【科學史沙龍】海洋生物的基因編輯:微藻固碳與再生能源

微藻是海洋中「固碳效率」極高的生物,在因應二氧化碳排放及兼顧替代能源的需求下,微藻生質煉製漸漸成為綠色與永續工程的新寵兒。本講次介紹本土團隊利用近年來最火紅的基因編輯技術「 CRISPR / Cas 系統」,對微藻進行基因編修,以達到固碳與提煉再生能源的技術細節。

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【科學史沙龍】〈聆聽經驗與音樂訓練如何形塑大腦?〉&〈亥姆霍茲的聲音科學〉

對音樂家的大腦進行研究後,我們發現音樂家的聽覺皮層,可能因為規律而持續的長期訓練而增大,也比較能夠捕捉到聲音裡頭的細節;演奏特定樂器的音樂家,其大腦對於自己熟悉的器樂聲響,更會產生較強的反應。不同的音樂訓練方式,對於大腦的影響也不同,比方說指揮家的聽覺空間處理能力,就明顯比鋼琴演奏家來得優秀;爵士樂跟古典樂音樂家,大腦處理音樂的機制也不一樣。

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致癌微生物的認識及致癌作用機轉

癌症已連續多年躍居我國十大死因的第二位,時常聽到許多達官顯要罹患癌症的消息,著實令人談癌色變。自然界中可能導致癌症的因子很多,微生物亦為其中之一,而且佔有一定的比例,所以研究致癌微生物的特性及作用機轉,對於癌症的治療及預防確實有其必要性。在本文,我們將介紹數種主要的致癌微生物(細菌、病毒及寄生蟲)及其引發的癌症或腫瘤,並探索它們可能的致癌作用機轉。

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【科學史沙龍】〈鴿子的故事〉&〈台灣賽鴿活動的歷史與科學〉

在科學史上,「人擇」是「天擇」的重要靈感,事實上天擇是以人擇為模型而建構的。達爾文在《物種源始》中,便以育種家鴿的人擇為引子,闡述天擇的概念。有趣的是中國人也有培育家鴿品種的經驗,甚至有專司育種工作的官方單位,以及紀錄品種的鴿譜,為什麼中國人沒有想出天擇理論呢?

台灣的賽鴿活動,從 1930 年代由日本引進,到了 1960 年代成為民間流行,也因此衍生出許多賭博、作弊與黑道介入的亂象。賽鴿飼主們為了能致勝,砸下重金購賣冠軍種鴿進行交配,然而業主們欠缺遺傳學的基礎,加上台灣惡劣的賽鴿文化,也釀成不少慘無人道的育種悲劇。

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【科學史沙龍】〈Fritz Müller如何發現「穆氏擬態」?〉&〈草蜥怎麼討老婆?〉

生物擬態是一種天擇作用造就生物性狀,使其產生在自然環境中的生存適應力的現象。生物教科書上所提到的擬態,通常僅限於防禦性擬態,分為「貝氏擬態」以及「穆氏擬態」兩大類,然而近年來卻有學者認為穆氏擬態根本不存在。本講由穆氏擬態的概念起源出發,了解這個理念為何最近受到質疑的過程。

物競天擇是達爾文在演化生物學最著名的主張,然而他另一項比較不引人注目的重要主張「性擇」,所衍生出來的種化、遺傳交流、訊號傳遞、繁殖策略、寄生蟲生物學,以及生殖投資所產生的權衡與代價,一直都是行為生態學上耐人尋味的研究題材。本講以台灣本土的草蜥為例,經過大量標記樣本以及長期觀察,探究性擇造就的繁殖之謎。

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【科學史沙龍】〈微觀說珊瑚〉&〈珊瑚礁的庇護所——中光層珊瑚探秘〉

全世界約有 1,500 種珊瑚,位於所謂「珊瑚金三角」頂端的台灣,就有其中 400 多種,種類佔全世界四分之一以上。這種從三疊紀生存至今,外表脆弱且無尖牙利爪的生物,為何會成為海洋生態環境的重要指標?本講就珊瑚的基本構造說起,介紹「胞內共生」這個珊瑚特殊的生物現象,以及珊瑚白化的機轉。

全球氣候變遷造成海水酸度上升、溫度劇烈變動,海中的熱帶雨林「淺水區珊瑚礁生態系」,面臨前所未有的挑戰。有科學家提出深海珊瑚庇護所假說,認為淺水珊瑚礁易受環境因素以及人為活動影響,發生白化或疾病現象,因此較不受這些因素影響的深海珊瑚礁,有機會成為淺水珊瑚礁的庇護所。水深 40 公尺以下,光線穿透率僅剩 1% ~ 10% 的中光層珊瑚,真能夠成為珊瑚白化的庇護所嗎?

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【科學史沙龍】〈開一扇窺探奧秘的窗〉&〈雅爾達三巨頭的最終局〉

從蝙蝠在暗夜裡精確地辨位捕食的原理,發展到應用於追蹤魚群以及地質探勘,如今更是為新手父母提供產前的高層次胎兒影像,這些都是超音波的奇妙作用。本講次從臨床上常用的超音波檢查為起點,為聽眾簡介超音波的原理及其應用。

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【科學史沙龍】〈「發生」萬萬歲〉&〈血管的生成:多細胞生物體內高速公路的構築過程〉

動物胚胎的發育,可分為細胞分裂、細胞分化、模式形成、型態發生等等幾個階段,這些細胞、組織及器官在個體空間與時間上的整合分佈,都牽涉到細胞之間的溝通,以及基因的表現時機和位置。人們對這些精準的調控機制所知有限,然而仍舊不斷地藉由那些看來和我們長的「很不像」的果蠅、線蟲、斑馬魚以及老鼠,試著了解這場命「孕」交響曲,發生、錯生、重生、以及再生這四個樂章。

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【科學史沙龍】〈說話、唱歌與音聲醫學〉&〈彈情說愛,說不出口就摩出來——談生物變異產生的聲音多樣性〉

幾乎所有的動物都會發出聲音—各式各樣的聲音,猩猩搥胸是一種,蟋蟀摩擦翅膀也是一種。人類也可以搥胸、拍手發出各種聲音,但是我們有特殊的發聲器官,使我們有其他動物沒有的特別發聲機制。此外,人類為了說話、歌唱等傳達思想的特有目的而發聲,也與其他動物發聲的目的不同。考古人類學發現在至今約五萬年前,人類的頭顱骨開始變大,這是大腦前額葉發達的證據,代表思想、情感逐漸生成,進一步會出現說話的機制。語言(language)一詞的字典定義為:「一群共同生活的人,基於溝通共同經驗而形成的嚴謹規則。不限於口說、書寫,也可以是手語、點字等等。」因為共同生活的群體很多,因此不同時空下產生了許多不同的語言,據統計目前世界上現存約4、5000種口說語言,其中大部分沒有對應的書寫語言,加上受強勢文化的影響,故正在快速消失當中。

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【科學史沙龍】〈海洋微生物知多少〉&〈臺灣海洋科學研究:半世紀的風華〉

海洋微生物種類繁多,包括自營細菌、異營細菌、古細菌、病毒、纖毛蟲、鞭毛蟲、真菌、藻類等等,最早可追溯到 35 億年前的細菌化石。本講次回顧海洋微生物探索史的重要里程碑,以及目前已確定的一些關於海洋微生物的事實。

綠色能源、漁業資源、海洋汙染、氣候變遷,這些許多人關心的迫切議題,都與海洋科學研究息息相關。台灣這個四面環海的島國,在海洋研究的領域中,走過了哪些篳路藍縷的歷程,未來又有何展望?

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【科學史沙龍】〈臺灣的淡水沼蝦分類故事〉&〈臺灣盲鰻的分類故事〉

台灣的淡水蝦種,以具有兩隻明顯的長臂大螯,普遍分布在河川、水庫、池塘、山澗的沼蝦屬為主,其中最有名的當屬人們熟知的泰國蝦。然而這個學名為「羅氏沼蝦」的泰國蝦,卻有一段有趣的分類更名史。
盲鳗是脊索動物中最原始的有頭骨類群,因為外部形態簡單,要以此作為分類特徵,難度頗高。近年來學者利用基因序列資訊進行盲鰻分類研究,雖有些許成果,然而其具有分類價值的其它體內形態特徵,仍有待研究。本講次介紹目前已經掌握住的幾種盲鳗分類特徵,以及台灣研究者如何將其應用於盲鳗的種類鑑定,以及各物種之間的親緣關係研究。

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揭開腦細胞生物時鐘的神祕面紗

英國劍橋大學醫學研究委員會 (MRC) 分子生物實驗室研究團隊與Marco Brancaccio 博士利用顯微影像仔細觀察下視丘視交叉上核神經細胞、星狀神經膠細胞的生物鐘時間。視交叉上核的神經細胞是人體生物時鐘的標準時間,調控生理機能運作以二十四小時晝夜節律進行。為了觀察星狀神經膠細胞,他們利用特殊分子記號GFAP-GFP讓星狀神經膠細胞呈現螢光綠。研究團隊出乎意料發現神經細胞、星狀神經膠細胞不但有各自的生物時鐘,連調控、啟動的時間也各自不同,這微妙的相互作用對視交叉上核生物時鐘維持運作很重要。

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【科學史沙龍】〈你的白天身體不是你的晚上身體——生理時鐘如何看見藍光〉&〈大腦中的藍色精靈〉

地球每 24 小時自轉一周,這個規律的日夜週期,對於地球上的生物造成極顯著的影響。為了適應這個規律的週期變化,生物體內形成了一個內生性的生理時鐘,幫助個體準備即將來臨的外在變化。本講次說明生物體透過何種機制調節生理時鐘,以及人們在現代社會中該注意些什麼事情,避免生理時鐘受到干擾。

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