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臺灣帝雉全基因體序列圖譜組裝完成!

PanSci_96
・2018/07/02 ・1141字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 608 ・十年級
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  • 首圖說明:大雪山林道上雄性臺灣帝雉。 圖/謝郁震先生提供

臺灣帝雉 Syrmaticus mikado,又稱帝雉或黑長尾雉,不僅是被國際自然保護聯盟紅皮書列為近危物種之一的鳥類,亦為我國政府的保育類野生動物,更因其極具稀有性,成為社會各界長期關注的焦點。

臺大跨領域研究團隊在科技部、臺北市立動物園和臺灣大學共同資助之下,執行「臺灣帝雉全基因體解碼計畫」,成功組裝出第一個帝雉的基因體序列圖譜,不僅首次達成國內特有種鳥類的全基因體解碼,更是全球第一種完成全基因體解碼的長尾雉屬鳥類,研究成果刊登於國際知名期刊《GigaScience》,此項重要的成果有助於未來帝雉的物種保育和繁殖復育等工作。

雌性臺灣帝雉。 圖/謝郁震先生提供

帝雉是臺灣特有的長尾雉屬鳥類,是臺灣的雉科鳥類中,棲息於最高海拔,也是臺灣現有特有種鳥類中體型最大者,為千元鈔票背後的主角動物。過去由於狩獵的壓力,帝雉族群逐漸減少而成為瀕危物種。臺大研究團隊由約 160 倍的基因體片段序列之巨量資料中組裝出超過 10 億個鹼基對的帝雉基因體序列圖譜,再藉由生物資訊的分析方法,對大約 16,000 個基因進行註解及功能性分析。發現帝雉可以生活在嚴峻的高海拔環境,與負責能量代謝、氧氣運輸、血紅蛋白結合、輻射反應、免疫反應和 DNA 修復等功能的基因受到演化適應上的正向選擇和基因數量擴張有關。

計畫成果報告人,國立臺灣大學生醫電子與資訊學研究所,所長莊曜宇。 圖/科技部提供

此外,藉由首度完成組裝帝雉的完整粒線體 DNA 序列,並與其他親緣關係接近之長尾雉進行演化分歧時間分析後,推測帝雉可能出現在距今約 347 萬年前的臺灣,從古地理學中臺灣島形成的時間亦支持了這個假設。MHC-B 基因座是鳥類極為重要的免疫基因群,研究亦發現,帝雉擁有與原雞相類似的基因組成結構,此成果未來將有助於本土鳥類的禽流感預防與治療等研究,提供重要的線索及資源。

科技部記者會合影。 圖/科技部提供

基因體圖譜解碼」是世界各國對於重要生物資源有效保存及運用的新方法。透過帝雉基因圖譜的解讀,除了提供鳥類生物資源的永久保存外,更能獲得在保育和復育工作上所需的物種特性資訊,解答帝雉在演化上、環境適應力等各種性狀跟基因間關連性的相關問題。隨著本計畫的完成,不但推動臺灣生態保育工作邁向嶄新的里程碑,更可與世界接軌,促進學術合作交流與提高臺灣的國際能見度。

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PanSci_96
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當路上的鹽流進蝌蚪的家
陳俊堯
・2015/10/21 ・671字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 507 ・六年級
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照片來源: Wood frog tadpole. by Brian Gratwicke.

熱死人的八月,來談涼一點的話題好了。待在美國唸書時,十月就下雪了。冬天路上被車壓融的雪會再結成冰,溜冰剛好。不過開車的人可不打算在上班的路上順便溜冰,於是政府便在路上灑鹽,降低凝固點讓水不要變成冰。這大概是很多溫帶國家都會做的事。

不過長期大量在路上灑鹽,不只對路面是個傷害,有人擔心這些鹽可能會對環境裡的其它生物造成影響。這些鹽會從柏油路兩側流進土壤,如果在道路附近有個水池,就順便給調了味了。在水裡加點鹽對煮湯來說是必要的,但是對生活在水裡的生物來說可是滲透壓大作戰,調整滲透壓可不是件簡單的事,輕則消耗大量能量,重則脫水升天。

這篇研究裡科學家決定來看看這些鹽對池塘裡的木蛙(wood frog)蝌蚪造成什麼影響。他們很意外地發現,在鹽度高的池水裡生長的蝌蚪,體型反而比較大。鹽度高的地方藻類比較多,但浮游動物變少了,顯示微生物組成受到影響,或許讓蝌蚪在食物上的選擇增加了。

體型大的蝌蚪變成體型大的小蛙,會比較容易在環境裡活下來。所以路上灑鹽反而對蝌蚪來說是好事囉? 作者接著看了這些蝌蚪變成小蛙後的存活狀況,結果發現情況剛好相反,這些小蛙的存活率反而變差,或許是因為發育過程中的影響改變了牠們各部位生長能量的分配、免疫系統或其它未知機制所致。

本文轉載自慈大生科 Sci Cafe

報導原文: Case Western Reserve University. Frogs exposed to road salt appear to benefit then suffer. Science Daily, August 17, 2015.

研究原文: Kacey et al. Legacy of road salt: Apparent positive larval effects counteracted by negative post-metamorphic effects in wood frogs. Environmental Toxicology and Chemistry, 2015; DOI: 10.1002/etc.3082

 

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陳俊堯
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慈濟大學生命科學系的教書匠。對肉眼看不見的微米世界特別有興趣,每天都在探聽細菌間的愛恨情仇。希望藉由長時間的發酵,培養出又香又醇的細菌人。

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第一顆全 MIT 衛星「福衛五號」準備好升空啦
PanSci_96
・2017/07/19 ・2121字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 527 ・七年級
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  • 福衛五號在太空中心進行打包裝箱作業。首圖來源/國研院提供

文/歐宇祥(泛科學特派記者)

第一顆 100% 台灣自製的高解析度遙測衛星——福衛五號,歷時 6 年的開發,終於要送上太空囉!

今天(7 月 19 日),國家實驗研究院於新竹科學園區,特地為福爾摩沙衛星五號(以下簡稱福衛五號)舉辦衛星運送的啟運儀式。儀式結束後,衛星將送往桃園機場,等待今晚近午夜 23:30 登上飛機。啟程飛往美國。8 月 25 日再由 SpaceX 公司的獵鷹九號(Falcon 9)火箭發射升空,代替前輩福衛二號繼續「關照」地球。

當記者來到新竹科學園區時,福衛五號已經被裝箱完成,安置在卡車上。印有可愛衛星插畫的箱子上有許多人的簽名,象徵對福衛五號的期盼與祝福。

許多人在福衛五號的外箱簽名表示祝福。圖片來源:泛科學攝影

在啟運典禮上,衛星研發的靈魂人物、太空中心主任張桂祥真情流露,語帶哽咽地表示這 6 年開發,最想感謝的就是研發團隊的所有夥伴。「福衛五號讓我們國內的團隊,從衛星的設計、製造、組合到最後的操作、影像處理,得以從頭到尾經歷一次,是建立我們團隊信心跟經驗的最大價值。」

在啟運儀式上,太空中心主任張桂祥特地感謝研發團隊的所有夥伴。圖片來源:國研院提供

福衛五號背負著什麼樣的重責大任?

大家還記得超時服役的元老級衛星福衛二號嗎?每天繞行地球 14 圈,對地拍攝、監控地球情況的福衛二號,在南亞海嘯、莫拉克颱風和日本 311 地震都及時提供影像,成為救災的生力軍,福衛五號預計成為它的接班人,遙測以協助勘災、國土安全、環境監控等重大任務。

相較一般訂製衛星所需的 4、5 年,第一次自主研發衛星的台灣團隊僅花了 6 年,就做出高解析度的任務衛星,張桂祥說:「雖然不滿意,但是可以接受的」,也期望福衛五號能順利完成預定的 5 年任務。

「我們真的是關關難過,關關過。」張桂祥表示,從參與、合作到自主研發,團隊遇到很多挑戰,而衛星運到美國後,還有許多關卡等待克服,但研究團隊仍會努力面對、解決。

等待裝箱的福衛五號。圖片來源:國研院提供

獨特的是,福衛五號搭載了「先進電離層探測儀(AIP)」,讓它除了遙測並對地拍攝即時影像之外,還可以用來建置太空氣候模式、觀測電漿擾動變化,以及研究電離層在地震前的異動現象,除了為台灣監測地震前兆,建置會直接影響通訊科技的太空天氣也是任務重點。

能做到這些超厲害事蹟的 AIP ,被研究團隊命名為「太空魔方」,而這也是國內首度自製的「科學酬載」登上衛星,更是國際間首創多合一功能的電漿量測儀器!它輕巧的設計能夠減少衛星的耗能負擔和重量,除了福衛五號,未來也可能應用在更小型的衛星上。

幾經波折的福衛五號,即將送往美國發射升空!

除了裝箱,運送衛星的過程也不能大意!不僅由警車開道,載運卡車也以時速 60 公里,穩穩地前進桃機華儲公司。到達華儲倉庫後,再由負責人員檢查再檢查,才用堆高機移動、送進倉庫等待今晚運往美國。看著衛星送進倉庫,福衛五號計劃主持人張和本說,看著即將踏上全新旅程的福衛五號,形容「就像是嫁女兒」一樣,「我們也對女兒非常有信心,雖然還是有點緊張,但還是相信他可以順利地把影像照回來。」

福衛五號計劃主持人張和本。圖片來源:泛科學攝影

除了勘災與國土安全,福衛五號的對地拍攝影像還能用在防災、科技外交、學術研究及人道救援等任務,但是聽起來這麼厲害的福衛五號,想要真正升空之路卻是波波折折。原本計畫於 2016 年發射,但因為發射地點暫時關閉,或是火箭「爆炸」,使正式發射一再延宕。

除了這次自主研發的「首例」福衛五號,下一顆福衛七號,共有 12 顆小衛星與 1 顆自主衛星,是個衛星群(Constellation)。不同於福衛五號是遙測衛星,第二顆自製衛星「福衛七號」將是氣象科學衛星。自主衛星在 2017 下半年將開始測試,太空中心期望能在 2019 年完成,並在 2020 年發射。(延伸閱讀:與福衛七號共乘火箭的衛星同伴們

回到福衛五號身上,它的高解析度、太空魔方與完全 MIT,都創下紀錄。雖然台灣還無法自主發射火箭,但作為國家太空發展的長遠計畫,未來也計畫建立自主衛星平台,讓相關領域的技術人才與產業更加活絡,而福衛五號的完成,也有很大希望能帶動國內產業。

關於行政院院長林全前陣子期盼的「與商業做結合,推動太空產業」,張桂祥談及其中可能性,直言並非那麼容易,因為產業需要內需、市場、成本與競爭力等諸多考量,「衛星產品最重要的就是要有『飛行的驗證』。」如果成功,那國內產業界要推廣產品到國際市場,將會較現在更有利。

圖片來源:國研院提供

歷任福衛小檔案

泛科學編輯團隊製表,資料來源:國研院。

 

延伸閱讀:

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看可愛動物圖片,能重燃婚姻愛的火花?
valerie hung
・2017/06/29 ・1328字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 536 ・七年級
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即使童話故事裡的結尾常輕描淡寫道:「在盛大的婚禮後,他們從此過著幸福快樂的日子。」但 2001 年的一份研究發現,即使每天都維持一模一樣的相處模式,夫妻對婚姻的滿意度仍會從新婚那一天起逐漸下降啊!

難道這幸福感就像打出去的棒球,回不來了嗎?就沒有方法能幫助兩人重燃舊日熱情嗎?如果你剛好有這樣的煩惱,可以參考佛羅里達州立大學(Florida State University)心理學家詹姆士.K.麥克納提(James K. McNulty)與其研究團隊發現的妙招:「把你另一半的照片和可愛動物照片搭在一起看」!

根據發表在心理科學學會(Association for Psychological Science)《心理科學》期刊Psychological Science)的研究,麥克納提的團隊想知道,有沒有可能讓人們在想到另一半時,悄悄置入正面「聯想」(association),藉此提升婚姻滿意度呢?

「我們把另一半跟正面感受的連結程度,會影響到我們判斷自己感情生活的好壞;而正面聯想不只來自於伴侶,也可以來自可愛動物等與婚姻無關的東西。」麥克納提解釋。

研究團隊稱此流程為評價制約(evaluative conditioning),並設計一套實驗來重新塑造已婚人士對另一半的直覺感受。

實驗找來 144 對年齡小於四十歲,結婚不到五年的夫妻。請他們先完成一系列的關係滿意度調查,其中包含對另一半的本能反應。

接下來,所有的受試者被要求連續六周,每三天就獨自一人看完一串剪接過的影像,其中夾雜著他們伴侶的照片。唯一的差別是,實驗組受試者觀看的影像包含正向刺激(positive stimuli)的圖片,如會讓人不自覺露出「喔嗚~~(大心)」表情的狗狗照片以及「美好(wonderful)」等字眼;控制組受試者的影像包含的則是鈕扣等較中性的圖。

Photo by Daniel Stockman@flickr, by CC 2.0

為了測試影像是否影響受試的夫妻檔,這些伴侶每兩周就會進行一次「對另一半的內隱態度」測驗,方法為讓受試者快速看過一系列人臉照(其中包含受試者伴侶的臉),然後要求受試者不加思索地回答對這些圖像的情緒。

科學家驚訝的發現,連續數周同時觀看配偶照片與可愛動物及其它正向刺激圖像的實驗組受試者,和那些花了同樣時間觀看配偶照片與中性圖像的控制組受試者相比,實驗結束後對另一半的直覺反應(automatic reaction)更加正面,對婚姻的滿意度也更高。

「我原本懷疑這麼簡單且跟婚姻無關的元素,真的能影響人們對婚姻的感受嗎,但(評價制約)實驗的成效讓我有點驚訝。」麥克納提表示。

當然,這不是說每天用可愛動物照對你的配偶洗腦(?)就可以解決所有婚姻問題,研究團隊表明,兩人在婚姻中的互動才是建立正向反應的關鍵因素。

雖然評價制約法的背後機制還不明確,但研究人員認為這或許可以用在婚姻諮詢,或幫助那些得長期分居兩地,感情逐漸變淡的伴侶改善婚姻關係。麥克納提坦承本次研究受到美國國防部的支持,他被委託要找出方法,幫忙那些因為配偶留守軍營或派到駐外單位,需承受長期分離之苦的夫妻。

 

原始論文:

  • James K. McNulty, Michael A. Olson, Rachael E. Jones, Laura M. Acosta. Automatic Associations Between One’s Partner and One’s Affect as the Proximal Mechanism of Change in Relationship Satisfaction: Evidence from Evaluative Conditioning. Psychological Science, 2017; 095679761770201 DOI: 10.1177/0956797617702014

參考資料:

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