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。 Continue reading →

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。 Continue reading →

「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。 Continue reading →

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。 Continue reading →

「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。 Continue reading →

植物與螞蟻共生的互惠關係
國立臺灣師範大學生命科學系100學年度 黃冠中

植物是生物世界中的生產者，是許多動物的食物，但植物無法像動物一樣四處移動躲避天敵，為了不讓自己的重要營養器官，如葉片、根、莖等受到植食動物的傷害，植物因而發展出各式各樣的防禦機制，其中非常特別的是利用螞蟻來保護植物的防禦方式。

圖一 白匏子新成熟葉的花外蜜腺分泌蜜露(黃冠中拍攝)

許多植物（如大戟科、薔薇科等）在葉柄、葉片基部、葉緣等地方具有花外蜜腺（extrafloral nectaries），指的是植物繁殖器官以外會分泌蜜露的構造，其分泌的蜜露成分主要有果糖、蔗糖、葡萄糖，甚至有些含有胺基酸成分等，能吸引許多動物前來取食，而最重要的吸引對象就是螞蟻。

螞蟻是具有嚴謹社會性生活的昆蟲，團體合作的運作模式使螞蟻成為攻擊力強、相當具優勢的一類生物。 Continue reading →

動物胚胎發育過程中的神經外胚層區域劃分機制 (The Patterning Mechanism of Neural Ectoderm during Animal Embryo Development)
國立臺灣大學動物學研究所98級陳政儀

大部分兩側對稱動物的成體內，都具有特化的前端神經節集中，以及其後伴隨的中樞神經管，形成中樞神經系統（central nervous system, CNS），並連結全身的周圍神經系統（peripheral nervous system, PNS），以構成完整的神經網絡。這個網路將外部自受體進入的訊息加以處理，之後產生反應及動作。特化的神經細胞使得動物得以不同的行為與動態生存在這個星球，而中心極化/集中的中樞神經系統讓神經網路能夠處裡的訊息及反應更加複雜化。 Continue reading →

藤壺（Barnacle）：你所不知道的海岸小火山
國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所碩士 陳易揚

在海岸礁岩、漁港、堤防、船舶、甚至是漂流瓶上，我們常常都能看到群聚的小火山存在，這些小火山就是藤壺（barnacle）。雖然外表有火山狀的硬殼，使得藤壺看起來像貝類或牡蠣的親戚，但事實上牠們卻和螃蟹、龍蝦一樣是甲殼動物。

藤壺在分類上隸屬於節肢動物門（Phylum Arthropoda）、甲殼動物亞門（Subphylum Crustacea）、顎足綱（Class Maxillopoda）、蔓足亞綱（Infraclass Cirripedia）的成員，種類繁多，幾乎存在於各種海洋環境中，甚至會附生在海洋生物的體表與寄生在海洋生物的體內。

Continue reading →