2009年4月10日

國際期刊傳真--2009.4(472)

再生醫學新突破
根據山中伸彌(Shinya Yamanaka)教授的研究,已分化的細胞在4個特定分子作用下,能夠重新表現出胚胎幹細胞的特質,學者將這種再程式化的細胞稱為誘導性多能幹細胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)。然而,首度研發出來的iPSCs是利用反轉錄病毒(retrovirus)將基因導入細胞,可能造成導致癌化的基因異常。

為了製造更安全的iPSCs,英國研究團隊Kaji等研究人員,以單一載體配合piggyBAC移轉子(transposon),將製造iPSCs所需的4個基因c-MycKlf4Oct4Sox2,同時導入人類胎兒的纖維母細胞,成功地製造出iPSCs;而當植入的基因從這些iPSCs去除後,這些細胞仍保有分化的能力。這種新方法產生的iPSCs較不易發生基因異常,堪稱再生醫學的一大突破。

不再昂貴的燃料電池
燃料電池(fuel cell)的原理是利用氧化還原電位的不同,將化學能直接轉換成電能。其兩端的電極(H2端與O2端)設有觸媒(catalyst),用以催化反應。催化氧還原的陰極觸媒,主要是貴重金屬中的鉑。

由於鉑昂貴又稀少,因此科學家一直在尋找替代品。由美國帝騰大學Liming Dai領導的研究團隊,日前發展出一種不需鉑的電極。他們使用垂直排列的氮參雜奈米碳管(vertically aligned nitrogen-doped carbon nanotubes, VA-NCNTs)作為電極材料。

以這種電極將氧還原的電催化效能,優於以鉑做為觸媒的碳電極,此外,VA-NCNTs電極還具有高度穩定性。燃料電池是一種可再利用的電力供應裝置,汙染性低,而VA-NCNTs電極的發明使燃料電池不再昂貴,將有助於燃料電池的普及化。

黑洞真的有「老伴」
依照星球演化理論,黑洞在銀河中央兩兩接近後合併,應該是普遍現象,但是之前尚未有證據顯示這種現象是確實存在的。美國亞利桑納州土桑市的國家光學天文台(NOAO)的研究員Boroson與Lauer,針對史隆數位巡天計畫(SDSS)的數據中,約1萬7500個類星體(quasars)作光譜分析,得到了黑洞成對存在的事實。

他們觀察到,有一個寬發射線系統,其吸收線速度介於兩個速度差約為3500公里的系統(broad-line emission system)之間,這樣的特徵在類星體間是很獨特的,因此推斷這應該是具有成對黑洞的體系。以此推算兩個黑洞的質量,分別為太陽質量的107.3與108.9倍,相距僅0.1秒差距,軌道週期約為100年。這樣的發現,為合併中的宇宙空間現象,提供了更有力的證據支持。

變性蛋白的感染隧道
引起狂牛症及庫賈氏病(Creutzfeldt-Jakob disease)的病原體,是一種名為prion的變性蛋白。這樣一個微小的蛋白,是如何藉由淋巴系統散布,感染到中央與周邊神經系統,一直是個謎團。最近,法國巴斯德研究所Chiara Zurzolo的研究團隊,利用螢光標記,清楚地捕捉到prion藉著挾持細胞間的隧道奈米管(tunnelling nanotubes, TNTs)而散布的影像。

TNTs是細胞間的連絲,是細胞間訊息能量交流的管道。研究結果發現,prion會經由TNTs散布到神經細胞。研究發現、抑制TNTs的生成後,確實可以終止prion的散播。其他的病原體,如細菌與病毒,也會經由TNTs或類似的結構在細胞間散布。Prion散播機制的發現,更印證了這樣的細胞結構在演化上功能的保守性。

化石大腦顯像
法國與美國的科學家,在美國堪薩斯州挖掘出保存有完好腦部、化石齡達3億年的魚類化石,並應用新方法,一探古生物大腦的祕密。巴黎國立自然歷史博物館的Philippe Janvier等人,利用位於法國格勒諾伯歐洲同步輻射中心的同步加速器,以X光進行斷層掃描、顯微成像等研究,重現化石大腦的3D圖像。

這個化石是一種稱為iniopterygians的魚類,牠是現代鯊魚與銀鮫的親戚。科學家根據化石中磷酸鈣的密度,並分析觀察到的影像形狀與所在位置,推論在化石頭骨中保留有腦組織。這片大腦軟組織,可能是由於固磷微生物的作用,使腦部在腐化前礦化,而得以保存下來。

研究人員也希望藉由這個方法,剖析其他可能有大腦組織的脊椎動物化石,以進一步揭開腦的演化謎團。

矮人族的演化

俾格米人(Pygmy)泛指男性平均身高矮於150公分的中非地區種族,這些種族是否如同其他人類族群,從一樣的演化分支而來,是個爭論已久的話題。法國國家科學研究中心的Paul Verdu 和他的同事們,在分析過604位、來自9個不同俾格米種族和12個鄰近非俾格米種族的人,以基因檢測方法比較他們的28個基因組區域,證實了單地起源說(single-origin theory),為近代人類歷史記下新的一頁。

研究認為,以狩獵採集為生的俾格米人,是在5萬4000年或9萬年前(視俾格米種族中最高的Bongo族是否納入統計),從其他人類族群中分支出來的,到了西元前800年,俾格米人仍是一支完整的族群;一直到那些非俾格米人的鄰居,將農耕區擴張到他們的地盤時,才促使俾格米人快速演化出不同的種族。

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