成信天翁(albatross)離婚率上升

 

圖片來源:維基百科

信天翁(albatross)是很長壽的鳥類,也向來被認為是一夫一妻終身不渝的。

但是根據研究,信天翁是會離婚的!過去的觀察發現,如果一年內無法成功繁殖,這時母鳥就會把公鳥給踹了!母鳥會主動拋棄公鳥,出現在另一隻單身的公鳥旁。根據觀察,信天翁的分手都很和平,不會有死纏爛打的情況。

黑眉信天翁。圖片來源:維基百科

近年來,科學家的研究發現,黑眉信天翁(Thalassarche melanophris)的離婚率每年都不大一樣,大約介於1%-8%之間。這讓研究團隊感到好奇:到底牠們的離婚率跟什麼有關呢?分析的結果指向海洋的溫度。當海溫上升,會使得牠們覓食的難度上升,造成繁殖失敗,於是就離婚了。

參考文獻:

Francesco Ventura, José Pedro Granadeiro, Paul M. Lukacs, Amanda Kuepfer and Paulo Catry. Environmental variability directly affects the prevalence of divorce in monogamous albatrosses. https://doi.org/10.1098/rspb.2021.2112

2021年11月17日 星期三

平鮋科(Sebastidae)魚類長壽的秘密

 

圖片來源:維基百科

平鮋科(Sebastidae)的魚類喜歡藏身於礁岩縫中,跟其他多中不同魚類合稱為「礁岩魚」(rockfish)。比較特別的是,平鮋科的魚類有些可以活很久,甚至長達200年!在脊椎動物中,平鮋科是目前有紀錄活得最久的。

最近柏克萊加大的研究團隊,研究了八十八種平鮋科魚類的基因,從長壽的到比較短命的都納入,結果發現:活得比較長的平鮋科魚類,牠們有比較多的基因負責修復自己的基因體;另外,負責調節胰島素的基因也比較多,這在其他生物中已經發現與長壽相關;最後,跟免疫系統抑制相關的基因butyrophilins也比較多。總的來說,總共有137個與長壽相關的基因,在平鮋科魚類中受到正向選擇。

除此之外,這些魚也生活在深水區。由於深水區水溫較低,所以這使得牠們的代謝比較慢;另外,牠們可以長到較大,這也使得牠們不容易被捕食。

這個發現可讓我們瞭解,脊椎動物要活得長,或許就是跟這些基因有關。未來或可藉由調節這些基因的活性,達成延壽的目標--當然,要先活得有品質才行。

參考文獻:

Origins and evolution of extreme life span in Pacific Ocean rockfishes. DOI: 10.1126/science.abg5332