生命科學

海洋生物學的歷史II : 近代的海洋生物學研究

2014/11/27
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海洋生物學的歷史II : 近代的海洋生物學研究 (The History of Marine Biology II)
國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所碩士陳易揚

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圖一. 遙控式水下載具(Remotely Operated Vehicles, ROV)。
(圖片來源: http://www.amiinter.com/samples/denmark/acquisitions.html)

1826年後，為了取得海洋生物的活體研究樣本，海洋生物學家不只跟著登上船艦，甚至開始在海岸邊著手實驗。最早在海岸邊定期從事研究的海洋生物學家是法國的Henri Miline Edwards與 Victor Andouin。爾後許多海洋生物學家紛紛跟進。為了能收藏大量標本與提供海洋生物學家從事長期研究，在海岸邊建立永久的實驗室成為時勢所趨。第一座海洋生物研究室The Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZN)位於義大利，於1872年成立，是海洋生物研究的一大里程碑，此後各地的海洋生物研究室如雨後春筍不斷冒出。二次世界大戰後，聲納(Sonar)與水肺(Scuba)紛紛被引進至海洋生物調查，使海洋生物研究有了劃時代的進步，特別是水肺的使用更讓海洋生物學家能真正親身探索水面下的神祕世界。

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海洋生物學的歷史I : 早期的海洋生物學研究

2014/11/27
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海洋生物學的歷史I : 早期的海洋生物學研究 (The History of Marine Biology I)
國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所碩士陳易揚

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圖一. 由庫克船長領軍的奮進號。
(圖片來源: http://www.reypastor.org/departamentos/ding/doi/index.htm)

蔚藍無邊的海洋孕育了無以計數的生物，更是地球生命的起源地。海洋不僅提供了人類豐富的食物來源，我們日常生活中許多藥物與原物料更是取自於海洋生物。研究海洋生物與海洋環境中生命現象的科學就是海洋生物學(Marine Biology)，海洋生物學是門發展悠久的綜合性生物學研究，並與海洋地理、海洋化學等海洋科學研究緊密連結。

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G蛋白質耦合受體-2（G protein couple receptor）

2014/11/26
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G蛋白質耦合受體-2（G protein couple receptor）
國立臺灣大學生命科學系岳威廷碩士

G蛋白耦合受體是細胞表面種類上最多的一類受體，透過名為G蛋白的嘌呤核苷酸結合蛋白（guanine nucleotide-binding protein）作用將外來訊息傳遞進入細胞。目前有將近1000種G蛋白耦合受體已經被發現，可分別與類花生酸（eicosanoid）、多種神經傳導物質（neurotransmitter）、神經胜肽（neuropeptide）和胜肽荷爾蒙（peptide hormone）等的訊息分子結合。再者，感光細胞中的視紫紅質也是一種G蛋白耦合受體，可以被光所激活。由於G蛋白耦合受體參與很多生理反應，目前已知，大約40%的現代藥物都與G蛋白耦合受體有關。

G蛋白耦合受體的研究最早建立在研究荷爾蒙如何調控環形ATP（cyclic ATP）。例如：當嗅神經的纖毛接收氣味分子時，會活化腺苷酸環化酶（adenylyl cyclase）及增加環狀腺苷單磷酸（cAMP），除此之外，這些反應的進行被發現是需要鳥苷三磷酸（GTP）的參與，這些結果指向氣味分子會經由活化細胞膜上的G蛋白耦合受體活化腺苷酸環化酶導致環狀腺苷單磷酸的增加，而環狀腺苷單磷酸的增加則會開啟鈉離子通道（Na+ channel），開啟神經訊號傳導。

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G蛋白

2014/11/25
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G蛋白 (guanine nucleotide-binding protein)
國立臺灣大學生命科學系岳威廷碩士

G蛋白是鳥苷酸結合蛋白 (guanine nucleotide-binding protein) 的簡稱，是由三個不同分別被命名為α、β及γ的次單元所構成，所以G蛋白也被稱為異源三質型G蛋白（為了和其他嘌呤核苷酸結合蛋白做區別）。α次單元會透過和嘌呤核甘酸結合來調控G蛋白的活性：當α次單元和鳥苷雙磷酸 (GDP) 結合時，會和β及γ次單元形成耦合體，此時G蛋白呈現未活化狀態；當G蛋白耦合受體接上訊號分子後，會造成α次單元的GDP被GTP置換而活化α次單元，接著使α次單元和β/γ次單元分離，活化後的α次單元和β/γ次單元會各自開啟下游的訊息傳遞機制。

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G蛋白耦合受體作用機制示意簡圖。（岳威廷繪圖）

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抑癌基因（Tumor Suppressor Gene）──下

2014/11/24
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抑癌基因（Tumor Suppressor Gene）──下
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生黃培綺

連結：抑癌基因（Tumor Suppressor Gene）──中

抑癌基因的產物也就是蛋白質，即抑癌蛋白，有些抑癌蛋白在調控上對於細胞週期有著減緩或抑制的功能，而有些抑癌蛋白對於細胞凋亡有促進的功能，另外更有些是對於細胞週期的調控與細胞凋亡的促進，這兩種功能兼具的抑癌蛋白。以目前科學研究對抑癌蛋白的功能了解，大致可區分為下列五種類群：

（一）抑制細胞週期持續進行的基因，若這些基因在細胞週期中沒有表達，則細胞週期就會中斷無法持續下去。有些抑癌蛋白就是抑制這類基因的表達，從而有效地抑制細胞的分裂。

（二）和細胞中受損的DNA結合，有些抑癌蛋白能與細胞週期中受損的DNA結合，使細胞停止分裂。若在細胞週期中有受損的DNA存在，則這個細胞不該進行細胞分裂，若DNA受到的損傷能修復，則細胞週期就能持續進行下去。

（三）促進細胞凋亡，當細胞週期中受損的DNA無法被修復的情況存在下，有些抑癌蛋白就會促進這個細胞開始細胞凋亡（計畫性細胞死亡），藉由少部分的細胞凋亡，進而來消除可能對生物體造成的更大危害的威脅，也就是防微杜漸。

（四）有些抑癌蛋白會參與細胞黏著，來防止腫瘤細胞的擴散，阻斷腫瘤細胞之接觸抑制的功能（正常細胞在生長擴散時有接觸抑制的功能），並抑制腫瘤轉移，這些蛋白也就是抑制轉移蛋白。

（五）DNA修復蛋白，若此類蛋白的基因突變，則產生癌症的風險會增加。例如：HNPCC基因的突變會導致罹患大腸癌的機率增加，MEN1基因的突變會使罹患多發性內分泌腫瘤的機率增加，BRCA基因的突變會造成罹患乳癌的機率增加。此外，若是降低DNA的修復率，則會增加突變率並造成突變在細胞中累積，最後將導致抑癌基因的失活，或是致癌基因的活化，進而造成癌症的發生。

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抑癌基因 ─ 中

2014/11/24
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抑癌基因 (Tumor Suppressor Gene) ──中
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生黃培綺

連結：抑癌基因（Tumor Suppressor Gene）──上

抑癌基因與致癌基因的功能相反，是一類抑制細胞過度生長、增殖的基因，也因此能抑制腫瘤的形成，進而抑制了癌症的產生。腫瘤就是因為細胞過度地生長、增殖所造成的細胞的異常病變。簡單區分致癌基因與抑癌基因導致癌症的差異，關鍵性的重點就在致癌基因是從原致癌基因活化，使正常細胞轉變為癌細胞，進而造成癌症的產生；而抑癌基因是因為失去功能（失活），結果讓正常細胞轉變成癌細胞，才會造成癌症的發生（圖三）。

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抑癌基因（Tumor Suppressor Gene）──上

2014/11/24
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抑癌基因（Tumor Suppressor Gene）──上
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生黃培綺

除了致癌基因（oncogene）外，還有另一群基因與致癌基因的功能相反，是抑制癌症發生的一群基因群，那就是所謂的「抑癌基因（tumor suppressor gene或antioncogene）」。

抑癌基因，又譯為「腫瘤抑制基因」、「抑瘤基因」、「抗癌基因」或「隱性癌基因」。最後一個譯名「隱性癌基因」是相對於致癌基因（oncogene）在遺傳學上的特徵表現是「顯性」，顯性的意思是指說控制同一性狀的兩個等位基因（allele）中，只要其中有一個等位基因發生異常或缺失，就會表現出異常的性狀。而「隱性」是指在控制同一性狀的兩個等位基因中，只有其中一個等位基因發生異常或缺失的話，另一個正常的等位基因，還是能維持細胞正常的生理功能，不會引發癌症的產生；抑癌基因是要在兩個等位基因同時都發生異常或缺失的情況下，才會表現出異常的性狀，也就是當抑癌基因的兩個等位基因都出現問題的情況下，就可能引起癌症的發生。

fig1 圖一、致癌基因譬喻卡通示意圖。原致癌基因維持細胞正常生長，當原致癌基因活化成為「致癌基因」，細胞生長將不受控制，最後導致癌症的發生。把細胞想像成一台車子，油門能控制車速多快，原致癌基因就像車子中的油門一樣，原致癌基因能決定細胞的生長與分化的速度，而致癌基因就像是被踩到底凹陷壞掉了的油門一樣，讓細胞的生長與分化失去控制。（黃培綺繪製）。

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保育生物學（Conservation Biology）（下）

2014/11/22
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保育生物學（Conservation Biology）（下）
國立臺灣師範大學生命科學系何懿洲博士生

連結：保育生物學（Conservation Biology）（上）

（二）移地保育（ex situ conservation）

當物種族群在其自然棲地面臨滅絕機率比存活機率高，就地保育太困難或無法實行時，可以考慮對某些或所有物種進行移地保育。動物園和植物是最普遍的移地保育方式，不僅提供環境、食物、照護的功能，並具有教育宣導的意義。而蒐集並保存植物種子或組織的種原庫也是一種方式，保存大量的植物品系，不僅提供育種研究、基因轉殖材料，也可將原生種引回被破壞的生態環境中，期使自然生態回復。位於臺灣霧峰的國家作物種原中心（圖二），典藏約6萬多種的農糧食作物種種原；挪威的斯瓦爾巴世界種子庫（Svalbard International Seed Vault）位在距北極約1000公里的斯瓦爾巴群島，為一個保存全世界農作物種子的貯藏庫。然而，移地保育成功，並非就是自然保育，只有將物種再引入原棲地生存並得以生存繁衍時，移地保育才會具有真正意義。

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圖二、國家作物種原中心種子長期保存庫。[1]

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保育生物學（Conservation Biology）（上）

2014/11/22
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保育生物學（Conservation Biology）（上）
國立臺灣師範大學生命科學系何懿洲博士生

保育生物學（conservation biology）是因應生物多樣性危機而形成的學科，目的是希望瞭解人類活動對物種、棲地和自然生態的影響，尋求對策以避免物種滅絕及生態系崩潰。保育生物學結合多個學術領域，核心學科有：生態學、分類學、動物行為學、遺傳學、島嶼生物地理學、復育生態學等，以及其他相關學科：地理學、氣象學、土壤學、生態系經營學、經濟學、人類學、社會學、哲學、法學、環境倫理學、教育等。

生物多樣性（biodiversity）包括三個層級：基因多樣性（genetic diversity）、物種多樣性（species diversity）以及生態系多樣性（ecosystem diversity）。目前幾乎所有地區的生物多樣性在此三個層級都在下降中。

學者Norman Myers依據研究調查定出生物多樣性熱點（biodiversity hot spot），熱點中之棲地具有高度生物多樣性，有許多特有種生物生存著，但卻正遭受人為破壞的威脅，定出的熱點希望能透過世界性的努力優先給予保育。要被劃定為生物多樣性熱點的區域需要符合以下兩個標準：(1) 有0.5%或1500種的維管束植物是特有種；(2) 失去了70%以上的原生植被。目前在全世界已定出33個生物多樣性熱點（圖一）。這些熱點有將近全球60%的植物、兩生類、爬蟲類、鳥類和哺乳類，而且很多是特有種。

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圖一、生物多樣性熱點。
綠色區域為Norman Myers於2000年公布的熱點，紫色區域為後續增加的熱點。[1]

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鋅離子運輸蛋白調控B淋巴細胞初期發育

2014/11/21
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鋅離子運輸蛋白調控B淋巴細胞初期發育(Zinc transporter regulates early B-cell development)
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：亜鉛はB細胞の生存・維持に重要

鋅離子是生物體代謝的必要微量元素，若代謝異常，會引發糖尿病、味覺異常、皮膚病變、生殖機能下降、及免疫不全等。目前認為細胞內鋅離子濃度，受到鋅離子運輸蛋白(transporter)的調控。存在細胞內的鋅離子，擔任訊息傳遞的角色，在細胞內訊息傳遞控制扮演重要的角色。

觀察鋅離子運輸蛋白「ZIP13」基因缺失(gene deletion)大鼠，會出現骨骼、牙齒、皮膚等硬組織或結締組織的異常，目前已知ZIP13在骨骼形成相關的增殖因子BMP、或於組織發育、細胞分化等扮演重要角色的增殖因子TGF-β之訊息傳遞調控有關。另外，「ZIP14」基因缺失老鼠，會出現軟骨骨化、以及成長賀爾蒙生成、醣類生成等異常，因此瞭解ZIP14與賀爾蒙等訊息傳遞至細胞內G蛋白偶聯受體1的調控有關。

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