SARS?
SARS簡介:
SARS是嚴重急性呼吸道症候群(Severe Acute Respiratory Syndrome)的簡稱,也就是俗稱非典型肺炎的一種。一般肺炎通常是指由肺炎鏈球菌等常見細菌引起的肺炎,症狀包括發燒、胸痛、咳嗽、咳膿痰,病徵通常嚴重而且出現得早;而非典型肺炎主要是由流行性感冒病毒、支原體、衣原體、腺病毒以及其他未明的微生物所引起的肺炎。

SARS的主要症狀:
主要症狀為發高燒(>攝氏38度)、乾咳、呼吸急促、呼吸困難,經過胸部X光檢查可發現肺部病變。另外也有可能伴隨其他症狀,包括頭痛、肌肉僵直、食慾不振、倦怠、意識紊亂、皮疹及腹瀉的情況。當呼吸道受到刺激(例如:感染)的時候,身體會有一些保護機制,咳嗽的目的是想把刺激物或致病的微生物排出體外。是人體正常的防衛機制。 當身體被微生物感染之後,會引發體內的免疫機制,於是白血球會被活化,釋放許多細胞素(cytokine),其中的 IL-1β、IL-6、β-IFN、TNF-α 等細胞素會作用在下視丘(位在腦幹,負責體溫的調控),調高體溫的設定,讓體內溫度升高以利免疫系統作用。 當肺部受到感染,免疫系統會引起發炎反應。一開始會有許多白血球跑到肺部(浸潤),這些免疫細胞殺死微生物的同時,也不可避免地會損壞人體的正常細胞,而接下來身體會自動產生修補作用,由纖維母細胞(fibroblast)分泌許多膠原纖維(collagen)產生纖維化,肺部一旦纖維化,交換氣體的功能就會喪失。
SARS的來源:
目前來源不明,不過一般認為可能的源頭來自大陸2003年一月底至二月中,廣東非典型肺炎疫情流行的個案。證據顯示,續發的香港疫情,為該廣東教授個案於二月中下旬抵港住宿九龍某酒店傳給酒店工作人員及客人,之後發病住院,因為醫院未能即時發現採取隔離措施,致爆發院內感染,同時藉由受感染之住宿該酒店國際旅客散布全球。
SARS的藥物:
(1). Antiviral agent (抗病毒藥物)
藥理作用:本品對呼吸道之病毒具有效之抑制RNA/DNA之形成,以破壞病毒蛋白質的構造,達到抑制的作用。
(2)Immunomodulating agents(調節身體免疫系統藥物)
藥理作用:a、減弱肺部補體之傷害

c、誘發抗發炎作用
d、遏止內皮細胞之活化
e、中和細菌之毒素
f、減低類固醇之需求
(3)(血清白蛋白)+(Furosemide)(利尿劑)
1.使用血清白蛋白和利尿劑增加體液平衡
2.增進血液運行流暢
3.血清白蛋白可長期保護急性肺部感染引發之傷害-抗氧化劑、抗凝血劑、維持酸鹼平衡、微血管循環之保護等

 

生命的起源

是科學尚未解開的大謎題之一。沒有人知道生命到底是如何
發生、在哪裡發生、又是何時開始的。我們能確定的只有微生物大約在35
億年前開始在地球上立足。至於更早之前,由於缺乏可信的證據,可說是眾
說紛紜。
30 年前,生物學家之間流行的看法是:生命的發生源自化學上的偶然。
因為發生的可能性實在太小,在我們觀察能力所及的宇宙範圍中,不太可能
發生第二次。這種保守的看法,可由與諾貝爾獎得主、法國生物學家莫納德
(Jacques Monod)在1970 年的文章得到例證:「人類至少明白,自己在無情
而浩瀚的宇宙中是孤獨的。人類的出現只是一種偶然。」然而近年來,這種
看法卻有極大的轉變。1995 年,知名的比利時生物化學家杜維(Christian de
Duve)認為,生命是「宇宙的必然」,並宣稱生命在任何與地球相似的行星
上「幾乎一定會發生」。杜維的說法加強了天文生物學家的信念,認為宇宙
裡生機盎然,美國紐約大學的夏匹洛(Robert Shapiro)把這種理論命名為「生
物決定論」(biological determinism),也就是說「生命就寫在自然定律裡」。
科學家如何確認哪一種看法才是正確的?最直接的方法,是到別的星球
(例如火星)尋找生命的證據。如果太陽系中的兩個行星都從無中生有、誕
生了生命,便能確立生物決定論,可惜的是,可能還要很長的時間,探索紅
色星球的太空任務才能進步到足以搜尋火星上的生命形式(如果它們真的存
在),藉此仔細研究地球以外的生物相。
不過,要測試生物決定論,比較簡單的方法還是存在的。沒有別的星球
比地球更像地球,如果生命的確在地球的環境條件下就這麼誕生了,或許在
地球上,生命的起源已經發生過許多次。為了探索這種引人入勝的可能性,
科學家已經在沙漠、湖泊、洞穴中尋找各種「異形」生命,也就是因為擁有
獨立的起源,而與所有已知的生物有著根本差異的生物。這樣的生物應該十
分微小,所以研究者設計的測試,是要能辨認出可能就生活在你我身邊的特
異微生物。
科學家對生命的嚴格定義還未達成共識,不過多數同意生命有兩個註冊
商標:代謝(從環境中取得營養物,把營養物轉變為能量,並排出廢物)以
及繁殖。生命起源論的正統觀點是,如果地球上的生命興起不只發生過一
次,其中一種形式會迅速取得優勢,並消滅其他形式。舉例來說,可能是因
為其中一種形式很快地佔據所有可用的資源,或是和較弱的生命形式「結
盟」,把成功的基因完全佔為己有。不過這種論述的證據卻很薄弱,例如細
菌與古生菌(archaea)是兩種形式截然不同的微生物,在30 億年前從共同祖
先分家以來,就一直和平共存至今,誰也沒有把誰消滅掉。另外,另類的生
命形式不見得會與已知的生物直接競爭,因為這些「異形」生物可能居住在
已知微生物無法生存的極端環境中,或是因為這兩種形式的生命使用了不同
的資源。
真的有異形生物嗎?
即使另類的生命形式現在並不存在,還是有可能在因某種理由滅絕之
前,繁盛於遙遠的過去。在這種狀況下,科學家仍有機會從地質記錄裡找到
它們遺留的生物學痕跡。假設另類的生命形式擁有截然不同的代謝,可能會
以已知生物活動所不能解釋的方式,改變岩石或製造礦物質沉積。以獨特有
機分子形式形成的生物標記,而且是我們熟知的生命形式無法創造的有機分
子,可能隱藏在古老的微化石(microfossil)中,形成的時間可以追溯到遙遠
的太古代(25 億年前)。
有一種更令人興奮但也更異想天開的可能是,另類的生命形式至今仍然
存在,而且就生活在我們的環境之中,形成一種「影子生物圈」(shadow
biosphere)。這個名詞由科羅拉多大學波爾德分校的克萊蘭(Carol Cleland)
與卡普里(Shelley Copley)所創。這個想法乍看之下可能頗為矛盾;如果異
形生物就在我們眼前(甚至眼皮上)大肆活躍,科學家豈不早該發現它們了?
答案卻是否定的。絕大多數的生物是微生物,而單是從顯微鏡下觀察,幾乎
不可能區別出它們是什麼東西。微生物學家必須分析遺傳序列,才能決定一
個生物在生命樹(把所有已知生命依據親緣關係而做的分群)中的位置。但
是到目前為止,研究者也只對所有已發現的微生物中一小部份做過分類。
可以確定的是,目前仔細研究過的生物,幾乎都來自共同的祖先。已知
生物共有相似的生物化學,也使用幾乎相同的遺傳密碼,所以生物學家可以
分析它們的基因序列,然後將之安置在同一株生命樹上。不過研究者用來分
析新發現生物的程序,是刻意設計成偵測我們認知中的生命形式,這些技術
無法正確地對另類的生物化學有反應。如果影子生物只存在於微生物領域,
科學家看漏了它們,也是非常可能的。
生態上與世隔絕的異形
在今天的地球上,研究者該到哪兒尋找異形生物?有些科學家專心搜尋
佔據特殊生態區位的生物,但這些生態區位遺世獨立,一般所知的生物根本
無法到達。近年來的發現則是,已知生物承受極端嚴酷條件的能力,實在令
人驚訝。從滾燙的火山口到南極的乾燥峽谷等極端的環境,都有微生物存
在,其他「極端微生物」(extremophile)還可以生活在在於鹽濃度飽和的湖
泊中、含金屬的極酸礦坑污染物中,以及核子反應的廢水池裡。
儘管如此,最強韌的微生物還是有其極限。就我們所知的生物而言,液
態水是絕不可少的。在智利北部的亞他加馬沙漠(Atacama Desert)就因為極
為乾燥,完全沒有熟悉生命形式的跡象。再者,雖然有些微生物可以在一般
水沸點之上的溫度繁殖,但目前為止,科學家還沒發現任何東西可以在130℃
以上存活。然而,可想像的是,另類的生命形式可能在更極端的乾燥或溫度
條件下存活。
所以,在生態上隔絕的地區,科學家或許能藉由生物活動的線索,例如
在地面與大氣之間的碳循環中,找到另類生命形式的證據。要尋找這種隔絕
的生態系,最明顯的地方是地殼深處、大氣上層、南極、鹽礦、以及金屬和
其他污染物的堆積處。另外,研究者可以在實驗室中控制不同的條件(如溫
度或濕度),直到所有已知的生命形式死絕;如果某種生物反應還留存著,
那就有可能是影子生命存在的徵兆。科學家已經用這種技術發現了可承受輻
射的抗輻射奇異球菌(Deinococcus radiodurans),這種細菌所能承受γ 射線
劑量,是人類致死劑量的1000 倍。不過,抗輻射奇異球菌和所有已經鑑定出
來所謂的嗜輻射生物(radiophile),在遺傳上都與已知生命有關聯,所以它
們並不是異形的候選者。不過這並不排除以此種方法找到另類生命形式的可
能性。
研究者已經整理出好些生態系,看起來應該與生物圈的其他部份完全隔
離。在地底深處的微生物,無法接觸到光、氧氣以及其他生物的有機產物。
它們賴以維生的方法,是某些微生物能利用化學作用或輻射活動所釋放的二
氧化碳或氫氣,以行使代謝、生長與繁殖等活動。雖然目前為止發現的微生
物與地表微生物的關係都很接近,但地下深處的生物探險仍處於初步階段,
可能還有更多驚奇有待發掘。國際整合海洋鑽探計畫(Integrate Ocean Drilling
Program)已經從海床底下將近一公里的深度採得岩石樣本,陸地鑽孔也從更
深的地層發現生物活動的訊息。不過,目前為止,研究社群還未進行有系統
且大規模的計畫,來偵測地下深處是否有生命存在。
異形生命可能就在身邊
也許有人以為,如果另類的生命形式活在已知的生物圈中,並不孤離,
應該會比較容易找到異形。不過,如果影子生命只局限於微生物,而且與熟
悉微生物混雜在一起,以一般的檢驗方式是很難找出來的。微生物的形態很
簡單,大部份形如小球或短棒。異形生物倒是可能在生物化學上有所不同,
尋找的方法之一是猜測它們可能採用何種「另類」的化學物質,然後尋找這
種化學物質獨特的指標。
一個簡單的例子與對掌性(chirality)有關。大型生物分子擁有特定的「慣
用手」:分子中原子排列的方式,可以像是鏡子內外影像,分成「左手」或
「右手」的形式,不過分子卻必須遵從特定的對掌性,才能組合成更複雜的
結構。在已知的生命形式中,蛋白質的基本構成單位胺基酸都是左旋的,而
醣類是右旋的,DNA 也是右旋的雙螺旋。不過化學定律對左或右並不挑剔,
所以如果生命從無中生有又重來一次,基本單位的分子有一半的機會具有相
反的對掌性。原則上,影子生命可能在生化上與已知生命幾乎一模一樣,只
是以鏡像分子構成(例如採用右旋的胺基酸)。這種鏡像生命不會直接與已
知生命競爭,兩者間也不能交換基因,因為相關的分子沒辦法互換。
幸運的,研究者可以用很簡單的程序鑑定出鏡像生命。他們可以準備特
別的營養大餐,配方與標準的培養基相同,只是完全改用鏡像分子;鏡像生
物可以津津有味地食用此特製餐點,而已知生命形式則會發現難以下嚥。美
國航太總署馬歇爾太空飛行中心(Marshall Space Flight Center)的胡佛(Richard
Hoover)與比古塔(Elena Pikuta)最近從事了這類的先導實驗,他們把新發
現的多種極端微生物放進鏡像培養基中,然後注意這些生物的活動。他們發
現有一種微生物可以在此培養基中成長,是從美國加州一個鹼性湖中的沉積
裡分離出來的微生物,叫做Anaerovirgula multivorans。不過,令人失望的是,
這種生物其實不是鏡像生物,而是擁有驚人化學能力的細菌,可以改變對掌
性錯誤的醣類與胺基酸,把它們變得可以消化。話說回來,這個研究也只涵
蓋了微生物世界的一小部份而已。
另一種可能性是,影子生命可能與熟悉的生物共有一般的生物化學,但
是使用不同的胺基酸或核酸(DNA 的基礎構成單位)。已知生物都使用同樣
的核酸,依據特殊的鹼基A、C、G、T(腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤與胸腺嘧
啶)來儲存訊息;除了少數的例外,都使用同樣的20 種胺基酸來建造蛋白
質,擔任細胞中所有的工作。遺傳密碼使用三個為一組的核酸做基礎,拼出
不同胺基酸的名字。基因中的三核酸序列指定出胺基酸的種類,串連在一
起,建造特定的蛋白質。不過化學家可以合成許多不同的胺基酸,是已知生
物中所沒有的。
一個1969 年落在澳洲的彗星殘骸莫契遜隕石(Murchison meteorite),含
有許多一般的胺基酸,不過也有異纈胺酸(isovaline)與偽白胺酸
(pseudoleucine)等不尋常的胺基酸(科學家並不確定胺基酸如何在隕石中形
成,不過多數研究者相信這些化學物質並不是由生物活動產生的)。這些不
常見的胺基酸,有可能成為另類生命適當的基礎構成單位。要尋找這樣的異
形生物,研究者需要先確認出某些胺基酸,它們不曾被任何已知生物使用、
也不是已知生物代謝或腐敗的副產物,然後到環境裡尋找這樣的胺基酸,例
如在活生生的微生物或是影子生物圈所產生的有機碎屑之中。
為了幫助縮小搜尋範圍,科學家可以從迅速發展的合成生命(或說人造
生命)領域收集線索。生物化學家正嘗試把新的胺基酸插入蛋白質中,來建
造全新的生物。美國弗羅里達應用分子演化基金會(Foundation for Applied
Molecular Evolution)的班奈(Steve Benner)是這個領域的先驅。他指出有一
類稱為α 甲基胺基酸的分子,因為可以適當的折疊,似乎適合人造生命,
這些分子目前並未在任何自然生物的研究中找到過。使用標準的工具來分析
蛋白質組成,例如用質譜法來了解一種生物裡含有哪些胺基酸,對研究者要
鑑定新微生物來說,會比較省事。任何凸顯出來的怪東西,都有可能表示此
微生物可列為影子生物的候選者。
如果這個策略成功,研究者將會面臨一種困難:這樣的生物到底是真正
擁有獨立起源的另類生命形式,或只是已知生物的新疆域?像是古生菌一直
到1970 年代才鑑定出來。換句話說,科學家該如何確定看起來像是新的生命
樹,實際上是已知生命樹很久以前岔出去的分枝,只是長久以來沒被我們注
意到而已,最早的生命形式很有可能與後來發展出的截然不同,舉例來說,
以三個核酸一組的DNA 密碼來指定特定的胺基酸,是非常精細的系統,顯
示可能在演化過程中曾經過篩選來達成最佳的效率。由此推論,可能有比較
簡單的前驅者存在,例如只用兩個一組的密碼來指定10 種而非20 種胺基酸。
可以想見,有某些比較原始的生物到今天仍然使用古老的前驅密碼系統,這
樣的微生物並不算是真正的異形生物,而比較像是活化石。儘管如此,如果
發現這樣的生物,還是能夠引發人們高度的科學興趣。另一種古代遺留物的
可能性,是使用RNA 而非DNA 為遺傳物質的微生物。
如果考慮生物化學上更大的差異,把獨立生命樹與我們生命樹的新分枝
混淆的機會就會降低。天文生物學家已經思索以不同溶液(如乙烷或甲烷)
取代水的生命,即使在地球上很難找出可以支持此種物質的環境。(乙烷與
甲烷只有在非常冷的地方才是液態,如土星最大的衛星土衛六表面。)另一
個普遍的猜測,考慮的是構成已知生物重要部份的基本化學元素:碳、氫、
氧、氮與磷,有沒有可能這五者之一由其他元素取代後,還能夠形成生命呢?
磷對生命而言其實有些問題,它相對來說比較少,在地球早期的一般環
境中,可溶性形式並不豐富,也不容易取得。之前在美國亞利桑那大學、現
任教於哈佛大學的沃爾夫西蒙(Felisa Wolfe-Simon)提出假說,認為砷可以
成功取代磷在現生生物中的地位,在古代環境中也具有特別的化學優勢。例
如,砷在鏈結結構與能量儲存上,可以做到磷能達成的所有事情外,還可以
提供驅動代謝的能量。(砷對一般生物來說是有毒的,正因為它模仿磷模仿
得太好。同樣的,磷對於以砷為基礎的生物來說也是有毒的。)有沒有可能,
以砷為基礎的生物仍然存活於缺磷但砷豐富的局部地區,例如海底火山口與
溫泉?
另一個重要的變因是尺寸。所有已知的生物用胺基酸製造蛋白質時,都
使用核糖體這種大分子設備來把胺基酸接在一起。因為要用到核糖體,我們
生命樹上所有能獨立營生的生物,對於尺寸都必須妥協:寬度至少都要有數
百奈米(nanometer,10 億分之一公尺)。病毒就小得多,只有20 奈米,不
過病毒並不能算是獨立營生的生物,因為如果沒有受感染細胞的幫助,它們
就無法繁殖。由於這種依賴性,病毒並不能被列為替代生命形式,也沒有證
據顯示它們有獨立的起源。不過這些年來,有些科學家宣稱生物圈中四處都
有許多微小的細胞,小到無法容納核糖體。1990 年,德州大學的佛克(Robert
Folk)讓大家注意到,在義大利維特波溫泉中的沉積岩內所發現的似球體與
卵圓形的物體。佛克認為這些物體是石化的「奈米菌」(nanobacteria,他喜
歡這個拼法),這些鈣化的生物遺跡可以小至30 奈米。最近,澳洲昆士蘭
大學的尤文斯(Philippa Uwins)從澳洲西部海岸附近深海鑽出的岩石樣本中,
發現了相似的構造。如果這些構造真的來自生物過程(有許多科學家強烈質
疑這個論點),或許是另類生命形式的證據:它們不使用核糖體來製造蛋白
質,因而可以跳脫已知生命最小尺寸的限制。
也許,最吸引人的可能性,是異形生物就住在我們的身體裡。1988 年,
芬蘭庫奧皮奧大學的卡強德(Olavi Kajander)與同事以電子顯微鏡觀察哺乳
類細胞時,看到許多細胞裡有很多十分微小的顆粒。這些顆粒只有50 奈米,
大約是普通細菌體型的1/10。10 年後,卡強德與合作者提出,這些顆粒是活
生生的生物,生存於尿液中,能使周遭的鈣及其他礦物質沉澱而造成腎結
石。雖然這樣的主張依然有爭議,至少還是可以想像這些小人國產物是奇特
的生物,使用完全不同的生物化學。
到底什麼是生命?
如果我們發現一種生物化學上很奇特的微生物,要拿它做為另一次生命
起源的證據,而非我們自己生命樹的新分枝,就要看它到底與已知生物根本
上有什麼不同。而在不了解生命如何開始的狀況下,就沒有確定的條件可以
做這樣的區分,舉例而言,有些天文生物學家思考是否有能以矽化合物為基
礎的生命型式,而非以碳化合物為基礎。由於碳在我們的生物化學中具有關
鍵的地位,很難想像以矽為基礎的生物和以碳為基礎的生物會有共同的起
源。另一方面,一個生物如果使用與已知生物同樣的核酸與胺基酸,只是使
用不同的基因碼來指定胺基酸,就不能做為獨立起源的有力證據,因為這樣
的差異可以用演化漂變來解釋。
另一個相反的問題也存在:不同的生物,生活在同樣的環境壓力下,特
性往往會漸趨相同,在該環境條件中達到最適應的狀態。如果這種演化上的
趨同性夠強,可能會掩蓋生命各自起源的證據。例如,採用的胺基酸種類,
可能在演化中達到最佳化。一開始採用不同種類胺基酸的異形生物,可能隨
著時間演化,而開始採用與我們熟悉的生物形式相同的胺基酸。
要決定一個生物是不是異形生物不僅困難,還會因為另一個事實而更加
棘手:有兩組互相競爭的生命起源理論。一是生命由突然且顯著的轉變而開
始,就好像物理上液態與氣態間的變化,也許是系統的化學複雜度達到某個
閥值而引發的。這系統並不一定是細胞,已經有生物學家提出,原始的生命
形式出現於一群細胞,這群細胞相互交換物質與資訊,而細胞的獨立自主與
分出各個物種,則是後來才發生的。另一種說法是,從化學反應到生物體是
一個連續延伸的過程,並沒有明確的界線可以決定何處是生命的起源。
如果把生命(這個難以定義而出名的問題)描述成具有某種特性的系統
(例如可以儲存並處理某些訊息),便可以此特性做為非生物與生物領域之
間清晰的界線,那麼討論一次或多次生命起源的問題就變得有意義了。然
而,如果生物的定義不太明確,例如所謂有組織的複雜性,那麼生命的根源
可能就與一般複雜化學無分隔地聯繫在一起了。這樣的話,要顯示生命有獨
立的不同起源就變成困難的任務,除非兩種生命形式完全分開、根本沒有機
會接觸(例如存在於不同恆星系的行星上)。
很顯然的,我們對地球上的微生物族群只研究過一小部份。每個發現都
帶來驚奇,也使對生物來說何謂「可能」的範疇更加擴展。隨著地球上有更
多環境被探查,很可能還會發現更多更新穎的生命形式。如果這些探索可以
發現獨立生命起源的證據,就可以強力支持生命是宇宙間普遍的現象,也讓
人更加相信我們在宇宙間並不孤單。
(本文原載於科學人第71 期2008 年1 月號)
(本文出自SA 200712
重點提要
■許多科學家相信,只要有正確的環境條件,生命便可能誕生,那麼在地球上生命可能已經起
源了不只一次。研究者正在尋找第二次生命誕生的證據,方法是尋找生物化學上與已知生物不同
的奇特微生物。
■尋找另類生命形式的最佳場所之一,是生態上沒有已知生命存在的地區,例如海底火山口或
南極的乾谷。
■異形微生物也可能就潛伏在我們身邊。科學家探索這種可能性的方法,是搜尋另類生物化學
的痕跡。
生命來自火星?
如果生物決定論(生命在適當條件下必然會發生)是正確的,我們可能會期待生命已經在太
陽系的其他地方發生,尤其是火星,因為在火星的早期,表面曾經有過液態水。由於地球與火星
會因小行星和彗星的撞擊而交換物質,很有可能藏在岩石中、可能存活的微生物,也曾在這兩個
星球之間交換過。所以,如果火星與地球都曾發生生命,隨著時間過去,兩邊產生的生物有可能
相互混合。這項觀察為「影子生物圈」與我們共存的假說,製造了一個有趣的轉折:在地球上發
現的異形微生物,可能來自地球之外。因此,在類似火星的地球環境,例如高山山頂或其他乾冷
而高輻射的環境中,找微生物移民,是有道理的。

地球是孤獨的------心得

細菌,可以生活在空氣稀薄的山區,溫度極高的火山地區,這就意味著----許多人類無法生存的地方,仍舊是可以存在生命,可想而知,宇宙的許多地方,都可能有生命。可是,有生命不代表就有複雜生命和智慧生物。作者跟著就討論宇宙的「適居區」和「死寂區」,根據各種條件,宇宙中大部分星系和星系的很多位置都不適合生命成長,不是缺乏形成固態行星、形成磁場、形成生命必須的元素,就是環境太嚴苛。恆星的類型、生命週期、多星系統都會影響生命形成的機會。最後,有適合的恆星,也不代表有像地球的行星,出現在溫度適中的位置。然後,就是生命的誕生,作者試圖討論生命出現的條件和時間。如前所述,原始生命的誕生,應該不是很難的事,在地質上也不花太長時間。作者認為「動物是否必然會出現」就已經是個問題。而探討導致寒武紀大爆發的因素,亦跟動物出現的機會有關係。「動物出現」的兩個推動因素,就是環境和基因。作者另闢一章討論「雪團地球」刺激動物演化的理論。總言之,許多人相信,高等生物偏布在宇宙無數的行星和星系中,十分常見,然而,本書作者──天體生物學家──華德和布朗李則提出了相反的主張,他們認為,惟有地球具備了形成高等生物的特殊條件。
如果人的一生,只望到地面的事,就像畜牲一樣,不知道天地之寬廣。那就有如井底之蛙,唯有把眼光放遠、放高一點,才能看出,地球其實是那麼小、那麼孤獨、那麼脆弱。地球只是滄海一粟,生命也不過是宇宙過客。孤獨並不可怕,只要我們懂得自處的話。不懂得面對自己,是一切問題的根源。我們需要的是自尊自重,但不是自大。

耳石
魚類並無外耳構造,但具有複雜的內耳構造,稱為膜迷路,也就是三半規管。膜迷路內充滿內淋巴液,含有固體的耳石。各種魚類耳石的大小形狀不同,但同一種魚類的耳石在構造上是一致的,因此常被古生物學家在研究化石魚類中藉以鑑定種類。板鰓魚類(鯊魚等軟骨魚類)的耳石是石灰質的小顆粒,由黏液黏成塊狀。真骨魚類的耳石則是堅固的凝結物,由碳酸鈣沈積而成。這些耳石和聽覺神經相連,當身體改變位置時,耳石對感覺器官的壓力起變化,同時內淋巴壓力也發生改變,於是感覺的訊號通過聽覺神經傳到中樞神經系統,引起肌肉反射性運動。

耳石除了在生理上負責魚體的平衡感覺以外,Pannella在1971年發現耳石中具有規律的日週期沈積的顯微結構之後,耳石的技術已廣泛地運用在魚類的生活史、成長速率等的研究中。科學家可將魚飼養在含tetra-cycline的水中數個小時至一天,tetracycline會與魚體內血液中鈣離子結合,而一起沈積在耳石中,再藉由UV光的激發便可在螢光顯微鏡中觀察到黃綠色螢光反應的一圈,以此方法我們便可在耳石做上標識,觀察其沈積數率,大吻蝦虎的耳石便是經此方法證明為一天沈積一輪。另外經由分析耳石中的成分我們可以回推此魚過去的某些生活環境,例如在海洋生長的魚類其耳石中的鈣元素會被海水中微量的同族元素鍶所取代而一起沈積到耳石中,因為鍶的原子半徑與電子雲分佈與鈣原子最為接近。然而因為淡水中沒有鍶,因此我們若分析大吻蝦虎耳石中的鍶鈣比的變化,便可知道此魚在海洋與淡水河川中各自生長的時間有多久。

 

奈米機器人
用途:
使用於國防,針對定時炸彈,將奈米機器人裝入炸彈中的電路中,阻擋電子的運動,使整顆炸彈的運作停止,定時炸彈的運作停止後,再利用奈米機器人破壞其電路,解決整顆炸彈的危險。

昆蟲
昆蟲從以前到現在以有4億年的歷史了,是什麼演化讓它能經歷好幾世紀而不滅絕,大概能舉出以下幾種:堅硬的外骨骼、有翅、複眼、快速繁殖力、絕緣神經中央系統、體型小。外骨骼附著於昆蟲的皮膚,它能保護體內器官,並防止水分散失;翅膀則能使他離開地表,能在更多空間搜尋到食物,不只限於地面;複眼用來感受同伴之間的訊號與迅速的躲避外來物的攻擊;快速的繁殖力,使它能快速適應從4億年前到現在的環境變化,讓它不像恐龍一樣的大滅絕;絕緣的神經中央系統則使他的神經傳導更有效率;體型小使它能擅用自然資源而不致於資源匱乏,而因為它的體型小也能躲避許多大型外來物的攻擊,以上的幾個優點,使它能適應從4億年前到現在的生活,成為一種活生生的化石。這活化石的身體裡隱含著以幾種激素使其可以分為幼蟲和成蟲,這些激素包含腦分泌的前胸腺激素、前胸列腺的蛻皮激素、咽側體的青春激素,前兩者剛開始雖有但敵不過咽側體的青春激素,所以只造成幼蟲的蛻皮,到蛻皮的末期後前兩者產生的激素濃度開始提高,當達到最高點時完全變態的幼蟲便開始結蛹,而不完全變態的幼蟲則變成成蟲。昆蟲從幼蟲轉變成蛹及蛹轉變為成蟲的蛻皮與變態的發育過程是其成功適應大自然而演化的產物,對調控昆蟲生長與發育的內分泌生理機制的探討,將使我們更進一步深入暸解昆蟲是如何通過其內在生理機制來調節其生長與發育,以成功適應大自然的變遷。

 

神經網絡心得
神經控制我們人類的所作所為,從視覺到腦網絡的每一條影響我們的每項觀點,視神經影響我們的視覺感知,而產生了錯覺、幻覺。
在視覺神經系統裡存在著一個盲點的地帶,這盲點使我們視覺上存在著一個空洞,經過大腦網絡的思考來修補,讓我們看到一個完整的世界,另外,視神經裡面還有On-center cell和Off-surround cell,當光線經過On-cell cell則會起激烈的反應,離開則反應消失,Off-surround cell則相反,光線進入不起反應,離開時的瞬間則起激烈反應,接著,隨著視神經進入腦網絡神經探討大腦的結構前額葉、枕葉

和個部位大腦所控制的範圍,大腦控制身體四肢的運動,當四肢因意外被截斷時,大腦將持續擁有那部位的功能,如同有隱形四肢的出現,直到被其他部位佔領才會消失隱形手的感覺,而枕葉控制視神經,所以當枕葉受損,人的視力也會跟著其傷害程度而受損,另外,前額葉控制人的決斷能力,1998年Phineas Gage先生因為工作意外,一根館子插入其顱內傷及其眼球及前額葉,但其他部位皆能運作,之後恢復時,他卻失去其決斷能力,科學家進而推斷出前額葉是控制人決斷能力的部位。
神經掌握人的行為,不可或缺,視構成一個人最大的功臣。

神經膠細胞是否有分多種種類?
有,分為:

  1. 星狀膠細胞:

面積最大,數量最多,星狀膠細胞會伸出突起貼到血管上,形成足板(foot plates) ,即為血腦障(Blood Bank Barrier)。當神經組織受到傷害(腦或脊髓受傷),接近受傷處的星狀膠細胞會肥大、數目變多,藉由細胞分裂可以很快地複製而形成神經膠質疤(glialscar)或進行神經膠樣變性(gliosis)。可分為:
1纖維型星狀膠細胞:
位於白質,含有較厚的成束神經纖維之長細胞突起,主要存在中樞神經系統的神經纖維徑中。
2原質型星狀膠細胞:
位於灰質,含較少的小纖維中。主要存在於皮質或神經核,也就是在神經元的集合體中。

1微神經膠細胞:

系統最小、最少,外觀具有小而伸長的細胞核,染色體很密,源自於非神經性的中胚層,可出現於白質與徽值當中,有吞噬能力,為吞噬性白血球的單一核球,若中樞神經受傷,會大量出現。

2寡突膠細胞:

細胞小而成球型,突起較星狀膠細胞少,在軸突周圍包覆的細胞膜延伸形成髓鞘,構成中樞神經白質,髓鞘可增加神經衝動

3室管膜細胞:

位於中樞神經中,位於脊髓中央管壁或腦室內,可製造腦或脊髓液,游離面和頂面有纖毛和微絨毛可幫助中樞神經的循環。

4衛星細胞:

協助軸突周圍的神經細胞的修復與再生。

5許旺氏細胞:

圍繞於神經節細胞的周圍,有支持細胞的功用。

參訪科學館
1麵包蟲食保麗龍:
我們生活中用來釣魚的麵包蟲中竟然存再這們一種也許會為人類煩惱已久的環保問題帶來解決方案的「紅菌」, 作者利用無餵養組、麥片組、保麗龍組的飼養,隻到麵包蟲與「紅菌」為共生關係,麵包蟲提供住所給紅菌,而「紅菌」分解保麗龍以利麵包蟲食用,保麗龍原本是一種難分解的塑膠原料由石油提煉而成,而將其置於焚化爐中燃燒須達800度的高溫,且常造成缺氧而合成有毒物質,若將其掩它不但不會分解,還會對大自然造成傷害,是人類長久以來的一個大困擾,現在我們從麵包蟲了解了「紅菌」的存在,它也許能為環保帶來一大貢獻,也許不只限於保麗龍,其他由石油提煉出來的塑膠製品,也能透過「紅菌」將其分解,為人類的環保帶來解決方案。
2紫色桿菌素對癌症的影響:
癌症逐漸變成人們死亡病因之首,人類懼怕它的生成,目前癌症是無明顯效用的藥可醫治,但它卻不斷的迫害人類的生命,作者以這為研究動機利用紫色桿菌提煉的紫色桿菌素〈violacein〉做出的實驗,了解到此紫色桿菌素能促使癌細胞活化,因為抑制了Akt蛋白的磷酸化,進而導致癌細胞的衰亡,並從幾樣不同的物質找到幾種〈tryptophan和l-CH3-tryptophan〉能促進violacein的生成,進一步毒殺癌細胞,而達到抑制癌症的效果,也許此紫色桿菌素在用於多項癌症細胞上而達到此效果後,也許就能用於臨床實驗,為被癌症所困苦的病人解開多年的病痛。
3探討蜘蛛之間的競爭關係:
此實驗在探討蜘蛛先後到達一訂得空間後的關係,得知先蜘蛛結的網較後蜘蛛結的網面積較大,絲線先蜘蛛也多於後蜘蛛,黏性也是先蜘蛛大於後蜘蛛,但應該多探討先蜘蛛是否與後蜘蛛鬥毆,兩隻蜘蛛是否互相爬上對方的網覓食,或者進行破壞對方的網的行為,也就會更完整的討論到先蜘蛛與後蜘蛛的競爭關係,進一步了解蜘蛛與蜘蛛之間如何生活於大自然之中。

蛋白質
蛋白質因為結構的不同而有不同的功能,我們可以依酵素的催化、運輸與儲存、協調的運動、機械性的支持、免疫作用、神經衝動的產生和傳導、生長和分化的控制等功能大致分為以下幾種蛋白質:

  1. 酵素蛋白(Enzymatic proteins):選擇性地加速化學反應,例:消化酵素催化物中之聚合物的水解反應,而酵素蛋白又可分為:

1氧化還原?(Oxidoreductase):以氧為氧化劑,催化對受質進行氧化,而將氧還原的反應
2轉移?(Trausferase):催化底物之間進行某些基團的轉移或交換的?類
3水解?(Hydrolase):催化底物發生水解反應的?類
4異構?(Isomerase):催化各種同分異構體之間的相互轉化的?類
5裂解?(Lyase):催化從底物中移去一個基團並留下雙鍵的反應或其逆反應的?類
6接合?(Ligase):催化兩分子底物合成為一分子化合物,同時偶聯有ATP的磷酸鍵斷裂釋放能量的?類

  1. 運輸蛋白(Transport proteins):用於物質的運輸

例:血紅素是存在於脊髓血液中的含鐵蛋白,它可將氧氣從肺臟運送至身體的其他部位。

  1. 儲藏蛋白(Storage proteins):利於胺基酸的儲存

例:卵蛋白是卵白中所含的一種蛋白質,可充作胚胎發育的胺基酸來源。奶水中的酪蛋白是哺乳動物幼兒主要的胺基酸來源。植物將蛋白質儲存於種籽之內。

  1. 激素蛋白(Hormonal proteins):生物體活性之協調

例:胰島素是游宜躁份密的激素,有助於脊椎動物血糖濃度的調節。

  1. 收縮蛋白(Contractile proteins):利於生物體的運動

例:肌動蛋白與肌凝蛋白負責肌肉的運動。其他蛋白質負責推動稱為纖毛與鞭毛之胞器的擺動。

  1. 結構蛋白(Structural proteins):用於支撐生物體

例:昆蟲與蜘蛛分別用絲織為製造其繭和網,膠原蛋白(collagen)彈性蛋白為動物的結締組織提供纖維性股價,例如肌腱與韌帶。角質淡白為構成毛髮、繳、羽毛及其它皮膚附屬物的蛋白質。

  1. 受體蛋白(Receptor proteins):細胞對化學性刺激的回應

例:構築於神經細胞膜上的受體可偵測由其他神經細胞所釋出的化學訊息。


蛋白質

蛋白質運輸到最終目的的地標普遍機制為何?
生成的蛋白質由ER經運送囊泡運送到Golgl,再由囊泡運送至最終的地標


蛋白質

細胞有分邊嗎?Why?
有,因為在外需有擁有感應外界物質的接收器

 

博物館之旅
一早,來到台中科學博物館,當助教點完名時,我們進入了充滿涼意的會議室─藍廳,接著進入我們第一堂課的主題─復活節之謎,復活節島是南島語系最東邊的島嶼,島型成三角形,島上有三座火山各位於其三個頂點,島上以其雕像為特色,這些雕像身高不一,位於海邊,不同於其他國家,這些石柱不朝向海邊而朝向居民的村落,這些石柱有著傾斜的額頭、很深的眼窩、鼻樑高聳、拉長的耳朵,有些有著帽子有些則沒有,這些石像身體的工廠在山上,帽子則在別處,但他們這些石像最大的種二十噸長二十公尺,平均也有4.5公尺重13、14頓是如何從高山到達海邊呢一直是研究者的疑問,各個學者提出不同的搬運辦法,但沒有議定的答案,能確定的是帽子是後來才帶上去的,學者還發現有些石像是躺下的,顯示是當時的人未完成,這些石像學者認為是用來信仰的,但也因為如此他們互相競爭剝奪人力與大自然資源,導致島上的自然資源匱乏,最後巨石文明毀滅。

接著我們來到地下室觀賞大洋洲的文化,解說員開始說到大洋洲的防行為干欄式建築,房子又區分為一般住屋、生產小屋、男子祭祀屋,男子祭祀屋由氏族構成,藉由祖先祭壇、劃定聚落領域。某些男子祭祀屋可分為兩個或兩個以上的一般住屋。男子祭祀屋由兩個或兩個以上核心家庭的家戶主組成,家屋稱為一般住屋。
同一般住屋的年輕男子經常活動的房舍稱為男子祭祀屋;年長男性所擁有的房舍,可作為同居民向剛往生親人祝壽的場所,兩者皆禁止女性接近。女性的房舍,則建在較孤立和隱密的區域,兩間房舍分別作為行經期間和生產時之用,亦禁止男子進入。北古男人對於女人的污染力量的畏懼,造就男子祭祀屋及生產小屋的格局。一般住屋在設計上,將男性睡臥的居所置於一般住屋的高處或上方。女子則安排在的低處、下方或後方。 因為北古人相信,女子的「污染」是向下流動的 。而文化方面,大洋洲人的飾物,有鳥羽頭冠、項圈、髮梳和手鐲等,喜歡用鮮花作為身體的裝飾,盛行文身。美拉尼西亞人喜用貝殼、龜甲、獸牙、獸骨、鳥羽、果實、珠串、草藤編繩,製鼻棍、頭梳、項圈、手鐲、胸牌、腳套等裝飾物,男子裝飾品數量比婦女多。大洋洲人尤以臉畫和各種人體裝飾表現著稱,喜歡採用天然的動植物或礦物為材料。

下午來到植物園,介紹到溼熱又有點季風氣候的蘭嶼、屏東植物,例如:番龍眼、、臺灣蝴蝶蘭、蘭嶼新木薑子、蘭嶼肉豆蔻、蘭嶼秋海棠、青脆枝、蘭嶼麵包樹、蘭嶼蘋婆、落尾麻、蘭嶼土沈香、蘭嶼柿、金新木薑子、呂宋水錦樹、密脈赤楠、越橘葉蔓榕、紅肉橙蘭、貝木等。
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後來進入熱帶雨林區,談到各種植物,博物館擁有一座熱帶雨林溫室,裡面模擬熱帶低地雨林的環境,展示雨林植物的多樣性,和這些植物與人類密切的關係,在登上熱帶雨林溫室八樓觀景臺的過程中,更可以觀察到由吉貝木棉等所組成的超高樹群、豐富的附生植物、多樣的地被植物等生育地分佈的多樣性。遊客中心同時展示來自亞馬遜河流域的河魚,及雨林環境特有的箭毒蛙,徜徉溫室步道,暴雨、飛瀑進入雨林植物世界,例如:吉貝木棉、可可、波羅蜜、、象耳榕、號角樹、紅刺露兜樹、塔木、印度紫檀、香水樹、柚木、大葉桃花心木、羅望子、麵包樹、酪梨、榴槤、巴西橡膠樹、蘭科、天南星科、鳳梨科、椒草、赫蕉、竹芋科。

最後我們來到sos劇場,聽到解說員講到世界海洋環流,海洋不停地運動著,使它運動的一種原因是溫鹽環流。溫鹽環流就像是條輸送帶使海水運動持續進行著。這些溫鹽環流是由海水密度的差異所造成,:冷而鹹的海水密度較大,下沉到海底;溫暖的海水密度較小,則上升到表層。這股海洋輸送帶的源頭在挪威海。溫暖的海水靠著墨西哥灣流被送到挪威海,為這些在冬天很冷的北方高緯度地區上的大氣提供熱量。熱量喪失使得海水變冷、變重,下沉到海底。當更多的溫暖海水被送往北方,變冷的海水就必須下沉並往南方移動以挪出空間來容納不斷進來的溫暖海水。這股寒冷的底層海水會往南經過赤道,一路流到南極洲,最後這些寒冷的底層海水會變暖並上升到表層,繼續這條環繞全球的海洋輸送帶。幾乎要花一千年的時間才能走完整條海洋輸送帶。

 

植物報告


植物從種籽發芽、成長至開花結果,在這發育過程中必須具備五大要素:陽光、空氣、水、溫度與養份。植物的營養,共有十六種元素,其中碳、氧、氫三種是由水及二氧化碳攝取,其餘的十三種均需由土壤來供給。 植物所需氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等六種要素需求量較多,就好比人體中所需蛋白質、脂肪、澱粉及碳水化合物,其餘的錳、鐵、硼、鋅、鉬、銅、氯等,植物雖不能缺少但所需求量較少 。一般具有葉綠素的植物,利用陽光的熱能與水及二氧化碳行光合作用形成醣。再以醣為原料從根部吸收氮、磷、鉀等養分,合成生長中的有機物,促使植物成長。在土壤中通常都含有以上各要素,但這些養分的有效性含量有限,尤其氮、磷、鉀三要素經常都是不足的。
氮(N):是形成植物體的材料,亦是蛋白質與葉綠素的構成成分。缺氮植物會造成生長停頓一葉片黃化,不行光合作用。
磷(P):是細胞核及原生質的成分,除可形成細胞外,對有機物的合成與分解及幫助呼吸運行上都有作用。缺磷時老葉失去光澤,變成暗綠色,葉邊綠帶赤紫色,植物發育緩慢,影響開花與結果。
鉀(K):促使細胞新陳代謝、水份及養份的移動與儲藏。缺乏鉀的植物葉色暗綠,葉緣呈黑,對病蟲害的抵抗力減低。鉀亦會移動,如果缺乏鉀可從下層葉的徵狀看出端倪。
      除了解肥料外,其實土壤的物理性及結構對植物的生長與肥料的吸收亦為重要。黏土與腐植質最能保存與供應養份,砂土較差,且土壤與水的酸鹼度、PH值亦會直接影響養份的有效性。
僅就一般園藝花卉缺乏養份的症候及防治陳述如下:
     缺鎂:葉綠素無法正常形成,老葉及葉脈間發生黃化,逐漸蔓延至頂端新芽,葉肉呈黃色但葉脈卻呈綠色,嚴重缺乏鎂時葉面呈褐色壞死斑點。
缺鈣:植物莖和根生長點及幼葉先凋萎死亡,導致植物呈叢生狀,引起根尖壞死。嫩葉失綠,葉緣向上卷曲枯焦,葉尖呈勾狀。
缺硼:嚴重時會造成落花與落果,嫩葉失綠及葉片肥厚皺縮,根系發育不完全。
缺鐵:葉片產生黃化現象,新葉開始出現黃色或黃化現象,逐漸向下蔓延。
 
●一般園藝花卉欣欣向榮的方法:
1、土壤理化性質,調整PH值,並加入充分發酵腐熟的有機肥改善土質。
2、調配培養土介質比例與成分,並加入不同植物所需營養元素。
3、葉面噴施肥料,有利於植物吸收,可依植物營養需求程度,加入適當肥料。
4、對土壤進行鬆土與曝曬,促使土質進行風化與更新,方便以後溶入肥料。
植物不能光靠養份就能成長,千萬不要忽略其他幾項必須條件,即陽光、空氣、水及溫度。若這些條件不足,施肥也是徒勞無功的。
1、施肥時肥料儘可能放置於盆緣或埋至土裡,並離根部較遠地方。避免與根直接接觸造成肥傷。
2、光照對植物的養分吸收影響很大,室外或陽台光線充足時植物光合作用快,需要肥量較多因此施較多肥;室內或陰暗光照不足的植物光合作用慢,需要肥量少因此施較少肥。
3、生長較強或生長快速植物,需要施肥份量較多;生長勢弱的,需肥較少。

 

發炎
發炎:因受傷害或組織的破壞,身體所產生的保護性反應,這個反應的目的是希望能消滅、稀釋或圍堵這個造成發炎的刺激或受損的組織。
(1)紅、熱:局部的血管擴張,使該部的血流增加,而呈現紅熱狀態
(2)腫:微血管通透性增加,使血漿滲出較多,造成腫脹
(3)痛:壓迫到神經而感到疼痛

幹細胞與癌細胞均會自行分裂機制是否相同?

美國國家衛生研究院的學者Robert Tsai與 Ronald McKay提出了一個可能的解答:幹細胞與癌細胞的增生,均由相同的蛋白質(nucleostemin)來決定其細胞複製的能力。 他們在能自行增生的細胞中(例如:老鼠的胚胎細胞、神經幹細胞、人類的一些癌細胞)發現了一種大量存在於細胞核中的蛋白質(nucleostemin)。相對的,該蛋白質在已分化而無法再增生之細胞中,其含量卻很低。若以分子生物技術,提高或去除該蛋白質在細胞中的表現,則對於神經幹細胞與癌化細胞(transformed cell)均會抑制其細胞增生。 這項發現除了提供科學界進一步瞭解細胞能持續不斷的複製之原因,同時科學家也可望獲得源源不絕的幹細胞,來作為研究或醫學用途。然而,既然控制其增生的蛋白質相同,植入體內的幹細胞卻也有可能轉變成癌細胞!唯有更進一步的釐清幹細胞生長、分化的過程,才能避免這類的危險。


微觀世界這次課程主題在於「微觀」我們生活的世界。打從國中,就有從生物課、化學課的實驗中,練習使用顯微鏡來觀測放大數百倍後的細胞、分子等,雖然當時並沒有很鮮明的感受,但至少也讓我們一睹平時所無法探測的微小世界。想想,雖然藉由顯微技術讓科學不停的進步,但如果將之應用於人類的生活,也就是利用生物科技使人的眼睛能看的顯微鏡鏡頭下的景觀,那是多麼可怕?
??? 誰能忍受家中的沙發、舒服的床上充斥著醜陋的塵?,眼睜睜的看著空氣中的灰塵粒子吸入體內,甚至自己的手上無時無刻活耀的細菌或者其他寄生生命體,這真是太可怕,還不如眼不見為淨。當然顯微技術的精進,對科學理論的推演論證,其貢獻是不可抹滅的。我們透過顯微技術,除了了解圍觀的世界,更應該深自警惕,永遠保持謙卑虛心的態度,畢竟,再怎麼優秀,我們也只能看到大千世界中的一小部份罷了。肉眼所能見最細的東西,差不多是一粒沙的大小。但是透過「顯微鏡」,就可以看到許多更細小的東西。而平時被認為是光滑的表面,不再光滑,例如:皮膚─其實,上面有許多奏摺,還可以發現許多真菌的蹤跡…就如同文學家的描述:「看似平凡無奇的事物,有時也有令人意想不到的天地」!後來,還有「電子顯微鏡」的發明,使人更能觀察到先前無法看見的現象。隨著能被觀察的事物增加,人們所能研究的事物也跟著增加。如果不能被觀察到,那麼將無法使用「科學」方法去研究事物。或許有些人會說「能被觀察的範圍將決定科技的進步與否」,或許那樣的說法是有問題地,不過卻也突顯出能「觀察」的重要。
再談到紅外線技術,我們可以看到頻率更廣的光源,一些流傳所謂靈異的現象,其實多半不過只是一些不可見光開的玩笑罷了,其他包括紫外線、核磁造影、核磁共振等技術,除了科學上的應用外,還可用於醫學上,譬如說產婦的X光照射可看見復中的胎兒活動等,的確為我們生活提供了更多元化的感受。

 

載體

載體:在遺傳工程中,一種能攜帶外源基因或修飾後基因的DNA工具,常用的有病毒DNA或細菌的質體。將一種外來的DNA插入載體後,可將其導入細菌或其他細胞中,以研究外來基因的表現。
常用載體:

  1. 微脂球(plasmid-liposome complexes):
    為避免病毒載體可能引起之危險性及副作用,利用微脂粒包裹 DNA,直接送入細胞或組織。這種微脂粒可再加以改良,譬如帶有特異性抗體,或帶有一些配位體 (ligand ),則更可增加輸送 DNA 至特定細胞之專一性。然而目前微脂粒轉殖 DNA 的效率並不高,且進去後的 DNA 多半在 endosome 內即被分解,真正能進入到核內表現的 DNA 很有限。整體而言,藉由微脂粒法之基因治療成效有限。微脂粒在血液內之穩定性也是一件值得考慮的事項。但這些缺點將會逐一被克服。 肌肉細胞有一特性,即會自動吞入 DNA。因此有人利用注射方法,將 DNA 帶入肌肉細胞附近,DNA 即會被吞入,並加以表現。雖然一般而言,它的表現量並不會很高,但卻足以引發很好的免疫反應。
  2. 反轉錄病毒(retrovirus-mediated gene transfer):
    這是目前使用最多的一種載體。雖然它是一種 RNA 病毒,但其生活史中會經過反轉錄脢的作用而形成 DNA,並嵌入宿主染色體中。故其優點在於可形成長效型 (long-term) 的基因存在及表現。這個病毒載體只能感染分裂的細胞,故鮮能直接用在活體內 (in vivo),且不能應用到不分裂的組織或細胞上。一般使用反轉錄病毒載體時,可將細胞拿到體外,經由載體轉殖基因後,再將細胞送回活體內,這種做法稱為 ex vivo。這個病毒力價偏低,主要在於其無法耐受體外離心濃縮等步驟。然而若將 vesicular stomatitis virus (VSV) 之套膜蛋白取代反轉錄病毒自己的套膜蛋白,形成所謂的 pseudo-typed retroviruses;則病毒顆粒變為穩定,可經離心濃縮,大大增加病毒力價,就可應用在 in vivo。 針對不能感染不分裂細胞的部分,目前也由愛滋病毒載體 (HIV vector) 的改良與使用,而可進行非分裂細胞的感染。
  3. 腺病毒(adenovirus-mediated gene transfer):這是個 DNA 病毒,對分裂或不分裂的細胞均能感染,適合活體內使用,所以非常廣用。腺病毒載體最大的問題在於引起強烈的免疫反應,造成病人有嚴重的發炎現象或副作用。免疫反應也會清除病毒感染的細胞,造成基因表現都是非常短暫的。雖然第二代、第三代的腺病毒載體已陸續問世,希望藉由剔除更多的病毒基因體部份以降低病毒蛋白所帶來的免疫現象,這種強烈的免疫作用似乎仍不容易免除。 故而腺病毒載體並不適合用來治療遺傳性疾病;但用在癌症上的治療和心臟血管疾病的治療,卻可能還是很適合的。因為這些治療的目的都是希望殺掉腫瘤細胞、或增生的平滑肌細胞,短時效的基因表現較沒有關係;而引發適量的免疫反應,反而是有助於腫瘤細胞的清除。至少目前為止,腺病毒載體用在癌症病人的臨床治療上,雖未見有明顯的治療成果,但至少尚未有任何毒性或不良作用的報導。
  4. 基因槍(gene guns):

主耍利用高壓氦氣將附著於金屬微粒上的DNA傳送進入細胞內。這種基因轉殖方式可適用於細菌、真菌、昆蟲、植物及動物細胞,甚至可用於粒線體及葉綠體的基因轉殖做短暫性或穩定性的基因表現之研究。其與微注射(microinjection)的基因轉殖方式比較,此方法為簡單、快速。

 

延長壽命的方法


影響老化的原因有幾種學說:
基因機能學說
認為老化與細胞中基因的機能有關,正常的細胞能自行修補發生的突變與損害,年輕時細胞的修復能力較強,但年老就逐漸失去修護能力,而衰老細胞的細胞不斷的堆積,使得新細胞失去生機,因此人就隨正常細胞的機能衰退。
染色體學說
有研究認為,老化與細胞中染色體的末端或稱粒線體有關,每次細胞分裂複製新細胞時,粒線體便會短少一點,直到無法再維持細胞的正常分裂時,就會導致細胞的老化與死亡。粒線體具有穩定染色體的功能,缺乏時會干擾細胞的正常運作與分裂,而細胞的正常功能被擾亂的話,會導致身體的衰敗與老化。
自由基學說
人體必須經由氧分子才能維持正常的新陳代謝、維繫生命的延續,不過在新陳代謝過程中,因為氧化作用卻會產生「自由基」的物質,自由基與一般正常的分子不同,正常分子的結構含有成對的電子,而自由基含有不成對的電子團,由於不成對的電子團處於不穩定的狀態,必須奪取鄰近電子使本身安定,因此,自由基在體內會破壞其他正常的細胞,甚至攻擊正常細胞,造成細胞衰老、死亡,間接使人體抵抗力變差。
葡萄糖焦化學說
人類的能量轉換是以葡萄糖為基礎,在新陳代謝過程中蛋白質與葡萄糖發生作用產生黏合,這些黏稠物質會逐漸積塞在體內,無法自行處理排出體外時,最終導致細胞失去正常的機能,逐漸衰敗,也是細胞老化的原因。此外葡萄糖所衍生出來的物質還會引起化學反應,製造更多的自由基,自由基會加快葡萄糖的焦化,兩者聯合破壞正常細胞,加速老化形成。
荷爾蒙學說
荷爾蒙就像是人體的潤滑劑,控制人體各類功能正常運作的重要物質,包括:生殖系統、免疫系統、新陳代謝等,若體內任何一種荷爾蒙的程度不平衡,過低或過高,都可能造成身體的機能異常,例如:神經痛、疲倦、沒有精神、食慾不振、肥胖等,嚴重的話還會罹患重大疾病。
而目前最有名延長壽命的方法是限制熱量,限制熱量就減少氧化,減少養化也就會減少自由基的產生,降低細胞的破壞,又減少熱量可以開啟PNC1基因的機制,清除菸鹼醯胺,因為菸鹼醯胺會抑制Sir2酵素的產生,而研究發現Sir2可以提高壽命,所以說減少菸鹼醯胺的抑制就有可能延長壽命。

 

癌症報告


癌症是什麼:
及一團不斷增生的細胞群,逃脫正常細胞的生長規律,當生長成一個腫塊,並壓迫旁邊的組織而造成症狀。
淋巴癌:
1.概述:
又稱惡性淋巴瘤,是源自於淋巴細胞的異常惡化增生,即淋巴組織所發生的癌病。它可分為非何傑金氏淋巴瘤〈non-Hodgkin,slymphoma,簡稱NHL〉及何傑金氏淋巴瘤〈Hodgkin,slymphoma〉兩種。近年來,台灣淋巴瘤的發生率有逐漸增加的趨勢。惡性淋巴瘤佔癌症死因的第九位,發生率則約為第十一位。在男女死因當中,淋巴瘤又佔男性十大癌症死亡原因排名第八位,以及女性十大癌症死亡原因排名之第九位。在歐美地區20%以上的淋巴癌是何杰金氏病,而在台灣超過九成之惡性淋巴瘤屬於非何杰金氏淋巴瘤。非何杰金氏淋巴瘤主要發生於成人,但從小孩到老年皆可能罹患。男性罹患的機會比女性稍高,平均發生年齡在60歲以上。由於淋巴組織存在身體的各部位,所以非何杰金氏淋巴瘤可能發生在淋巴結或身體的任何器官,例如胃、口咽、鼻腔等。
2.惡性淋巴瘤發生的原因:
惡性淋巴瘤真正發生的原因目前仍不甚清楚。藉由患有淋巴瘤病患之研究調查,發現可能與遺傳、自體免疫病變、細菌或病毒感染、及環境等因素都有關係。下列是一些與淋巴瘤發生機率增加的相關原因:
(1) 年齡及性別:罹患非何杰金氏淋巴瘤的可能性會隨年齡增加而增加,且男性比女性常見。
(2) 免疫功能不全:非何杰金氏淋巴瘤比較常見於患有遺傳性免疫功能不全、自體免疫疾病、愛滋病病毒感染,及接受器官移植後服用免疫抑制劑的患者。
(3) 細菌或病毒感染:第一型人類T淋巴球細胞性病毒HTLV-Ⅰ(Human T-cell
Lymphotropic Virus, type Ⅰ)、Epstein-Barr病毒、C型肝炎病毒、第八型皰疹病毒 (HHV-8) 、或幽門螺旋桿菌等感染,皆會增加罹患非何杰金氏淋巴瘤的機會。
(4) 環境:長期暴露在某些化學製劑之下,如殺蟲劑、染髮劑、木器保護劑等,則罹患非何杰金氏淋巴瘤的機率會增加。
3.惡性淋巴瘤的症狀:
(1)頸部、腋窩或是跨下的淋巴結腫大 (2)不明原因的發燒
(3)夜間冒冷汗 (4)持續的疲勞
(5)不明原因的體重下降 (6)咳嗽、呼吸急促
(7)嚴重皮膚搔癢出現紅色斑點,有時在周邊血液裡可見異常淋巴球出現。
4.淋巴癌的分期:
第一期,指只有一處淋巴結區域有癌細胞侵犯。
第二期,有兩處以上淋巴結區域有癌細胞侵犯,但只在橫膈之一邊。
第三期,橫膈兩邊皆有淋巴癌細胞侵犯時。
第四期,多處淋巴結外癌細胞侵犯,不論是否伴有淋巴結病變;或單一臟器伴隨遠處淋巴結侵犯。

 

顯微鏡的觀察


柵藻:


植物體常由4~8個細胞或有時由2個、16~32個細胞組成的真性定形群體,極少為單細胞的。群體中的各個細胞以其長軸互相行,排列在一個平面上,互相平齊或互相交錯,也有排成上下2列或多列,罕見僅以其末端相接,呈屈曲狀。細胞紡錘形,卵形,長圓形,橢圓形等;細胞壁平滑,或具顆粒、刺、齒狀凸起、細齒、隆起線等特殊構造。每個細胞具1個周生色素體和1個蛋白核。僅以似親孢子行無性生殖。此屬為淡水中極為常見的浮游藻類。湖泊、池塘、溝渠、水坑等各種水體中幾乎都有。靜止小水體更適合此屬各種的生長繁殖。
裸藻:

裸藻絕大多數為單細胞游動種類。細胞裸露無壁,細胞質外層特化為表質。有的表質較硬,細胞保持一定的形態,如扁裸藻、鱗孔藻;有的較軟,細胞能變形,如裸藻。表質表面常具線紋、點紋或光滑,可作為分類依據。部分種類,囊藻屬及陀螺藻屬,細胞具膠質的囊壺。囊殼與細胞不相連,囊殼因鐵質沉積程不同,而顯示黃色、橙色或褐色,囊殼表面具點孔狀、顆粒狀、瘤狀、刺狀或其色形狀的紋佈,有的光滑無紋飾。
細胞前端具囊形的食道,由胞口與外界相通,它的狹頸部為胞咽,下膨大部分為儲存囊,儲存囊周圍貼靠著一或數個伸縮泡,某些無色素體的屬中,食道附近還有呈棒狀的結構,稱「杆狀器」。
鞭毛一條或二條,少有三條者,從儲存囊基部的生毛體經胞口伸出體外。鞭毛近基部具或不具顆粒體,分叉或不分叉。生毛體由一條根絲體和核上的一個中心體相接。毛構造的不同,為分科的重要依據。細胞前端的一側具紅色的眼點。眼點是由無數的顆粒組成,但多數無色種類無眼點。眼點和鞭毛顆粒體,與感光反應有關。
細胞的儲存物主要為澱粉核,兼有脂肪,澱粉核呈球形、盤形、環形、桿形或其它形狀,附著於葉綠體表面或散布於細胞質中。澱粉核為一種遇碘不變色的非水溶性多糖類。反光性很強,具同心的多層結構。
具葉綠體的綠色種類中,營養方式以自營的光合作用為主,而不含葉綠體的無色種類則以腐生或動物性的攝食生活(胞飲作用)。
裸藻的生殖方式只具有無性生殖,不含有性生殖,無性生殖通常為細胞縱分裂,環境不適宜時,可形成休眠胞囊。
裸藻多數生活在淡水,少有海水,若為海水,則多生長在近海的潮溼土壤中,而非海水中。淡水型多數生長在含有機質豐富的小型靜水體中。陽光充足的溫暖季節,常大量繁殖,形成膜狀的水華,使水著色,亦有生長在河流、河、湖、沼澤或潮濕的土表,寄生種類則少。