螢火蟲發光原理的妙用
國立成功大學生命科學研究所碩士蔡宗樺
編譯來源：科学技術振興機構2013年5月21日《人工的に作り出したホタルの光の明滅を使って》
日本研究團隊，利用螢火蟲發光的原理，開發出一種可以長時間且穩定以人工螢光明滅變化，來監測動物體內pH值的方法。(圖片來源：維基百科)
大家也許都知道，螢火蟲那夢幻的螢光，是雄螢火蟲求偶的信號。但現在螢光除了求偶的功能以外，東京大學大學院理學系研究科的服部滿特任研究員、小澤岳昌教授，以及北海道大學保健科學研究所的尾崎倫孝教授等，利用螢火蟲發光的原理，開發出一種可以長時間且穩定的以人工螢光明滅變化，來監測動物體內pH值的方法。
為什麼要監測動物體內的pH值變化？正常細胞為了讓蛋白質有效率的工作，會自行調節pH值，使之維持在7.2至7.4左右。但如果細胞處於不正常環境中，便無法正常的保持其pH值。目前已知當細胞癌化或呈現低氧狀態時，細胞內pH值會下降，也就是酸性化，而被病毒感染時，pH值也會大幅變化。
在培養細胞中監測細胞內pH值變化很容易，但是在活體動物內測量細胞中的pH值，必須在不破壞細胞，維持存活的狀態下，長時間測量並穩定觀察，這絕不是一件容易的事。目前使用的方法是，利用非螢火蟲的螢光性標識物質─螢光探針，將其滲透進細胞內再從外部照光，藉由放出螢光的波長計算出pH值。然而在活體動物，將很難正確的測得細胞發出的光，而且長時間以光持續照射細胞也會對細胞造成很大的傷害。因此急需一項可以在活體動物內，長時間且穩定監測pH值的技術。
研究團隊利用螢火蟲自體發光的原理，利用產生螢光的「螢光酵素」和禾本科植物燕麥的光受體蛋白質（LOV2），開發出新的螢光探針。由於當藍光照射到 LOV2蛋白質區域時，會使其結構產生變化，停止照射後又會回復成原來的結構，因此研究團隊把來自螢火蟲的螢光酵素前端部分，結合到LOV2蛋白質區域，其後再接上來自甲蟲的突變螢光酵素後端，形成一個融合蛋白。這個融合蛋白，具有如同一般螢光蛋白的發光現象，但是以藍光照射，其發光會暫時減弱，停止照射後會慢慢回復到原來的發光強度。這個新的發光探針被命名為「光去活化螢光酶」。
在酸性環境下，光去活化螢光酶被藍光照射後，其回復到原本發光的時間會產生延遲。也就是說，藉由測量發光回復時間可以監測周圍的pH值。將光去活化螢光酶實際導入活小鼠腳尖皮下，並照光之後，發光現象確實先暫時減弱，然後才回復原本的發光。
腸內細菌影響免疫力
國立臺灣大學生命科學系助教范姜文榮
編譯來源：東京大學2013年7月11日學術發表《制御性T細胞を誘導するヒトの腸内細菌の同定と培養に成功 -炎症性腸疾患やアレルギー症に効果-》
誘導調節性T細胞的人體腸內細菌，對腸炎與過敏具有療效(圖片來源：flickr用戶University of Michigan MSIS)
日本東京大學新領域創成科學研究所附屬跨領域情報中心，與理化學研究所組成的共同研究團隊，首次成功辨識出人類腸內特定細菌群，能誘導調節性T細胞，具有抑制免疫反應及抗發炎功能。
過度免疫反應所導致的過敏或腸炎等病徵，其發病與T細胞有關。T細胞是屬於淋巴球的一種，具各式各樣已分化的T細胞型式，這些已分化的T細胞大致可分為「活化免疫T細胞」與「抑制免疫T細胞」，調節性T細胞是屬於抑制免疫機能的類別。免疫患者與自我免疫患者，有過度旺盛的自我免疫反應，其發病的主要原因，是由於調節性T細胞的數量太少，其抑制功能無法正常運作。因此如能以人為方式控制調節性T細胞的數量，就有希望協助治療各種免疫系統病患，減輕其症狀並且預防發病。
雖先前此研究團隊的本田博士等人，已於老鼠實驗中發現，在腸管內的調節性T細胞數量為其他臟器的3倍以上，並發現腸內細菌內，具有屬於格蘭氏陽性菌、能形成「芽孢」的梭狀桿菌屬細菌（Clostridium），需要調節性T細胞的誘導，但是經辨識出的腸內細菌均來自老鼠腸內。如要應用於人類疾病，有必要進行人體腸內細菌的辨識，再加上人體消化管內也存在許多梭狀芽孢桿菌屬細菌，有必要進一步研究能誘導調節性T細胞的人類腸內細菌。
本次研究將健康成人的糞便投與無菌老鼠，形成具有人體腸內細菌群聚的老鼠，此老鼠大腸內出現比無菌老鼠多的調節性T細胞，強烈顯示存在能誘導調節性T細胞機能的人體腸內細菌族群，經基因體全序列解析，發現此細菌族群是由梭狀芽孢桿菌屬的17種菌種所組成。
義肢再進化：不只能動，還能感受
國立臺灣大學科學教育發展中心特約編輯曾郁蓁
編譯來源：《Neuroprosthetics: Once more, with feeling》
相信在忙不過來的時候，許多人都曾經想過要是能多一隻手或腳就好了。人類的神經與肌肉系統是非常精緻完美的系統，如果能多出一兩隻手腳，還真的會大大的改變我們生活的方式。我們的四肢質量既輕、感受靈敏、又能作出各種精細的移動，萬一失去了其中一部分，就會造成極大的不便。雖然目前市面上已有許多製作精良的輔具，但還是無法提供肢體殘障人士全面的功能。因此有許多的研究者與工程師們便致力研究，如何才能使肢體殘障礙者重獲原來的自由。
科學家已研發出能用能意念操縱的神經義肢，在心隨意轉的神經義肢已經具體化的時代，下一步則是找回肢體的感覺。(圖片來源：自然期刊)
一般的義肢最不方便的地方，就是只能仰仗外力、不能夠隨心所欲地移動，這些義肢除了支撐與美觀之外，鮮少有其它的功能。然而已有研究者與工程師們突破了這個功能上的限制，研發出能夠用大腦控制的「神經義肢」（Neuroprosthetics）。神經義肢顧名思義便是用神經迴路來控制的義肢，這些神經迴路與大腦中原本就掌管動作神經的區域連接，經過一段時間的訓練之後，就可以讓人光用「想」來移動義肢，甚至可以拿取眼前的物品。
能以意念操縱義肢聽起來已經很酷了，然而，當前最尖端的研究團隊還想讓這些義肢去感覺外在世界。人體的四肢包含運動神經與感覺神經。運動神經受損，大腦無法控制肢體運動，因而限制了活動，造成生活上的極大不便；感覺神經受損，就沒辦法將外在刺激的訊息傳入大腦。必須藉由感覺神經與運動神經兩者的協調運作，我們才能隨時調整細微的肌肉運動，完成像穿針、扣鈕釦、拿取蛋糕水果等細膩的動作。
但我們要如何才能透過冰冷的機器感受到外在的溫度與物體的質地呢？目前的研究有3種取向：1.藉由斷肢所留下的神經元連結到腦部神經中樞；2.改變神經迴路連結到其他部位的皮膚；3.直接連結到中樞神經的感覺神經元受體。與斷肢所留下的神經元直接連結是個很直接的作法，目前美國猶他大學（University of Utah in Salt Lake City）與凱斯西儲大學（Case Western Reserve University）的兩組研究團隊都已得到初步的好結果。他們讓義肢產生細微的電流去刺激斷肢部分的神經元，受試者們都表示體驗到了栩栩如生的感覺。然而這樣的方式還是有所不足，因為這樣直接刺激的方法可能會造成某些神經元的損傷。
凝血機制（Coagulation）
臺北市立第一女子高級中學二年級洪采媚
為什麼血會乾掉—凝血機制與其重要性
大家多少都有流過鼻血的經驗吧？ 那麼你是否曾想過，若一直血流不止，會是多可怕的夢饜呢？
在我們在受傷之後，身體會啟動凝血機制，而凝血酶就像身體內的小護士，能幫助傷口止血癒合。
那到底什麼是凝血酶呢？
它是一種蛋白質水解酶，是凝血酶元藉凝血活酶和鈣離子的作用而成的纖維蛋白，能夠使溶在血漿中的纖維蛋白元(fibrinogen)，轉變成不溶性的網狀結構，此結構就是我們耳熟能詳的纖維蛋白(fibrin)。纖維蛋白能固定血小板，形成血栓(thrombi)覆蓋在傷口，使血液產生凝結不再流出血管，維持血液流動的順暢。
如果血管堵塞會有什麼症狀呢？
有許多心血管疾病就是因為血栓阻塞血管，導致血液無法順暢流動，讓組織壞死、動脈栓塞，嚴重甚至還有致命的危險，可見在人體生理機能中，凝血酶扮演多麼重要的角色。
螢光原位雜合技術 (Fluorescence in situ hybridization, FISH)
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理林如愔
螢光原位雜合技術（FISH）是一種細胞遺傳學技術，可以用來檢測基因體上面特定核苷酸序列的存在，亦可藉由檢測信使RNA（mRNA）的表現量來觀測基因的表現。其基本原理如圖一所示：在小片段的DNA探針上以缺口轉化法（nick translation）標定Dig-dUTP或Biotin-dUTP，接著取一片經由福馬林（formalin）固定好的組織切片，將帶有標定的單股DNA探針與之進行雜合，完成之後使用螢光標定的Anti-Dig/Biotin抗體（antibodies linked with a fluorophor）進行檢測。此抗體會專一性結合上樣本中已經被Dig/Biotin標記引子雜合的核酸，螢光標定的抗體可在螢光顯微鏡下被觀測到螢光。
解開龜甲的進化起源
國立臺灣大學生命科學系助教范姜文榮
編譯來源：日本理化學研究所2013年7月9日訊
由於烏龜在演化過程中，失去了肋骨周圍的肌肉。因此，為何烏龜的肋骨僅在背側擴張，卻未形成覆蓋肋骨的肌肉，將是今後解開此進化過程的新課題。(圖片來源：維基百科)
烏龜是長壽的代表物種，有存活超過一百多年的紀錄。牠們的頭部與四肢可縮進「龜甲」內，因此龜甲是用來保護身體、抵抗外敵的特殊構造。龜甲是由背側的「背甲」與腹側的「腹甲」所構成，而背甲是由肋骨與背骨兩者癒合而成，因此烏龜活著的時候，龜甲無法與身體分離。
包括鱷魚、某些種類的恐龍及犰狳等脊椎動物，背部具有骨骼般盔甲。這些位於肌肉的外側的骨骼般盔甲，稱作「皮骨」（dermal bone）組織。皮骨的發育過程與肋骨及四肢骨骼不同，皮骨在骨骼形成前，先發育成「軟骨」的構造；在烏龜類胚胎，不僅先形成軟骨構造來進行骨骼形成，接著擴展成板狀構造，擴張的板狀構造於其肋骨間的空隙迅速地充滿物質，最後形成一體的背甲。
