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加拿大大學指出氣候變遷會導致蜜蜂錯過植物授粉期間[更新]

國科會 國際合作簡訊網
・2012/02/21 ・1253字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 569 ・九年級

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編註:雖然本篇文章翻譯自約克大學自己的新聞稿,但依然有略嫌誇大之處。在論文原文的摘要和主要結論中都說根據最佳資料,蜜蜂和植物開花是同步的,沒有顯著差異,僅在討論的一段誇大其詞,而被引為新聞稿重點… 論文原文請見:Climate-associated phenological advances in bee pollinators and bee-pollinated plants

“In all four cases, the mean advance of plants was not different from the mean advance of bees computed over the same time period (all t tests, P > 0.20; Fig. 2). In two studies (28, 31), plants were advancing faster than bees by 23% and 26%, whereas in the other two studies (29, 30), bees advanced faster than plants by 3% and 33%. Our results suggest that there is no clear pattern of divergence between bees and plants. However, it is difficult to know how much of this variability is due to real biological differences in phenology, as opposed to sampling error or methodological differences among studies.”

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根據一群學術界和博物館的共同研究者,其中包括加拿大約克大學(York University)的研究人員,於日前發表的一項研究結果指出,如果氣候變遷持續失控,蜜蜂可能會錯失替所有物種的植物授粉。

由美國羅格斯大學(Rutgers University)所主導的這項研究發現,每年春天蜜蜂會提早現身,牠們的生命週期會每十年提前將近一天,約克大學生物學博士候選人,同時也是此項研究共同作者的Sheila Colla說:「對蜜蜂和需要授粉的植物而言,這可能會成為一個『錯失連接』的案例,到目前為止,蜜蜂和植物的步伐彼此保持一致,但這可能不是在暖化速度增加的情況下。」

科學家稱這種現象為「非物候匹配」(Phenological mismatch),此指相依物種的生命週期彼此失去同步的情形。Colla說:「以蜜蜂而言,『此種不匹配』尚未發生,令人擔憂的是,一些植物物種將無法和它們的授粉者以相同的方式應付氣候變化。」

研究觀察十種野生蜂種在過去130年中,於北美東部初春時期的現身記錄,並與針對同一期間的蜜蜂授粉植物研究報告進行比較,結果顯示,當生命週期的變化發生於蜜蜂身上時,變化也同步發生於它們所造訪的植物上,自1971年至1999年間,蜜蜂和植物皆以超過兩倍的物候提前速度來反應此期間的氣溫升高,而這顯示出兩者對氣候變遷同步反應。

Colla說:「到目前為止,蜜蜂和植物之間在應對氣候變化方面,只有少數物種出現微小的差異,但是這個小差異卻令人憂心,有項發現特別值得關注,研究的植物若是生長於城市內的,其於季節內現身的時間更早,從而顯現出物種更快的物候提前速度,這表示對城市環境中暖化影響的調查是有必要的。」她強調,潛在的問題並不僅僅局限於授粉。

她補充說:「許多生態的功能是物種間相互作用的結果,因為並非所有的物種對於氣候暖化皆以同樣的方式回應,而這有可能會導致物候不匹配,進而造成其功能喪失,換言之,這可能會使許多不同種類動植物的生命面臨嚴峻的挑戰。」

在約克大學生物學教授Laurence Packer 的指導下,Colla以該校科學工程學院生物系博士生的身份,進行其研究項目,這項「與氣候相關的蜜蜂授粉者和授粉植物的物候提前現象」研究結果,於日前在美國《國家科學院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences,PNAS)》上發表。

這項研究是由加拿大自然科學暨工程研究委員會(Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada,NSERC)的Alexander Graham Bell Canada研究生獎學金對Colla提供贊助。

資料來源:加拿大約克大學(York University)[2011.12.05]

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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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