No.463《觀念生物學2(全新修訂版)》

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☆★【☆科普探索.無限可能☆】科普漫遊精選叢書★☆

第463期 2017/10/21

觀念生物學2(全新修訂版)

.全新修訂版,新增作者再版序
.由生物學家與畫家激盪出來的心血結晶
.以前所未有的角度,顛覆你對生物學的想像
.插畫精采,令人愛不釋手

觀念生物學2(全新修訂版)


  你去過阿羅瑪多娜專賣店嗎?那裡賣的甜甜圈不僅口味眾多,有椰子、楓糖、藍莓、杏仁等,還敘說著DNA如何解碼成蛋白質的故事。

  讓一屋子的猴子隨意亂敲電腦打字鍵盤,有沒有可能突然出現一首莎士比亞的十四行詩呢?生命究竟有沒有可能偶然發生?

  生命是一個又一個的迴路,周而復始,循環不已。生命從一到多,由簡到繁,一路悠悠走過漫長的四十億年。今天的世界充滿物種的多樣性,但演化仍保留著生命起源的蛛絲馬跡,供人們去探索。

  現在,甩掉枯燥難記的構造名詞,拋開「界、門、綱、目、科、屬、種」的複雜分類,請扭轉你的視野,和我們一起踏上這條貫通生命奧祕的大道。

觀念生物學2(全新修訂版)

  機器——打造機靈的小組件

  當人類製造收音機、汽車或電腦時,我們是利用累積了幾百年的知識,來組裝各種無生命的零件。但當我們的細胞在建造我們時,可是應用累積了四十億年以上的訊息呢!而且細胞還把訊息直接安裝進組件中,所以這些組件都是很有頭腦的唷!DNA上的指示可以轉譯成許多小而美的組件,這些組件幹起活兒來,一點也不馬虎,它們精準、正確又頗能發揮互助合作的精神。

  我們日常生活中所做的每一件事,不論是思考、說話、大笑、哭泣、坐臥跑跳、懷孕生子等等,都是源自蛋白質群集中各種成員之間的密切交流與互動。

  我們把這些蛋白質稱之為「機器」,是因為它們可以移動、工作,如同機器會運轉、做工那樣。單單只是可以移動這項特長,就足以使蛋白質肩負起各式各樣精巧的任務。儘管每種蛋白質只「表演」單一種專長(偶爾,有些蛋白質懂兩種),我們還是覺得這些蛋白質頗有「頭腦」。藉由微妙的改變內部結構,蛋白質可以暫時改變形狀,稍後再變回原貌。

  如果讓你一整天都看著一種蛋白質做這樣「變過來,又變回去」的演出,你可能會覺得蛋白質的IQ並不高嘛!但是你若觀察一組蛋白質的工作,除了每個組員賣力的演出之外,它們集體的聰明表現便會讓你刮目相看!

(本文為節錄,完整內文請見觀念生物學2(全新修訂版)

 海洋「酸民」的生存之道

科學新聞由Pansci.tw泛科學提供

文/中央研究院

隨著人類大規模排放廢氣與污染物,海洋環境趨向高溫和高酸度,台灣周遭的海洋生態也因此逐漸變化。中研院細胞與個體生物學研究所的曾庸哲助研究員,透過對多種台灣臨海生物的生理學、生態學研究,發現「代謝能力的演化」是適應極端化環境的關鍵。

礁溪海邊神秘基地:臨海研究站。迄今成立十五年,和中研院隔著雪山山脈,距離海岸僅兩公里的臨海研究站是許多台灣生物學工作者、甚至中研院同仁也還不知其名的低調單位。

臨海研究站具備室外的十多個戶外養殖池,在室內有許多游泳池大小的養殖池,有些水深及腰,在走道上可以看見池內將近一米長的石斑整群游動。隔壁池則是可以調節體色、隱匿在池水中的軟絲、花枝。深達四米的巨型池尚未啟用,未來將作為海底生態系的模擬實驗空間,甚至需要潛水到巨型池裡做研究。

台灣餐桌上常見的軟絲(萊氏擬烏賊,Sepioteuthis lessoniana)、花枝(虎斑烏賊,Sepia pharaonis)和吳郭魚(Oreochromis mossambicus)是曾庸哲的研究物種。

曾庸哲說,軟絲活動量非常大、移動能力強,代謝率平均是一般魚類的兩倍,足以在海裡和魚類競爭食物。牠們可以透過體色變化和配偶溝通,並且在產卵後會有清理、移動卵囊等育幼行為。下面影片中可看到,與軟絲同為頭足類的花枝爸媽,正將卵囊移動到環境比較好的地方,例如氧氣比較充足之處。

曾庸哲強調,軟絲、花枝這些頭足類非常聰明,堪稱「海中的靈長類」。對棲地很敏銳,根本不會前往劣化的環境繁殖,可以視為一種環境指標。軟絲喜歡棲息於淺海礁岩區,特別是珊瑚礁地形,牠們會將條狀的白色卵鞘產在珊瑚分枝或海草之間。但近年來台灣週遭海域前來產卵的軟絲族群明顯地減少,正是環境污染破壞珊瑚礁生態,進而影響軟絲行為的結果。

臨海研究站獨有的巨大室內養殖空間,讓曾庸哲得以養育數對軟絲,觀察牠們的適應能力。他說,「頭足類需要非常乾淨的海水,研究站裡的海水從兩公里外以高壓幫浦運送,再行過濾和臭氧殺菌並控溫,可以讓軟絲的卵免於氧化壓力。」

透過酸化適應力實驗,曾庸哲發現軟絲可以有效利用「銨離子」調節體內的酸鹼值,而相對於章魚等其他頭足類生物,軟絲有更強的酸化適應力。

但是酸化的環境,卻仍然會使軟絲的卵難以順利孵化。曾庸哲提醒:即使我們刻意將竹叢丟進東北角沿海,吸引軟絲來產卵,但海洋酸性卻一直提升,那麼恐怕難以讓軟絲回來。

曾庸哲說,透過跨世代的遺傳性狀觀測,人們才能發現酸化、暖化的海洋對生物的實際影響,這些影響經常在我們的意料之外。例如酸化的海水會使某些魚類的子代排酸能力大幅增強,但是再下一代的個體在酸化環境之中會變得非常緊張,難以正常行動。

他強調:「我們可以發現某些生物對逆境是耐受型,另外一些是敏感型,這不代表下一代就會更為耐受或更敏感。」因此,曾庸哲團隊正以跨世代實驗,研究酸化是否會影響海洋生物的行為、棲地的範圍,以及其卵子、精子的環境耐受性與游動能力。

(本文為節錄,完整內文請見 【Pansci.tw泛科學】
海洋「酸民」的生存之道

 

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