廢棄物處理與焚化發電 Waste disposal and incineration.
國立臺灣大學 環境工程學研究所 許桓瑜
廢棄物（垃圾）處理，是每個國家都需要解決的問題。多數的垃圾處理方式為填埋處置，但填埋方式不僅佔用大量的土地資源，也污染了水、空氣與土壤。廢棄物填埋容易造成地下水資源污染，若處理不當，容易衍生許多環境衛生的問題。
在土地資源有限的地區，主要採取垃圾焚化方式以減少廢棄物體積，例如：瑞士、日本、盧森堡等許多地方皆使用廢棄物焚化。相反的，幅員廣闊的國家，如美國、加拿大，其焚化處理方式僅占5% ~ 10%。
資料來源：基隆市天外天垃圾資源回收(焚化)廠
集合的元素個數：有限與無限 The cardinal number of a set：From finite to infinite
臺北市立和平高中教師黃俊瑋
高中課程第二冊裡，介紹了集合相關的基本概念，接著討論了計數有關的加法原理、乘法原理、一一對應原理以及取捨原理等。同時，無論該冊第二章的排列、組合單元或者第三章涉及古典機率、條件機率之計算，皆與集合元素個數的計算有關。說穿了排列組合這門學問，便是討論如何「有系統地」數數、或有系統地計算出集合的元素個數。
不過，在高中的範疇裡，僅限於有限集合的討論，同時也提到，當兩個有限集合的元素之間存在一一對應的關係時，易知這兩個集合的元素個數相等。例如：現有 \(A={1,2,3}\) 與 \(B={a,b,c}\) 兩個集合，我們發現 \(1\leftrightarrow a\)、\(2\leftrightarrow b\) 且 \(3\leftrightarrow c\)；亦即，兩個集合的元素可以作一配對，不會重複，且兩邊也都沒有剩下的元素，因此這兩個集合之元素個數相等。教材中，稱其為一一對應原理。當集合元素個數少時，我們易於點算或計數，看不出此原理之大用。然而當計算某集合的元素個數不易時，我們可以尋找另一熟悉的新集合，使得兩集合之元素具有一一對應關係。如此，透過計算新集合的元素個數，求得原集合的元素個數。
指標生物：深色鳥類族群消長成為都市重金屬污染指標
行政院農業委員會特有生物研究保育中心林大利助理研究員
由於都市環境汙染嚴重，植物覆蓋度低，再加上少有自然棲地，因而往往被認為是生物多樣性相當低的生態系（Niemelä et al., 2012）。對鳥類而言，都市中的鳥類物種數，也就是鳥種豐富度（bird species richness）常常比森林或農田生態系來的低，但是，其中少數幾種會非常優勢，族群量相當龐大（Gil & Brumm, 2014）。這個現象暗示了某些鳥種較能適應都市環境，某些鳥種則難以適應。然而，究竟是那些因素產生這樣的差異呢？
由於重金屬會直接或間接地影響鳥類的繁殖成功率（Eeva et al., 2009）。鳥類能否有效的代謝體內的重金屬或許是其中一個答案。比利時的安特衛普大學 (University of Antwerp) Dauwe博士的研究團隊指出，比較重金屬污染嚴重的地區與較輕微的地區，藍山雀（Parus caeruleus）每一巢的鳥蛋數量和蛋殼厚度沒有明顯的差別，但是，在重金屬汙染較嚴重的地區，雄鳥精細胞的數量明顯較低。
圖一、(a)一般所見的金背鳩羽色偏淡色。（林大利攝影）
法國巴黎第六大學（University Pierre and Marie CURIE）的Chatelain博士認為，在都市中體羽顏色偏黑的鳥類數量較多，可能與黑色素能代謝重金屬離子有關。黑色素（melanin）是生物體內常見的有機化合物，會使動物的皮膚、羽毛和毛髮呈現黑色或棕色的色素，再者，黑色素能夠有效吸附鉛和鋅等重金屬離子，將血液中有毒的重金屬離子代謝至體外（Niecke et al., 2003）。
為了探討鳥類體內黑色素代謝重金屬的現象，Chatelain博士的研究團隊將97隻羽色深淺各不相同的野鴿（Columba livia）飼養於巴黎的戶外籠舍，以相同的玉米、小麥及豌豆餵食，一年之後，體羽顏色較深的野鴿，羽毛的平均鋅離子濃度顯著的高於體羽顏色較淺的野鴿，推測體羽顏色較深的野鴿，透過黑色素有較佳的代謝重金屬離子能力。
相比後研究團隊認為，有效代謝重金屬離子，可能是這些深色鳥類個體的繁殖較為成功的原因之一，使都市中深色或黑色鳥類的數量比淺色鳥類來的多（Chatelain et al., 2014）。然而，研究團隊也表示，有效排除體內的重金屬可能只是其中一項原因，應該還有其他因素，例如深色的外表是否會使鳥類更容易吸引異性？是否顯得看起來較健康強壯，使其在競爭生存資源和繁殖機會的成功率較高？都是值得再進一步探討的問題。
人類抗體的同型 (Antibody isotypes)
國立臺灣大學生命科學系101年陳巧坪博士生
圖一、抗體的單體模式圖(陳巧坪繪圖)
抗體 (antibody) 又稱為免疫球蛋白 (immunoglobulin，Ig)，主要由參與體液性免疫 (humoral immunity) 之B細胞經活化成為漿細胞 (plasma cell) 後所分泌，在人體內有五種不同的抗體，稱為同型 (isotype)，分別為 IgA、IgD、IgE、IgG及IgM，它們各具有不同的免疫功能。
抗體皆由Y字型的單體所構成，此Y字型單體包含兩條較長之重鏈 (heavy chain) 及兩條較短之輕鏈 (light chain)，共四條多肽鏈 (polypeptide chain)，四條多肽鏈間由雙硫鍵 (disulfide bond) 連接。
重複組合（二）：公式的一個直觀解釋
Combination with repetition (II)：An intuitional explanation of the formula
臺北市立和平高中教師黃俊瑋
在〈重複組合（一）：相關課程之統整與反思〉一文裡，簡單統整了重複組合相關概念與連結。
一般而言，重複組合問題可利用一一對應原理，轉化成 \(x_1+x_2+\cdots+x_n=k\) 類方程式求非負整數解個數問題，再進一步轉化得其解的數量為 \(C_k^{k+n-1}\)。而各類計數問題，只要轉化成上述方程式求非負整教解問題，便可依此組合公式求解。
以具體的例子來看，從 \(3\) 類物（每類物超過 \(5\) 個）可重複地選出 \(5\) 個的組合數，等於方程式 \(x+y+z=5\) 的非負整數解個數，可轉化成 \(5\) 個○與 \(2\) 個分隔記號|的排列數，再換成組合數，如此可知非負整數解之數為 \(C_3^{5+(3-1)}\)。
這裡筆者分享另一個想法：我們可將分隔記號「|」改以加號「＋」代替，這時 的一組解可對應到「○○○○○＋＋」的一種排法，例如：「○○＋○○＋○」\(\leftrightarrow(2,2,1)\)；「○＋＋○○○○」\(\leftrightarrow(1,0,4)\)，其中，將球區分成 \(3\) 區同樣需要兩個＋號，同時，加號可有助於直觀地與「\(3\) 個變數加起來為 \(5\)」，以及「\(3\) 類球○加起來共選 \(5\) 個」作連結。
重複組合（一）：相關課程之統整與反思
Combination with repetition (I)：Integration and reflection of related curriculum
臺北市立和平高中教師黃俊瑋
現今課程綱要的排列組合單元裡，重複組合是較困難的概念。特別是多次利用一一對應原理，將求原問題的組合數，轉換成求方程式的非負整數解個數，最後再轉換成組合公式計算出其數。雖然可得公式，但此組合公式與原情境的直觀連結不易。因此，本文的第一部份，先簡單回顧統整重複組合相關概念與問題。第二部份，則對重複組合的公式提出另一直觀的解釋。
首先，從甲、乙、丙、丁、戊共 \(5\) 件相異物（或 \(5\) 個人）中任選三物（或 \(3\) 個人），這是一般的組合問題，其方法數為 \(C_3^5\)。其中的每物或每人選可被選中一次，例如：「甲乙丙」、「甲乙丁」與「乙丙丁」等皆為可能的情況。而所謂的重複組合問題，即是每物或每人皆可重複地被選取，換句話說，可能選出的人選為「甲甲乙」或者「丁丁丁」等情況，當然也包含了上述「甲乙丙」、「甲乙丁」與「乙丙丁」等三種情況。不難看出，放寬到可重複選取的情況時，可能的組合數明顯變多了。而一般組合與重複組合最大的差異，在於被選的對象是否可重複地被選取。
「DNA編輯大師」張鋒與CRISPR/Cas9/Cas9基因編輯技術（下）
國立臺灣大學醫學院生理所林世青專任研究助理
連結：「DNA編輯大師」張鋒與CRISPR/Cas9基因編輯技術（上）
以遺傳學上常使用的模式生物：黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）為例，根據全基因體定序分析結果，推算出果蠅約有超過15000個基因（Adams et al., 2000），過去的研究方法，必須使用例如EMS突變劑、跳躍子跳躍、費時的同源互換、繁複的ZFN與TALEN等技術，花費漫長時間才有可能得到目標基因的突變株果蠅，從而分析該基因的功能特性。
然而在發展Cas9技術後，只要得知目標基因序列，即可設計並合成出專門辨認該基因的導引RNA表現載體，表現出導引RNA後，Cas9即可快速專一地作用，直接剔除該基因，研究者僅花費很短時間與精力即可得到目標基因剔除的突變果蠅，效率為前人難以望其項背。
海量基因解析：類風濕性關節炎治療新藥開發(Genetics of rheumatoid arthritis contributes to drug discovery)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯
編譯來源：関節リウマチに対するゲノム創薬手法を開発
類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis)，是引發關節發炎或破壞的一種自體免疫疾病(autoimmune disorder)，在日本估計約有70~80萬的患者，在台灣約有1%成人罹患該病症。類風濕性關節炎的發病，除了抽菸等環境因子，也與許多遺傳基因有關聯。個體間基因序列有差異，稱為基因多型性(genetic polymorphism)。現今國內外已完成許多基因體解析，偵測到許多與類風濕性關節炎發病的關聯性基因區域(gene region)，換言之，類風濕性關節炎與基因多型性有關。
罹患類風濕性關節炎的手部
圖片來源 : 維基百科
但是，到目前為止，研究機關大多以特定族群為對象個別進行研究。如果能將各研究資料統整，進行海量資料(big data)解析，將能偵測到更多與類風濕性關節炎發病有關聯的基因區域，有助於病因解析或治療藥物的開發。
日本理化學研究所等國際研究團隊，得到世界一流大學及研究機構的協助，統整到目前為止的類風濕性關節炎全基因組關聯分析(genome-wide association study)研究資料，以進行海量資料解析。這個包含亞洲人及歐洲人10萬人以上的樣本，以及約1000萬筆單核苷酸多型性(single nucleotide polymorphism)數據所構成的海量資料，經解析後發現，101個基因區域之單核苷酸多型性，與類風濕性關節炎的發病有關聯。其中有42個基因區域為本次研究新發現。另外發現，這些基因區域的核苷酸多型性當中，具基因變異比無基因變異者，易於罹患類風濕性關節炎，達到1.1~1.5倍的程度。
接著，詳細比較類風濕性關節炎相關基因及多樣性生物學資料庫，結果發現，類風濕性關節炎的部分相關基因，與原發性免疫不全症候群或血友病的關聯性基因具有共通性。並且發現，調節性T細胞DNA，調控基因表現區域，與類風濕性關節炎的相關基因區域重疊；各種細胞介素訊息(cytokine sigmal)如第十白介素(interleukin-10;IL-10)、干擾素(interferon)等，與類風濕性關節炎發病有關。
從數學建模觀點看最「適配」直線(二)
（The best fit straight line in the view of mathematical modeling）
國立臺灣師範大學數學所博士班黃俊瑋
當我們觀察某組二維數據之散佈圖後，若發現這兩變數間呈現出正比趨勢，或具高度的直線相關時，自然會聯想到利用直線 \(y=\beta_0+\beta_1x\) 模型來適配這組二維數據。
假設這條理想的直線為 \(y=\beta_0+\beta_1x\)，數學上一般會利用最小平方法（least squares method）來探求此理想直線的參數 \(\beta_0\) 與 \(\beta_1\)。統計學裡，將每一筆資料 \((x_i,y_i)\) 的觀察值 \(y_i\) 與此直線的垂直差距稱為「殘差（residual）」，當然殘差平方越小，表示該筆資料與最佳直線的垂直距離也越小，即越接近該直線。
因此，直觀上我們不難想像，當一條直線能使得所有資料的殘差平方和越小，則此直線越「適配」這組資料，亦即適配度越佳（goodness of fit）。而所謂的最小平方法，本質上即是使得所有殘差之平方和最小時，所得之直線，此直線即為一般所謂的迴歸直線、最小平方直線或也被稱為最適配直線、最佳直線等。例如圖一當中的紅色直線即為這些數據的最適配直線，而藍色線段所示即當中某些資料 \(y_i\)的殘差。
「DNA編輯大師」張鋒與CRISPR/Cas9基因編輯技術（上）
國立臺灣大學醫學院生理所林世青專任研究助理
麻省理工學院的張鋒（Zhang Feng）教授憑藉其發展的CRISPR（Clustered, Regularly Interspaced, Short Palindromic Repeats）/Cas9（CRISPR-Associated Protein 9）系統，年僅32歲即榮獲2013年《自然》雜誌評選之年度新聞人物首位，並獲得「DNA編輯大師」之稱號（“365 days: Nature’s 10,” 2013）。
究竟這令人折服的基因編輯技術的發展過程為何呢？西元1987年時，科學家在細菌內發現一種特殊核酸內切酶，命名為CRISPR/Cas9，其會辨認外來的DNA並加以切割降解，被認為是細菌用以抵抗病毒感染的防禦機制（Ishino, Shinagawa, Makino, Amemura, & Nakata, 1987; Bhaya, Davison, & Barrangou, 2011），若能在病毒感染的第一時間內就將其DNA降解，即可有效阻止病毒複製。