我們的鼻子（nose）是怎麼處理氣味的？

 

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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？

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 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

 

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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

 

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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？

 

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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).