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2014年10大科學重大突破(下)

想複習一下傳送門:2014年10大科學重大突破(上)


世界上最古老的洞穴頭銜,換人囉!

非洲人早在7萬8千年前就有在赤鐵礦塊和鴕鳥蛋殼上刻畫幾何圖形的紀錄,但象徵性的藝術於3萬9千年前才在歐洲開始開花結果,法國的肖韋岩洞(Chauvet Cave)內生動的描繪了動物以及婦女。對此,考古學家對於代表性藝術是位於非洲還是歐洲產生了意見上的分歧。

科學家最新發現印尼蘇拉威西島(Sulawesi Island)上的史前塗鴉至少有4萬年之久,位於馬洛斯(Maros)洞穴牆上的壁畫有手印,和混合了紅赭石的顏料所繪製的「鹿豚」。利用測量鈾的放射性衰變,研究人員發現手印至少有3萬9千9百年之久,而動物圖案則至少為3萬5千4百年前了,長期以來都認為歐洲洞穴繪畫才是世界上最古老的洞穴藝術,但這項發現(註1)可能將會改寫人類發展史上關鍵階段的歷史。

關於洞穴壁畫有個出乎意料的小趣聞,考古學家迪恩.斯諾(Dean Snow)的研究(註2)中顯示,歐洲洞穴中有4分之3的古代壁畫其實是由女性繪製而成的!尤其手印更是具有諷刺的意味。不過也有專家對這項結果表示懷疑,他們認為手印絕大多數應該是來自於青春期男孩,因為對成年男性來說,洞穴是危險且無趣的,他們只畫裸女與兇猛的哺乳類。

參考資料:

 


 

13-14

人體胰腺β細胞產生胰島素(綠色)治療糖尿病。Photo credit:http://www.sciencemag.org/

糖尿病的救星,細胞?

第一型糖尿病的治療傳出好消息了!

第一型糖尿病患者的胰臟中的β細胞會被身體的自體免疫系統摧毀。因此,科學家從患者皮膚細胞中取出重新編碼過的細胞-胚胎幹細胞(embryonic stem cell,簡稱ES細胞)和誘導性多功能幹細胞(Induced pluripotent stem cells,簡稱iPS),將它們轉換成胰臟中可以產生胰島素的β細胞,再植入病人體內,提供了調節血糖的功能。

聽起來整件事似乎解決了,但是目前研究人員還需要找出新的方法,保護這些得來不易的新細胞不受自體免疫的攻擊。而研究團隊接下來則想要知道,健康的人和糖尿病患者的皮膚細胞所做出來的成果有沒有差異。

而這項令人激動的進展其實背後有個感人的故事。主導這項研究(註1)的是哈佛大學從事幹細胞研究的道格.密爾頓(Doug Melton),二十年前,他襁褓中的兒子山姆(Sam)被診斷出患有第一型糖尿病,這使密爾頓決心要想辦法找出醫治的方法,但老天又對他開了個玩笑,他的女兒艾瑪(Emma)在14歲時也患了相同的疾病,不過這也成為了他的最強動力。(父愛真的好偉大阿!)

延伸閱讀:糖尿病治療新思維─讓腸道成為代理胰臟

參考資料:


 

操控記憶,植入你想要的

你相信自己的記憶力嗎?其實記憶是具有可塑性的,往事會褪色並被以新的意義取代,我們甚至還會「以為」自己記得那些從未發生過的事情,不過,大腦記憶神秘的改造過程至今仍是未解之謎。

電影《全面啟動》(Inception)中將夢境比喻成多層次潛意識的表徵,將日常生活和夢境之間相互的影響呈現出來,而劇中人物的任務「植入記憶」更是令人印象深刻,但你知道嗎,這已經不再只是個概念了。就在去年,科學家利用光遺傳學(optogenetics)的技術,以雷射光掃描老鼠的大腦中的神經細胞來操弄特定記憶,結果顯示他們成功的刪除了既有記憶並植入偽造記憶。

而今年,美國麻省理工學院神經學專家羅傑.雷東多(Roger Redondo)的研究(註1)翻轉了實際情感上的記憶,將好或壞的印象互換。他先使老鼠對於特定區域產生害怕記憶,接著再在不同區域給予牠們愉悅記憶,神經元會儲存被重新活化的「區域記憶」並修改情感連結,使害怕狀態的神經迴路被翻轉成愉悅相關的感覺。

延伸閱讀:記憶操作沒那麼簡單:深入解讀日本利根川團隊的老鼠實驗

參考資料:


 

13-15

國際太空站部屬的兩個CubeSat(暗長橢圓形的物體)進行地球觀測拍攝。Photo credit:http://www.sciencemag.org/

「立方衛星」,實現你的太空夢

10年前,立方衛星(CubeSat)還只是教育工具,而如今,這個只有 10 立方公分的小型衛星數量將打破紀錄,只需要現代技術和數十萬美元的低廉成本,就可以包辦開發、升空及運作發射至太空執行科學任務。

這些小東西可以搭商業或政府火箭的順風車升空,或部屬在國際太空站(International Space Station)外部。另外,CubeSat的設計標準可讓參與機構共用設計特性與技術,以及購買現成的組成元件,這引起了私人資金的關注,其中合作廠商Planet Labs便是利用立方衛星群組來終年監測地球。

它們微小的望遠鏡在低空間分辨率下依然可以拍照,且功能五花八門、開發時程短,吸引了許多大學研究團隊(成員通常是大學生及研究生)、小國家、新創公司,甚至高中研究團隊的興趣,使人人在未來有機會發展自己的太空計畫。

參考資料:


基因組成有新夥伴加入!

上過生物課就知道基因是由四個含氮鹼基A、T、G和C編碼組成,而地球上所有的生命也都由此而來,但教科書即將改寫了!(說不定教授還不知道,噓)研究人員在實驗室中創造了新的DNA鹼基X和Y,擴展了生命的基因密碼,同時也為創造新的微生物打開了一扇門。

全球各地的研究人員在試管中已經發明出數對「非自然」的核苷酸鹼基對,且符合DNA雙股螺旋的結構,他們還利用了DNA的複製過程中所使用的酵素-DNA聚合酶(DNA polymerase)來複製這些新的配對,不過在活體中的實驗一直未能成功……直到今年!

科學家研究(註1)出利用大腸桿菌中無編碼的序列,將它們設計用來轉譯出「非自然」蛋白-包含正常20種氨基酸以外的氨基酸組成,研究人員曾經利用正常DNA進行實驗,但加入X-Y組合勢必會使過程更加順利,而合成生物學家也為這個組合量身訂做了專屬的催化劑。

說到這裡,大概又有人會開始恐慌了(基改作物就已經讓很多人快崩潰頗關注),不過科學家也掛保證,這些「非自然」DNA序列並無法存在於實驗室以外,出了實驗室也無法複製甚至是傳給下一代。

延伸閱讀:科學家創造出DNA第5個「字母」

參考資料:

參考資料:

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愛吃愛玩愛科學,過著沒錢的快樂日子。