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關上基因的一扇窗,演化開啟另一道門:酵母菌研究揭露絕處逢生的演化奧秘

PanSci_96
・2018/11/12 ・1134字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 584 ・九年級
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  • 左右兩圖,為本研究示意圖

生物失去必要基因,也能演化求生。

酵母菌是真核生物,就像人類細胞一樣,除了用來釀酒與烘焙之外,也是分子生物學研究的重要模式生物。它約有六千個基因,其中一千多個基因是不可或缺的「必要基因」(Essential gene)。這些「必要基因」也存在於人類體內,所以它們不僅是群古老的基因,也是生物基因體內最重要且最核心的一群基因。如果這些必要基因一旦被剔除,細胞必死無疑。

可是,中央研究院基因體研究中心張典顯副主任的研究團隊發現:代誌不是憨人想的那麼簡單。在一次實驗中,張典顯研究團隊意外地發現了一個有趣的現象:

刪除了必要基因 PRP28 ,酵母菌居然還能活著!

這是怎麼辦到的?本研究是臺灣首篇被刊載於國際學術期刊《自然生態演化》(Nature Ecology and Evolution)的文章。

第一作者張尚麟博士表示,在負責剪接 RNA 的剪接體 (Spliceosome)中,「PRP28」是一個不可或缺的零組件。當失去了「PRP28」,RNA 剪接無法進行,細胞就會死掉。張典顯團隊發現,將「PRP28」搭配的零組件進行互補性的改變,細胞就可以不需要「PRP28」。但這種缺少「PRP28」的酵母菌因為 RNA 剪接效率低,導致生長得比較差。本論文第一作者張尚麟博士進一步探詢,這種生長比較差的酵母菌能否再回到原本充滿活力的生長狀態?也就是說,當永遠失去一個必要基因之後,生物系統要如何應變以補償這個損失?

利用酵母菌,他們做了一個縮時演化實境秀:讓缺少了必要生長基因的酵母菌在實驗室演化,產生適應性突變,並一路觀察生長速度是否加快,最後達到最佳狀態。失去「PRP28」的酵母菌經過了 300 個世代演化之後,出乎意料地回到了健康的狀態,上演了絕處逢生的大驚奇。

研究團隊深入調查後,發現演化後的酵母菌可藉由降低上游轉錄(Transcription)的效率,讓轉錄與 RNA 剪接(Splicing)再度同步化,像是一種負負得正的概念,藉此重新優化細胞整體基因的表現。這個實驗結果顯示,生物系統中有許多錯綜複雜的基因表現路徑,不同步驟可以互相影響(例如:RNA 轉錄與 RNA 剪接),讓我們更了解細胞運轉的邏輯與生物系統的演化。這個觀念可以被運用到生物系統的優化,提供未來設計調控生物系統的新路徑。比如說,在開發治療疾病的藥物時,可針對標的物的上下游進行調整以達到系統的整體平衡。

  • Chang, S. L., Wang, H. K., Tung, L., & Chang, T. H. (2018). Adaptive transcription-splicing resynchronization upon losing an essential splicing factor. Nature ecology & evolution, 1.
  • 本論文已於今年 11 月登上國際學術期刊《自然生態演化》(Nature Ecology and Evolution),共同作者還包括:臺灣大學基因體與系統生物學程博士班學生王宣凱,以及基因體研究中心博士後研究員董璐。
  • 本文編修自中央研究院基因體研究中心新聞稿,原標題為〈絕處逢生的演化奧秘〉
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PanSci_96
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從新媒體時代走到自媒體時代,如何用好內容與科學方法探索未來?
PanSci_96
・2018/11/23 ・1540字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 517 ・六年級
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編按:面對茫茫資訊海,光要接受就很難了,更別說要在這大海中把自己的專業內容投放給你想投放的人。到底該如何讓自己的專業知識不要只有曖曖內含光?若想要從事新媒體工作,又有如何在有限的資源之下達到最大的效益呢?

泛科知識最新推出了兩門課──「科學讀寫力建立個人品牌」與「新媒體方法教你手把手做自媒體」,其實是為了解決兩大問題:第一個想解決的是傳播困境,第二則是在訊息混亂的當代找回判斷力。如果你曾有想過以上的問題,就讓我們一起來用新時代的方式解決吧!

打算從事媒體工作、或者正在從事媒體工作的你也有以下感覺嗎?

  1. 演算法一直在改,不想再被平台綁架?
  2. 想做內容,但手段與資源卻很有限?
  3. 有源源不斷的創意卻不知怎麼落實?

又或者,當你在從事知識領域相關工作時,常煩惱:

  1. 面對大量的資訊不知如何判讀,對知識感到焦慮
  2. 想寫出面面俱到的好文章卻苦無方法還只能靠靈感
  3. 文章沒人讀、不知怎麼策劃、擴散不出去又收不到反饋?

因應媒體三大趨勢,用兩門課交卷

泛科知識最新推出了兩門課──「科學讀寫力建立個人品牌」與「新媒體方法教你手把手做自媒體」,其實是為了解決兩大問題。第一個想解決的是傳播困境,第二則是在訊息混亂的當代找回判斷力。

這兩門課希望給予有知識的人們一套完善方法、提供更好的工具讓他們得以應用,並成為大家的發射器。唯有將內容傳播得更好更遠,才能有效抑制糟糕的訊息;而透過課程培養更多種子在未來長大,也是泛科知識一直在做的事情。

過去很多新媒體成立的模式跟手法都是用垂直主題,這樣的力道更集中且能造成深刻的印象。到了現在,則出現越來越多「個人」、強調人格化的操作,其中,我們可以觀察到三個主要趨勢:

第一:人們的信任回到個人身上。現在「新媒體不新」成為了一個機構化的問題,同時,部分新媒體也缺乏跟人互動的感覺。不過,以個人為角度經營,遇到的困難也不一樣,泛科知識則想將我們的經驗和觀察和大家方享。

第二:影音成為主要傳播方式。影音傳播可說是近年顯學,如何將文字改成影音,是我們一定要學習的技能。很多 youtuber 早已搶佔了先機、泛科學也長期經營影音頻道,我們期待大家能來學習影音內容的製作過程與基本觀念,善用自己的資產,用低成本達成高效果。

第三:強調跨媒體的合作。跨媒體合作如今已是必備方式與手段,如果一開始能把這個概念放進內容策略當中,相信可以讓你的合作越來越多。此外,各家平台制度與演算法不斷更改,要如何在捉摸不定的演算法下求存?我們希望能在這門課中,跟著泛科好友們一起與時俱進。

想將知識傳播得更好、更遠?請跟著我們一起向前

泛科知識知識長 P 編鄭國威說:「希望透過這兩門線下大課讓泛科學院課程能從 1.0 版本進化到 2.0 版本。課程就像是一本書,如果要改版他也加上最新的案例,泛科學院的課程要藉此方法打磨與增補,除了向學員們展現今年的成績,也想先讓學院的夥伴可以更新與體驗最新內容。」

知識長鄭國威說,這兩門課的獨特性就是泛科知識一直以來的訣竅──「從無到有」,從沒有資源開始成長,我們學到了很多事情,也想把我們真正學到的功夫分享給大家。我們透過多年的實戰演練,保持著很不錯的成績,相信打造的課程具有一定可靠性,我們認為這樣的知識與課程價值是高的,這兩堂課是第一次由我們內部的同仁,把自己運營的方式一次提供給大家。

無論你具備某些專業、對自己相當有把握,又或者你完全沒有基礎,都不用擔心聽不懂或門檻過高。不管你是大學生、研究生,或是想成為作家、影音 youtuber 的社會人士,只要你想將知識傳播得更遠,都應該來上這兩門課!

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英國政府拍板,通過全球最大離岸風電場計畫
valerie hung
・2016/08/18 ・867字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 540 ・八年級
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今年可說是離岸風電(offshore windfarm)閃亮的一年,不但美國第一座離岸風電場即將在羅德島完工,英國政府又超越自己的紀錄,近期通過了新一座世界最大離岸式風電場計畫。

丹麥風電能源開發公司 Dong Energy 原本在 2016 年 2 月宣布,將在英格蘭東北的格里姆斯比(Grimsby)港口外 120 公里的場域,興建「霍恩西第一階段計畫(Hornsea Project One)」離岸風電場。

圖片來源:Dong Energy
霍恩西第一階段計畫圖片來源:Dong Energy

霍恩西第一階段計畫規劃了 174 座高達 190 公尺的風力發電機,占地約 407 平方公里。預計在 2020 年投入營運後,將可供應 1.2 GW(吉瓦)的電力給 100 萬戶約克郡居民,是全球第一個供應超過 1 GW 的離岸風電場。

圖片來源:Dong Energy
每座風電機都將比英國倫敦被暱稱小黃瓜的摩天大樓還高。圖片來源:Dong Energy

現在英國能源局正式批准更大規模的「霍恩西第二階段計畫(Hornsea Project Two)」,將坐落在格里姆斯比海岸 89 公里外的海域,包含 300 座風電渦輪機,完工後預計可傳輸 1.8 GW 的低碳電力給 160 萬戶英國家庭使用。

圖片來源:Dong energy
Hornsea 計畫第二階段。圖片來源:Dong energy

「預期到 2020 年,離岸風電的發電量將達英國用電需求的 10%」,英國皇家地產公司能源、礦場與基礎建設總監羅傑恩(Huub den Rooijen)表示,霍恩西第二階段計畫將隨著規模逐漸擴大而降低成本、創造更多高價值的工作且支持英國邁向低碳能源的生活。

目前還沒確定是否要啟動第三階段,但 Dong 指出如果三座離岸風電場全部蓋完,總面積將是大倫敦區的兩倍,能供應 4 GW 的電量給約 400 萬戶家庭使用。

 

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卡西尼號最終任務啟動!探索土星與土星環之間的未至之境
PanSci_96
・2017/04/26 ・729字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 507 ・六年級
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  • 藝術家繪製在土星和土星環之間的卡西尼號。Credit: NASA/JPL-Caltech
  • 資料整理:y編

美國國家航空暨太空總署(NASA)的卡西尼號探測器(Cassini)以17世紀發現了土星大紅斑的天文學家喬凡尼·卡西尼(Giovanni Domenico Cassini,1625-1712)為名,任務為環繞土星並對其大氣、衛星、磁場及光環等等進行調查。

卡西尼號最後一次近掠泰坦的影像。Credit: NASA/JPL-Caltech

卡西尼號於1997年10月15日發射升空,在2004年7月1日抵達土星開始上工出任務;而在20年後的現在,卡西尼號跟土衛六泰坦(Titan)說了再見以後,將執行它的最終任務:連續22週穿越土星環!任務開始於2017年4月22日,而在台灣時間2017年4月26日17點時他將第一次穿過土星環表面,再此之前從沒有過探測器與土星冰環有如此親密的接觸。

卡西尼號最後22圈環繞土星的軌道。Credit: NASA/JPL-Caltech

在繞完22圈之後卡西尼號將會何去何從呢?為了避免探測器上可能有的地球微生物會污染到土星,在2017年9月15號任務完成並將資料傳回地球之時,這個人類最接近土星的探測器將會墜落於土星大氣,結束卡西尼號這20年來的壯遊;也期待後續關於泰坦和土星的資料分析,能讓我們對行星的誕生能有更多的認識!

  • NASA在任務頁上很煽情的有一個任務結束倒數器,在9月卡西尼號任務終結之前,都可以去關心一下任務進度喔。
卡西尼號往天國的倒數計時任務倒數計時器:NASA The Grand Finale Toolkit
  • google 4/26的首頁動畫

參考資料:

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