2009年12月13日

國際期刊傳真

吃喝調節生理時鐘
每天的生活作息總隨著一個24小時的循環進行,因哺乳動物的大腦裡,有個主要的生理時鐘調節器——上視交叉神經(suprachiasmatic nucleus,SCN),它對日夜因素(如光線)非常敏感,藉一些生理時鐘蛋白來調控部分基因的表現,不同器官也有不同生理時鐘。

沙克生物學研究中心的Ronald Evans 及賓州大學CraigThompson 的研究團隊發現飲食調控「非SCN 生理時鐘」的機制。利用老鼠肝臟的實驗結果發現, AMPK 酵素的活性和表現位置會隨著養分攝取而有節律性變化。攝食後ATP/AMP 的比值上升, AMPK 會被活化並磷酸化生理時鐘蛋白cryptochrome 1(CRY1),磷酸化的CRY1會被加速降解,而調控節律的進行。這篇研究證實AMPK 是連結生理時鐘與新陳代謝的重要分子。

腸道益菌作用大
人體內寄宿著數以萬計的細菌,其中90%是寄宿在腸道中,但究竟哪些種類的腸道菌真正有益於人體健康呢?

巴黎健康醫學研究所(INSERM)的Gaboriau-Routhiau與其研究團隊,利用體內具有特定菌株的定義菌株(gnotobiotic)小鼠做系統化的研究分析,實驗發現拓殖小鼠的整個微生物叢(microbiota),會活化輔助型T細胞Th1和Th17,以及調節性T細胞。進一步研究發現只有分節絲狀菌(segmentedfilamentous bacteria, SFB)能引發T細胞反應。SFB是種無致病性,且具宿主專一性的厭氧菌。當SFB在腸道中拓殖時會活化T細胞,促進T細胞反應的成熟。而小鼠腸道拓殖人類的微生物叢,則無法活化其T細胞反應。故改變微生物叢的細菌種類,可能會影響宿主免疫反應的發育。

五顏六色的偵測劑
脂質小泡(lipid vesicle)構造具有雙層脂質所組成的生物膜,可提供一個適合特定化學反應發生的空間。近年來,實驗中常以脂質雙層膜包覆水溶性物質,做為載體運輸之用。

苝二醯亞胺(perylene bisimide, PBI)為雙極性分子,具有優異的光學及氧化還原特性,可作為染料,因此德國烏玆堡大學Frank Würthner的研究團隊利用PBIs 建構水溶性小泡。PBIs 在水溶液中會自行組成具雙層膜的小泡,內部可載入雙芘(bispyrene)為主的分子作為螢光予體,再以光聚合方法穩定此小泡。PBI雙層膜為螢光受體加上內部的予體分子,當水溶液pH 值改變,此小泡就會激發出不同顏色的螢光。pH 值等於9時,小泡會同時激發出藍、綠及紅光,三者加起來而成白光。故可用PBI 小泡作pH 值偵測劑。

不勞而獲的小雄蛛
澳大利亞紅背蜘蛛(Latrodectus hasselti)是屬於黑寡婦家族的成員之一,並且是少數雄蛛於交配中或交配後,願意將腹部翻向雌蛛的口器,主動成為配偶食物的生物。然而雄蛛是如何避免在交配前就成為雌蛛的食物?雌蛛是如何選擇配偶?加拿大多倫多Scarborough 大學的Stoltz 和Andrade 發現了這致命交配儀式背後的一些有趣現象。

研究中發現,雌蛛要求雄蛛求偶時間的門檻約是100分鐘。若少於這樣的時間,雄蛛極有可能在交配完成之前就被吃掉。而諷刺的是,一些體型較小,處於競爭劣勢的雄蛛,可能趁強壯的雄蛛耗盡心力向雌蛛求偶之際,偷偷地溜進蜘蛛網中,迅速和雌蛛交配並離開,以避免成為食物。這個發現,解釋了在求偶的競爭下,弱小的雄蛛還是能順利延續後代的祕密。

「蝦眼」反而更清楚
在光學的研究上,要如何精確地控制與操縱光的行進與偏折,始終是應用層面最大的問題,實務上常被用來控制偏極光(polarized light)的元件材料容易受到波長限制,而無法達到全頻帶的使用。因此,如何找到新的光學材料與控制模型,成為學術界專注的方向。

英國Bristol大學的Nicholas Roberts和其團隊在螳螂蝦(mantis shrimp)的研究發現,螳螂蝦的眼睛可以利用微絨毛(microvillar)和特化的受體細胞,來進行偏極光方向與色彩的轉換,同時這樣的轉換是在全頻帶(full-visible-range)且無色差(achromatic)的情況下進行,其效能遠超過目前人工製作的儀器數倍。科學家相信,透過對螳螂蝦偏極光轉換機制的實驗了解與理論模型的推導,將可以使光學設備的開發有突破性的進展。

月球上的天窗基地
在太空中建立基地是人類宇宙探險中重要的工作。日本相模原宇宙科學研究本部(JAXA)的科學家們,近日在對月球的探測中,似乎就找到了一個理想的天然太空基地。

由日本研究人員春山淳一領軍的國際研究團隊,利用月亮女神號(SELENE)極地月球繞軌探測器的地形攝影機,捕捉到月球馬利厄斯山脈(Marius hills)管狀熔岩洞穴。這個洞穴就像熔岩管道上的天窗,寬約65公尺,深約80~88公尺。其周圍覆蓋約20~25公尺厚的熔岩層,推測或能保護洞穴免於被殞石攻擊而坍塌。

這是人類第一次在地球外找到這麼深的洞穴。這樣的「防空洞」可以用來躲避太空中的險惡環境,包括強大的輻射、日夜溫差和殞石攻擊,無疑是人類長駐太空、建立基地的絕佳地點。

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