生命科學

花的內心世界—心皮(Carpel)(下)

花的內心世界—心皮(Carpel)(下)
國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所謝昀臻碩士

連結:花的內心世界—心皮(Carpel)(上)

被子植物各物種之心皮基本構造大致不變,然而細部形態特徵則依物種各異。就心皮之數目及生長方式而言,有些植物的雌花器僅由單一心皮構成(圖三a),常見者如豆科下的蝶形花亞科植物,與薔薇科梅屬植物等;另有一些植物的雌花器是由數枚彼此不相癒合的心皮所構成,稱為「離生心皮」(圖三b),常見者如毛茛科植物與薔薇科草莓屬或懸鉤子屬植物等;還有一些植物的雌花器是由數枚心皮彼此癒合發育而成,稱為「合生心皮」(圖三c),具合生心皮的植物眾多,不可勝數。更有一些植物心皮的生長發育方式無法被歸類於完全離生或完全合生,由此可知心皮的形態相當多樣。

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圖三、心皮多樣性—數目與生長方式。
a. 僅具有單枚心皮的李花。(謝昀臻攝)
b. 具有多枚離生心皮的禺毛茛。(謝昀臻攝)
c. 多枚心皮合生的七葉一枝花。(謝昀臻攝)

花的內心世界—心皮(Carpel)(上)

花的內心世界—心皮(Carpel)(上)
國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所謝昀臻碩士

花朵為被子植物的生殖構造,其樣貌千姿百態、繽紛多采,每每令人為之驚奇讚歎。同樣有趣的是,自然界中花朵的形態縱有千變萬化,但其終極目的皆是為了傳宗接代,生生不息。

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圖一、遼寧古果化石,心皮呈螺旋狀排列。

一般而言,典型的花包含「萼片」、「花瓣」、「雄蕊」、「雌蕊」,由外而內依序排列。萼片的集合為「花萼」,於花苞期在外側保護嬌嫩的花瓣,並在花朵開放時給予支持;花瓣的集合為「花冠」,在花苞時期保護內側的花部器官,綻放後則常具有吸引動物媒介以利傳粉的功能;

CA-125生物標記在診斷卵巢癌的應用與困境

CA-125生物標記 (Biomarker)在診斷卵巢癌的應用與困境
國立臺灣大學微生物所梁云馨碩士

生物標記(biomarker)是用以客觀檢測或評估生理及疾病發展,或預測及監測藥物作用的參數,隨著科學及醫學的進步,目前已被廣泛使用於疾病的診斷,並進一步使用於藥物標的開發。因牽涉到臨床診斷及治療,生物標記的選擇須非常謹慎,我們期待能找到的「完美」生物標記,需具備以下的條件:

  1. 安全且易於偵測
  2. 經濟
  3. 能被修飾做為藥物治療應用的潛力
  4. 具有性別及種族普及性

除此之外,在診斷亦須考慮到其敏感度(sensitivity)及特異性(specificity),而這兩個性質往往不易同時兼顧。

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卵巢癌組織切片:圖為H&E染色後顯微鏡下的低度惡性潛能黏液性卵巢癌組織切片。圖的右方是正常的簡單黏液性上皮細胞,而圖的左方呈偽複層纖毛上皮處則被診斷為低度惡性潛能腫瘤細胞。
圖上方呈葉狀體結構者為上皮細胞。
(來源:維基百科)

種系發生(Phylogenesis)

種系發生(Phylogenesis)
國立臺灣師範大學生命科學系何懿洲博士生

由於演化是十分漫長的過程,這也是研究種系發生的最大困難處,以現代科技來說種系發生無法直接通過觀察和實驗來驗證,現階段都以間接證據佐證為主。因此種系發生的研究並非是採用單一研究法而是綜合各領域研究證據而形成。目前研究種系發生是利用形態學和分子生物學兩種模式。

分子與細胞
【2014諾貝爾生醫獎特別報導】大腦GPS導航位置與網格細胞系統

【2014諾貝爾生醫獎特別報導】大腦GPS導航位置與網格細胞系統

John M. O’Keefe、May-Britt Moser、及Edvard I. Moser三位科學家,因發現大腦神經細胞能建立方位感與導航能力,共同榮獲2014 年諾貝爾生理學或醫學獎桂冠。此開創性的發現,對大腦如何呈現心智功能(mental function)及如何計算複雜的認知功能與行為,提供嶄新的觀點。 辨識與記憶所處環境及執行導航,大腦需具備環境的內在圖像及方向感。導航能力是大腦最複雜的功能之一,需整合多種感覺訊息、運動執行、記憶能力。這三位諾貝爾獎得主,徹底改變我們對大腦這些功能的理解。 O’Keefe發現海馬迴位置細胞(place cells),它能發出位置訊號及提供大腦空間記憶能力。Moser夫婦則發現緊鄰海馬迴(hippocampus)-內嗅皮質內側(medial entorhinal cortex)的網格細胞(grid cells),提供大腦內在座標系統(internal coordinate system)以執行導航。海馬迴位置細胞及內嗅皮質網格細胞,共同形成相連的神經細胞網絡,在空間地圖的計算及導航工作,扮演重要的角色。他們三者的工作攻變我們對基本認知功能的了解,且提供新的想法來解釋空間記憶的形成。

從紅火蟻(Solenopsi sinvicta)中,看見自私的基因

從紅火蟻(Solenopsi sinvicta)中,看見自私的基因
國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所張倪禎

在達爾文的物種起源(The origin of species, 1859)一書中,用天擇(nature selection)以及演化(evolution)解釋了大部份自然界的生物運作法則,除了一個尚未解決的謎團:關於膜翅目物種為何有不孕階級的工蟻來幫助可以繁殖的蟻后生存的這種利他行為,而不是產下自己的後代。

在一百多年後,W. D. Hamilton(1964)提出了一個假說來解釋這樣的現象,也就是我們所知的親擇(kin selection)-物種會傾向幫助跟自己親緣關係較近的個體。到這裡,都是在討論個體層級之上的選擇行為,而Richard Dawkins(1976)進一步提出了一個假說來解釋此種演化的過程:他認為基因才是演化的單位,而物種選擇幫助親緣關係近的個體,其實都是基因在主導--基因傾向讓跟自己相似的基因一起保留到下一代,而這也稱作自私基因(The selfish gene)。

雌性選擇(Female choice):面天樹蛙雄蛙重疊鳴叫對雌性選擇的影響

雌性選擇(Female choice):面天樹蛙雄蛙重疊鳴叫對雌性選擇的影響
國立清華大學生命科學系學士班2012級辜昱嘉

除了生存競爭的「天擇」,擇偶也是演化動力的來源,雄性間競爭與雌性的交配機會,失敗者並非死亡,只是在子代數目上吃虧。然而往往雌性才具有生殖主導權,雌性從眾多雄性中選擇配偶以繁殖基因優良的子代,或僅依雌性本身的狀況(如:存活力、生殖力)做選擇(Bourne, 1993)。

兩棲類以聽覺作為主要溝通媒介,發出鳴叫聲來傳達訊息。求偶叫聲可透露雄性品質(如:體型、年齡)與位置,雌蛙可依據雄蛙鳴叫聲傳送的訊息來選擇雄蛙進行交配。而當有兩隻以上個體鳴叫時,個體鳴叫的時間點會影響鳴叫是否重疊。在多數自然情況下,雄蛙彼此會錯開鳴叫,如此雄性較容易由鳴叫聲去衡量競爭者的優勢程度(Schwartz, 1987)。

具有聚集展示(lek)行為的蛙類,雄蛙會聚集在一個展示場鳴叫吸引雌蛙靠近,整個生殖過程中雄蛙並不提供除生殖細胞外的任何資源給雌蛙,雌蛙主要靠雄蛙的鳴叫聲來選擇雄性。而具有領域性的蛙類,雄蛙會藉由打鬥佔據較好的生殖位置以吸引雌性,對雌蛙而言,選擇的依據不單只是雄蛙的鳴叫聲,還有雄蛙所掌控的環境資源,如生殖棲位,因此鳴叫聲所代表的雄性優勢程度就不再是雌蛙進行雌性選擇時唯一、且最重要的參考要素。

DNA甲基化

DNA甲基化 (DNA methylation)
臺灣大學生命科學所102級周運浩碩士生

當談到表觀遺傳,不免會很快地聯想到「DNA甲基化」這樣的調控機制,DNA 甲基化是一種將甲基團附加在腺嘌呤或胞嘧啶上的生化反應。DNA 甲基化會穩定的改變細胞中的基因表現,在細胞分裂或是要從胚胎幹細胞分化成特定組織時,其結果大多是永久而且不可逆的,也可防止細胞轉回成幹細胞或是轉換成其他種類的細胞。

DNA 甲基化通常在形成合子時被移除並且重新建立於發育時的細胞分裂,然而最近的研究指出通常是甲基團發生羥基化而非將甲基團完全從合子移除。某些影響基因表現的甲基化修飾是會遺傳的,並且產生基因銘印(genomic imprinting)。

內噬作用

內噬作用 (Endocytosis)
國立臺灣師範大學生命科學系胡琬琳學士

內噬作用又可稱作胞吞作用,$$\mathrm{endo-}$$在胞內之意,$$\mathrm{-cytosis-}$$吞食之意,顧名思義大抵可解釋為吞入胞內。胞吞作用是一種物質不需穿越細胞膜而進入細胞內的運輸過程,因為大部分的重要物質(例如:蛋白質)為大分子且具有極性,無法任意穿過親水性的細胞質或是細胞膜運輸進入細胞內。藉由細胞膜的內凹以及細胞膜的融合使膜內產小囊泡,不同的產生囊泡運輸機制決定其為何種類型內噬作用。

纖維質體

纖維質體 (Cellulosome)
國立臺灣師範大學生命科學系胡琬琳學士

微生物分解植物細胞壁在地球的碳循環中扮演重要角色,大多數的植物細胞壁是由纖維素 (cellulose)、半纖維素 (hemicellulose)、木質素 (lignin)及果膠 (pectin)所組成,這些成分可以被酵素所分解,產生葡萄糖、五碳糖及其他小分子量的含碳化合物,最後被生物體代謝產生二氧化碳,進入碳循環。

雖然纖維素大量存在於自然界中,但因為其不溶於水且以具氫鍵的結晶纖維狀結構存在,所以相當難被分解。在厭氧微生物的細胞表面,有一種被稱為纖維質體 (cellulosome)的酵素複合體 (complex),能用以分解纖維素。

纖維質體最主要的組成成分為骨架蛋白 (scaffoldin),為一可整合酵素(如可分解纖維素的酵素)的蛋白質,具有黏結蛋白模組 (cohesin module),可與不同的酵素和纖維質體的其他成分結合。而與骨架蛋白結合的酵素具有錨定蛋白結構區 (dockerin domain),可穩定的與骨架蛋白的黏結蛋白模組結合,黏結蛋白模組與錨定蛋白結構區的交互作用調節不同酵素組成複合體 (complex)的過程,也說明了複合體具有高穩定性的原因。而骨架蛋白常具有一纖維素結合結構區 (cellulose-binding domain),以使酵素複合體辨認並結合至纖維素受質 (cellulosic substrate)。

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