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蜘蛛人是被什麼蜘蛛咬到的啊? 我也要!

陳俊堯
・2011/05/15 ・1284字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 452 ・五年級
Chilean rose tarantula的照片,來自維基百科

有没有人記得電影裡蜘蛛人是被啥蜘蛛咬到?是隻肚子大大腿細細的小傢伙

不過最近的新證據指出跟蜘蛛人能力比較像的應該是整隻毛茸茸的毛蜘蛛(tarantula)。學術界大概不會有人試著去研究小說漫畫電影裡事件的真假,那些情節都是作者自己說了算的。作者要蜘蛛人雙手一張就噴出條絲黏住牆拉住火車,誰也管不著,故事精彩看倌喜歡就好。可是真實世界裡蜘蛛真的能從四肢….嗯….蜘蛛有八肢,從八隻腳的任一隻腳末端,射出一根絲線嗎?

2006 年時一篇發表在自然(Nature)的短篇論文開啟戰端,指出一種產於哥斯大黎加的毛蜘蛛(Aphonopelma seemanni)可以從足端分泌細絲把自己黏在地上。不過接下來在 2009 年另一群不相信的研究人員發現,當他們把毛蜘蛛吐絲的構造絲囊(spinnerets) 給封住後,這毛蜘蛛便失去爬牆的能力,所以附著用的絲是必須從腹部的絲囊來的。這個證據讓毛蜘蛛到底能不能從腳噴絲這件事又蓋滿了問號。

今年發表的來自英國紐卡索大學(Newcastle University) 的這篇研究再次提供有力的證據。 作者把毛蜘蛛放在鋪有玻片的玻璃缸裡,然後把缸倒過來,看看毛蜘蛛還能不能抓得住玻璃缸。結果毛蜘蛛一如預期没掉下來,證實它們有能力把自己牢牢固定在光滑的平面上。接著他們左右晃動玻璃缸,發現毛蜘蛛很厲害地没掉下來,但是有時會被小小甩離原來的地方,再快速又讓自己抓牢,看起來它們真有個什麼東西把自己黏住。接著作者把放在毛蜘蛛腳下的玻片拿到顯微鏡下觀察,果真在蜘蛛剛才站過的地方發現了一些細絲。在這個過程裡拍攝下來的影片也證實在腹部吐絲用的spinnerets 或其它部位都没機會碰到玻片,只有腳是唯一碰得到玻片的部位。看來絲只能從足部產生,而且他們也找到了在足部分泌絲的小孔,絲以由開在下方的孔接觸到要附著的表面,把自己牢牢黏住。他們找了三種很不一樣的毛蜘蛛(the Chilean rose tarantula Grammostola rosea; the Indian ornamental tarantula Poecilotheria regalis; the Mexican flame knee tarantula Brachypelma auratum )來觀察,發現這三種毛蜘蛛都可以從腳分泌出絲來讓自己附著。由於這三種蜘蛛在很久以前就分家走向不同的演化方向,卻都有著一樣的能力,所以這個噴絲神技很可能在古老的年代就是蜘蛛祖先的看家本領。

不過到了現在,這個能力好像只在毛蜘蛛有,為什麼呢?原來毛蜘蛛雖然長相粗壯,體型也遠比其它蜘蛛大上很多(想像一隻毛茸茸手掌大的蜘蛛),但是實際上它可是相當精緻而脆弱的動物,如果不小心從高處摔下來就一命嗚呼了。所以這時候老祖宗留下來的這個足下生絲的本領對它們的存活變得很重要,它就被這群蜘蛛保留下來了。

延伸閱讀

1. 今年證實蜘蛛足下生絲的研究原文:
Rind et al. 2011. Tarantulas cling to smooth vertical surfaces by secreting silk from their feet. J Exp Biol. 2011 Jun 1;214(Pt 11):1874-9.

2. JEB 上的導讀文:
Knight, K. Tarantulas shoot silk from feet. J. Exp. Biol. 214:i.

3. 2006 啟戰端的論文:
Gorb et al. 2006. Biomaterials: Silk-like secretion from tarantula feet. Nature 443:407

4. 2009 持反對意見的論文:
Pérez-Miles et al. 2009. Silk production from tarantula feet questioned. Nature 461:E9

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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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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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