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大腸桿菌的運動模式與奈米驅動元件的研發

科景_96
・2011/02/09 ・665字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 566 ・九年級

Original publish date:Jul 10, 2005

編輯 HCC 報導

哈佛大學研究人員觀察大腸桿菌(Escherichia coli)的鞭毛(flagella)微動過程,發現此細菌偏好游向多孔表面,研究人員認為此結果有助於應用在微流體裝置、細胞類生物測定與感應器的驅動元件研發上。

研究人員製造了一套新式的微通道(microscopic channels)晶片系統,通道僅10微米寬,通道底部故意以多孔的瓊脂(agar)以及堅硬的矽膠化合物(silicone-rubber compound)兩種材料覆蓋,以進行大腸桿菌游動行為的比較。微通道系統將個別的大腸桿菌自群集狀態分離出來,並且錄影觀察其在不同表面的游動方式。結果相當的有趣,當大腸桿菌分別從含有瓊脂的微通道兩端引入時,細菌會傾向靠著通道右側游動,此種運動方式就好像汽車在雙向車道上行駛般的井然有序。而且靠近瓊脂面游動的大腸桿菌會較其比較組(靠近矽膠化合物的大腸桿菌)游動的迅速。

作者認為由於人體細胞表面經常覆蓋一層類似瓊脂的層狀結構,所以未來對微生物運動(microbial movement)的研究,將有助於了解人類傳染病如何發展,以及於人體內部遏止感染的可能性。作者也提出大腸桿菌傾向靠近膠狀多孔、具備類似生物組織特徵的表面,而不游向光滑、堅硬的表面,原因為前者所產生的阻力較小,所以目前需要設想出一套新的流體動力學性質以解釋此運動行為,同時將其複製於奈米元件的研發上。

參考來源:

相關連結:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Nov 26, 2004] 科學家確認出大腸桿菌感染人類的途徑


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    控制進食時間與熱量,小鼠可以更長命?

    台灣科技媒體中心_96
    ・2022/05/22 ・2156字 ・閱讀時間約 4 分鐘

    目前越來越多動物實驗的研究結果顯示,「特定時段禁食」在延緩老化或延長壽命上的效果,不比「限制總熱量攝取」差,甚至效果更好。

    圖/envato elements

    控制吃飯時間,可以延長壽命?

    美國德克薩斯大學西南醫學中心的小彼得.奧唐納腦研究所 (Peter O’donnell Jr. Brain Institute) 研究團隊,今(2022)年 5 月 5 日在國際期刊《科學》(Science)公開研究論文,使用小鼠為實驗對象,研究進食熱量與進食時間,與小鼠壽命之間的關係。

    團隊先讓小鼠自由的取食飼料 6 週後,再分成 5 個不同組別,分別是:

    1. 只能在日間每隔 90 分鐘進食、
    2. 只能在晚間每隔 90 分鐘進食、
    3. 只能在日間開始兩小時內進食、
    4. 只能在晚間開始兩小時內進食、
    5. 全天內每隔 160 分鐘允許進食。

    這 5 組小鼠被限制攝取的熱量相同,實驗過後,再和完全自由取食且沒有限制熱量攝取的小鼠比較。

    研究結果顯示,與完全自由進食的小鼠相比,有限制進食時間的小鼠平均壽命較長,其中第 2.4 組(只能在晚間每隔 90 分鐘進食,以及只能在晚間開始兩小時內進食)延長壽命的效果最好,平均可延長 35% 壽命;而只能在日間進食的兩組小鼠,平均可延長20%壽命。

    與完全自由進食的小鼠相比,有限制進食時間的小鼠平均壽命較長。示意圖/envato elements

    研究也觀察到其它有趣結論:

    • 隨著年齡增長,五組小鼠的體重,都比自由進食的小鼠更輕,且在非主要活動的時間(白天)進食的小鼠,白天的活動變多了。
    • 在完全自由取食的小鼠肝臟中,原本與老化相關的基因表現隨年齡增長而改變,有些基因表現降低,有些增加,且基因表現的晝夜節律性也隨老化而降低。但在只能晚間進食的兩組小鼠身上,這些因老化而造成的改變較少。

    作者根據研究結果指出,僅僅限制熱量攝取而不在特定時間禁食,可以延長小鼠的壽命,禁食可以對延長壽命效果有加分的作用,而不是主要造成效果的原因。

    研究凸顯了「晝夜節律」的重要性

    國立陽明交通大學生化暨分子生物研究所教授 許翺麟 表示,目前越來越多,動物實驗的研究結果顯示,「特定時段禁食」在延緩老化或延長壽命上的效果,不比「限制總熱量攝取」差,甚至效果更好。

    特定時段禁食,有可能比限制總熱量更能延緩老化。圖/envato elements

    過去研究飲食中,熱量限制對老化與壽命的影響時,常常無法分辨原因到底是因為「總卡路里攝取較少」還是「固定且有規律的長時間禁食」。最近幾年,科學家開始針對此一問題進行更深入的研究。

    去年一項使用小鼠的研究顯示,限制飲食的熱量可延緩老化的效果,可能大部分來自於長時間且有規律的禁食[1]。此外,另一項在果蠅的研究中也指出,不但是要有規律的禁食,何時禁食也同樣重要。最有效延緩老化的方式,要與動物本身的生理時鐘配合,在本來就比較少進食的時候進行禁食[2]

    • 編註:小鼠是夜行性動物,上述文字中的「日間」指的是白天光線照射,對小鼠而言是休息和睡眠的時段,「晚間」沒有光照,才是小鼠活動和主要進食的時段。

    這次的研究中更進一步證實,單純只是限制總熱量攝取,只能提供很少的延長壽命效果,反而熱量限制並配合生理時鐘進行間歇性禁食的效果最好。小鼠是夜行性動物,日間禁食對延長壽命的效果,遠比夜間禁食的效果更加顯著,至於每日禁食 12 小時或 22 小時則差異不大。此外本研究也顯示,調控生理時鐘的基因在調控老化上的重要性。

    配合生理時鐘進食很重要。圖/envato elements

    人類比照辦理也會有用嗎?

    許翺麟教授 說明,本研究最大的限制來自於其僅用單一品系、單一性別的小鼠來進行研究。從過去其他研究已知,飲食限制對不同品系與不同性別的動物,效果不盡相同。因此本研究雖然頗具參考價值,但是能否推論到其他品系的小鼠,甚至其他物種與人類,仍有待未來更多研究來支持。

    雖說人類遠比實驗動物複雜,會影響老化的因素也不僅止於飲食,然而維持平衡且有規律的飲食習慣,加上適當的限制進食時間,也許是一種相對可行,且有效促進健康老化的方式。也期待未來更多相關研究,能協助我們進一步釐清這些結果在人類中是否相同。

    參考文獻


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