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螞蟻巢中簡單的複雜系統

科景・2011/02/08 ・1096字・閱讀時間約 2 分鐘・SR值 499

・六年級

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Original publish date:May 06, 2003

編輯 Gene 報導

在蟻巢內外，螞蟻的群落是高度組織化的，牠們可以不需高層的指示就能按部就班地做好份內的工作。而螞蟻怎麼決定要做什麼工作呢？研究發現偵察蟻帶回巢中的氣味能讓螞蟻外出覓食。

史丹福大學的生態學家Deborah Gordon在這廿年來一直在研究螞蟻如何在沒有中央決策的情況下決定要做什麼工作。她從一種新墨西哥沙漠的紅螞蟻（Pogonomyrmex barbatus）之觀察，發現螞蟻的行為決定於群落中其他螞蟻的工作。然而沒有人知道螞蟻怎麼知道其他同伴在忙什麼。

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該紅螞蟻每群有一隻蟻王和一至兩萬隻雌工蟻。工蟻的壽命差不多是一年，蟻王可達廿年。Gordon早已發現做不同工作的螞蟻帶著不同的化合物。那些化合物是些防止身體脫水的碳氫化合物，而花費較長時間在沙漠中踱步的螞蟻則帶著不同的化合物組合。為了探究螞蟻能不能嗅出其中的差異，她和化學生態學家Michael Greene在一個小玻璃珠塗上不同碳氫化合物組合。一般上偵察蟻先外出探路，而跟隨者則在巢中等待偵察蟻安全回返時才出外覓食。他們把外出的偵察蟻一隻隻捉走捉走並每十秒鐘放置塗上同偵察蟻口部一樣的碳氫化合物的小珠子到巢中，試圖模擬偵察蟻返巢的情形。於是追隨蟻就外出覓食了，但是放上塗有巢內工蟻的碳氫化合物的小珠子卻無法誘使螞蟻外出。

密西根大學的電腦科學家John Holland認為該結果的意義是超越生態學的，這讓大家思考在複雜系統中的簡單訊號。只有少數的化學訊息，整個系統就能有了許多彈性。他相信相似的實驗在其他複雜系統中如腦、免疫系統和電腦軟體中也能有所收獲。

原始學術論文：
Greene, M. J. & Gordon, D. M. Cuticular hydrocarbons inform task decisions. Nature, 423, 32, (2003).

參考來源：

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研究發現能殺死 HIV 的化合物

only-perception ・2011/11/29 ・1353字・閱讀時間約 2 分鐘・SR值 548

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由於一種分子化合物的發現，一種強大的 HIV（導致 AIDS 的病毒）局部性防治（topical preventative）可能很快就會問世。在 Texas A&M 大學與 Scripps 研究所進行的研究證明，接觸這種化合物的 HIV 會被溶解。

這種被稱為「PD 404,182」的合成化物，能在 AIDS 致病病毒感染細胞前將之破壞的能力是由該大學 Artie McFerrin 化學工程系的助教授 Zhilei Chen 以及她的研究團隊所發現。她們的發現將出現在 Antimicrobial Agents and Chemotherapy 11 月號線上版，那是 American Society for Microbiology 的一份期刊。

“這是一種殺病毒（virucidal）小分子化合物，意思是它有能力殺死病毒；在此例中的病毒是 HIV，” Chen 說。”基本上，它使病毒破開（breaks open，爆裂）而產生作用。我們發現，當 HIV 與此化合物接觸後，病毒破開並失去其遺傳物質。在某種意義上，病毒「溶解」了，而其 RNA 暴露在外。因為 RNA 相當不穩定，一旦暴露在外，很快就會消失，而病毒則將不具感染性。”

換言之，這種化合物是在病毒將其遺傳物質注入人類細胞前，迅速將之開腸破肚而達成其目的。還有 — 或許更重要的是 — 這種化合物，Chen 解釋，是作用在病毒內的某樣東西而非病毒封套（viral envelope）蛋白上，這意味著病毒無法改變其蛋白質來增強抵抗力 — 這是使 HIV 惡名昭彰地難以治療的原因之一。

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“我們相信，這種化合物並不是作用在病毒蛋白（viral protein）上，而是某種普遍出現在所有我們所測試的病毒上的東西 — 某種在這些病毒中很普遍的細胞物質，” Chen 提到。”因為這種化合物是作用在一種不在病毒編碼之列的化合物上，因此病毒將難以演化出抵禦此化合物的抵抗力。”

雖然不是 HIV 的解藥，但這種化合物證明有很大的潛力能成為一種預防措施，尤其是以能施用在陰道腔的外用凝膠（topical gel）形態存在，Chen 解釋。

“我們進行一些測試以證明這種化合物在陰道液中仍有活性而不會失去效力，” Chen 說。”以陰道凝膠的形態存在，這種化合物將成為一種屏障，幾乎是即時發揮作用，在病毒感染細胞前將之摧毀，因而防止 HIV 人傳人。”

令人驚訝的是，Chen 以及她的團隊一開始並不是要尋找 HIV 防治方法。相反的，她們是在篩檢那些以 C 肝病毒（那會引發危險而且常是致命的肝病）為目標的分子，以便用於可能的藥物治療中。在尋找那些可阻礙 HCV 生命週期某些面向的化合物時，利用 Chen 開發的篩檢系統，該團隊篩檢出數千種分子化合物。

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在篩檢過程中，該團隊完成一項有趣的發現：PD 404,182 並不只是一種 HCV 抑制劑，它也能作用在慢病毒（lentiviruses，在其實驗程序中是該組的負對照組，negative control）上。

對那項發現感到好奇，Chen 接著以 PD 404,182 測試 HIV，那本身是一種慢病毒，並發現這種化合物對 HIV 甚至比 HCV 更有效。

“我們相信 PD 404,182 透過一種獨特且重要的機制發揮作用，” Chen 提到。”絕大部分已知的殺病毒化合物與病毒膜進行交互作用，但我們的化合物卻不見與病毒膜互動。相反地，它繞過與膜的互動同時仍破壞病毒結構的完整性。”

這種化合物避免與病毒膜產生交互作用的能力很重要，因為人類細胞有相似的膜，Chen 提到。如果此化合物能擾亂病毒膜的結構，那麼它也會擾亂且最終殺死人類細胞。 PD 404,182 不會與這些膜產生作用，它因而成為臨床治療上一種更具吸引力的選擇，Chen 表示。

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如同其他任何有潛力的藥物製造，在它能夠在藥局上架販售之前，仍需要數個關鍵步驟。除了數回合的動物研究以確保此化合物對人類安全之外，還需要與化學家共同合作以改善這種化合物的效力。Chen 表示。還有呢？ Chen 也計畫探索 PD 404,182 使 HIV 分崩離析的機制。

資料來源:Research finds HIV-killing compound[November 24, 2011]

轉載自only-percpetion