遺傳

卵巢經基改也能產生精子

卵巢經基改也能產生精子
(Ovary can also produce sperms by gene manipulation)
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:「精子になるか、卵になるか」を決めるしくみの発見 〜生殖細胞で働く性のスイッチ遺伝子を同定〜

大多數動物為了繁殖後代,需要產生精子與卵細胞。過去已知精子與卵細胞是由生殖母細胞(配子形成細胞,germ cell)所產生。精子與卵細胞分別由精巢或卵巢產生,兩者合稱為生殖腺(gonad)。生殖腺由生殖母細胞以及包圍在外圍的體細胞(somatic cell)所構成。目前認為在大部分的脊椎動物,生殖腺的體細胞之性別決定後,受到體細胞影響,才決定生殖母細胞是產生精子,或是卵細胞。

遺傳漂變

遺傳漂變 (Genetic drift)
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理林如愔

在族群中,只會有一部分的個體有機會繁衍後代,傳遞他所攜帶的基因,原因並不是他比其他個體優秀,只是純粹機率問題。這種隨機率產生的遺傳漂變是無可避免的,可以發生於所有的生物族群。遺傳漂變屬演化的基本機制,與天擇、突變、遷徙並列,而遺傳漂變究竟是如何發生的呢?

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圖一 遺傳漂變的發生

在小族群中,特殊等位基因的出現頻率可能偶然地發生徹底的改變,某些等位基因可能全部由少數幾個個體攜帶,如果這些個體未能成功繁衍子嗣,便使得這些等位基因意外地遺失。如圖一中意外被踩死的綠色甲蟲,使得綠色甲殼的等位基因在這個小族群出現的頻率下降(意外地),這種等位基因頻率發生隨機變化,如同頻率漂變,即稱為遺傳漂變(genetic drift)或是等位基因漂變(allelic drift)。綠色甲蟲的例子是將問題過度單純化,現實中更多等位基因頻率的改變是不會表現在生物的外觀上,所以遺傳漂變其實一直都在發生。

阻止珊瑚滅絕─解析珊瑚共生藻基因體

阻止珊瑚滅絕─解析珊瑚共生藻基因體
國立臺灣大學生命科學系助教范姜文榮

編譯來源:《Draft Assembly of the Symbiodinium minutum Nuclear Genome》

p10

隨著地球的溫暖化、海水酸化等因素,使珊瑚礁面臨危機,已有研究報告指出地球三分之一的珊瑚礁已漸漸消失,許多國家的政府單位全力進行防止地球暖化與珊瑚礁保護的工作。(圖片來源:維基百科)

日本沖繩科學技術研究所、日本國立遺傳學研究所、日本國立生物資訊學研究所及東京大學醫學基因科學系等研究團隊,首次成功解析出與珊瑚共生的蟲黃藻1基因體,該研究團隊先前已於2011年率先成功解析珊瑚基因體,因此獲得宿主─珊瑚與共生者─蟲黃藻兩者的基因體資訊。透過基因體的遺傳資訊,將對進一步解析珊瑚與蟲黃藻間的共生關係有重要的幫助。

珊瑚礁與熱帶雨林並列為生物多樣性最豐富的地區,另因與漁業及觀光有關聯,使珊瑚礁也成為經濟上非常重要的場所。但是隨著地球的溫暖化、海水酸化等因素,使珊瑚礁面臨危機,已有研究報告指出全部地球的1/3珊瑚礁已漸漸消失,許多國家的政府單位全力進行防止地球暖化與珊瑚礁保護的工作。

為了保護珊瑚礁,有必要理解製造珊瑚礁的主角─珊瑚的生物特性,造礁珊瑚雖與水母、海葵等同樣是刺絲胞動物,但是造礁珊瑚具備其他刺絲胞動物少有的2個重要特徵:其一是造礁珊瑚與屬於渦鞭毛藻的蟲黃藻維持細胞內共生關係,因此可自蟲黃藻獲取營養物質而存活。另一特徵是具有利用二氧化碳製造碳酸鈣骨骼、形成珊瑚礁的能力。造礁珊瑚與蟲黃藻之間具有絕對的共生關係,如果發生蟲黃藻離開珊瑚或在珊瑚內死亡的情況,就會造成珊瑚白化現象,狀況嚴重時會影響珊瑚生存甚至死亡,因此有必要理解下列問題:珊瑚與蟲黃藻是如何維持其共生關係?為何海水溫上升等刺激會造成共生關係的崩解?

老爸爸的遺傳風險

大部分的基因突變是無害的,但是史帝文森研究團隊研究發現,有些基因突變與小孩罹患自閉症及思覺失調症有關。該團隊表示,雖然他們的研究尚無法證實,比起年紀較輕者,年紀較長為人父者,較容易遺傳與疾病發生相關或有害的基因給小孩,從資料看來如此推論相當合理。先前一些研究指出,小孩被診斷出罹患自閉症的機率,隨著小孩出生時父親年齡愈高而增加。而根據二○一二年發表針對七十八組母親、父親及小孩的完整基因排序的研究結果,發現了數十個與自閉症發生相關的新突變基因,並且發現突變基因來自父親的機率,是來自母親四倍。 此研究結果或可有助解讀,泛自閉症候群病例近年來明顯增加的趨勢。根據美國疾病控制與預防中心在二○一二年的報告,每八十八個美國小孩中,就有一人被診斷出罹患泛自閉症候群,比起二○○七年增加了百分之七十八。病例的增加,或許部分可歸因於更先進及較徹底的自閉症診斷過程,但是加州大學洛杉機分校神經生物學家蓋舒文(Daniel Geschwind)表示,「我認為我們將會發現,地球上若某地區男人年紀很老才為人父,該地區小孩罹患自閉症的機率一定偏高」。

亨丁頓舞蹈症(Huntington’s Disease)

亨丁頓舞蹈症(Huntington’s Disease)
臺北市私立文德女子高級中學生物科鄭雅文老師/國立台灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

疾病發現者喬治·亨丁頓

亨丁頓舞蹈症為體染色體顯性遺傳導致的腦部退化疾病,患者的子女通常有1/2的機率會遺傳到該病,此疾病由美國醫學家喬治亨丁頓(George Huntington)於1872年發現,因而得名。

它的起因是第四對染色體內Huntingtin基因的CAG三個核苷酸序列大量異常重複,該異常基因 產物,會累積在神經細胞內,造成紋狀體部分的大腦神經細胞死亡。

依照發病年齡,可分為兩大類:第一類為成人或典型患者,通常發病年齡是在四、五十歲左右; 第二類為少年型患者,在二十歲以前就會發病,通常是Huntingtin基因的CAG三個核苷酸序列重複次數太多。

轉錄(遺傳學)

轉錄(遺傳學)(Transcription (genetics))
國立新莊高級中學陳偉民退休教師/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

轉錄,又稱為RNA合成,是製造一段與DNA序列相對應的RNA副本。RNA與DNA都是核酸,使用核苷酸的鹼基對作為互補語言,有正確的酶存在時,DNA與RNA之間可交互轉換。在轉錄的過程中,RNA聚合酶先讀取DNA序列,接著RNA聚合酶產生互補、反向平行的一股RNA。與DNA複製不同,原來DNA中所有的胸嘧啶,轉錄後在RNA副本中均出現尿嘧啶(U)。

遺傳密碼

遺傳密碼 (Genetic code)
國立新莊高級中學陳偉民退休教師/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

遺傳密碼是一系列的規則,活細胞根據這些規則將編譯在遺傳物質(DNA 或傳訊RNA 順序)的資訊轉譯成蛋白質的胺基酸順序。遺傳密碼定義參核苷酸順序(又稱密碼子)與胺基酸之間的對應關係。核酸順序中的三碼的密碼子通常明確指向特定的胺基酸(不過在某些情況,不同位置的同一組密碼子會對應至兩個截然不同的胺基酸,依每一個位置前後核苷酸順序而決定對應至何種胺基酸)。因為絕大多數基因是以同一套精確的密碼編譯(參看RNA密碼子表),這一套特殊密碼被稱為典範密碼、標準密碼或遺傳密碼,不過,事實上仍有其他密碼。因此,典範密碼並非一體通用。例如,對人類而言,在粒線體合成的蛋白質並不遵守典範密碼。

RNA密碼子表

本表標出64組密碼子及其對應之胺基酸,傳訊RNA的方向性為5’到3’

註:密碼子AUG一方面是甲硫胺酸的密碼,同時也當作起始點,由傳訊RNA密碼區的第一個AUG開始轉譯為蛋白質。

利用果蠅模式動物來研究人類遺傳疾病

利用果蠅模式動物來研究人類遺傳疾病 (Animal Model)
國立臺灣師範大學生命科學系葉柏安博士生/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

人類的遺傳性疾病,在過去,一直是無解的問題。比方說,如果我們想對病人進行藥物治療,在篩選藥物方面,又不能直接用病人來測試。即便有病人自願測試,篩選藥物的效率也不高,而且風險很大。

所以,人類遺傳疾病藥物的發展一直很緩慢。爾後,拜現代生物科技之賜,科學家們將人類致病的基因,轉殖至動物,使該基因轉殖動物來模擬人類的遺傳疾病 (圖一)。