2010年7月30日

一月紀聞國外篇 --2010.7(487)

人工合成細菌在美問世
5/21 世界上第一個人工合成的有機生命體已在美國誕生,主導這項計畫的正是長年推動人工合成生命的凡特(Craig Venter),他同時也是完成人類基因體計畫的重大推手之一。

凡特表示:「我們從在電腦上拼湊基因體開始,用4 瓶化學物質和1 台化學合成器製造出一套人工染色體,然後將這個染色體植入一個細菌中,藉此來啟動這個新生命,舉世首見的人工合成細菌便誕生了。」凡特的研究團隊,以一種被認為擁有最小基因體的絲狀黴漿菌(Mycoplasma mycoides)染色體為基底,利用電腦協助,將絲狀黴漿菌染色體改造成全新的基因體,再植入刻意排除掉遺傳物質的山羊黴漿菌(Mycoplasma capricolum)菌體內,經過數十代的培養後,確認新細菌內不再含有原本細菌的遺傳物質,才宣布他們創造出一個全新的菌種,命名為絲狀黴漿菌JCVI-syn1.0(Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0)。

雖然成果已經出爐,凡特表示這也只是個起步而已,因為他們有近99%的實驗都失敗了,表示他們還有很多進步的空間,才能讓合成生命正式程序化。要克服的問題之一,就是縮短找出人工合成基因體錯誤的鹼基對。合成細菌基因體中近百萬個鹼基對,只要有一個出錯,就可能讓合成細菌無法順利被啟動,而要修補這樣的錯誤,有如設計程式必須的除蟲作業,曠日費時。

研究團隊表示,希望未來有朝一日,能夠「探索生命的基本機制,並打造出特地設計用以解決環境或能源問題的細菌」。研究報告也提到,這項方法可以用來設計專門協助製造生質能源或清除環境危害物的合成細菌。

這項研究成果被許多科學家和哲學家譽為一個科學研究的里程碑。Science期刊已先在網路上發表了這項重大研究。

超越藍光光碟的超級鈦光碟
5/24 日本東京大學研究團隊發現一種材料,可以用來製造出成本更便宜、容量比藍光光碟還要大上許多的超級光碟,研究報告發表於《自然化學》(Nature Chemistry)期刊。

研究團隊領導人,東京大學化學教授大越慎(Shinichi Ohkoshi)表示,這種新材料為五氧化三鈦(Ti3O5)的奈米結晶(結晶直徑為5~20奈米),結晶本身是一種黑色的奈米粒子,若以相當於紫外線–近紅外線波長的雷射光加以照射時,結晶結構會產生變化,成為一種不易導電的褐色半導體,也就是說它可以隨著光線改變顏色。

使用此材料製成的光碟,可以在跟不同顏色的光線反應後造成轉換,產生儲存資料的有效通斷功能,容納不同訊息。若能研發出相應的資料讀寫裝置,以這種粒子製成的光碟,儲存的資料可能超過藍光光碟的1000倍,相當於DVD光碟的5000倍。

大越表示,五氧化三鈦的原料二氧化鈦(TiO2),其市價約是市面上用來製造藍光光碟和DVD 光碟的鍺–銻–碲合金(germanium-antimony-tellurium)的百分之一。超級鈦光碟若發展成功,不僅可帶來更大的容量,也可大幅降低儲存資料的成本。

土星最大衛星泰坦可能存在生命
6/6 根據美國航太總署(NASA)土星探測太空船卡西尼號(Cassini)日前傳回的資訊,讓科學家發現土星最大衛星泰坦(土衛六, Titan)上可能存有外星生命。

過去已知泰坦衛星有大氣層,且地表存在著山脈、湖泊與河流,被視為太陽系中與地球最相似的星體之一。經由卡西尼號的偵測,發現存在於泰坦表面的流體並不是水而是甲烷,這讓科學家推測在泰坦表面可能存在一種生命體,才會產生超出非生物化學反應能夠產生的甲烷數量。

根據在《伊卡洛斯》(Icarus)期刊發表的論文指出,泰坦大氣層中含有的氫氣會向地表方向流動。但根據觀測資料,這些氫氣在地表上的數量遠低於從大氣層流下的量,這暗示它們可能被轉換成另一種形式。此外,另一篇在《地球物理研究》(Journal of Geophysical Research)期刊上發表的論文指出,陽光與泰坦大氣層交互作用應該會產生乙炔,然後下沉到泰坦的地表,但卡西尼號並沒有偵測到泰坦地表有任何乙炔存在的信號。

科學家結合前述兩個現象,推測這些物質都是被泰坦上某種生命體給消耗掉,並且代謝出甲烷,但要證明這種生命體是否真的存在,還是這些現象只是某種人類尚未發現的化學反應造成,仍需更多的觀察。

以菌制菌 抑制金黃葡萄球菌
5/20 日本研究員發現,人體鼻腔內存在著一種細菌,可以破壞同樣會附著在鼻腔上,造成腦膜炎與肺炎等疾病的金黃葡萄球菌(S. aureus)。金黃葡萄球菌具有多種抗生素的抗藥性,對醫院環境跟公共衛生造成威脅,以菌制菌的發現有助於研發對抗這種超級細菌的辦法。

研究團隊一共檢測88名自願者,發現其中60人的鼻腔內並沒有金黃葡萄球菌,而都含有另一種病菌——亞型表皮葡萄球菌(S. epidermidis)。這種細菌能夠分泌摧毀金黃葡萄球菌的酵素,並且不會對正常人造成感染威脅。團隊領導人東京慈惠醫科大學(Jikei University)岩瀨忠行(Tadayuiki Iwase)表示:「這個發現意味著,鼻腔內有具抑制性的表皮葡萄球菌存在,可能是金黃葡萄球菌無法大量繁殖的潛在決定因素。」本篇論文發表於Nature期刊。

解開微中子消失之謎
6/1 義大利格蘭沙索實驗室(Gran Sasso National Laboratory)宣布觀察到微中子(neutrinos)轉換過程,找出有關宇宙組成物質重大謎題的失落部分。微中子是電中性的粒子,能以近光速的速度行進,並且在穿過物質後不會造成任何影響。與其他物質共同構成宇宙基本元素的微中子,分為3類:微中子、緲微子(muon neutrino)以及濤微中子(tau neutrino)。

格蘭沙索團隊花費3 年的時間,監測從瑞士歐洲粒子物理研究中心(CERN)穿過地面,打向義大利實驗室的數十億個緲微子,他們發現到其中有一個緲微子在「微中子振盪」(neutrino oscillation)過程中,轉變成濤微中子。這代表科學界找到長期追尋的微中子消失證據。

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