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認識我們的螃蟹朋友

hai47
・2011/02/20 ・1315字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 481 ・五年級

你喜歡螃蟹嗎?有沒有去海邊抓過螃蟹?相信你一定會對螃蟹的奇特外型和有趣的行為,感到十分好奇。從現在開始我們會利用這個難得的機會讓我帶領你一起來認識螃蟹,讓我們和牠們作個朋友吧!

首先,我們先來看牠們的外型:一般的動物,身體都可以分成頭、胸、腹三個部份,不過螃蟹的頭部和胸部卻是癒合在一起的,我們稱它為頭胸部。腹部明顯地退化,而反摺緊貼在頭胸部的下方。頭胸部和腹部外面都包有硬硬的外殼。除了螃蟹外,寄居蟹、蝦子、龍蝦、藤壺、蝦蛄和水蚤等,也都具有相同的特徵,動物學家通稱牠們為甲殼類。背甲是螃蟹外殼的一部份,蓋在頭胸部的外面,所以一般稱為頭胸甲。而蓋在腹部的外殼叫做腹甲。頭胸甲和腹甲就是螃蟹的骨骼。像這樣骨骼長在外面的叫做外骨骼。

螃蟹的背部及腹部結構
螃蟹的背部及腹部結構

大多數的螃蟹和蝦子,都具有抱卵的行為。剛從受精卵孵出的幼蟹,外表一點也不像螃蟹,必須經過好幾次的蛻殼,才會變成螃蟹的樣子。這種現象叫做變態。當身體長大後,舊的骨骼容納不下長大的身體,就必須把舊殼脫去換上一層新殼,這種現象叫做蛻殼。我們在海邊的沙灘或礁石上,常常可以看見螃蟹蛻下的殼,如果保持完整的話,看起來和活的螃蟹沒有什麼兩樣。

螃蟹通常都有一對像鉗子一樣的大腳,我們稱它為(螯),另外還有四對較細長用來運動的步腳,總共有五對腳,所以牠們的共同特徵是:有關節性附肢、外骨骼和十隻腳。因此,動物學家在分類時將牠們歸入動物界的節肢動物門、甲殼綱、十腳目。

螃蟹最主要的運動工具是四對較細長的步腳和一對大螯。每一隻步腳都是由一連串的肢節所組成,以堅固的關節連接起來,再由強健的肌肉牽動,達到運動的功能。做每一方向的運動時,都是由一系列精密的槓桿系統來操作完成。

步腳的指端,隨著關節面的改變,有很大的變化範圍,使螃蟹的運動方向千變萬化。所以,我們平常抓螃蟹時,常會摸不清礎牠們的行進方向。

螃蟹除了會走路外,還會跑,而且跑得很快。有的還會爬樹、游泳。會爬樹的螃蟹像摺痕擬相手蟹,牠們那四對腳的最後一節是尖尖的,並且帶鉤,才能將身體牢牢釘在樹幹上。而能在沙灘上快速奔跑的角眼沙蟹,則長有一對大眼睛及細長的腳,身體輕巧,好方便牠快速運動,並隨時保持著高度警覺,能夠以每秒兩公尺的速度前進、後退、及橫行。能逃脫而避開掠食者的攻擊。相對的,行動緩慢的螃蟹,由於沒有快速的行動能力,卻有著厚重的外骨骼,而且鉗腳特別堅實,是牠們的防禦武器。至於其餘的步行腳,則短而壯,眼睛很小,扇蟹是最佳代表。游泳高手的鋸緣青蟳,擁有輕巧的骨架、細長的腳、和大大的眼睛,最後一對腳呈扁平狀,功能就像划船用的槳,是牠們划水的最佳工具,使牠能在水中自由游動,牠背甲向兩側突出,當牠測泳前進時,就好像一艘破浪前進的船,游泳的速度可達每秒一公尺以上。一般螃蟹在陸地行走時是橫著走,只有少數如短指和尚蟹和豆形拳蟹能直著走。而牠們在水中游泳時,卻是直行向前游。

你看螃蟹是不是很有趣呢?下回我們要一起來觀察螃蟹更可愛的生態行為哦!

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hai47
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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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科技魅癮_96
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