孵個小故事
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孵個小故事
給生科學生看的科學新聞摘要。不囉嗦,每篇最多兩百字,讀完只要一分鐘。
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Non-Host Plant Volatiles Disrupt Sex Pheromone Communication in a Specialist Herbivore

Non-Host Plant Volatiles Disrupt Sex Pheromone Communication in a Specialist Herbivore | 孵個小故事 | Scoop.it
The ecological effects of plant volatiles on herbivores are manifold. Little is known, however, about the impacts of non-host plant volatiles on intersexual pheromonal communication in specialist herbivores.
陳俊堯's insight:
根據經驗,如果你混合栽種不同植物,則病害似乎變得比較難發生。但是這是為什麼呢? 

這個研究提供了一個可能的答案。他們發現尤加利樹產生的一些 terpine 類的揮發性物質可以干擾小菜蛾的繁殖行為。很多我們常吃的菜都是十字花科的植物,而小菜蛾會對這一科的植物造成危害。他們發現,在加了尤加利樹產生的這些 terpines 之後,小菜蛾的雌蟲釋放費洛蒙吸引雄蟲的能力下降,雄蟲對雌蟲有反應的狀況也下降。如果菜園旁有一些尤加利樹,就有可能影響當地小菜蛾的交配及族群數量。這或許是個混種會降低病害理由。
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螃蟹吃到塑膠後會怎麼樣

螃蟹吃到塑膠後會怎麼樣 | 孵個小故事 | Scoop.it

研究原文 Watts et al. Environ Sci Technol. 2015 Nov 13.http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5b04026

陳俊堯's insight:

我們認為塑膠很便宜,所以生活裡用了很多塑膠。近年研究開始證實經由垃圾進到海洋的塑膠正在危害各種海洋生物。這篇研究看的是海岸區常見的濱蟹,吃到塑膠會對健康造成什麼樣的影響。研究人員在食物裡放了 0.3% 到 1% 的 PP 塑膠繩的纖維,讓濱蟹吃四週,然後再看濱蟹出現了什麼樣的變化。濱蟹的食物攝取量剩下不到 10%,而且原本攝取的養份除了維生外還能支持生長,吃了塑膠食物後連維生都有困難,得靠先前存下的養份才能過活。這些數據證實 PP 塑膠對濱蟹健康造成很大的影響。他們發現 PP 塑膠通過消化道排出時會明顯變短變小,可能加速塑膠在海洋中的碎裂或分解。
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你分得出鹽裡的塑膠微粒嗎?

你分得出鹽裡的塑膠微粒嗎? | 孵個小故事 | Scoop.it

研究原文: Yang et al. Environ Sci Technol. 2015 Nov 17;49(22):13622-7. http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5b03163

陳俊堯's insight:

已經有不少研究指出塑膠到海洋環境後慢慢碎裂變小,進到海洋生物體內而影響牠們的健康。不過影響到的是住在海裡的生物,離我們還很遠吧? 如果你還是這麼認為,那你該注意一下這個消息了。

 

塑膠微粒在海水裡漂浮,除非我們在海邊大口喝海水,要不然我們是吃不到塑膠微粒的。等一下,大賣場裡不是會賣天然海鹽,還標榜是純淨海水製成的。那在這些天然海水裡,會不會也有塑膠微粒,跟著氯化鈉結晶一起被當做天然海鹽了呢? 這篇研究收集在中國 15 個品牌的海鹽、湖鹽、岩鹽、井鹽,看看能不能在這些商品裡找到塑膠微粒。根據他們測量的數據,在每公斤的海鹽中找到 550-681 個塑膠微粒,湖鹽是 43-364 個,岩鹽井鹽則是 7-204 個。海鹽裡的塑膠微粒明顯比其它種類的鹽更高,種類最多的是做寶特瓶用的 PET,其次是常見不透明/半透明塑膠或塑膠袋會用到的 PE 塑膠,再來是做食品包裝玻璃紙的 cellophane。這些塑膠微粒都很小,55% 的顆粒都小於 0.2 mm,混在鹽裡是看不出來了。

 

還覺得少用塑膠只是要救海洋生物嗎? 想想你自已吧。我們可能已經是受害者了。

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天氣這麼熱,鴿子不會中暑嗎?

天氣這麼熱,鴿子不會中暑嗎? | 孵個小故事 | Scoop.it
陳俊堯's insight:

夏天熱浪來襲奪走很多寶貴的生命,連十一月的台灣還是只能穿短袖來面對過分溫暖的豔陽。我們可以靠不同的衣服配置來讓自已在高溫中過得舒服一點,不能自由換衣服的動物們該怎麼辦呢?

 

問題最大的可能是整天飛來飛去的鳥兒吧? 鳥的體溫比人高,在 41 度左右。鳥的活動量大,飛行時要拍動翅膀,一定比走在路上的我們還熱。再加上膨鬆的絨毛,想到就熱。氣溫持續變高,這些動物該不會是第一批要被熱死的吧?

 

我們可沒有在晴天時看到遍地中暑倒下的鳥兒。原來鳥兒還是可以靠呼氣和流汗來散熱,但是面對逐漸升高的氣溫,牠們要用什麼方法來面對呢? 一個跨國研究團隊決定來研究這個問題。他們找了個夠熱的地方- 氣溫可達 49 度的索諾蘭沙漠(Sonoran Desert),在這裡誘捕了加州黑腹翎鶉(Gambel's quail)和兩種鴿子(mourning dive 和 white-winged dove),再把牠們放進一個可以控溫的裝置裡,看牠們在不同溫度下的生理變化。結果他們發現這三種鳥面對高溫都很自在,在控溫箱裡從 30 度待到 60 度都沒有引起不安或騷動。這可是泡溫泉的時候我能忍受的最高溫哪,人待在這溫度下一陣子就想逃到岸上納涼一會兒,這些鳥兒為什麼可以這麼鎮定而不昏倒呢?

 

他們發現翎鶉在超過 41 度後新陳代謝速率便大幅提高,開始使用呼氣大法來耗水降溫。但是鴿子先用大量出汗來降溫,到了 46 度後才開始啟動大量呼氣。如果未來氣溫再升高,看起來我們不用擔心鳥會大量中暑而亡,但是你家附近有什麼鳥,可能就會被附近有沒有水源影響到了。

 

照片作者 Peter Wallack, https://goo.gl/2zvdBD

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選男女朋友,到底是在選什麼?

選男女朋友,到底是在選什麼? | 孵個小故事 | Scoop.it

研究原文: Ihle et al. (2015) Fitness benefits of mate choice for compatibility in a socially monogamous species. PLoS Biol 13(9): e1002248. doi:10.1371/journal.pbio.1002248 http://goo.gl/1XO05H

 

照片來源: PLOS Biology. http://goo.gl/2Pt2J6

陳俊堯's insight:

Dcard 上面天天上演大學裡的男女故事,有甜蜜也有難搞的。到底動物為什麼偏要找個自己愛的才願意交往? 如果任意找一個異性來交配,省下投資在經營感情上的巨大能量,在生殖策略上會不會比較有利? 我上天下海找來的真愛,真的對我的傳宗接代有幫助嗎?

 

這個研究用跟人類一樣是一夫一妻,而且配對終生的斑胸草雀(zebra finch)來做實驗。他們找了一群光棍公鳥,讓牠們自由從母鳥裡選配偶。接著一半的夫妻維持跟配偶住在一起(佳偶組),另一半則強迫換跟別人的配偶住(怨偶組)。如果鳥兒選配偶沒有個人標準,那換誰的老公都是良品,如果每個人選的配偶都是針對自己的特殊需求,那怨偶組就會有問題了。他們發現怨偶組在交配上比較不努力,在行為上有明顯差別。顯然別人選的配偶不合自己胃口,並不是只要有人願意選的就是好鳥。

 

那每隻鳥花這麼多力氣選配偶,到底是在選什麼? 這選擇有兩種可能: 一個是選能跟自己的基因搭配的另一半,另一種可能是選跟自己成為持家好搭檔的另一半。研究人員檢視各組產下的卵後的孵化率,以及孵化後幼鳥的存活率。如果選配偶是為了要找到基因互補的另一半,則佳偶組卵的孵化率會比較高。如果選配偶是為了要找持家好搭檔,則佳偶組孵化後幼鳥的存活率應該比較高。實驗數據發現佳偶組在前者沒優勢,但後者比較高,顯示斑胸草雀選了半天,是為了要找個持家好搭檔的。

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下手最狠的,通常當不了大魔頭

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研究原文:Laabei et al. 2015. Evolutionary trade-offs underlie the multi-faceted virulence of Staphylococcus aureus. PLoS Biol 13(9): e1002229. doi:10.1371/journal.pbio.1002229 http://goo.gl/RJyGR1

 

照片:Clinicians in an intensive care unit. By Calleamanece. CC BY-SA 3.0. https://goo.gl/i7mmti

陳俊堯's insight:

金黃色葡萄球菌會造成嚴重感染,經常出現在新聞裡。這細菌很麻煩,因為有些菌株生活在一般人的手上乖乖地不作亂,你帶著它生活也不會有什麼危險;但是在醫院菌血症的病人血液裡找到的也是同一種細菌,是個不把你的防禦機制放眼裡的狠角色。為什麼同一種細菌會有兩種完全不同的性格呢?

 

研究人員在檢視過去醫院裡的菌株記錄時,發現在金黃色葡萄球菌裡,毒性強的菌株似乎比較常在症狀不太嚴重的患者身上出現,而真正造成危險菌血症狀的菌株,毒性反而沒有那麼強。這是一個正妹總是配渣男的疑惑。

 

不過如果低毒性菌株才比較容易造成感染,那世界上不是應該沒有高毒性菌株了嗎? 進一步檢驗菌株能力後,他們發現毒性強的菌株在有人類血清的狀況下生長得比低毒性的菌株差,但是在檢測的其它特性上沒有什麼不同。看來金黃色葡萄球菌在生存策略上,必須在攻擊力與防禦力之間做個取捨。

 

利用數學模式模擬,研究人員對金黃色葡萄球菌為什麼會同時留有高低毒性菌株,做了這樣的推測: 毒性強的菌發病快,有更多機會傳給下一個人,但是因為只要局部感染就嚴重到讓你找醫生,沒機會變成更嚴重的菌血症。低毒性的菌發病慢,面對血清時防禦力強,可以造成嚴重的菌血症。但是發病慢,傳給下一個人的速度也慢。在這些取捨之後,我們可以看到金黃色葡萄球菌用兩種不同的策略,穩定而頑強地在人類族群裡求得生存。

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再挑食,可是會活不下去的唷

再挑食,可是會活不下去的唷 | 孵個小故事 | Scoop.it

研究原文: Dill-McFarland et al. Diet specialization selects for an unusual and simplified gut microbiota in two- and three-toed sloths. Environmental Microbiology, Accepted Article DOI: 10.1111/1462-2920.13022http://goo.gl/FW7Bkd

照片來源: Feeding brown-throated three-toed sloth (Bradypus variegatus), Cahuita National Park, Costa Rica. Christian Mehlführer. https://goo.gl/xbh8cv
CC 2.5 授權 https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/deed.en

陳俊堯's insight:

樹懶的超緩慢動作吸引了很多迷哥迷姐的注意。動作緩慢的理由是牠們是草食動物,以樹葉嫩芽為主要食物來源。由於吃下肚的東西大部份是消化不了的纖維素,只好調降自己的代謝及動作,才能充份運用不太夠的養份活下去。不過,想要活下去,樹懶得靠腸子裡的細菌多幫忙,把纖維素轉換成可以用的養份才行。

這群研究人員採集並分析了樹懶腸子裡有什麼細菌。草食性哺乳動物像是牛羊早就有人研究過了,牠們的腸子裡有很多 Bacteroidetes 和 Fimicutes 門的細菌。而 Bacteroidetes 門裡菌種的專長就是分解植物的纖維素。不過,研究人員很驚訝的發現這些樹懶腸子裡住的細菌幫手是 Proteobacteria 和 Firmicutes,跟其它草食性哺乳類大不相同。

專吃 Cecropia 樹葉的三趾樹懶腸子裡菌種少,而且出現大量 Neisseria 屬的菌種,似乎能利用植物纖維素產生大量乳酸。這一屬細菌有能造成淋病和腦膜炎的病原菌,沒想到也有在腸道裡討生活的菌種。而吃東西比較不挑的二趾樹懶,腸子裡的菌種比較多,也就有各種從纖維素發酵後產生的脂肪酸。三趾樹懶原本就挑食,現在發現又有很特別的腸道菌,這下萬一氣候變遷下,食物來源出了問題,想要換吃別的食物保命,可能會很大的困難。

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陳俊堯's curator insight, August 14, 2015 10:09 AM

樹懶的超緩慢動作吸引了很多迷哥迷姐的注意。動作緩慢的理由是牠們是草食動物,以樹葉嫩芽為主要食物來源。由於吃下肚的東西大部份是消化不了的纖維素,只好調降自己的代謝及動作,才能充份運用不太夠的養份活下去。不過,想要活下去,樹懶得靠腸子裡的細菌多幫忙,把纖維素轉換成可以用的養份才行。

這群研究人員採集並分析了樹懶腸子裡有什麼細菌。草食性哺乳動物像是牛羊早就有人研究過了,牠們的腸子裡有很多 Bacteroidetes 和 Fimicutes 門的細菌。而 Bacteroidetes 門裡菌種的專長就是分解植物的纖維素。不過,研究人員很驚訝的發現這些樹懶腸子裡住的細菌幫手是 Proteobacteria 和 Firmicutes,跟其它草食性哺乳類大不相同。

專吃 Cecropia 樹葉的三趾樹懶腸子裡菌種少,而且出現大量 Neisseria 屬的菌種,似乎能利用植物纖維素產生大量乳酸。這一屬細菌有能造成淋病和腦膜炎的病原菌,沒想到也有在腸道裡討生活的菌種。而吃東西比較不挑的二趾樹懶,腸子裡的菌種比較多,也就有各種從纖維素發酵後產生的脂肪酸。三趾樹懶原本就挑食,現在發現又有很特別的腸道菌,這下萬一氣候變遷下,食物來源出了問題,想要換吃別的食物保命,可能會很大的困難。

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使用疫苗反倒幫動物病原辦了選秀比賽

使用疫苗反倒幫動物病原辦了選秀比賽 | 孵個小故事 | Scoop.it

研究原文: Read et al. Imperfect vaccination can enhance the transmission of highly virulent pathogens. PLoS Biol. 2015 Jul 27;13(7):e1002198. http://goo.gl/wHH9OV


照片來源: https://goo.gl/T2mSOZ

陳俊堯's insight:

疫苗是人類對抗疾病的一大法寶。但可不要以為有了疫苗就可以高枕無憂,因為我們面對的是會持續演化的病原。在演化上最成功的病原不會是族群裡毒力最強大的高手,因為毒力過強雖然可以讓宿主沒有招架能力,卻也會造成宿主死亡,而來不及感染下一個宿主的病原也就只能隨著宿主死亡而共赴黃泉。因此,我們只要擔心那些只有次級毒力的病原就好了。

 

不過,有了疫苗後歷史的軌跡可能要被改變了。對中等程度的病原,疫苗可以發揮預期的威力,讓它們一入侵就被殲滅在灘頭堡上。可是如果入侵的是高手,那疫苗只能壓制住病原的數量,讓宿主不發病,反而變成散播病原的帶原者。長期來看,使用疫苗反而成了病原裡的選秀機制,讓更強的病原長期留在宿主族群裡訓練,或許哪天就有我們壓不住的病原出線了。

 

這種事究竟是科學家亂想的科幻嚇自己的情節,或者它真的是還未發生的夢魘? 科學家拿雞和馬立氏克病毒來實測,看使用疫苗會不會促使高毒力病毒出線。他們發現如果拿沒接種疫苗的雞做實驗,毒力最強的病毒會在還來不及傳染出去就跟著生病的雞死去,但是如果這雞接種過疫苗,就可以存活到讓病毒來得及讓隔壁的雞被傳染。由於現代養雞場都普遍讓雞接種疫苗,他們也檢驗雞媽媽留在雞蛋裡的抗體能提供多少保護作用,發現這些雞媽媽留下來的禮物能讓病毒複製變慢一點,但不能降低小雞被感染的數量。最後科學家測試在接種過疫苗的小雞上感染高毒性病毒,再看看這病毒能不能成功感染接種過疫苗的小雞。結果接種過疫苗的小雞統統被感染了,證實了這些原本不能流傳的高毒力病毒,會因為人幫雞隻接種疫苗,反而在雞群裡傳染開來。

 

雞的疫苗如果只能讓雞活著卻不能消滅病毒,接種疫苗反倒幫助更強大的對手出現。那在人的疾病裡會不會有一樣的問題呢? 這篇研究的作者指出到目前為止,在人類社會中還有出現這樣的案例,而且人類疫苗的設計大多能阻斷病原傳染下一個宿主,還很難說是否有這個問題。但是在家禽家畜的傳染病防治上真的是個風險,在設計疫苗時可要多加注意了。

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張嘴瞬間的超強吸力,鱸魚是怎麼辦到的?

張嘴瞬間的超強吸力,鱸魚是怎麼辦到的? | 孵個小故事 | Scoop.it

研究原文: Camp AL, Roberts TJ, Brainerd EL. Swimming muscles power suction feeding in largemouth bass. PNAS 2015 112 (28) 8690-8695. http://goo.gl/q9JLmi

 

導讀: Westneat MW, Olsen AM. How fish power suction feeding. PNAS 2015 112 (28) 8525-8526. http://goo.gl/svUiCK

 

照片 Largemouth bass (Micropterus salmoides). 作者為 Jonathunder. https://goo.gl/Vkcdqg

陳俊堯's insight:

有沒有仔細看過魚兒怎麼吃東西? 大魚可不是像獅子那裡張著大嘴衝出來一口咬住獵物。牠們一張口的瞬間,獵物突然間就消失了。你猜到了嗎? 這些大魚們張開大口時也同時創造了強大的吸力,把獵物吸進嘴裡。這吸力來自魚兒頭部形狀的改變,在攻擊獵物的瞬間把下巴下拉、鰓蓋左右撐開,水就會從口腔衝進來填滿變大的口腔。

 

問題來了。要做出這樣的動作得有強而有力的肌肉來執行。可是魚頭實在沒啥肉,你吃魚頭時一定知道這點。這麼一點點肌肉,真的能做出強吸獵物的大動作嗎?

 

科學家研究了大口鱸的攝食動作。他們以動態 X 光追踪張口動作裡骨骼的位置,測量口腔裡的壓力變化,再用這些資料做模擬,計算需要多大的力量才能做到這種瞬間變化。數據出來了,他們發現大口鱸頭部的肌肉力量不足,不可能是張嘴的力量來源。如果不是頭部的肌肉,那勢必動用到的力量來源是體側的肌肉了(對,就是你吃的那一大塊)。根據他們計算的結果,張口吸水需要的力量,頭部肌肉出力的貢獻可能不到一成。

 

不過,體側的肌肉是拿來游泳的,收縮時可以縮短一側的身體,那為什麼這樣的動作可以把頭向兩側及下方撐開呢? 想想你下雨天撐傘時不也是這樣嗎? 你的手做的是向上推的動作,但是傘可是向四面八方撐開。作者推測魚頭部的骨骼應該也有類似傘的精巧設計,當身體體側的肌肉把頭往後拉的時候,可以拉動骨骼向四周撐開,達到擴大口腔體積的效果。

 

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海 的尾巴為什 是方的?

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研究原文
Porter MM, Adriaens D, Hatton RL, Meyers MA, McKittrick J. Why the seahorse tail is square. Science. 2015 Jul 3;349(6243):aaa6683.http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26138983

陳俊堯's insight:

海馬是造型最特殊的魚: 除了頂著一顆馬形頭,還有一根細長的尾巴可以捲在珊瑚上固定自己。不過這尾巴可不像其它動物的尾巴那樣像根圓滾滾的繩子。如果你有隻海馬在手上(好啦這只有實驗課才有機會),或者你找仔細盯著海馬影片看,真的耶,海馬的尾巴是方型的。有條四四方方的尾巴,有比較好用嗎?

 

海馬的尾巴是一節一節的骨頭組成的,每一節都有四塊 L形的骨頭組成一個方框。很多方框組起來成為一根煙囪,而煙囪中央放的是需要被保護的脊椎骨。作者利用電腦模擬和骨骼模型來找答案。他們利用當紅的 3D 列印技術做了零件,拼成一條方形的尾巴,再和圓形的尾巴進行測試。結果發現,方形骨架受力比較不變形,能承受更大的力量而不會崩壞,被壓扁時不旋轉,容易恢復原狀。而且方形尾巴有四個角,在捲住東西時比圓形更容易固定住,四個面也提供較大的接觸面積,這些都能幫助尾巴抓得更牢。海馬尾巴的設計看起來很好用,或許在不久的將來,這種設計會出現在我們的日常用品中。

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飯糰式的自我復原

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研究原文
Abrams MJ, Basinger T, Yuan W, Guo CL, Goentoro L. Self-repairing symmetry in jellyfish through mechanically driven reorganization. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015 Jun 30;112(26):E3365-73. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26080418

 

照片來源: Hans Hillewaert https://goo.gl/o1BN2k

陳俊堯's insight:

斷手斷腳這種事在自然界裡是會發生的。如果這種生物具有強大的再生能力,那你大概會預期新的手腳會籨斷裂處慢慢長回來。不過斷手斷腳對這隻動物來說是件大事,在再生的這段時間牠不能就少了隻手可以用,在覓食或移動上可能受到很大影響,甚至危及生存。

 

科學家剛剛發現還有一種再生的方法可以更快讓動物恢復功能。與其慢慢等斷掉的手長回來,海月水母(Aurelia aurita)直接利用現有的構造來重新調配,把口移動到剩下身體的正中央,在 12 小時到 4 天內重新變成一隻可以正常運作的水母。這水母可讓我想起早上的飯糰: 咬了一口,剩下捏一捏又是一個完整的飯糰,而且餡一樣包在裡面不會掉出來。

 

水母如何完成這種快速修復? 詳細的機制現在還不清楚。不過科學家發現這機制跟水母肌肉收縮次數有關,因為用藥物影響肌肉收縮的次數,便可以操控復原的速度。他們也在其它三種水母發現類似的自我修復現象,顯示可能這是個普遍被使用的修復方法。

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一二三四五六七八 我要先伸哪隻腳呢?

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報導
Hooper SL. 2015. Octopus movement: push right, go left. Curr. Biol. 25, R366–R368. http://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822%2815%2900268-7

 

研究論文
Levy G, Flash T, Hochner B. Arm coordination in octopus crawling involves unique motor control strategies. Curr Biol. 2015 May 4;25(9):1195-200. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25891406

 

照片來源
H. Zell. http://goo.gl/sqso1Y

陳俊堯's insight:

你在地上爬的時候有個固定的模式:右手左腳一組,再左手右腳一組,輪流向前移動。那手腳比你多一倍的八爪章魚要怎麼按次序控制這麼多隻腳的前進後退啊? 到底哪隻腳要先伸出去呢?

 

結果章魚對八隻腳的控制出人意料之外的簡單。當牠要往前走的時候,在身體後面的那隻腳先彎起來,抵地,然後把自己出力向前推。其它的腳不需要用力,就自由隨機配合移動就好。這就像我們在游泳池底移動,腳出力蹬一下,身體就往另一個方向前進了,不用費力伸出手把自己往前拉。那為什麼章魚可以玩單腳移動,而我們匍匐前進卻要四肢並用哩? 那是因為我們在陸地上,移動時還得同時把身體舉離地面,只有一隻腳是做不到的。

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細菌小龍捲擺下的陣列

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報導原文
http://physics.aps.org/articles/v8/35

 

研究原文
Alexander P. Petroff, Xiao-Lun Wu, and Albert Libchaber. 2015. Fast-Moving Bacteria Self-Organize into Active Two-Dimensional Crystals of Rotating Cells. Phys. Rev. Lett. 114, 158102 http://goo.gl/VZL5Ff

 

照片/影片來自原研究

陳俊堯's insight:

這故事的主角是 Thiovulum majus,是種住在泥巴裡,利用泥巴裡黑黑的硫化氫當能源的環境細菌。這種細菌會有強而有力的鞭毛,可以在水中快速游動。

 

研究人員原本是要研究它們的運動方式。當他們把細菌放在玻片中間,放上顯微鏡後,他們看到了意想不到的神奇景象:這些細菌居然自動在玻片下排成六角形,每隻旋轉中的細菌旁邊都有六隻細菌包圍,像是規則的晶體結構。

 

這到底是怎麼回事呢? 原來這細菌正向四面八方快速游動,不過只有朝著顯微鏡鏡頭方向的細菌才會被觀察到。當它往上游向鏡頭時撞上玻片,變成一個向上直衝但不能前進的高速旋轉體,這時會在附近創造出個小龍捲渦流。當兩隻細菌各自形成的兩個小龍捲靠近時,會把彼此拉在旁邊一起旋轉,像在跳雙人舞一樣。當有很多很多個小龍捲出現時,這些細菌就自動拉成像結晶一樣的規律排列。

 

這是原報導的連結,點進去可以看影片。http://physics.aps.org/articles/v8/35

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陳俊堯's curator insight, May 7, 2015 10:50 AM

這故事的主角是 Thiovulum majus,是種住在泥巴裡,利用泥巴裡黑黑的硫化氫當能源的環境細菌。這種細菌會有強而有力的鞭毛,可以在水中快速游動。

 

研究人員原本是要研究它們的運動方式。當他們把細菌放在玻片中間,放上顯微鏡後,他們看到了意想不到的神奇景象:這些細菌居然自動在玻片下排成六角形,每隻旋轉中的細菌旁邊都有六隻細菌包圍,像是規則的晶體結構。

 

這到底是怎麼回事呢? 原來這細菌正向四面八方快速游動,不過只有朝著顯微鏡鏡頭方向的細菌才會被觀察到。當它往上游向鏡頭時撞上玻片,變成一個向上直衝但不能前進的高速旋轉體,這時會在附近創造出個小龍捲渦流。當兩隻細菌各自形成的兩個小龍捲靠近時,會把彼此拉在旁邊一起旋轉,像在跳雙人舞一樣。當有很多很多個小龍捲出現時,這些細菌就自動拉成像結晶一樣的規律排列。

 

這是原報導的連結,點進去可以看影片。http://physics.aps.org/articles/v8/35

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The ISME Journal - Abstract of article: Productivity links morphology, symbiont specificity and bleaching in the evolution of Caribbean octocoral symbioses

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The ISME Journal: Multidisciplinary Journal of Microbial Ecology is the official Journal of the International Society for Microbial Ecology, publishing high-quality, original research papers, short communications, commentary articles and reviews in the rapidly expanding and diverse discipline of microbial ecology.
陳俊堯's insight:

這篇研究看了各種不同分支形態的柳珊瑚,結果發現枝條越細的,淨光合作用值越大。所以枝條變細,polyp 變小,增加了可以讓共生藻附著行光合作用的總面積,生產量就增加了。沒想到有這麼直接的影響啊。

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農業把養份帶進河流,把碳排向天空

農業把養份帶進河流,把碳排向天空 | 孵個小故事 | Scoop.it

研究原文 Graeber et al. Sci. Rep. 5:16328 (2015)http://www.nature.com/articles/srep16328
照片來源 Bjørn Christian Tørrissen https://goo.gl/wUKY8i

陳俊堯's insight:

人類依賴農業生存。你知道地球陸地有多大比例被用在農耕上面嗎? 大約有百分之四十。農地上發生的事,對地球造成的影響當然就很大了。近年研究發現河流裡微生物產生的二氧化碳比過去以為的要高很多。這篇研究打算來看土地利用方式對河川裡的有機物會有什麼樣的影響。他們收集分析全球溫帶、亞熱帶和熱帶河川裡的水樣,分別來看粗放式(extensive)與集約式(intensive)農業對附近河流水質的影響。他們比對後發現,兩種農耕都會讓河流裡的可溶性有機物會從植物碎片變成微生物,顯示這些有機可能更容易被用掉變成二氧化碳。集約式農業增加河流裡有機氮與無機氮的含量。這些結果指出農耕會影響河流中養份的含量,未來糧食需求增加的壓力勢必讓各國往增加農地面積的方向走去,而因為農耕行為而流入河流的有機物變多,二氧化碳的也會跟著增加的。
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本文作者為陳俊堯,全文轉載需經作者同意。

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Successive shifts in the microbial community of the surface mucus layer and tissues of the coral Acropora muricata under thermal stress. - PubMed - NCBI

Successive shifts in the microbial community of the surface mucus layer and tissues of the coral Acropora muricata under thermal stress. - PubMed - NCBI | 孵個小故事 | Scoop.it
FEMS Microbiol Ecol. 2015 Nov 11. pii: fiv142. [Epub ahead of print]
陳俊堯's insight:

這篇看鹿角珊瑚在高溫壓力時的菌相變化。作者測試溫度範圍是從 26 到 33 度。共生藻的活性在 31 度後下降。菌相原本是 gamma-Proteobacteria 為主,升溫後變成 Verrucomicrobiaceae 和 alpha-Proteobacteria 為主。Cyanobacteria, Flavobacteria 和 Sphingobacteria 也變多。在溫度升高的過程中,黏液裡的 Vibrio 變少但組織裡變多;Endozoicomonas 在黏液裡變多但組織裡變少。 

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細菌知道你已經死了

細菌知道你已經死了 | 孵個小故事 | Scoop.it
J Forensic Sci. 2015 Sep;60(5):1234-40. doi: 10.1111/1556-4029.12828. Epub 2015 Jun 21.
陳俊堯's insight:

警方發現一具屍體。法醫來到現場,試著從屍體上的線索判斷出死亡時間是在多久以前。屍體腫脹程度,在屍身裡鑽進鑽出的蛆,都是可用的線索。可是這些改變要好多天後才會發生,一天內的改變不明顯。人類腸道裡本來就很多的細菌,在人體死亡後沒有免疫系統的干擾,菌種組成開始出現大幅度的改變,細菌數量也快速改變。這樣巨大而明顯的改變,能不能做為判斷死亡時間的依據呢?

 

這篇研究追踪了 12 具人類遺體腸道細菌的變化,以 qPCR 技術量測三種主要腸道細菌隨死亡時間拉長而出現的數量變化。結果發現,擬桿菌(Bacteroides)和乳酸菌(Lactobacillus)的數量快速降低,但比菲德氏(Bifidobacterium)的相對數量維持不變。這個研究證實在未來的檢驗中,細菌可能可以被當做一個可信的指標來用。特別是在死亡沒多久的遺體,鑑識人員只要採一點腸道細菌樣本上機,就可以判定死者死亡時間在多久以前了。

 

研究原文: Hauther et al. Estimating time since death from postmortem human gut microbial communities. J Forensic Sci. 2015 Sep;60(5):1234-40. http://goo.gl/ZnPSlu

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在深海保護地球的輸油幫浦

在深海保護地球的輸油幫浦 | 孵個小故事 | Scoop.it

研究原文:Jónasdóttir et al. Seasonal copepod lipid pump promotes carbon sequestration in the deep North Atlantic. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015 Sep 3. pii: 201512110. http://goo.gl/ApbBv8

照片來源:SINTEF Energy Lab http://goo.gl/xVg7kN

陳俊堯's insight:

地球被釋出到大氣裡的二氧化碳太多。面對這麼大量的碳,有人想把它打進地層裡封起來,有人認為可以多種點樹吸收碳放進土裡。海洋一直扮演地球守護者的角色,每年有大量的藻類在海洋中吸收二氧化碳,部份藻類死去後帶著一身的有機分子沉入深海,把空氣裡的碳鎖住帶往海底冰藏。

現在海洋學家發現海洋裡的浮游動物也是地球守護者。撓腳類是海洋裡一群數量龐大的小型浮游節肢動物。這篇研究發現北大西洋常見的撓腳類 Calanus finmarchicus 會在身體裡貯在大量脂肪,準備過冬。當天氣變冷時,它們會成群從原本居住的海水表層,移往超過 1000 公尺深的海洋深處休眠過冬。在這段期間,這些撓腳類身體裡的脂肪有 44-93% 會被消耗掉並且排出留在深海。而那些耐不過寒冬而死亡的個體,死後的遺體也就成為積存在深海的另一團有機物。

這種撓腳類光是過冬時,在深海呼吸排出的碳估計每年每平方公尺就有 1 到 4 克,而過去估算出沉入海底藻類的碳量大約每年每平方公尺 2 到 8 克,光是這一種遷徙過冬的撓腳類,在冰藏碳的貢獻上,已經可以稱得上是地球的守護者了。

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當路上的鹽流進蝌蚪的家

當路上的鹽流進蝌蚪的家 | 孵個小故事 | Scoop.it

報導原文: Case Western Reserve University. Frogs exposed to road salt appear to benefit then suffer. Science Daily, August 17, 2015. http://goo.gl/rx8E9W

 

研究原文: Kacey et al. Legacy of road salt: Apparent positive larval effects counteracted by negative post-metamorphic effects in wood frogs. Environmental Toxicology and Chemistry, 2015; DOI: 10.1002/etc.3082 http://goo.gl/z4Jmlw

 

照片來源: Wood frog tadpole. by Brian Gratwicke. https://goo.gl/aUMJ56

陳俊堯's insight:

熱死人的八月,來談涼一點的話題好了。待在美國唸書時,十月就下雪了。冬天路上被車壓融的雪會再結成冰,溜冰剛好。不過開車的人可不打算在上班的路上順便溜冰,於是政府便在路上灑鹽,降低凝固點讓水不要變成冰。這大概是很多溫帶國家都會做的事。不做,就要擔心會出人命了。

 

長期大量在路上灑鹽,不只對路面是個傷害,有人擔心這些鹽可能會對環境裡的其它生物造成影響。這些鹽會從柏油路兩側流進土壤,如果在道路附近有個水池,就順便給調了味了。在水裡加點鹽對煮湯來說是必要的,但是對生活在水裡的生物來說可是滲透壓大作戰,調整滲透壓可不是件簡單的事,輕則消耗大量能量,重則脫水升天。

 

這篇研究裡科學家決定來看看這些鹽對池塘裡的木蛙(wood frog)蝌蚪造成什麼影響。他們很意外地發現,在鹽度高的池水裡生長的蝌蚪,體型反而比較大。鹽度高的地方藻類比較多,但浮游動物變少了,顯示微生物組成受到影響,或許讓蝌蚪在食物上的選擇增加了。

 

體型大的蝌蚪變成體型大的小蛙,會比較容易在環境裡活下來。所以路上灑鹽反而對蝌蚪來說是好事囉? 作者接著看了這些蝌蚪變成小蛙後的存活狀況,結果發現情況剛好相反,這些小蛙的存活率反而變差,或許是因為發育過程中的影響改變了牠們各部位生長能量的分配、免疫系統或其它未知機制所致。

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什麼樣的魚才能逃離魚網?

什麼樣的魚才能逃離魚網? | 孵個小故事 | Scoop.it

報導原文: Kinver M. Study identifies fish vulnerable to trawling. BBC News, 5 August 2015. http://goo.gl/D4cJ77

研究原文: Killen et al. Vulnerability of individual fish to capture by trawling is influenced by capacity for anaerobic metabolism. Proc Biol Sci. 2015 Aug 22;282(1813). pii: 20150603. http://rspb.royalsocietypublishing.org/node/67830

 

照片出處: OpenStax College https://goo.gl/sOix8c

陳俊堯's insight:

人類捕魚維生不是一天兩天的事了,現代的捕魚技術更是不得了的大屠殺。像漁撈或捕獵這樣的操作,會不會對生物造成篩選呢? 如果這樣的篩選會改變生物族群的特性,這樣的改變會不會和它們在天擇中適應環境的努力相反呢? 

這篇研究想看的是有什麼樣生理特質的魚兒,比較容易在捕撈中成功逃命。他們從附近溪裡撈了一群小魚(Phoxinus phoxinus)當測試材料,然後一隻一隻放在水槽裡,用手抄網追捕。結果跟預期的一樣,有的魚很難追到,有些魚輕易就落網了。在躲避魚網的能力上,野生魚群裡有明顯的變異。

下一步他們研究這些魚隻的生理狀況。在檢測多種生理特性上,他們發現這些小魚的難抓程度,跟魚兒的無氧運動能力及游泳極速成正比。如果小魚能游快一點和能夠用堆積乳酸也要游的方法游久一點,在面對魚網時就能多一點成功逃命的機會。

這個研究的結果預測了漁撈時可能出現的結果:選出最會衝刺的魚隻。在漁船捕撈時,漁船收網時把魚群往前趕,收網的速度調整到比這種魚在水裡游泳極速略快一點,趕在魚兒能游到出口前收網。能得比別人快比別人久的魚隻,就有機會衝出包圍繼續繁衍。於是,這樣的篩選會留下最強壯的魚兒,對吧? 我們用人來想像吧,有的人適合短跑衝刺,有人適合跑馬拉松一跑就好幾個小時。現在的捕魚方式可能正在篩選魚類族群,只留下短跑選手。一個大家都是短跑選手的族群,在環境裡會活得比較好還是比較差? 關於這一點還需要等後續研究才能知道,不過以現在的商業捕魚規模來看,魚群能不能躲過人類追捕,才是最大的挑戰。

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巨蟒為什麼可以靠纏繞來殺死獵物?

巨蟒為什麼可以靠纏繞來殺死獵物? | 孵個小故事 | Scoop.it

報導原文: Knight K. Crushing snakes kill by blood constriction, not suffocation. J Exp Biol 218, 2143.http://goo.gl/cCcMy6

研究原文: Scott et al. Snake constriction rapidly induces circulatory arrest in rats
J Exp Biol 2015 218:2279-2288.http://goo.gl/qq6UIi

照片: Juvenile South American boa constrictor. 作者為 DestructiveEyes. https://goo.gl/V5GpRr

陳俊堯's insight:

红尾蚺(boa constrictor)在攻擊時不是靠大口咬死獵物,而是一圈一圈纏繞獵物,直到獵物死亡。你可以從 BBC Deadly 60 這段影片裡 Steve Backshall 的臉上的表情看出這蛇的威力。https://www.youtube.com/watch?v=qB3KlnS2V-Y

不過到底這蛇為什麼能在一圈一圈的纏繞後殺死獵物呢? 過去認為可能是纏繞時壓制了胸腔的呼吸動作,讓獵物吸不到氧氣而窒息。這篇新研究結果發現真正發生的事並不是這樣的。

红尾蚺攻擊時,獵物會在短時間死亡,遠比窒息發生還快,所以窒息不是致死的主要原因。如果不是窒息,那下一個有可能的原因就是阻止血液流動了。這群研究人員發現在红尾蚺纏繞老鼠六秒後,就出現動脈血壓快速降低、靜脈血壓上升的狀況。六分鐘後結束戰鬥時,老鼠心跳、血壓都很低。這時血液中的鉀離子濃度衝高到兩倍,血液 pH 值也從 7.4 下降到 7.0。顯然红尾蚺的攻擊讓老鼠的血液循環受大很大的干擾,阻止循環系統把氧氣送到全身,獵物在短時間內就會因為腦部缺氧而失去知覺昏死過去。從血液讓全身缺氧來擺平獵物,要比讓牠窒息要更有效率。

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熊精神: 懶到底來求生存

熊精神: 懶到底來求生存 | 孵個小故事 | Scoop.it

報導原文
McGrath, M. Lazy lifestyle key to pandas' bamboo-only diet. BBC News. 2015/7/10. http://www.bbc.com/news/science-environment-33476974

 

研究原文
Nie et al. Exceptionally low daily energy expenditure in the bamboo-eating giant panda. Science. 2015 Jul 10;349(6244):171-174. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26160943

 

照片來源: George Lu https://goo.gl/6UJTnB

陳俊堯's insight:

熊是大塊頭肉食性動物,原本就該會消耗大量能量。但是看起來呆呆的貓熊是個特例。貓熊的食物是竹子,牠們的消化道還是跟牠吃肉的祖先一樣短短的,食物一下子就通過腸道了,來不及從很難消化的竹子裡萃取太多養份,只好靠一直找東西吃來解決養份不足的問題。現在,科學家發現了另外一個讓貓熊活下去的秘密。

 

他們發現貓熊很懶-每天活動量都不大。仔細計算圈養的貓熊,發現牠們每天消耗的能量是同體型哺乳類的 37.7%,如果是野生貓熊也只有 45%,難怪可以在養份少的狀況下活下來。哺乳類裡只有樹懶的耗能狀況跟牠同等級了。

 

可是貓熊怎麼能違反常規,節能成這樣呢? 科學家的第一個發現是臟器大小;牠們的腦、肝臟和腎臟佔的比例都比一般哺乳類小,節省了一些能量支出。更重要的發現跟甲狀腺有關,甲狀腺素分泌過多會讓代謝變快多耗能,而貓熊體內有個突變讓甲狀腺素分泌量降低,直接調降全身細胞的代謝,進入強制樂活的低功率慢慢來狀態。

 

下次看到天然呆的貓熊要有點敬畏心了。牠們的慢慢來和愛睡覺,其實是求生存的絶招。

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從象牙找出命案現場

從象牙找出命案現場 | 孵個小故事 | Scoop.it

研究原文
Wasser SK, Brown L, Mailand C, Mondol S, Clark W, Laurie C, Weir BS. Genetic assignment of large seizures of elephant ivory reveals Africa's major poaching hotspots. Science. 2015 Jul 3;349(6243):84-7. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26089357

 

照片來源: Steve Garvie https://goo.gl/4xlRyS

 

陳俊堯's insight:


非洲象的盜獵問題嚴重。網路上流傳的慘死大象的照片,頭被用電鋸鋸開,取走象牙。有時會在新聞裡看到在某個國家查獲大批走私象牙,但是除了對下游產生一點嚇阻作用,卻因為不知道源頭在哪裡,根本不知道是哪個象群遭到毒手,在保育上不容易有積極作為。

 

科學家就是來解決問題的。到底能不能從象牙裡判斷出苦主來自哪裡? 他們先在非洲各地象群採集 DNA。DNA 可以來自全身各個部份,不過他們選擇了最無害也最容易取得的糞便來採取。利用從這些 DNA 裡放大出來的微衛星基因座(microsatellite)資料,他們建立了各地象群的分子指紋。

 

接下來要解謎了。他們從被查獲的象牙上萃取 DNA,一樣檢視微衛星基因座的組成,利用它和已知象群的相似程度推估這隻象牙的主人原本居住的地方。這項技術讓科家推論出檢測的 28 批樣本不是分散在非洲各地,而是主要來自兩個地點。這個結果直接指出需要被關注的地區,或許將人力直接投注在這兩個地點,會是最快有保育成效的策略。

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樹上的蛇兒尾巴長

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研究原文
Sheehy III1 CM, Albert JS and Lillywhite HB. 2015. The evolution of tail length in snakes associated with different gravitational environments. Functional Ecology, Accepted. DOI: 10.1111/1365-2435.12472 http://goo.gl/LBmpYR

照片來源
Wikipedia http://goo.gl/0tjbK1

陳俊堯's insight:

蛇有個長長的身體。對牠小小的心臟來說,要把血液送到頭和尾巴的末稍,實在不是件容易的工作。要是在行進中碰到要上上下下,垂著的尾巴裡的血液就不容易回流。人站太久可能因為血液回流不及而昏倒,蛇會不會因為尾巴垂著太久而昏倒呢? 

住在樹上的樹棲性蛇類最有可能碰到這個問題。這篇研究測量了 226 種蛇的外型,再把它們依棲息習性分成偶爾上樹,樹棲,和不上樹的三群來分析。結果發現越常在樹上活動的種類,尾巴的相對長度會比較長。而這些尾巴比較長的種類在尾部的血管比較粗,外面包著的皮比較不能擴張。這樣一來,就算頭上尾下掛在樹上,血液也會因為血管不能擴張而不會大量往下流而積在下半身,降低昏倒的風險。這跟飛行員的抗重力飛行衣的原理一樣。而住樹上的蛇因為有了這樣的緊身衣保護,就可以長個比地面活動的蛇還長的尾巴了。

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漏氣古菌: 真核細胞失散多年的兄弟

漏氣古菌: 真核細胞失散多年的兄弟 | 孵個小故事 | Scoop.it

研究原文
Spang A, Saw JH, Jørgensen SL, Zaremba-Niedzwiedzka K, Martijn J, Lind AE, van Eijk R, Schleper C, Guy L, Ettema TJ. Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes. Nature. 2015 May 6. doi: 10.1038/nature14447. http://goo.gl/Mx2wuS

照片來源
照片是 Loki's Castle。來自 Centre for Geobiology/University of Bergen, Norway. http://goo.gl/bfohC7

陳俊堯's insight:

地球上的生物分成原核生物和真核生物。原核生物包括了細菌和古菌,而植物動物真菌等等都是真核生物。科學家認為真核生物的祖先來自一隻有細菌共生的古菌,但是那種當年接收了細菌同住的古菌到底長成什麼樣子,還都只能用猜的。科學家還沒有找到當年那群古菌的其它後代;地球上現存的古菌都只是遠方親戚而已。

終於,海洋微生物學家在 3283 深的海底找到了真核細胞的親戚。發現它們的地點在北極中洋脊的漏氣堡 (Loki's Castle)海底熱泉,於是這群古菌被命名定為漏氣古菌門(Phylum Lokiarchaeota)。序列分析結果發現真核細胞的序列該被分在這一個門裡面。

如果漏氣古菌真的是真核細胞的近親,那我們應當可以在它們身上看到一些過去被認為只有在真核細胞才能看到的特性。這群菌的蛋白質有 26% 像已知古菌,29% 像細菌,32% 是從來沒見過的新玩意兒。它有像真核細胞細胞骨架裡的 actin,有真核系統主要的訊息傳遞分子 Ras family small GTPase,以及胞內運輸需要的 ESCRT 基因們。這些證據告訴我們這一半古菌一半真核的生物應該就是我們同宗的後代,我們終於找到了跟真核細胞最接近的原核親戚了。

漏氣古菌是我亂翻的,希望你記住它了。

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陳俊堯's curator insight, May 9, 2015 8:59 AM

地球上的生物分成原核生物和真核生物。原核生物包括了細菌和古菌,而植物動物真菌等等都是真核生物。科學家認為真核生物的祖先來自一隻有細菌共生的古菌,但是那種當年接收了細菌同住的古菌到底長成什麼樣子,還都只能用猜的。科學家還沒有找到當年那群古菌的其它後代;地球上現存的古菌都只是遠方親戚而已。

終於,海洋微生物學家在 3283 深的海底找到了真核細胞的親戚。發現它們的地點在北極中洋脊的漏氣堡 (Loki's Castle)海底熱泉,於是這群古菌被命名定為漏氣古菌門(Phylum Lokiarchaeota)。序列分析結果發現真核細胞的序列該被分在這一個門裡面。

如果漏氣古菌真的是真核細胞的近親,那我們應當可以在它們身上看到一些過去被認為只有在真核細胞才能看到的特性。這群菌的蛋白質有 26% 像已知古菌,29% 像細菌,32% 是從來沒見過的新玩意兒。它有像真核細胞細胞骨架裡的 actin,有真核系統主要的訊息傳遞分子 Ras family small GTPase,以及胞內運輸需要的 ESCRT 基因們。這些證據告訴我們這一半古菌一半真核的生物應該就是我們同宗的後代,我們終於找到了跟真核細胞最接近的原核親戚了。

漏氣古菌是我亂翻的,希望你記住它了。