2010年12月6日

國際期刊傳真 --2010.12(492)

企鵝的燕尾服之謎
雖然企鵝是不會飛的鳥類,但在水中可是悠遊自在,且能適應極為寒冷的氣候。這是因為牠們的翅膀以及羽毛和其他鳥類大為不同,不過之前尚未有化石證明企鵝羽毛演化的歷程。最近古生物學家在祕魯發現了約3600萬年前始新世時期的企鵝化石,其中還保存了羽毛部分,可藉此分析企鵝的演化。

美國德州大學Clarke等人發現的化石,比現今最大的國王企鵝大上約兩倍。遠古企鵝翅膀的形態和主要的羽毛已有現代企鵝的雛形,包括還沒分化的飛羽、形成身體輪廓的廓羽,但遠古企鵝化石羽毛中所含的黑色素顆粒(melanosome)和現代企鵝不同,而與現今的水鳥比較相似,鳥羽中的黑色素顆粒是決定羽毛強度與顏色的關鍵因子,故推測企鵝祖先外表很可能是灰色和紅褐色而非今日黑白模樣。

修剪神經的幫手
神經系統中的小神經膠質細胞(microgila)是特化的免疫細胞,會吞噬病原體與受損神經元,在腦部受傷後負起保護的功用。這些細胞也可能會修剪神經元的連結,也就是神經間的突觸,而神經元修剪機制正是學習與記憶形成的重要關鍵。

美國羅徹斯特大學的Majewska 等人利用電子顯微鏡觀察老鼠的大腦切片,並將觀察到的小神經膠質細胞與突觸間的結構重組成3D 影像。他們發現到大部分的小神經膠質細胞都與神經突觸相鄰,特別是位於容易被修剪的樹突附近。

研究人員再將實驗老鼠置於光、暗交替的環境,觀察神經的變化,經過一段時間的刺激後,有些小神經膠質細胞表現出吞噬突觸的動作,故推測這些細胞可能會主動修剪突觸,改變神經網路,促進大腦學習和記憶。

蛋白藥物新進展
許多蛋白質藥物被用來治療荷爾蒙、代謝等相關疾病與癌症;然而,多數藥物進入人體後因快速水解而失效。

由於聚合物可增加蛋白質的穩定性,因此美國杜克大學的Chilkoti 等人研發一種蛋白質外加聚合物的新方法,可延長蛋白質藥物在體內的半衰期以增加腫瘤細胞的藥量。他們在綠色螢光蛋白(GFP)碳端加上內含(intein),當內含被切除時會留下一個硫酯官能基,作為原子轉移自由基聚合的起始點,只要再提供「寡(乙二醇)甲醚丙烯酸甲酯」(OEGMA),OEGMA便會自動在GFP 的碳端聚合。動物實驗顯示,相較於未修飾過的蛋白質, GFP-C-poly(OEGMA)滯留血液的時間增加15 倍;注射24 小時後,累積在腫瘤細胞的含量也提高50 倍。此法有助研發更多蛋白質藥物。

是水非水分不清
蝙蝠具有在黑暗中準確捕捉獵物的優異能力,但牠如何辨識像水面般具有延伸性的物體,仍是個謎。

德國普朗克研究院的Greif和Siemers 認為當蝙蝠飛過水面發出高頻聲波定位時,多數聲波碰到水面會反射而遠離,就像光線照在鏡面的反射作用,只有少數的聲波以垂直方向碰到水面反射,讓蝙蝠聽到回音,而牠就以這樣的反射模式分辨水面。為了測試這假設,他們研究15 種野生蝙蝠的行為,結果蝙蝠會將具有光滑表面的大薄板誤認為水面,不論薄板是由木頭、金屬或塑膠製成。由於平滑表面的反射模式和水面一樣,導致口渴的蝙蝠會嘗試在平滑薄板上吸水,卻不會去吸食粗糙薄板。這樣的水面定位機制是與生俱來的能力,即便未曾接觸池塘的年輕蝙蝠也會試圖吸食光滑薄板。

爸爸胖女兒病
過去許多研究指出若母親的飲食不健康且有肥胖問題,子女的新陳代謝也會出現異常,肥胖的可能性大增。

澳洲新南威爾斯大學的Sheau-Fang Ng 等人首次發現「父親」的飲食也會影響女兒健康。餵食高脂食物的雄鼠,除了過重,也表現出第二型糖尿病的主要症狀:抗胰島素現象與血糖代謝障礙。有趣的是,下一代雌鼠雖然體重沒有受到影響,但也有抗胰島素和血糖調節障礙。而相較於對照組,父親肥胖的雌鼠有胰島萎縮的現象,其細胞中有642 個胰島基因的表現發生變化,其中Il13ra2 基因出現低程度甲基化(hypomethylation),使得基因表現增加1.76 倍,推測甲基化作用在此機制中扮演重要角色。此研究在人類身上是否會有相同結果仍是未知數,但注意飲食絕對是維持健康的關鍵。

用玻璃儲存3D 影像
人類的資料傳播與儲存從石頭刻字,紙張書寫,演進到以光碟存取的形式。然而各種形式的光碟儲存,仍僅限於二維資料的儲存,且光碟還有壽命上的疑慮。因此未來資料儲存的媒介,除了提高容量外,也會朝著3D與永久儲存的方向前進。最近Canioni 領導的法國研究團隊,似乎找到了符合的理想材料。

玻璃是生活中不可缺的材料。而當光敏感的玻璃嵌入3D矩陣的銀團簇(silver clusters)後,便即刻變身為夢幻的資料存放媒體。研究人員將三位法國諾貝爾獎得主的數位影像存在這樣的材料中,再利用共軛焦螢光顯微鏡讀取,就可以在不同的聚焦斷層面看到立體的三層影像。這種玻璃媒體除了有藍光光碟80倍的容量外,在溫度和溼度上有更好的耐受性,資料的儲存壽命可望達到數世紀。

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