為什麼同性戀基因一直存在？

 

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在我們的社會和自然界中，同性性行為（SSB）是一個常見現象，但從進化的角度來看，它似乎是一個謎。一般而言，進化會促使那些有助於繁衍後代的特徵得以保留，而SSB在表面上看似與此相悖。然而，最近由Zietsch等人於2021年發表的研究發現了一個驚人的解釋。

這項研究使用了來自英國生物銀行（UK Biobank）的數據，涵蓋約500,000名參與者，他們出生於1934年至1971年間，年齡在評估時介於37至73歲。研究團隊從414,751名通過基因資料品質控制並回答了與性行為相關問題的參與者中獲得數據。這些數據包括兩個方面：一是與異性有性行為的對象的總數，二是同性性行為（SSB）的經歷。最終，研究中使用了162,183名男性和196,243名女性的數據來分析與異性性伴侶的數量相關的現象，以及188,825名男性和220,170名女性的數據來分析同性性行為的經歷。

研究團隊通過分析基因數據發現，雖然SSB自身可能不直接增加個體的生殖機會，但與SSB相關的基因在僅與異性交配的人（OSB）中實際上可能提供了某種交配優勢。

根據分析結果，發現同性性行為（SSB）與一些性格特質有關，特別是開放性（openness to experience）和冒險行為（risk-taking behaviour）。這些性格特質與SSB之間存在正的相關性。

數據顯示，開放性在男性和女性中與SSB的基因相關性分別為0.135和0.312，而冒險行為在男性和女性中與SSB的基因相關性分別為0.224和0.402。這些發現顯示，與SSB相關的基因變異也可能與個體的開放性和冒險行為特質相關。

這意味著，即使這些基因促使一部分人表現出SSB行為，它們也可能在其他人身上產生正面的生殖效果，從而在人群中被保留下來。

這項研究不僅挑戰了我們對性行為進化的傳統理解，也為SSB在自然界廣泛存在提供了一個合理的解釋。它提醒我們，自然和進化是複雜且多面的，並非所有行為都能直接從其表面的生殖價值來理解。

參考文獻：

Zietsch, B.P., Sidari, M.J., Abdellaoui, A. et al. Genomic evidence consistent with antagonistic pleiotropy may help explain the evolutionary maintenance of same-sex sexual behaviour in humans. Nat Hum Behav 5, 1251–1258 (2021). https://doi.org/10.1038/s41562-021-01168-8

探索味覺的秘密 - OTOP1 離子通道與氯化銨的味道

 

瑞典的鹹甘草糖。圖片來源：維基百科

氯化銨（NH₄Cl）是一種我們生活中常見的化合物，它有著獨特的味道，通常被描述為苦、鹹和微酸的結合。這種味道對許多人來說可能有點令人反感，但在某些文化中，像是斯堪的納維亞，添加了氯化銨的甘草糖果（鹹甘草糖，salty licorice）卻非常受歡迎。

科學家們最近發現了一種稱為OTOP1的離子通道，這個通道在我們的味蕾中扮演著重要的角色。味蕾是位於舌頭上的微小器官，負責感知食物的味道。OTOP1專門存在於一類呼叫「第三型味蕾細胞」（Type III TRCs）中，這些細胞主要負責感知酸味。

當我們吃到含有氯化銨的食物時，OTOP1通道會被活化，傳遞出信號。這個過程與其它味道的感知有所不同，因為氯化銨會與舌頭上的OTOP1產生特殊的化學反應。這種反應讓我們能夠感知到氯化銨特有的味道。

為什麼要感知氯化銨的味道呢？原來高氨血症（hyperammonemia）是會造成腦損傷、甚至可以致命的疾病，所以要避免吃太多含銨的食物當然是必要的。

科學家透過一系列的實驗觀察到，當去除了老鼠味蕾中的OTOP1通道後，它們對氯化銨的味道幾乎沒有反應。這個發現證明了OTOP1在感知氯化銨味道中的核心作用。

這項研究不僅幫助我們更好地理解味覺的工作原理，還可能對食品科學領域產生影響。了解不同食物成分如何影響我們的味覺，可以幫助我們開發出更符合人們口味的健康食品。

氯化銨與OTOP1的研究為我們揭示了味覺世界的一個小秘密。這種微妙且複雜的感知過程不僅增進了我們對基本生理機能的了解，也提醒我們即使是日常生活中最普通的事物，都蘊含著令人驚奇的科學奧秘。

參考文獻：

Liang, Z., Wilson, C.E., Teng, B. et al. The proton channel OTOP1 is a sensor for the taste of ammonium chloride. Nat Commun 14, 6194 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-41637-4

金黃葡萄球菌（S. aureus）為何會讓我們癢癢？

 

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皮膚癢是一種常見現象，它可能導致我們不自覺地搔抓，進而造成皮膚損傷，增加感染的風險。最近的研究發現，金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）是導致這種狀況的重要原因之一。

金黃色葡萄球菌是一種常見的格蘭氏陽性細菌，它能夠分泌一種特殊的蛋白酶，稱為V8蛋白酶。研究發現，這種蛋白酶可以直接作用於我們神經細胞上的PAR1受體，進而引起皮膚癢感和隨之而來的搔抓行為。

V8是金黃色葡萄球菌的一種主要毒力因子，對角質細胞造成損害。V8蛋白酶被認為是一種絲氨酸蛋白酶，專門在麩胺酸之後進行切割，在某些情況下也能在天冬酰胺酸之後進行切割。對健康成人和異位性皮膚炎（AD）患者的皮膚進行了金黃色葡萄球菌的毒力因子分析，並在健康和AD皮膚樣本中檢測到sspA 的信息RNA（V8 mRNA）。幾乎所有的金黃色葡萄球菌菌株都包含sspA基因。

當金黃色葡萄球菌接觸皮膚時，V8蛋白酶能夠通過切割PAR1的細胞外N端來活化它，從而引發受體的活化，導致癢感。人們由於癢感而搔抓皮膚，這會進一步損傷皮膚，增加炎症和感染的風險。科學家通過實驗證明，抑制這種V8蛋白酶或其作用的受體PAR1，可以有效減少由金黃色葡萄球菌引起的皮膚癢感和搔抓傷害。

這項研究不僅幫助我們更好地理解皮膚癢感的成因，也為開發新的治療皮膚疾病的方法提供了可能。例如，針對V8蛋白酶或PAR1受體的藥物，如絲氨酸蛋白酶抑制劑TLCK或PAR1拮抗劑vorapaxar、SCH79797，都可以達成止癢的效果。這些藥物未來可能成為治療某些皮膚病，如異位性皮膚炎的有效方法。

總而言之，這項研究顯示了一條新的皮膚癢感和搔抓傷害的生物學途徑，為未來的皮膚疾病治療提供了新的思路和目標。

參考文獻：

Deng L, Costa F, Blake KJ, Choi S, Chandrabalan A, Yousuf MS, Shiers S, Dubreuil D, Vega-Mendoza D, Rolland C, Deraison C, Voisin T, Bagood MD, Wesemann L, Frey AM, Palumbo JS, Wainger BJ, Gallo RL, Leyva-Castillo JM, Vergnolle N, Price TJ, Ramachandran R, Horswill AR, Chiu IM. S. aureus drives itch and scratch-induced skin damage through a V8 protease-PAR1 axis. Cell. 2023 Nov 22;186(24):5375-5393.e25. doi: 10.1016/j.cell.2023.10.019. PMID: 37995657; PMCID: PMC10669764.

共感觀（synaesthesia）與自閉症：雙胞胎研究揭示的遺傳和環境之謎

 

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你有沒有想過，對某些人來說，聲音或字母會引發特定的顏色感覺？這種稱為共感觀（synaesthesia）的珍稀現象在自閉症光譜上的人中更為常見。想像一下，當一個人聽到音樂或看到特定的字母時，他們的腦海中浮現出特定的顏色。這不僅是一種獨特的感官體驗，也是科學家探索遺傳和環境如何影響我們感知世界方式的關鍵。

為了更深入理解這一現象，科學家進行了一項雙胞胎研究。

研究團隊主要對雙胞胎進行了一系列的評估和問卷調查，以瞭解共感觀（synaesthesia）和自閉症特徵在遺傳和環境因素方面的關聯。以下是該實驗的主要步驟：

研究團隊選擇了一群雙胞胎參與者，包括同卵和異卵雙胞胎。這是因為同卵雙胞胎擁有完全相同的遺傳資料，而異卵雙胞胎則和普通兄弟姐妹一樣，只共享一半的遺傳資料。這樣的對比有助於研究遺傳和環境因素對共感觀和自閉症特徵的影響。

總共有658對同卵雙胞胎（包括413對女性和245對男性雙胞胎）參與。異卵雙胞胎方面，有765對同性別的異卵雙胞胎（490對女性和275對男性）以及708對異性別的異卵雙胞胎參與研究。

研究團隊透過問卷和評估工具來確定參與者是否經歷共感觀，以及他們是否展現自閉症光譜上的特徵。共感觀的評估可能包括詢問參與者是否將聲音、字母或數字與特定的顏色聯繫在一起。自閉症特徵的評估則可能包括社交交往、溝通能力和重複行為等方面的問題。

研究團隊使用了一份專門設計的問卷來篩選共感觀的類型。這份問卷包括了八種相對常見的共感觀類型，並且每種類型都附有具體的例子。具體來說，這些問題包括了四種序列-顏色共感觀，即字母-顏色、數字-顏色、星期-顏色和月份-顏色共感觀。此外，篩選還涵蓋了聽覺-視覺共感觀（例如音樂或噪音引發的視覺體驗）。

研究團隊使用統計方法來分析數據，尤其是評估共感觀和自閉症特徵在雙胞胎間的相似性程度。這包括比較同卵和異卵雙胞胎在這些特徵上的相似性，從而推斷遺傳因素和環境因素的影響力。

最後，研究團隊根據他們的發現來解釋共感觀和自閉症特徵之間的可能聯繫。他們特別關注遺傳和環境因素如何單獨或共同影響這些現象。

研究團隊發現，共感觀的出現不僅與遺傳有關，也受到環境的影響。這意味著，即使是遺傳相同的雙胞胎，一個可能會有共感觀，而另一個則可能不會。

分析結果發現

共感觀篩選得分與總體自閉症特徵之間的表型相關性為0.17 (95% CI: 0.13–0.20)；與重複行為、受限興趣和對細節的注意 (RRBI-D) 子領域的相關性為0.19 (95% CI: 0.17–0.22)；而與社交互動和溝通困難 (SIC) 子領域的相關性較小，為0.09 (95% CI: 0.06–0.13)。

共感觀篩選得分與總體自閉症特徵之間的遺傳相關性為0.26 (95% CI: 0.17–0.36)，與RRBI-D 子領域的遺傳相關性為0.34 (95% CI: 0.23–0.45)，與SIC 子領域的遺傳相關性為0.18 (95% CI: 0.08–0.28)。

共感觀篩選得分與總體自閉症特徵之間的非共享環境相關性為0.09 (95% CI: 0.02–0.15)，與RRBI-D 子領域的非共享環境相關性為0.09 (95% CI: 0.02–0.16)，與SIC 子領域的非共享環境相關性較小，為0.02 (95% CI: −0.05–0.09)。

這些結果顯示共感觀和自閉症特徵之間存在顯著的聯繫，且這種聯繫在很大程度上是由遺傳因素驅動的。特別是，共感觀和RRBI-D 子領域＊之間的聯繫更強，表明非社交自閉症特徵（如對細節的關注）與共感觀之間可能存在更強的遺傳相關性。

這項研究不僅提供了對共感觀和自閉症關係的新見解，也為未來對這兩種條件的研究開啟了新的大門。通過了解共感觀和自閉症之間的聯繫，我們不僅能更好地理解這些複雜的感知經驗，也能更深入地探索人類大腦的奧秘。

參考文獻：

Taylor MJ, van Leeuwen TM, Kuja-Halkola R, Lundström S, Larsson H, Lichtenstein P, Bölte S, Neufeld J. 2023 Genetic and environmental architecture of synaesthesia and its association with the autism spectrum—a twin study. Proc. R. Soc. B 290: 20231888. https://doi.org/10.1098/rspb.2023.1888

＊RRBI-D子領域指的是自閉症評估中的「重複行為、受限興趣和對細節的注意」（Repetitive Behaviours, Restricted Interests, and Attention to Detail）子領域。這一子領域是專門用來評估與自閉症相關的特定行為和特徵的。它包括以下幾個方面：

重複行為：指那些經常重複、刻板的動作或行為，例如搖晃身體、擺弄手指、重複相同的動作等。

受限興趣：指對特定領域或活動的異常強烈或專一的興趣，這些興趣通常非常狹窄，並且受到個體極大的關注。

對細節的注意：涉及對細節的過度關注或對細微差別的異常敏感，這可能影響個體的日常功能。

在自閉症評估中，RRBI-D子領域是非常重要的部分，因為這些特徵在自閉症光譜障礙（ASD）的診斷中扮演了重要角色。這些特徵有助於從行為和認知方面更全面地理解自閉症光譜障礙的個體差異。

SYNGAP1以及它在大腦發育中的非突觸作用

 

自閉症患者的重複行為。
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自閉症類群障礙（ASD）是一個複雜的疾病，患者可以從只有社交障礙到生活無法自理。它牽涉到的基因也非常複雜。

最近的研究，研究了一個與自閉症類群障礙相關的基因——SYNGAP1，以及它在大腦發育中的非突觸作用。過去的研究發現，SYNGAP1是ASD中一個重要的遺傳風險因素，它通常與突觸功能有關。SYNGAP1在人類基底膠質細胞（hRGCs）的頂端區域表達，這是一種在大腦皮質神經發生中起重要作用的細胞類型。

人類基底膠質細胞（hRGCs），也稱為人類徑向膠質細胞，是大腦發育中極其重要的一種細胞。hRGCs在大腦皮層的發育過程中發揮多種關鍵功能：

1. 神經元產生：hRGCs是神經前體細胞，負責產生新的神經元。在大腦發育的早期階段，它們通過細胞分裂產生新的神經細胞，這些神經細胞隨後成熟並形成大腦的不同部分。

2. 引導神經元遷移：hRGCs擁有很長的細胞突起，這些突起從大腦的內部區域（如腦室壁）延伸到外部區域。新生的神經元沿著這些徑向纖維遷移，到達它們在大腦皮層中的最終位置。

3. 皮層層次結構的形成：通過控制神經元的產生和遷移，hRGCs對於大腦皮層的層次結構形成非常重要。不同類型的神經元在不同的時間被產生，並遷移到皮層的不同層次，形成了大腦的複雜結構。

4. 大腦大小和複雜性：人類基底膠質細胞與其他哺乳動物相比有一些獨特的特徵，這被認為是人類大腦特別大和複雜的原因之一。例如，hRGCs在人類中比在小鼠等其他哺乳動物中更多、更活躍，這有助於形成更多的神經元和更複雜的大腦結構。

5. 大腦發育的調控：hRGCs在大腦發育過程中不僅僅是「生產工廠」，它們還通過各種信號途徑調控神經元的產生和分化，影響大腦的整體發育。

總之，hRGCs在人類大腦發育中扮演著極為重要的角色，從神經元的產生和遷移到大腦結構的形成，它們的功能對大腦的健康和疾病狀態有深遠的影響。

研究團隊使用了來自帶有SYNGAP1突變的一位患者的細胞，將其誘導產生了多能幹細胞（iPSC）系，建立了一種早期皮質類器官模型。這位患者有智力障礙、發育遲緩、自閉症特徵和癲癇。控制組是該患者對應的基因編輯修正的對照細胞。

研究團隊發現SYNGAP1功能不全時，人類基底膠質細胞的分裂方式會受到影響。

在正常情況下，人類基底膠質細胞（hRGCs）的細胞分裂過程是精確調控的，以確保大腦皮層的正確發育和組織結構。這包括對分裂平面——即細胞在分裂時切割自身的方向——的控制。

正常情況下，在大腦發育的早期階段，hRGCs通過稱為「對稱分裂」的方式分裂，以擴增自身數量。這時候的分裂平面通常是垂直於腦室壁的。這樣的分裂產生兩個相同的祖細胞，有助於維持神經幹細胞的總數。隨著發育的進展，hRGCs開始進行「不對稱分裂」，產生一個保持祖細胞特性的細胞和一個分化的神經元或中間前體細胞。在非對稱分裂中，分裂平面的方向通常是傾斜或水準的，這有助於神經元的分化和大腦皮層層次的形成。

缺少SYNGAP1會干擾這種精確的分裂過程。SYNGAP1的缺失導致了細胞骨架動力學的失調，這會影響hRGCs的分裂平面和方向。這種影響導致分裂平面的不規則，使得細胞分裂不再遵循正常的對稱或非對稱模式。這樣的變化導致神經元生成的不均勻性，以及大腦皮層結構和功能的異常。例如，不正常的細胞分裂可能導致新生成神經元的錯誤定位或數量異常，從而影響大腦皮層的正常發育和分層。

在正常情況下，分裂完後的新生神經元其定位和遷移是大腦發育中的一個精確且複雜的過程。人類基底膠質細胞（hRGCs）在這一過程中有著關鍵作用。

正常情況下的新生神經元會沿著hRGCs的徑向纖維向大腦皮層的外側遷移。隨著大腦發育，新生神經元在大腦皮層中找到適當的位置並形成特定的層次結構。

但是當缺少SYNGAP1時，新生神經元的正常遷移路徑會受到干擾。神經元可能無法沿著正確的徑向纖維遷移，或遷移速度和方向發生改變。這種遷移的干擾最終可能導致新生神經元在大腦皮層中的錯誤定位，影響皮層的結構和功能發育。

總的來說，這項研究表明，SYNGAP1基因不僅在突觸功能中發揮作用，還在大腦發育的早期階段中，通過影響基底膠質細胞的細胞骨架和分裂方式來發揮作用。這些發現強調了研究與神經發育障礙相關的基因在不同的人類細胞類型和發育階段中的重要性。

參考文獻：

Birtele, M., Del Dosso, A., Xu, T. et al. Non-synaptic function of the autism spectrum disorder-associated gene SYNGAP1 in cortical neurogenesis. Nat Neurosci (2023). https://doi.org/10.1038/s41593-023-01477-3

睡不好，工作就不起勁嗎？

 

圖片：ChatGPT

睡不好，工作就不起勁嗎？最近有一項日本研究發現，公司員工出勤率與睡眠關係很大。

研究團隊分析了2016年日本某公司12,476名員工（年齡21-69歲）的生活習慣資料，這些資料來自於特定健康檢查時自填的問卷。出勤率是利用世界衛生組織健康與工作表現問卷（HPQ）短表進行評估的。研究還分析了健康保險索賠資料。針對每個性別，使用HPQ分數作為目標變數，十一項生活習慣作為解釋變數，年齡、職位、部門和醫療治療作為調整變數，進行了多元回歸分析。

結果發現，兩性均顯示出勤率與生活習慣（如睡眠不足、缺乏規律運動和晚餐吃得過晚）之間的關聯。其中睡眠不足與出勤率的關聯最強。此外，出勤率還與男性的步行速度慢、目前吸煙、不吃早餐，以及女性的進食速度快。

所以睡眠不足、缺乏規律運動習慣和太晚吃晚餐對日本男女員工的出勤率非常重要。然而，與出勤率相關的其他生活習慣在男性和女性之間有所不同。與女性相比，男性表現出更多與出勤率相關的生活習慣。

參考文獻：

Tsuchida, M., Monma, T., Ozawa, S. et al. Relationships between lifestyle habits and presenteeism among Japanese employees. J Public Health (Berl.) (2023). https://doi.org/10.1007/s10389-023-02136-4

深海採礦（deep sea mining）對海洋生物的影響

 

頭盔水母。圖片來源：維基百科

當我們談論環境保護時，我們通常會想到森林、海洋或動物。但往往忽略了地球上一些最隱秘的角落——深海。深海是一個充滿神秘的地方，生活著許多我們鮮為人知的生物。

最近，科學家們進行了一項研究，來探討人類活動對這些深海生物的影響。他們特別關注了頭盔水母（Periphylla periphylla），來瞭解海洋暖化和深海開採活動對它們的影響。

頭盔水母，有時也稱為商帽水母，是一種深海發光的紅色水母，屬於刺胞動物門冠狀目。它是這一屬中唯一的物種，也是舟水母中生命週期缺乏水螅階段的罕見例子之一。頭盔水母的體長可達 30 公分（12 吋）。水母的平均濕重為540公克。這種水母生活在2700公尺深處，幾乎遍布世界每個海洋，以及挪威峽灣和地中海。唯一不知道它們棲息的海洋是北冰洋。它們也可以在冰島和格陵蘭海找到。本種具有畏光性，棲息在海洋較深處以避免光照。它可能會在漆黑的夜晚在地表被發現。

你可能會問：海洋暖化和深海開採活動跟頭盔水母有什麼關係？嗯，讓我們一步步來解釋。

首先，海洋暖化。我們都知道全球暖化是一個大問題，但你可能不知道，即使是深海中的水溫上升也會對那裡的生物造成影響。科學家發現，當水溫升高時，頭盔水母的代謝會上升。換句話說，它們需要消耗更多的能量來適應新的環境。這可能聽起來不是什麼大事，但對這些生物來說，這意味著它們需要更多的食物來維持生存。

研究團隊發現，當水溫上升四度時，水母的代謝活動顯著上調。這種代謝上調主要體現在氨排放和基因表達上，儘管氧氣消耗的增加趨勢在統計上不顯著。

具體來說，當頭盔水母暴露在 7.5 °C 和 9.5 °C 的溫度下時，其氨排放率與在沿海和表層海域發現的水母相似。然而，當暴露在 11.5 °C 的溫度下時，其氨排放率幾乎是前兩個溫度處理的兩倍。

這些數據表明，頭盔水母對較高溫度的反應在氨排放方面比其他水母更為敏感。這些變化可能與頭盔水母在代謝路徑上的調整有關，特別是在提高免疫力方面的代謝成本。

接著是深海開採活動。隨著技術的進步，人類開始探索和利用深海的資源，比如礦物。但這種活動會產生大量的沉積物雲塵，這對頭盔水母造成了壓力。科學家們發現，當這些水母暴露在沉積物雲塵中時，它們會產生大量的黏液來保護自己。這聽起來也許很簡單，但實際上，這是一個很耗能的過程。

在這項研究中，當水母暴露於不同濃度的懸浮沉積物下，其微生物群落結構出現了一些有趣的變化。以下是一些關鍵的觀察結果：

在第一輪實驗中，當水母暴露於最高濃度（333 mg L⁻¹）的懸浮沉積物時，其微生物群落與其他處理組顯著不同。這表明，在高濃度沉積物的影響下，水母的微生物群落結構發生了改變。

在不同濃度（17、167、333 mg L⁻¹）的懸浮沉積物處理中，水母的外部出現了獨特的微生物群落組成。這些組成主要包括 Actinobacteriota、Bacteroidota、Euryarchaeota、Firmicutes、Fusobacteriota 和 Proteobacteria 這些門類的微生物。

要注意的是，研究團隊在兩個不同的採樣日進行的實驗顯示，微生物群落結構的變化在不同的實驗階段有所不同。在第一輪實驗中，暴露於高濃度沉積物的水母展現了與其他處理組顯著不同的微生物群落，而在第二輪實驗中，不同處理組的水母則展現出較為相似的微生物群落結構。

這些發現顯示，懸浮沉積物對深海水母的微生物群落結構有明顯的短期影響，尤其是在高濃度的沉積物暴露下。然而，這些變化在不同的實驗階段和條件下有所不同，這可能反映了深海水母對這類環境壓力的適應和反應能力。

在2023年，深海採礦成為了國際間關注的熱門話題，許多國家在這一年對深海採礦進行了不同程度的參與和表態。至今，國際海底管理局（ISA）已經由14個國家發出31張探索許可證，其中包括中國、俄羅斯、南韓、印度、英國、法國、波蘭、巴西、日本、牙買加和比利時。中國是深海採礦的主要支持者，目前擁有由ISA發出的三個探索許可證，包括國有企業中國五礦集團​。但也有越來越多的國家呼籲暫時暫停深海採礦，這些國家擔心深海採礦可能對環境造成的影響，主張在進行更多科學研究之前暫停採礦活動。這些國家包括巴西、加拿大、哥斯達黎加、智利、芬蘭、德國、葡萄牙、瑞士和瓦努阿圖等共21個國家。或許這項研究，可以提供更多指引。

這項研究告訴我們，即使是深海這樣遙遠和隱秘的地方，人類的活動還是會對它們發生影響。我們需要更加關注我們的行為對地球上所有生命，包括那些我們看不見的深海生物的影響。這不僅僅是為了這些生物本身，更是為了我們整個地球生態系統的健康和平衡。

參考文獻：

Stenvers, V.I., Hauss, H., Bayer, T. et al. Experimental mining plumes and ocean warming trigger stress in a deep pelagic jellyfish. Nat Commun 14, 7352 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-43023-6

帕克斯洛維德（Paxlovid）造成口腔苦味的原因

 

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在COVID-19大流行期間，一種名為帕克斯洛維德（Paxlovid）的藥物被廣泛用於治療。帕克斯洛維德是由輝瑞製藥公司（Pfizer Inc.）開發的一種用於治療COVID-19的口服抗病毒藥物，用於治療輕至中度COVID-19的成年人和兒童，特別是那些有發展成重症風險的患者。

不過，許多患者反映在使用帕克斯洛維德期間會感受到口中持續的苦味，這種現象被稱為「帕克斯洛維德口」（Paxlovid mouth）：患者感受到明顯的、強烈且不愉快的苦味，這種苦味感通常在服用帕克斯洛維德後不久後就開始，有時甚至在服用第一劑藥物後幾分鐘內就出現。苦味可能會持續整個治療周期，有時甚至在停藥後仍然存在一段時間。雖然苦味感因人而異（也有人完全沒發生），但是「帕克斯洛維德口」可能會影響患者的用藥體驗和對治療的依從性。

最近的一項研究，發現了這種苦味可能的原因。

帕克斯洛維德是一種抗病毒藥物，由兩種藥物組合而成：nirmatrelvir和ritonavir。Nirmatrelvir是主要的抗病毒成分，它可以阻斷冠狀病毒的3CL蛋白酶（3C-like protease），從而抑制病毒的複製。Ritonavir則有助於增強nirmatrelvir的效果。

研究者發現，nirmatrelvir可能是導致苦味的原因。他們假設nirmatrelvir活化了人類口腔中的一種苦味受體，名為TAS2R1。通過一系列實驗，研究團隊證實了這一假設。

研究團隊使用了被暫時轉染了TAS2R1的HEK293細胞。接著，研究團隊將細胞暴露於不同濃度的nirmatrelvir（Paxlovid的活性成分）下。

然後研究團隊通過鈣離子流動試驗測量nirmatrelvir對TAS2R1的活化情況。這種技術評估了物質（在這個案例中是nirmatrelvir）與受體結合時的細胞反應。反應通過細胞內鈣離子水平的變化來表示，這是受體活化的標誌。

研究者發現nirmatrelvir在低至15μM的濃度下就能活化TAS2R1，這與一些服用帕克斯洛維德的患者血漿中觀察到的nirmatrelvir濃度相重疊。

另外，研究團隊還發現隨著nirmatrelvir濃度的增加，TAS2R1活化程度也隨之增加，這進一步確認了nirmatrelvir與TAS2R1活化有直接關連。

除了TAS2R1，研究者還測試了其他TAS2R受體，但發現TAS2R1是nirmatrelvir主要活化的受體。

當研究團隊使用未轉染TAS2R1受體的細胞進行對照實驗時，未轉染細胞對nirmatrelvir的反應很小或沒有，顯示nirmatrelvir-TAS2R1交互作用的確具有特異性。

所以，研究結果證明nirmatrelvir的確可以直接作用於TAS2R1受體，進而可能引起人類口腔的苦味感。

這項研究為理解和解決「帕克斯洛維德口」提供了新的線索。未來，研究者可能會尋找方法來阻止這種苦味反應，從而改善患者的用藥體驗，增加對治療的依從性。

參考文獻：

Caronia L, Xi R, Margolskee RF, Jiang P. Paxlovid mouth likely is mediated by activation of the TAS2R1 bitter receptor by nirmatrelvir. Biochem Biophys Res Commun. 2023 Nov 19;682:138-140. doi: 10.1016/j.bbrc.2023.10.001. Epub 2023 Oct 2. PMID: 37806252.

營養不良與抗生素抗性之間的關聯

 

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在全球，大約有3.4億5歲以下的兒童因為缺乏足夠的微量營養素（如鋅、葉酸、鐵、維生素A和維生素B₁₂）而面臨健康風險。這不僅影響他們的成長，更有可能增加他們對抗生素的抗性，這是一個我們此前鮮為人知的健康威脅。

最近的一項研究使用小鼠模型來模擬兒童的營養不良狀況。這些小鼠被餵食缺乏多種微量營養素的飲食，研究者們隨後分析了它們的糞便。驚人的是，即使這些小鼠從未接觸過抗生素，它們體內的微生物仍然表現出對多種抗生素的抗性，包括常見的四環素、萬古黴素、甲氧西林等。

實驗使用了C57BL/6N品系的幼鼠，這些小鼠被隨機分配到兩組：一組是實驗對照組，另一組是多重微量營養素缺乏（低鋅、葉酸、鐵、維生素A和維生素B₁₂）組 。

兩組小鼠均餵飼等熱量食物，其中一組食物含有正常水平的微量營養素，另一組則是低微量營養素飲食。實驗持續了28天（4週） 。

研究團隊通過全基因組槍彈式宏基因組測序（whole genome shotgun metagenomic sequencing）來分析小鼠腸道微生物群和抗生素抗性基因，在飲食治療前後進行了比較 。

研究團隊發現，在低微量營養素飲食的小鼠中，腸道微生物群組成發生了顯著變化，特別是在Enterobacteriaceae的相對和絕對豐富度上有所增加。此外，與對照組相比，這些小鼠在多種抗生素抵抗機制上展示了基因豐富度的增加 。

在低微量營養素飲食的小鼠中，相對於對照組，第28天時腸道中總ARGs的相對豐度增加。這與對照組小鼠中ARGs的顯著減少形成對比，後者符合抵抗基因組的成熟過程 。

研究團隊發現了代表所有五種抗生素抵抗機制的基因豐富度顯著增加，包括：抗性結節分裂（RND）、多藥抵抗（MDR）和ATP結合盒（ABC）排出幫浦基因的豐度增加。負責β-乳環素抗生素的抵抗，包括β-乳環素酶和β-乳環素酶受體-1（BlaR1）。溶菌酶抵抗基因，與細胞外膜通透性機制相關。

在低微量營養素飲食的小鼠中，對包括四環素（tetM）、磷霉素、甲氧西林、萬古黴素、氨基糖苷類和多糖類抗生素的抵抗基因豐度均有增加。

相反，與氟喹諾酮和四環素q（tetQ）抗生素類別相關的基因在低微量營養素飲食的小鼠中顯著減少。對於其他的四環素（tetO、tetP）和紅黴素抵抗基因沒有發現差異 。

總體而言，這些結果表明低微量營養素飲食的小鼠在腸道微生物群中發展出了更多的可檢測到的抗生素抵抗基因，這反映了營養狀態與腸道微生物群抗生素抵抗之間的密切關聯。

這一發現對於低至中等收入國家的營養不良兒童來說意義重大。它提示我們，營養不僅是維持健康生長的基礎，更與抗生素的有效性密切相關。這項研究為我們提供了新的視角，幫助我們理解全球範圍內抗生素抗性增加的另一個可能因素，並促進我們尋求更好的營養補充和健康干預策略。

參考文獻：

Littlejohn, P.T., Metcalfe-Roach, A., Cardenas Poire, E. et al. Multiple micronutrient deficiencies in early life cause multi-kingdom alterations in the gut microbiome and intrinsic antibiotic resistance genes in mice. Nat Microbiol (2023). https://doi.org/10.1038/s41564-023-01519-3

探索家貓神秘的「味道密碼」：微生物與氣味的神奇關聯

 

圖片來源：ChatGPT

許多動物使用化學信號來進行溝通，這些化學化合物包括在排泄物、唾液和腺體分泌物中發現的揮發性有機化合物（VOCs）。這些化合物可以幫助動物進行親屬識別、領土防禦、繁殖宣傳等。特別是腺體分泌物，能夠傳達有關個體身份、年齡、性別、繁殖狀態、社會地位和社交群體的信息。

家貓（Felis catus），這個我們熟悉而又神秘的伙伴，其實藏有一個奇妙的世界。你知道嗎？貓咪的肛門腺（anal gland）分泌物中，其實潛藏著一個微生物的宇宙。這些微生物不僅影響著貓咪的體味，還可能是貓咪交流的重要工具。

在這項研究中，研究團隊採集了23隻家貓的肛門腺分泌物，運用基因體學和代謝體學技術，深入探討這些微生物的組成。他們發現，這些微生物群體極其多樣，且每隻貓都有其獨特的微生物組成。

研究中特別關注的是幾種細菌，如乳酸桿菌、變形菌和鏈球菌等。這些細菌不僅多樣，還能產生各種有機化合物，這些化合物就是貓咪體味的來源。有趣的是，這些體味成分不僅與貓咪的年齡和肥胖度有關，甚至還與它們的居住環境有所聯繫。

科學家還發現，這些微生物之間和它們所產生的氣味成分之間，存在著微妙的相互作用。比如，某些特定的細菌種類與特定的氣味成分有高度的相關性。這意味著，這些微生物可能在貓咪使用體味進行社交交流中，扮演著關鍵角色。

研究團隊發現，貓的肛門腺微生物群主要由棒狀桿菌屬（Corynebacterium）、擬桿菌屬（Bacteroides）、變形菌屬（Proteus）、乳酸桿菌（Lactobacillus）和鏈球菌（Streptococcus）等屬的細菌所主導。這些細菌在不同貓之間顯示出顯著的差異，並與不同的代謝物（如脂肪酸、酮、醛和醇）有關。特別是，來自Corynebacterium frankenforstense、奇異變形桿菌（Proteus mirabilis）、約氏乳酸桿菌（Lactobacillus johnsonii）和脆弱擬桿菌（Bacteroides fragilis）的四個基因組組裝基因組（MAGs）被強調為進一步研究其在VOCs合成和氣味產生中角色的重要候選者。

研究發現特定細菌種類的豐富度與某些代謝物之間存在顯著相關性。例如，產氣莢膜桿菌（Clostridioides perfringens）和流行鏈球菌（Streptococcus equi）這兩種細菌與許多未確定的代謝物呈現負相關。相反地，有五種細菌與九酸（一種脂肪酸）呈現正相關。此外，包括兩種梭菌屬（Clostridium）、三種鏈球菌屬、兩種Ezakiella屬和Fenollaria sporofastidiosus在內的八種細菌與一種支鏈脂肪酸酯（2-甲基丁酸）呈現正相關。

研究還研究了這些微生物群的遺傳組成，以了解與VOCs合成相關的潛在功能。他們使用如同源基因群集（COGs）和京都基因和基因組百科全書（KEGG）等數據庫對基因進行註釋。研究人員發現了一些酒精脫氫酶、醛脫氫酶和丁醇脫氫酶等酶的基因。這些酶在將醇轉化為醛和酮、將醛氧化為如乙酸、丙酸或戊酸等羧酸、以及將丁醛轉化為丁醇的反應中起作用。這表明這些微生物群有潛力參與產生多種揮發性化合物。

這項研究不僅為我們提供了理解家貓行為和溝通方式的新視角，也為未來可能的寵物健康研究打開了新的大門。這就像是解開了貓咪的一個小秘密，讓我們對這些寵物有了更深的了解和親近。

曾有研究指出，人類喜歡與自己微生物組成類似的人；不知道貓咪是否會有類似的情況呢？

參考文獻：

Rojas, C.A., Marks, S.L., Borras, E. et al. Characterization of the microbiome and volatile compounds in anal gland secretions from domestic cats (Felis catus) using metagenomics and metabolomics. Sci Rep 13, 19382 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-45997-1

雌性長葉異痣蟌（Ischnura elegans）的型態

 

有些雌性長尾異痣蟌會模仿雄性的外觀，以避免騷擾。
圖為雄性成體。圖片來源：維基百科

長葉異痣蟌（Ischnura elegans）是豆娘的一種。該昆蟲的雌性成蟲以有多種顏色而著稱；包含粉紅色、紫色及淡綠色等等，不過尾部成蟲均會有部份淡藍色。在交配季節，長葉異痣蟌雄蟲為了贏得交尾機會，常會強行抓住正在飛行的長葉異痣蟌雌蟲。有時為了交配，雄蟲甚至攻擊雌蟲，並啃咬其翅膀根部。

這篇論文中，研究團隊探討了長葉異痣蟌雌性的型態多樣性，她們透過模仿雄性的外觀來避免過度的求偶騷擾。長葉異痣蟌雌性有三種外觀型態：O型態展現了被認為是祖先的顏色模式；A型態的雌長葉異痣蟌透過模仿雄性來減少求偶騷擾，而I型態則是最近才出現的。

研究團隊透過基因組關聯分析（GWAS）確定了控制這些外觀多樣性的基因位置，並發現這些變異與轉位子（TEs）的活動有關。研究發現了長葉異痣蟌雌性的A型態是由一個特定的基因區域控制的，這個區域包含了約900千鹼基對的新基因；而最近演化出的I型態則是透過將A型態的部分基因轉移到不同的位置，而產生了新的外觀變異。

這個基因區域（被稱為morph locus）不僅在長葉異痣蟌中出現，而且還在其近親物種中也有發現，顯示這種模仿行為是一種跨物種的多態性。此外，這個基因區域內的某些基因可能是由轉位子（TEs）衍生而來，這些基因可能參與成年蜻蜓的顏色模式發展。

研究也顯示，這些外觀型態的存在是由平衡選擇所維持的，這意味著這些不同型態的雌性長葉異痣蟌在自然選擇下都有各自的適應優勢。總體而言，這項研究不僅揭示了長葉異痣蟌中性限制型態多樣性的遺傳基礎，也為我們理解性二型現象及性別特徵的跨性轉移提供了新的洞見。

參考文獻：

Willink, B., Tunström, K., Nilén, S. et al. The genomics and evolution of inter-sexual mimicry and female-limited polymorphisms in damselflies. Nat Ecol Evol (2023). https://doi.org/10.1038/s41559-023-02243-1

皮膚中也有血紅蛋白！

 

血紅蛋白。圖片來源：維基百科

你可能知道，血紅蛋白（hemogolbulin）是我們血液中的一種蛋白質，存在於血液的紅血球中，主要負責運送氧氣與二氧化碳。然而，最近的一項研究發現，血紅蛋白不僅存在於血液中，它竟然也在我們的皮膚細胞中，而且還真的有發揮作用！

這項來自日本的研究顯示，一種稱為角質形成細胞（keratinocytes）的皮膚細胞中，特別是在皮膚的上層表皮和毛囊的峽部區域，可以找到血紅蛋白的蹤跡。這是一個意想不到的發現，因為我們過去從未認為血紅蛋白會在這些非血液細胞中存在。

更有趣的是，當皮膚受到氧化壓力，比如說曝露在紫外線下時，這些皮膚細胞中的血紅蛋白表達會增加：以逆轉錄定量聚合酶鏈反應（RT-qPCR）分析發現，當皮膚細胞受到紫外線造成的氧化壓力時，細胞內的血紅蛋白的信息RNA（HbA1/2mRNA）量會顯著增加。具體而言，在人類表皮角質形成細胞（keratinocytes）中，經過10 J/cm^²的紫外線（UVA）照射後，HbA1/2 mRNA的表達量增加到大約是未照射（0 J/cm^² UVA）時的7.5倍左右。這個發現顯示，在皮膚細胞面對紫外線等氧化壓力時，血紅蛋白的產生會大幅增加，可能作為一種自然的防護機制來對抗氧化損傷。也就是說，血紅蛋白可能在皮膚中扮演著防護角色，幫助我們的皮膚抵抗來自環境的傷害，比如太陽光的照射。

這項發現對我們理解皮膚的生物學有重大意義。它不僅顯示了血紅蛋白在非血液細胞中的新功能，還可能為未來皮膚保護和治療皮膚疾病的策略提供新的思路。在未來，我們或許能利用這一發現來更好地照顧我們的皮膚，讓它在面對日常環境壓力時更加堅強。

參考文獻：

https://doi.org/10.1016/j.jid.2023.08.008

葡萄球菌的免疫系統CBASS

 

人類的cGAS-STING系統。圖片來源：ChatGPT

我們會被病毒攻擊，細菌也會被病毒攻擊！攻擊細菌的病毒稱為噬菌體（bacteriophage），它們廣泛地存在於自然界，跟細菌一樣有高度的多樣性。

面對病毒攻擊，我們有免疫系統可以抵禦，細菌有嗎？答案是有的，最近這幾年炙手可熱的CRISPR就是來自於細菌的免疫系統，而細菌的免疫系統並不是只有CRISPR喔！

在最近，美國的研究團隊探討了一種稱為"CBASS"（Cyclic Oligonucleotide-Based Antiphage Signalling Systems）的細菌免疫系統。CBASS能透過產生環形寡核苷酸活化效應蛋白，進而引發感染宿主的死亡，從而保護原核生物免受病毒（噬菌體）的攻擊。這種系統在結構和功能上與後生動物的先天免疫系統相似，例如與人類的cGAS-STING（環狀GMP-AMP合成酶-干擾素基因刺激物）抗病毒通路。但是人的cGAS是辨認病毒的DNA，而人的DNA（基因體）存在於細胞核內，所以人的cGAS不會接觸到自己的DNA。細菌是原核生物沒有核膜，如果細菌的CBASS也認噬菌體的DNA，那細菌會不會把自己的基因體也當作入侵的噬菌體呢？

結果研究發現，細菌的CBASS系統辨認的不是DNA，而是RNA。某些葡萄球菌（Staphylococcus schleiferi，存在於貓與狗的口腔中，偶而會出現在人體）噬菌體會產生一種結構化的RNA，稱為cabRNA（CBASS-activating bacteriophage RNA），它能與CdnE03酶（屬於cGAS/DncV-like cyclic nucleotidyltransferase（CD-NTase）家族）的帶正電表面結合，促進環狀雙核苷酸cGAMP的合成，進而活化CBASS免疫反應。這種RNA含有次級結構，如髮夾結構和雙股RNA（dsRNA）區域，這些結構對於活CdnE03酶化非常重要。

CdnE03酶的結構和功能方面與某些人類免疫系統中的酶具有相似性。例如，它與人類的OAS1和cGAS酶共享共同的DNA聚合酶β樣核苷酸轉移酶超家族蛋白折疊和活性位點結構。這種相似性提示了細菌和後生動物免疫系統之間可能存在的進化聯繫。

另一方面，研究團隊還發現，cabRNA的變異形式也能活化CdnE03酶，儘管這些變異形式的長度和序列可能與原始cabRNA不同。這表明cabRNA即使在變化下仍然能發揮功能，這對瞭解噬菌體如何逃避CBASS免疫系統具有重要意義。這項研究還發現了其他噬菌體生成的不同cabRNA，同樣能活化CBASS免疫反應，顯示cabRNA產生的區域在不同噬菌體間具有一定的保守性。

總結來說，這項研究顯示了一種由噬菌體在感染期間產生的RNA（cabRNA）如何觸發CBASS免疫，透過活化特定的酶來保護細菌免受噬菌體攻擊。由於在人的cGAS-STING中，人的cGAS被病毒的DNA活化後也一樣會刺激cGAMP的產生，接著就會誘導免疫系統產生第一型干擾素。這兩個系統的相似性不僅為我們理解細菌如何進行抗病毒防禦提供了新見解，也為研究人類免疫系統提供了潛在的類比，或許也可作為一個研究上的模式系統。

參考文獻：

Dalton V. Banh, Cameron G. Roberts, Adrian Morales-Amador, Brandon A. Berryhill, Waqas Chaudhry, Bruce R. Levin, Sean F. Brady, Luciano A. Marraffini. Bacterial cGAS senses a viral RNA to initiate immunity. Nature, 2023; DOI: 10.1038/s41586-023-06743-9

頭腦如何在觀察動作時「預測未來」？

 

圖片來源：ChatGPT

當我們看別人做事時，我們在想什麼？最近的一項新研究發現，我們的大腦在看別人做事時，並不僅僅是被動地接收信息，而會積極「預測」下一步會發生什麼。

研究團隊發現，當人們觀察可預測的動作序列時（如看家人做早餐），大腦中有些區域會特別活躍。這些區域包括前中央回（precentral gyrus）、頂緣回（supramarginal gyrus），以及視覺皮層。研究發現，在觀察這些可預測的動作時，從前中央回到頂緣回的信息傳遞會增加，這主要表現為更多的自上而下的貝塔波（beta oscillation）活動。同時，這種情境下還觀察到了在視覺區域中高伽瑪波（high-gamma range）的底上而下的視覺反應被壓抑。在這個時候，大腦的運動前區域會發出貝塔波信號，這些信號會向其他大腦區域（頂緣回）傳遞「這個動作做完，接下來會是那個」的信息。

同時，我們大腦中處理視覺信息的區域，會對這些可預測的動作產生較弱的反應。這意味著當我們「知道」接下來會發生什麼時，我們的視覺系統會放鬆警惕，不再那麼「驚訝」於眼前的動作。

這項研究提供了新的證據支持一種稱為「預測編碼」的理論。這個理論認為，我們的大腦會根據過去的經驗預測未來的事件，並相應調整反應。換句話說，大腦善於「預料」而非僅僅「反應」。

這項研究不僅增進了我們對大腦工作方式的理解，還可能對改善學習、治療某些大腦疾病等領域有所啟示。畢竟，了解大腦如何處理和預測信息，是理解我們整體心智運作的關鍵。

這也就是為什麼，當他人做出某些「出乎意料」的行為時，我們會那麼地驚訝且牢牢記住吧！

參考文獻：

Cell Reports. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.113432

鯊魚（sharks）的苦味世界：探索古老海洋探測器的秘密

 

source: ChatGPT

科學家們在最近的研究中發現，鯊魚這種古老的海洋生物，具有獨特的苦味感知能力。這項發現讓我們對於苦味感知的進化歷程有了新的認識。

為何苦味重要？
許多動植物會產生有毒化合物，這些化合物通常具有苦味，因此，能夠感知苦味對於動物來說，是一種避免攝入有害物質的重要機制。 鯊魚如何感知苦味？

科學家們發現，鯊魚體內有一種特殊的苦味感知受體（T2R）。這種受體能夠識別多種苦味化合物，包括一些自然界中極苦的物質。研究指出，這種苦味受體在鯊魚口腔內的味蕾中表達，這些味蕾專門負責感知味道。

鯊魚苦味感知的演化
通過分析共25種鯊魚、魟魚與硬骨魚的基因組，科學家們發現鯊魚的苦味受體與其他骨魚類動物的苦味受體有著密切的親緣關係。這意味著苦味感知的能力可能早在鯊魚和硬骨魚的共同祖先時期就已經出現。

結論：探索生命演化的謎團
這項研究不僅揭示了鯊魚獨特的生存策略，還為我們提供了洞察生命進化過程中味覺感知如何演變的重要線索。這些發現對於我們理解進化生物學和海洋生物多樣性的謎團具有重要意義。

參考文獻：

PNAS. https://doi.org/10.1073/pnas.2310347120

美國烏鴉（Corvus brachyrhynchos）利用工具的神秘大腦

 

圖片來源：ChatGPT

聽過《聰明的烏鴉》的故事嗎？聰明的烏鴉喝不到瓶子裡的水，就去撿石頭丟在瓶子裡，最後終於喝到了水。這個故事家喻戶曉，你一定聽過！

因為這個故事，烏鴉一直以來都被認為是聰明的鳥類，但最近的一項研究更是揭露了它們驚人的智能並非唾手可得。科學家們發現，那些擅長使用工具的烏鴉，在大腦的活動上與其他烏鴉有顯著的不同。

研究團隊捕獲了一群野生的美國烏鴉（Corvus brachyrhynchos），並透過一系列的實驗來測試它們使用工具的能力。這些烏鴉被訓練使用石頭來解決一個叫做「伊索寓言任務」的挑戰，目的是要讓它們把石頭丟進水中，讓水位上升以取得水分。

令人驚奇的是，這些烏鴉不僅學會了使用工具，它們的大腦活動也出現了顯著的變化。使用正子發射斷層掃描（PET）技術對烏鴉的大腦進行成像後，科學家發現，那些在任務中表現出色的烏鴉，在大腦的右半球的海馬體以及在尾狀小腦的兩個半球上方顯示出顯著較高的活動。其中大腦的右半球的海馬體的活動量高出9.1%，而尾狀小腦的兩個半球上方也有顯著較高的活動，左側高出9.8%，右側高出15%。這些區域與記憶、運動學習和觸覺控制有關。

更有趣的是，這種大腦活動的差異似乎與烏鴉的性別和年齡有關。研究發現，成年雌性烏鴉在使用工具的技能上表現更好。所有的成年雌性烏鴉都成功解決了任務，表現出色的使用工具的技能。相比之下，其他的成年烏鴉在採用工具方面表現出高度的二元性，而亞成體烏鴉則普遍達到中等熟練程度。為什麼雌性烏鴉表現得比較好？研究團隊認為這可能反映了它們在獲取食物時需要使用更多複雜的策略。

這項研究不僅揭示了烏鴉令人驚歎的智能，也提供了新的視角來理解動物大腦如何適應和學習新技能。這些發現讓我們更加理解這些神秘而聰明的鳥類，也讓我們對動物世界的智能有了更深的認識。

參考文獻：

Pendergraft, L.T., Marzluff, J.M., Cross, D.J. et al. American crows that excel at tool use activate neural circuits distinct from less talented individuals. Nat Commun 14, 6539 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-42203-8

我們的鼻子（nose）是怎麼處理氣味的？

 

圖片來源：ChatGPT

在我們的日常生活中，氣味扮演著重要的角色。但你知道我們的鼻子是如何處理這些氣味的呢？近期的一項研究發現了一個有趣的現象：我們的左右鼻孔在嗅覺上是有區別的。

首先，我們的鼻子有兩個通道：左鼻孔與右鼻孔，每個通道各自接收氣味訊息。科學家們進行了一項研究，觀察人類大腦中主要的嗅覺區域——鼻腔皮層（piriform cortex），如何處理來自兩個鼻孔的氣味訊息。研究中，參與者被要求辨識傳到左鼻孔、右鼻孔或兩個鼻孔的不同氣味。

結果顯示，當氣味通過單一鼻孔進入時，來自同側的氣味（即氣味和鼻孔在同一側時）會比來自對側的氣味更快地被大腦處理。有趣的是，當氣味從兩個鼻孔同時進入時，大腦會分兩個階段處理這些氣味：先處理來自同側的氣味，然後處理來自對側的氣味。這意味著我們的大腦能夠區分並分時處理來自不同鼻孔的氣味訊息。

此外，這項研究還發現，大腦中的氣味識別能力與氣味處理的效率有關。換句話說，大腦對氣味的識別效率越高，它對氣味的分辨能力也越好。

這項研究為我們提供了關於人類嗅覺系統的新見解，讓我們對於日常生活中氣味的感知有了更深的了解。這些發現不僅科學上有趣，也讓我們更加欣賞我們鼻子的妙用！

參考文獻：

Dikec¸ ligil et al., Odor representations from the two nostrils are temporally segregated in human piriform cortex, Current Biology (2023), https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.10.021

憂鬱症（depression）和子宮內膜異位症是否相關？

圖片來源：ChatGPT

 子宮內膜異位症（endometriosis）是一種慢性炎症性疾病，其特徵是子宮內膜組織出現在子宮以外的部位。這種疾病是育齡婦女中常見的良性婦科疾病，約有10%的婦女受到影響，但由於診斷上的困難，實際數字可能更高。它與盆腔疼痛、經痛和不孕症有關，對個人、家庭及社會造成了重大影響。

憂鬱症（depression）是一種常見的心理健康問題，對全球健康造成了重大影響。臨床上，憂鬱症與許多慢性疾病相關，患者的病情往往比非憂鬱症患者更為嚴重。研究發現，憂鬱症與包括不孕症和癌症在內的多種婦科疾病有密切聯繫。由於子宮內膜異位症也是一種常見的婦科疾病，因此，探討憂鬱症與子宮內膜異位症風險之間的關係變得相當重要。

在這篇論文裡，研究團隊著重在探討憂鬱症和子宮內膜異位症之間的關係。它分析了來自美國從2005到2006年全國健康和營養調查（NHANES）的數據，涵蓋100名自述患有子宮內膜異位症的參與者和1295名未患此病的參與者。研究指出，子宮內膜異位症的盛行率為7.17%，並且與憂鬱症的程度正相關，特別是在中度憂鬱症患者中更為明顯。

這個研究的參與者是透過地理位置、戶籍選擇、參與者選擇選出來的，旨在確保參與者群體的多樣性和代表性，從而讓研究結果能夠更好地反映整個國家的實際情況。

研究團隊指出，患者健康問卷9（PHQ9）的得分與子宮內膜異位症的發生呈現正相關，尤其是在中度憂鬱症患者中更為顯著。即使在考慮到其他相關因素後，這一關聯仍然明顯。

在台灣，根據2016年的研究，子宮內膜異位症的盛行率範圍在5%至42%之間。具體來說，在因骨盆腔粘連、不孕症、子宮肌瘤等不同原因進行手術的婦女中子宮內膜異位症的盛行率分別為42%、33%、25%和12%。由於子宮內膜異位症可能被誤診或未被診斷，實際的盛行率可能會有所不同。

台灣近年來憂鬱症的年度盛行率估計約為4-5%。

儘管目前對子宮內膜異位症的治療主要包括手術和藥物治療，但由於高復發率，這些方法仍然存在著侷限性。研究顯示中度憂鬱症患者可能更傾向於自述患有子宮內膜異位症，這與憂鬱症在病理學中的作用相一致。因此，在治療子宮內膜異位症的過程中，也應該考慮對憂鬱症的治療和管理。

參考文獻：

Hu, PW., Zhang, XL., Yan, XT. et al. Association between depression and endometriosis using data from NHANES 2005–2006. Sci Rep 13, 18708 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-46005-2

Teng SW, Horng HC, Ho CH, Yen MS, Chao HT, Wang PH; Taiwan Association of Gynecology Systematic Review Group. Women with endometriosis have higher comorbidities: Analysis of domestic data in Taiwan. J Chin Med Assoc. 2016 Nov;79(11):577-582. doi: 10.1016/j.jcma.2016.04.006. Epub 2016 Aug 20. PMID: 27553580.

Chan AL, Yang TC, Chen JX, Yu LH, Leung HW. Cost of depression of adults in Taiwan. Int J Psychiatry Med. 2006;36(1):131-5. doi: 10.2190/6KN8-F4LV-7YV9-FM8G. PMID: 16927584.

應對壓力，鳥類和哺乳動物的體溫會發生變化

 

圖片來源：ChatGPT

大約2000年前，希臘醫生蓋倫（Galen）首次觀察到，在心理壓力下，人的體溫會升高。這種現象被稱為「短暫發熱」（ephemeral fever）。近代研究顯示，這種體溫變化不僅限於人類，許多齧齒動物、非人類靈長類動物，甚至鳥類也有類似反應。

當鳥類和哺乳動物遭遇壓力時，它們的體溫會發生變化。這是一種能量分配的權衡：在壓力狀態下，動物會調整其體溫調節策略，以釋放能量用於應對壓力。

在這個研究中，研究團隊提出了一個模型用來解釋壓力導致的體溫變化。這個模型認為，在壓力狀態下，動物會在保持基本代謝和應對壓力之間進行能量分配。這意味著動物可能會降低或提高體溫，以減少體溫調節的能量開銷，並將這部分能量用於應對壓力。

研究顯示，環境溫度對於壓力導致的體溫變化有顯著影響。在低環境溫度下，保暖的成本最高，動物更可能降低體溫以應對壓力。相反，在高環境溫度下，動物更可能增加體溫。

研究也發現，體溫調節的成本是決定壓力下體溫變化的重要因素。在涼爽的環境中，低體質量的動物（表面積對體積比率高）更可能降低體溫以應對壓力，而高體質量的動物則不太可能這樣做。

這項研究顯示了鳥類和哺乳動物在壓力下調節體溫的複雜機制。這種調節不僅僅是生理上的副產品，而是一種能量分配的策略，旨在平衡體溫調節和壓力反應之間的能量消耗。這一發現對我們理解這些動物如何在極端氣候事件中生存具有重要意義。

筆者小時候曾經闖過幾次禍，每次闖禍被抓包的時候，總會覺得渾身發冷。所以筆者是屬於低體質量的動物嗎？

參考文獻：

Tabh Joshua K. R.,Hartjes Mariah and Burness Gary. 2023 Endotherms trade body temperature regulation for the stress responseProc. R. Soc. B.2902023125120231251 http://doi.org/10.1098/rspb.2023.1251

合成酵母菌計畫（Sc2.0）達成重大突破

 

合成酵母菌正在進行出芽生殖。圖片來源：Cell

2016年曾有科學家在研究到底有多少基因是必需的。當時他們是以生殖道黴漿菌作為模型（因為它是含有最少基因的獨立生物），來進行研究。最後他們發現，大約有473個基因是必需的。

為了要進一步提升對生物的認識，最近這幾年科學家們又啟動了另一個跨國的計畫，稱為合成酵母2.0計劃（Synthetic Yeast 2.0，Sc2.0）。這個計劃由來自世界各地的科學家組成的國際合作團隊進行，希望能夠藉由合成麵包酵母（Saccharomyces cerevisiae）來提升對生物的認識，並進一步磨礪合成生物學相關技術。這個計劃目前已經成功實現了以下幾個重要里程碑：

1. 合成染色體的組裝：科學家們已經成功組裝了所有個別的Sc2.0染色體。這是通過將大量的基因編輯引入到酵母基因組中來達成的，包括刪除轉位子和內插子、重新定位tRNA基因，以及將某些終止密碼從TAG換成TAA。

2. 創新的基因組重組技術：為了應對合併多個合成染色體的挑戰，該計劃開發了先進的內部複製交叉策略和tRNA陣列技術。這些創新技術允許將多個合成染色體合併到一個高適應性的菌株中，同時保持了必要的tRNA豐富度，從而避免了可能的生長缺陷。

3. 基因組穩定性和功能的提升：通過刪除原生的tRNA基因並在合成染色體上重新配置它們，研究人員提高了合成基因組的穩定性和功能多樣性。這為未來的生物技術應用，如生物製藥、生物能源生產和基因治療，打開了新的大門。

4. 實現基因組設計的靈活性和精確性：Sc2.0計劃不僅提供了一個研究基因組組裝和功能的實驗平台，還展示了基因組設計和合成的極高靈活性和精確性。

Sc2.0計劃通過創新的基因組工程技術，不僅在科學上取得了突破，還為未來的應用研究開闢了新的道路。該計劃的成功實施突顯了合成生物學的巨大潛力，特別是在訂製和最佳化生物系統方面。這不僅是合成生物學領域的一項重大成就，也為整個生命科學領域帶來了新的見解和可能性。通過這些創新，Sc2.0計畫为基因组的精確設計和合成提供了强有力的範例，展示了合成生物学在理解和應用生命科學方面的巨大潜力。

參考文獻：

Zhao Y, Coelho C, Hughes AL, Lazar-Stefanita L, Yang S, Brooks AN, Walker RSK, Zhang W, Lauer S, Hernandez C, Cai J, Mitchell LA, Agmon N, Shen Y, Sall J, Fanfani V, Jalan A, Rivera J, Liang FX, Bader JS, Stracquadanio G, Steinmetz LM, Cai Y, Boeke JD. Debugging and consolidating multiple synthetic chromosomes reveals combinatorial genetic interactions. Cell. 2023 Oct 20:S0092-8674(23)01079-6. doi: 10.1016/j.cell.2023.09.025. Epub ahead of print. PMID: 37944511.

整瓶不搖半瓶搖？過度自信在中等知識水平達到高峰

 

圖片來源：ChatGPT

聽過鄧寧-克魯格效應（Dunning-Kruger Effect）嗎？它是心理學中的一個概念，又稱為達克效應，是由社會心理學家大衛·鄧寧（David Dunning）和賈斯汀·克魯格（Justin Kruger）於1999年提出。這個效應描述了一種認知偏誤，其中能力較低的人傾向於高估自己的能力，而能力較高的人則傾向於低估自己的能力。

鄧寧-克魯格效應在許多領域都有廣泛的應用，例如教育、管理、心理健康等，幫助人們理解自信心和能力之間的複雜關係。不過，最近有另一篇研究發現，其實不是一無所知的人最有自信！

這篇研究探討了科學知識、自信心和對科學的態度之間的關係。研究人員使用了四項大規模調查數據，覆蓋了歐洲和美國30年的時間範圍，提出了一種新的自信心衡量方法。這種方法不依賴於自我報告或同儕比較，而是將（過度）自信定義為傾向於給出錯誤答案而非「不知道」的回應。研究發現，科學知識和自信心之間的關係是非線性的，過度自信（自信差距）在實際科學知識的中等水平達到高峰。這些高自信/中等知識水平的群體對科學也表現出最不積極的態度。

研究結果顯示，自信心在知識水平不同的人群中表現出顯著的非線性關係。在過去的研究中，大多依賴於自我報告的自信心衡量方式，這可能會導入偏見，使得認知和動機過程之間的關係產生混淆。為了最小化這些問題，研究人員引入了一種間接的自信心變量，並將其應用於大規模的調查中。

這項研究的結果顯示，過度自信在中等知識水平達到高峰。不同的模型都顯示，最不知情的應答者並不是最過度自信的。事實上，自信的校準誤差在中等知識水平顯著非線性，對於所有測試過的空模型而言，這一發現都與完美元認知模型和鄧寧-克魯格效應（這些模型預測在知識水平較低時會有更高的自信差距或更高的校準誤差）相矛盾。

將較低知識水平的人群分組可能會掩蓋知識和自信心之間的非線性關係。這種非線性關係之前未被描述，也不能由完美元認知模型或鄧寧-克魯格效應預測。將信心使用四分位數聚合會隱藏觀察到的低知識水平下的較低誤差：僅當分析涵蓋全部知識水平時，才顯示出二次方關係。

最後，這項研究還指出，對科學的自信心可能會影響公眾對科學的態度。研究發現在中等知識水平的群體中，自信心差距最大，並探討了這是否意味著對科學最不積極的態度也存在於這些知識水平中。這項研究的結果對於科學溝通策略有重要的啟示，也讓筆者想到那句永不過時的老諺語：整瓶不搖半瓶搖。

參考文獻：

Lackner, S., Francisco, F., Mendonça, C. et al. Intermediate levels of scientific knowledge are associated with overconfidence and negative attitudes towards science. Nat Hum Behav 7, 1490–1501 (2023). https://doi.org/10.1038/s41562-023-01677-8