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【2013美國微生物學會年會】丹佛的微生物大拜拜跟藍色大熊

陳俊堯
・2013/05/23 ・1499字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 493 ・六年級

今年的美國微生物學會年會選擇在科羅拉多州的丹佛市舉行,時間是 5/18 到 5/21。這個會議一直是微生物學界最大的國際會議, 來自各國的微生物學家聚在同一個地方分享自己的研究成果。 今年真正參加的人數我不知道有多少,不過數千人是一定有的。

會場的報到處。

第一天下午的報到後緊接著就是開幕演講,所有參加會議的人齊聚一堂聽今年大會嚴選的主題演講。幾千人的會場需要四個大螢幕才能讓大家都看得到幻燈片,加上舞台,燈光,一整組攝影人員,搞得像是個電影頒獎典禮一樣。事實上主席開場後也宣讀了數十個獎項的得主名單,除了各子領域的研究獎項之外,每年也都有專門給微生物優秀教育者的獎項。

會場內禁止照相錄影。這張是進場時混亂中偷拍的。

今年大會開場安排的三場演講都很精彩。第一位講者是來自耶魯(Yale)大學的 Christine Jacobs-Wagner 教授,帶來是細菌如何分裂的故事。真核細胞的分裂是高中生物就教過的機制,但是對於比真核細胞更簡單的細菌,卻連像分裂這麼基礎的機制,學術界都才剛剛開始瞭解而已。她用 Caulobacter cresentus 這種形狀長得像香蕉的細菌來當做研究材料。這種細菌的細胞一端會長出長柄,把自己固定在某處。細胞長大要分裂時,舊細胞依然用長柄固定在原處,而沒有長柄的一端變成新細胞,會長出鞭毛自己游走。演講中她就這種細菌怎麼把自己長成香蕉狀,怎麼知道分裂到什麼時候完成該長鞭毛這些重要步驟的分子機制做了詳細的說明。這場演講談的東西,未來應該都會進到微生物學課本裡吧。

第二位講者是 Nathan Wolfe 教授,目前在史丹佛(Stanford)大學任教, 也是 Metabiota 組織執行長。他提到自己最近演講時被一位中學女生問到在這個時代什麼事都有前人拓荒了,這一代還有什麼議題可以探索的?他用這個問題帶出自己過去數年在非洲的調查中持續找到很多種新的而且可以感染人的病原,個個有機會變成下一個愛滋病,但是我們連它們是什麼樣的敵人都不清楚。而在人類腸道或皮膚上有大量未知的微生物,有些微生物還有可能成為治療現在棘手疾病的工具。他預期這個世紀將是微生物研究掘起的世紀,鼓勵更多的年輕學子加入這場大探險。

第三位講者是來自加州理工學院(California Institute of Technology)的 Frances Arnold 教授,是位跨微生物界的工程師。科技已經進步到我們可以任意改變細菌的DNA,但是講到要創造出有功能的酵素,人類還是只能修改自然界原有的設計而不能像寫軟體一樣憑空創造出全新的產品。她以兩種模擬生物演化過程的策略來改進微生物酵素的設計。第一種策略是故意讓酵素DNA 藍圖出錯,讓細菌製造酵素,再從錯誤酵素裡找出性能反而變好的新設計,這樣循環幾輪後酵素會越來越好用。第二種方法是把相近酵素的基因拿來洗牌重組,就像從四個團裡把伍佰(吉他),閃靈Doris(貝斯),旺福肚皮(鼓),宇宙人小玉(主唱)拉來組成個新團看看會是大成功還是大災難。拿微生物當材料,你可以試成千上萬種組合,或許有機會找出意想不到的絕配。演講中她拿自己運用這些策略解決問題的成功案例來說明,並且預期不久後人類將能找出次結構功能間的關係,可以自行設計酵素來達成產業界需要的功能。

聽完演講走出大廳,在建築外面一直站著的藍色大熊,好奇地透過玻璃窗往裡頭看。這些慢慢往外移動的人,腦子裡剛被種下了新想法,正開始要發酵呢。當然有不少人一開始就被種下瞌睡蟲,他們至少也得到兩個半小時的睡眠,為接下來三天的會議儲備能量。

Convention Center 外頭的藍色大熊是 Lawrence Argent 的作品。

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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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「你不要過來啊!」蜘蛛為了在交配中保命,竟然把自己給射出去了!

Peggy Sha
・2022/05/18 ・1686字 ・閱讀時間約 3 分鐘

自然界中,充滿了不少為了交配而「慷慨赴義」的勇者,像是:螳螂、蜘蛛等等,在激戰中或激戰後,雄性會變成配偶的盤中飧,如此一來,不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!(讓我們感謝飛天小爸爸的努力!)

「性食同類」不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!圖/Pixabay

這種現象呢,被稱之為「性食同類」(sexual cannibalism),通常是雌性吃掉雄性的比例稍微高一些。

但正如俗話所說,「生命會自己找到出口」,竟然有雄性蜘蛛靠著把自己「射」出去來保下一命!今天,就要來為你講述,隆背菲蛛(Philoponella prominens)的噴射故事。

交配到一半就彈出去了?超離奇高速彈射之謎!

這次的主角隆背菲蛛呢,是一種原產於日本、韓國等地的社會性動物,過去驚人的成就包括:能夠一次聚集 300 多隻同伴,共同編織出一片大網。

至於牠們超強的彈射能力又是如何被發現的?原先,來自湖北大學的張士昶副教授與團隊正在研究隆背菲蛛的性行為,卻忽然發現了一個超離奇現象:完成交配之後,雄蛛居然會猛然彈開,「biu」地一下就飛得老遠!

這驚人的過程可說是快到不可思議,最高紀錄達到一秒 88.2 公分,別說是肉眼,就連普通相機都沒辦法正確紀錄下細節。

這個現象立刻引發了研究團隊的好奇心,那麼接下來該怎麼辦呢?當然是:交配大戰看起來!

射,還是不射?這是個攸關性命的問題!

為了進行研究,團隊總共觀察了 155 次交配行為,並在其中 152 次中觀察到了這種超高速的彈射情形。你可能會很好奇,那剩下的 3 次呢?嗯……那 3 隻隆背菲蛛沒有成功彈射出去,交配後就成了配偶的大餐了。

什麼?沒彈掉就會被吃掉?這究竟是巧合還是命運的安排?

研究人員決定出手人為干預一下,他們選了 30 隻隆背菲蛛,然後想辦法阻止牠們彈射,結果發現:「彈射=保命」,要是你射不出去,那你就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的晚餐。

要是隆背菲蛛彈射失敗,那就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的營養來源。圖/Pixabay

相反地,如果成功彈出去了,那麼,你不但可以保命,也多了再次交配的機會。嘿,沒錯,牠們彈出去後還會再爬回來交配,再彈、再爬、再交配,就如此反反覆覆。(當然啦,有時也會在過程中不小心弄掉一些身體部位,比如一兩支步足。)

想要成功噴射,你需要一對強壯的步足!

至於為何隆背菲蛛能變成這樣的飛天小蜘蛛呢?秘密就藏在牠們的步足中。研究團隊發現,雄蛛們會將第一對步足抵在雌蛛身上,一旦交配完成,就用力蹬腳彈射出去。

根據實驗,科學家們發現這對步足可說是噴射與交配關鍵,少了一支都不行,只要沒有這對秘密武器,雄蛛只會停留在求偶階段,但不會真的跟雌蛛交配。但如果掉的是其他幾支腳,那可完全不會影響交配過程,還是能順利完成生育大計。

而這對秘密武器最強大的地方,其實是來自液壓;只要蜘蛛擠壓胸部的肌肉,便可以將其中的體液注入特定關節(tibia–metatarsus joint),透過液壓來伸直步足、產生彈力。

沒想到吧?為了在交配中保命,隆背菲蛛還得運用到流體力學,是不是很有趣呢?

參考資料:

Male spiders avoid sexual cannibalism with a catapult mechanism: Current Biology
These male spiders catapult away to avoid being cannibalized after sex
Watch These Male Spiders Jump Like Hell to Avoid Being Eaten After Sex
This Male Spider Catapults Itself Into the Air to Avoid Sexual Cannibalism | Science| Smithsonian Magazine
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Peggy Sha
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。