2009年8月8日

國際期刊傳真

Science
Vol. 324, 1545-1548, 2009.
最小的酸微滴

溶液中水分子數量之大,得用亞佛加厥常數(6 × 1023)計算;然而,少少水分子也能發生反應。德國魯耳波洪大學Anna Gutberlet 等發現,只要4 個水分子就足以將一個氯化氫(HCl)分子解離成氫離子與氯離子。

科學家發現,當氯化氫在超流體(superfluid)液態氦中冷卻至絕對溫度0.37K時,就可製出最小的酸微滴HCl(H2O)4 。藉由第一性原理模擬方法(ab initio simulations)研究此反應,顯示氯化氫的解離是「逐步」完成的:HCl + 4H2O → HCl(H2O) +3H2O → HCl(H2O)2 + 2H2O →HCl(H2O)3 + H2O → H3O+(H2O)3Cl-。這個化學反應機制,主要是由氯化氫分子與水分子間的逐漸聚集,最後才誘發氯化氫的解離,可避開只用一個步驟完成解離所需的高活化能,也解釋了化學反應如何在超低溫下作用。

Cell
Vol. 137, 1088-1099, 2009.
白髮蒼蒼的祕密

毛髮轉白是哺乳動物老化特徵之一,是由於黑色素幹細胞
(melanocyte stem cells, MSCs)逐漸消耗而造成。MSCs可製造生成黑色素細胞,而黑色素細胞會產生黑色素使頭髮保持烏黑。

日本金澤大學Ken Inomata等發現,若游離輻射造成不可修
復的DNA 損傷,會破壞老鼠體內MSCs 新生。令人驚訝的是DNA 損害反應(DNA damage response)會促使MSCs 分化為成熟黑色素細胞,而非造成細胞凋亡。成熟黑色素細胞已失去分化再生能力,因此隨年齡增長,基因損傷累積,就會造成MSCs消耗減少,使得頭髮逐漸變白,此反應是不可逆的。此外研究也指出, DNA 損害反應中重要的訊息傳導酵素ATM 可以保護MSCs 維持好的品質與數量。此研究將有助於抗白髮藥劑、抗老化和再生醫療方面之藥物研發。

Current Biology
DOI 10.1016/j.cub.2009.04.061
「亂世」造就歌喉

在脊椎動物上發現,氣候的多變性似乎可以讓物種本身,為適應環境的改變,而藉由學習和創新思考來增長知識。有趣的是,生長在氣候變化較大的環境之物種有較大的腦容量、較高的創新能力、比較好的繁殖適應力以及較高的社會性。

美國康乃爾大學的CarlosBotero與他的研究團隊由反舌鳥(mockingbird)的歌唱行為,又觀察到另一個多變氣候可以激發物種潛能的例子。

歌唱得好或不好,對於公鳥求偶的成敗可是一大關鍵。科學家分析了100隻反舌鳥的歌唱紀錄後發現,生長在較潮溼、氣溫多變環境中的反舌鳥,歌唱行為較持續,且牠們所演唱的曲目比較廣,模仿其他曲調的能力也較強。研究者認為,歌唱能力可能是多變環境下資源短缺、母鳥數目少所刺激出競爭力。

Nature Geosci.
Vol.2, 488-491, 2009
沉沒中的三角洲

2005年8月的卡崔納颶風,造成美國爵士樂之都紐奧良大半部分泡在水裡的景像。這個位於密西西比河三角洲(Mississippi Delta)上的美麗城市,在百年後的未來,即使不受颶風侵襲,可能也難逃再度泡水的危機。

路易斯安那州立大學Blum和Roberts 的研究發現,原本以為靠著密西西比河帶來的沉積物,可能緩和三角洲沉沒的想法或許過度樂觀。近年來,由於密西西比河盆地上建物的興建,造成沉積物量短少了50%。科學家認為現今密西西比河所帶的沉積物是不太可能達到180~240億噸,以補足因海岸侵蝕與海平面上升所帶來的沉沒危機。預測到本世紀末,密西西比河三角洲將會有1萬500~1萬3500平方公里的土地被上升的海平面吞噬。因此,著手計畫因應的對策,實在是刻不容緩的工作。

Nature Neurosci.
doi:10.1038/nn.2356 (2009)
自閉大腦反應力

泛自閉症障礙症候群(autism spectrum disorders, ASD)的孩童缺乏控制行動、模仿以及正常社交能力,是否因為他們的大腦反應不一樣?

當我們學習新的動作時,大腦會建立起動作控制與感覺反饋兩者間的連結,美國約翰霍普金斯大學Reza Shadmehr 等發現,患ASD 的孩童,其動作行為的反應較依賴物理力量的反饋,而非靠視覺。研究者讓ASD 孩童與正常小孩玩同一種電動遊戲,遊戲中他們要學著用機械手臂捕捉動物,且過程中機械手臂會出力擾亂操控,因此孩童必須再施力讓機械手臂朝向正確方向。研究人員記錄遊戲中孩童施力的大小,以了解他們的大腦如何建立使機械手臂工作的心智模型。結果發現ASD 孩童對肌肉運動知覺的反饋較強,顯示其大腦神經連結與構造可能和一般人不同。

Nature
doi:10.1038/nature08099
脂肪細胞影響造血

成人骨髓中含有數種脂肪細胞,研究發現其細胞數目與骨髓的造血能力成反比。惡性貧血與白血病等造血能力失調的疾病,經常伴隨造血細胞減少、而被脂肪髓取而代之的情形,過去並不清楚究竟脂肪細胞會否影響造血的功能,或僅只是單純地填滿骨髓的空間。

美國哈佛醫學院的Olaia Naveiras等發現,脂肪細胞在骨髓微環境中扮演重要的角色。由小鼠的實驗觀察發現,相對於脂肪細胞數目少的骨髓,脂肪細胞數多的骨髓所含的造血幹細胞和前趨細胞數較多。遺傳工程所產生不會生成脂肪的小鼠,和施以藥物阻斷脂肪生成的小鼠,其製造新血球細胞的速度,也比經過骨髓移植的動物快。根據這個研究,阻止骨髓中脂肪產生可能有助於造血功能的恢復,可作為未來臨床上骨髓移植參考。【更進一步的內容,請參閱第476期科學月刊】

回本期目錄

沒有留言: