應對壓力，鳥類和哺乳動物的體溫會發生變化

 

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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

有「素食者」（vegetarian）基因？

 

圖片來源：維基百科

不管是因為宗教、健康或理念，吃素一向被認為是個人的選擇。最近的一個研究發現，能不能吃素可能與基因有關！

美國的研究團隊，因為發現有些人雖然自稱是「素食者」（vegetarian），但還是會吃肉（只是可能吃不多），讓他感到好奇：這些人之所以不能完全放棄肉食，是否與基因有關？

為了了解這件事，他從英國的UK Biobank裡面撈資料、做基因的分析。

在分析了33萬名肉食者與5300名全素飲食者（strict vegetarian）後，研究團隊發現了三個基因：NPC1、RMC1與RIOK3。前兩個基因與膽固醇及醣脂（glycolipids）的運輸與製造有關，而RIOK3則與免疫功能有關。

雖然目前還不清楚為何這三個基因會與素食者有關，但由於動物性食物與植物性食物在脂肪的組成上有蠻大的不同，所以研究團隊猜測或許能夠成為全素飲食者的人，他們的身體更能合成特定的脂肪；另一個可能性或許是這些基因影響到人的口味，導致有些人就是無法放棄肉食。

不過，英國從2012年到2019年素食的人口倍增（但這裡應該也包括那些偶爾還是會吃肉的人），這可能指向人會吃素應該也不是只由單純的基因來決定。

參考文獻：

PLoS One DOI: 10.1371/journal.pone.0291305

新胞器PXo體與磷酸根儲存有關

 

圖片來源：Nature

磷（phosphate）是必需元素，碳水化合物、脂肪、核酸、蛋白質都有磷，所以調節磷（主要吸收形式為磷酸根）是很重要的。 最近對果蠅的研究發現了新的胞器：PXo體。

洛克斐勒大學的研究，先將果蠅餵食phosphonoformic acid（PFA）。PFA會抑制磷酸根的吸收，於是細胞就呈現磷飢餓的狀態，結果發現細胞開始增生，同樣的效果也可以靠著餵食少了10%的磷達成。

研究團隊接著看看缺磷會對基因表現有什麼影響，結果發現一個稱為PXo的基因表現量下降了，這個基因的序列類似於哺乳動物的磷酸感知蛋白。

當研究團隊把PXo以螢光標記標示後，就找到了一個從沒看過的胞器。

研究團隊發現，PXo蛋白會把磷酸根運入PXo體，在PXo體內磷酸根被用來合成磷酸脂質，也就是形成細胞膜所需要的成分。 當細胞缺磷的時候，PXo體會分解，釋放出磷酸脂質，活化Cka，使細胞開始加速分裂。

為什麼缺磷會造成細胞加速分裂？可能是藉著增加腸上皮細胞數目來提高磷酸根的吸收吧。

參考文獻：
Xu, C. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-023-06039-y (2023).

嘔吐（vomiting）是怎麼一回事？

 

圖片來源：維基百科

根據維基百科，「嘔吐，是由於胃和腸道內容物（食糜）由於受到強力積壓經過食道由口腔吐出的動作。」

嘔吐是一種自我保護的生理反應。當我們吃了壞東西時會嘔吐，這樣可以趕緊把壞東西排出體外。

人會嘔吐、很多動物也都會嘔吐。但是，嘔吐到底是怎麼被觸發的，到最近還是不清楚--直到最近發表於《細胞》（Cell）期刊的研究。

研究團隊用小鼠為模型來研究嘔吐。

但是，囓齒動物可能是因為它們的食道較長，並且與體型相比肌肉力量較弱，所以牠們不會嘔吐...那怎麼還能用小鼠研究嘔吐呢？

研究團隊注意到，雖然老鼠不嘔吐，但它們會乾嘔。在接受金黃色葡萄球菌產生的一種常見的細菌毒素「葡萄球菌腸毒素 A (SEA)」 後，小鼠會出現異常張嘴的情況。接受 SEA 的小鼠張開嘴的角度比在對照組（生理食鹽水）中觀察到的更寬。所以，可以透過觀察小鼠乾嘔來做研究。

研究團隊發現腸道中的毒素會活化腸腔內壁上的腸嗜鉻細胞（enterochromaffin cells），使其釋放血清素（serotonin，一種神經傳導物質）。釋放的血清素與位於腸道的迷走神經感覺神經元上的受體結合，將信號沿著迷走神經從腸道傳遞到腦幹中的背側迷走神經複合體中的特定類型的神經元——Tac1+DVC 神經元。當研究團隊讓 Tac1+DVC 神經元失去活性時，與具有正常 Tac1+DVC 神經元活動的小鼠相比，SEA 處理的小鼠乾嘔更少。

常見的化療藥物阿黴素（doxorubicin）也會引起嘔吐。當團隊讓 Tac1+DVC 神經元失去活性時，因阿黴素所引起的嘔吐也變少了。

目前用於化療接受者的一些抗噁心藥物，如格拉司瓊（Granisetron），則是通過阻斷血清素受體來發揮作用，這也符合這個研究解出來的機轉。

所以，當我們攝食了某些毒素，它們會引發腸腔內壁上的腸嗜鉻細胞釋放血清素，接著活化迷走神經感覺神經元，再將信息傳至腦幹，引發嘔吐反應。接下來，研究團隊想探索毒素如何作用於腸嗜鉻細胞。初步研究表明，腸嗜鉻細胞不能直接感知毒素的存在。該過程可能涉及腸道中受損細胞的複雜免疫反應。

這個研究可以應用在抗嘔吐用藥的研發上。有些孕婦的孕吐可以持續許多個月，如果能開發安全又有效的抗孕吐療法，應該可以讓許多孕婦的孕期更好受一點。

參考文獻：

Zhiyong Xie, Xianying Zhang, Miao Zhao, Lifang Huo, Meizhu Huang, Dapeng Li, Shuangfeng Zhang, Xinyu Cheng, Huating Gu, Chen Zhang, Cheng Zhan, Fengchao Wang, Congping Shang, Peng Cao. The gut-to-brain axis for toxin-induced defensive responses. Cell, 2022; DOI: 10.1016/j.cell.2022.10.001

犀牛（rhinoceros）的角因為人擇變小了？！

 

白犀牛。圖片來源：維基百科

犀牛是犀科（Rhinocerotidae）動物的總稱，為哺乳綱奇蹄目的草食動物，主要分佈於非洲和東南亞，是最大的奇蹄目動物，也是體型僅次於大象的大型陸地動物。所有的犀牛基本上都是腿短和身體粗壯，體長2.2～4.5公尺，肩高1.2～2公尺；體重2800～3000公斤。

根據維基百科的資料，「現存的4屬5種的犀牛除白犀牛外，都瀕臨絕種，其中以爪哇犀牛的數目最少，約50頭左右；而黑犀牛也只有約1萬到3萬頭。這些居住於亞洲與非洲的犀牛面臨原生棲地破壞，東亞的犀牛角買家與歐美狩獵觀光者的威脅。」

最近劍橋大學的研究團隊測量了 1886 年至 2018 年間的側面照中拍攝到的 80 頭犀牛的角。這些照片由犀牛資源中心（一個線上資料庫）保存，包括所有五種犀牛。結果發現所有物種角的長度都顯著變小。研究人員認為，由於獵人選擇角大的犀牛狩獵，使得角小的犀牛得以倖存，造成犀牛角隨著時間的推移變得越來越小。

研究團隊還測量了每張犀牛照片上的其他身體部位，包括身體和頭部長度，以便可以根據身體大小準確測量犀牛角的長度。

參考文獻：

Oscar E. Wilson, Michael D. Pashkevich, Kees Rookmaaker, Edgar C. Turner. Image‐based analyses from an online repository provide rich information on long‐term changes in morphology and human perceptions of rhinos. People and Nature, 2022; DOI: 10.1002/pan3.10406