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寄生使人狂

鴻宇
・2011/06/27 ・1026字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

寄生在教練體內的蟲蟲出來喝水囉

在電影「老師不是人」裡頭,外星人降臨到一所校園裡,釋放出他的小分身,被這些小分身寄生的老師們全部都性格大變,瘋狂喝水,頭被砍下來還可以接回去……

之前看了逆旅大大的文章提到,寄生蟲會改變鴨子的行為,讓我想起了弓漿蟲(Toxoplasma gondii)。弓漿蟲的中間宿主是老鼠,最終宿主是貓,所以身為一隻住在老鼠腦袋裡的弓漿蟲,想讓老鼠變得容易被貓吃掉,也是合情合理的故事。

圖片來自維基百科

從20世紀末開始就有研究指出:被弓漿蟲感染的老鼠會變得比較活躍,比較不害怕陌生的區域,比未受感染的老鼠更常表現出站立或者探索新區域的行為。此外,還有學習力降低,較沒有警覺性,最重要的當然就是「不害怕貓」,甚至還會對貓產生好奇心。本來貓的體味跟尿的味道對老鼠來說會產生強烈的防衛反應,但是對受感染的老鼠來說,不但不會感到慌張,還會受到這些貓咪氣味的吸引。

瘋狂的老鼠

弓漿蟲在中間宿主體內會形成囊體住在肌肉或者大腦之中,而解剖老鼠的大腦發現,在杏仁核以及海馬迴附近,跟「恐懼」這種情緒高度相關的腦部區域裡,弓漿蟲囊體的數量是其他區域的兩倍以上。

弓漿蟲影響人,最著名的就是造成懷孕婦女畸胎或流產了。而在行為方面,弓漿蟲慢性感染的人情緒會變得比較焦慮,也會有一些神經學症狀的出現,甚至有人統計弓漿蟲感染與車禍的關係,受感染的人發生車禍的機率是未受感染的人的2.65倍,而且這個倍數還隨著感染時間長短而上升!而人類被貓尿的味道吸引之類的結論倒是沒有出現。(本來還以為瘋狂愛貓人士的成因也跟弓漿蟲有關呢~)

另外早在五十年前就已經知道精神分裂症跟弓漿蟲感染之間的相關性,近來也有統計指出精神分裂症患者有較高的比率曾經被弓漿蟲感染過,原因有可能來自囊體在腦組織中引發的免疫反應導致神經傳導物質的不正常釋放;其實近來不只弓漿蟲,精神分裂症與其他感染症之間的關係的研究也越來越多了。

可見日常可見的寄生蟲,就可以造成行為及性格方面很大的影響!不過如果希望獲得頭被砍下來再接回去的能力,可能還是要被外星人感染看看囉。

Reference:

  1. The Effect of Toxoplasma gondii on Animal Behavior: Playing Cat and Mouse
  2. Joanne P. Webster
  3. Schizophrenia Bulletin vol. 33 no. 3 pp. 752–756, 2007
  4. doi:10.1093/schbul/sbl073
  5. Toxoplasma gondii: host–parasite interaction and behavior manipulation
  6. Rodrigo Costa da Silva & Helio Langoni
  7. Parasitol Res (2009) 105:893–898
DOI 10.1007/s00436-009-1526-6
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鴻宇
3 篇文章 ・ 1 位粉絲
北醫職校畢,好久沒寫字了,有工作的時候什麼也寫不出來......

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SmartReading 科普閱讀力大賽——打造新世代自主閱讀指標,培養學子適性成長!第三屆頒獎典禮暨第四屆賽事啟動!
PanSci_96
・2022/09/26 ・3811字 ・閱讀時間約 7 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

108 課綱開啟全新閱讀素養時代。

科學素養不再侷限於考試的解題方法,學生閱讀科學讀物時,如何在氾濫資訊中找到高品質、適合學習程度的科學素材,是教育現場至關重要的課題。

臺灣師範大學 SmartReading 團隊將 AI 讀物難度分級技術,透過測驗、選書、閱讀、讀後回饋四大功能,完整記錄孩子的學習歷程,提升中小學生科普閱讀動機,成為自律自主的科普學習者。

臺灣師範大學於 110 年至 111 年間,與國科會、新北市、臺中市等單位合作,連續辦理三屆「SmartReading 科普閱讀力大賽」,每屆競賽歷時半年。競賽組別以國小三年級至高中一年級共分七個組別。參賽學校涵蓋臺北市、新北市、臺中市、臺南市、高雄市、花東等十九縣市,報名參賽人數累計八千餘人。

國立臺灣師範大學第四屆科普賽將擴大辦理,邀請PanMedia泛科學馮瑞麒總經理、數感實驗室賴以威教授、臺大科教中心賴亦德執行長,持續提供參賽者更生活化、趣味化的科普文章。圖/國立臺灣師範大學

由系統建置適合學生閱讀的兩千多本科普讀物

競賽期間,參賽學生使用「SmartReading 適性閱讀」系統,透過精準快速的中文閱讀能力診斷,將閱讀程度與讀物難度適配。藉由系統已建置,適合國小三年級至高中一年級的 2,180 餘本科普讀物,不僅能激勵其學習動機,更可有效提升選擇的效率,降低科學閱讀恐懼。第三屆科普閱讀力大賽不受疫情波擾,採實體與線上兩種施測方式,於 111 年 5 月份圓滿完成賽事。

111 年 9 月 24 日於臺灣師範大學舉行頒獎典禮,邀請新北市教育局張明文局長、臺北市教育局鄧進權副局長、臺灣閱讀協會陳昭珍理事長、康橋國際學校秀岡校區卓意翔副校長、親子天下兒童產品事業部副總經理林彥傑、新北市信義國小陳桂蘭校長到場擔任頒獎嘉賓。參賽學校師生、家長齊聚典禮會場,為優秀的得獎同學喝采。

111 年 9 月 24 日於臺灣師範大學舉行頒獎典禮,邀請新北市教育局張明文局長、臺北市教育局鄧進權副局長、臺灣閱讀協會陳昭珍理事長、康橋國際學校秀岡校區卓意翔副校長、親子天下兒童產品事業部副總經理林彥傑、新北市信義國小陳桂蘭校長到場擔任頒獎嘉賓。參賽學校師生、家長齊聚典禮會場,為優秀的得獎同學喝采。圖/國立臺灣師範大學

臺師大宋曜廷副校長表示,數位閱讀邁向新時代,團隊使用「SmartReading 適性閱讀」系統作為科普賽競賽平台,期望在知識爆炸的時代,藉由測驗、選書、規劃的「智慧閱讀三步驟」,培養學子的跨領域閱讀力與閱讀習慣,讓學生們手握知識大門的鑰匙,成為自律自主的「SmartReader」。

科普閱讀競賽的三大特色

一、適配閱讀能力與圖書難度,擴增多元書籍與文章素材

參賽學生首先須參加中文適性閱讀能力診斷(DACC),依據診斷結果,配合其當前閱讀能力的科普推薦書單,讓學生選書有依據、個人化。本競賽目前共有「推薦書單」、「推薦文章」等 2 種閱讀素材,主題包含植物/動物、數學、天文地科、物理/化學等 8 大類別。「推薦文章」功能,則與「PanSci 泛科學」及「數感實驗室 Numeracy Lab」合作評選,當前提供 600 餘篇線上科普短文,競賽期間提供已超過 4,000 人次的瀏覽次數。

二、綜合性閱讀五力分數,開啟學生全方位閱讀力

本競賽賽程為期半年,學生透過「前測、閱讀任務挑戰、後測」三個階段。競賽期間,系統詳細記錄每週閱讀歷程,並產出線上「閱讀五力分數」報表。自主規劃閱讀期間計算為「規劃力」;讀後評量填答結果計算為「執行力」;閱讀多元書籍類別的結果計算為「博學力」;閱讀單一書籍類別的深化成果則計算為「精進力」;前後測成長結果計算為「成長力」。將閱讀能力數據化、可視化。

三、閱讀任務徽章,深化學生文化素養與科普閱讀興趣

本競賽內建徽章蒐集系統,參賽者於指定時間依據提示完成閱讀任務,即可獲得期間限定的特色科普徽章。任務內容包含閱讀指定的書單及文章類別、世界性科普節日、科學家生辰、台灣重要節慶與其他隱藏任務。本屆各年級累計獲得徽章達 20423 枚,因設計活潑及任務類型多樣,大受參賽者好評。

競賽結果發現學生的閱讀偏好

一、科普閱讀參與,國小男性最踴躍

活動期間參賽者共完成約 21,153 本的書籍評量。以不同學習階段來看;國小參賽者整體閱讀平均本數為 24 本,男生平均閱讀本數為 28 本,女生平均閱讀本數為 20 本。國、高中參賽者因科普讀本難度較高,需要較長的閱讀時間及一定的科學基礎知識,國中參賽者整體平均閱讀書籍數為 10 本;高中參賽者中女性平均閱讀本數多於男性,整體平均閱讀書籍數為 7 本。

總閱讀量/本人數平均閱讀量/本
全體學生21,1531,10019
8,05150516
13,10259522
國小學生17,47971624
6,47432520
11,00539128
國中學生3,45935510
1,4611669
1,99818911
高中學生215297
116148
99157
活動期間參賽者共完成約 21,153 本的書籍評量。表/國立臺灣師範大學

二、學生偏好閱讀動物/寵物類與地球生態/天文類書籍

整體參賽學生對於科普書籍的喜愛程度,以植物/動物類(男生 28.19%、女生 27.91%)最能引起學生的閱讀興趣(如:《昆蟲老師上課了!:吳沁婕的超級生物課》、《小島上的貓頭鷹》、《神奇樹屋》等系列)。在次要類別,男女皆喜好生態/生命科學類的書籍(男生 15.20%、女生 16.87%)。

整體參賽學生對於科普書籍的喜愛程度,以植物/動物類最能引起學生的閱讀興趣。在次要類別,男女皆喜好生態/生命科學類的書籍。圖/國立臺灣師範大學

三、參賽學生閱讀歷程的質與量均佳,表現令人驚豔

本次參賽學生皆積極參與競賽。

以三年級組第一名得主,臺北市立大同國小的林靖軒同學為例,競賽期間閱讀書籍本數高達 383 本,書籍讀後評量的通過率更高達 95%,書籍不僅讀得多,更是能讀得要領。

四年級組第一名為第二次參賽的新北市信義國小謝秉言同學,本次競賽期間共閱讀 427 本書。

其中五年級組為本次競爭最激烈的一組,臺北市立長春國小的黃葦川同學以及高雄市立集美國小的吳勁毅同學,兩者僅以極小的分數差距位居第一及第二名。

此外,第一次參與競賽的高雄市立正義國小的孫政遠,競賽期間閱讀 281 本書籍,通過率達到 97%。

四、教育主管機關、學校師長及家長支持鼓勵,帶動學生優異表現

新北市教育局致力於推動智慧閱讀教育,不遺餘力,成果豐碩。本屆競賽全台共 2,104 人報名參與,全國賽獎項獲獎學生共計 36 人,其中新北市得獎學生便囊括 14 位,表現相當亮眼。

家長與學校師長共同陪伴,使得學生能專注於本次競賽,並有相當卓越的成果,例如新北市康橋國際學校、臺中市明道中學、臺中市葳格國際學校、臺北市東山中學等校,皆因全力推廣閱讀活動,才能有優異的競賽成果。以新北市康橋國際學校國中部為例,此次七年級組參賽者,全國賽前5名得主中,康橋中學就獲有 3 名的佳績。

臺師大華語文與科技研究中心洪嘉馡教授說明第三屆科普閱讀力大賽成果。圖/國立臺灣師範大學

第四屆科普閱讀力大賽即將開跑

延續前三屆廣受好評之科普賽事,第四屆科普賽將擴大辦理,邀請「PanMedia 泛科知識股份有限公司」馮瑞麒總經理、「數感實驗室 Numeracy Lab」賴以威教授、「國立臺灣大學科學教育發展中心」賴亦德執行長,持續提供參賽者更生活化、趣味化的科普文章,預期第四屆科普閱讀力大賽將能讓全球讀者有更高品質的閱讀體驗和更充實的閱讀收穫。

活動詳情請參閱官方網站
新聞聯絡人:高等教育深耕計畫辦公室——鄭德蓉 02-2366-0916 #111

PanSci_96
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【貓心專欄】星座 / 血型 / 性格,哪一個影響了你顏色偏好?
貓心
・2022/06/26 ・3049字 ・閱讀時間約 6 分鐘

12星座圖。圖/envato

許多人對於星座和性格的關係,都有著一些既定的印象:天蠍座就是可怕、雙魚座就是多情、水瓶座就是怪、牡羊座就是火爆⋯⋯。甚至,有一些人在選交往對象時,還會特別篩選掉某些星座,或是熱愛某些星座。

然而,星座和性格之間,到底有沒有關係呢?恰好我大學時期的一份研究當中,曾經順手收集了相關的資料,現在就帶大家一起來看看這份研究,以及星座和性格到底有沒有關係吧!

一份關於色彩偏好與人格特質的研究

這份研究主要要探討的是「不同人格特質是否有色彩偏好上的差異性」,但除此之外,我們也跑了一些有趣的統計,其中包含了「血型和星座和色彩偏好的關聯性」,以及與色彩完全無關,但你我都很好奇的「人格特質和星座的關聯性」。為了蒐集研究的基礎資料,我們透過網路問卷,徵求受試者參與測驗。

測驗內容首先,受試者必須從 37 個色塊當中,挑選出自己喜歡的顏色。挑選的數量沒有上限,只要喜歡都可以選。此外,我們也透過五大人格測驗,蒐集了受試者的性格。

(色表圖)

另外他們也必須填上自己的基本資料,生理性別、職業或學校、出生年月日、血型、教育程度,居住區域、興趣、族群、母語、宗教信仰與是否相信星座或血型等等,可能對個性有影響的題目。

最後,我們蒐集到 743 份問卷,其中獲得 728 份有效問卷,受試者年齡介於 14~68 歲之間,有 438 位女性,290 位男性。

不同性別、星座、血型的人,都選了什麼顏色?

那麼,首先就先來看看大家都選了什麼顏色吧!可以發現在所有受試者當中,對於黑色與白色的偏好是最高的,而灰色則是大家普遍不喜歡的顏色。

各顏色偏好數量統計表。

在性別上,無論是男性或女性,都特別喜歡藍色和紅色;但男性喜愛藍色的比例比女性還要多,而女性喜愛紅色的比例比男性還要多。

性別與色彩偏好比例。

那麼,不同星座與血型的人,喜好的色彩是否有所差異?根據卡方檢定,不同星座,在選顏色的時候,並沒有喜好上的顯著差異;至於血型倒是有兩個顏色特別受到偏好。其中一個是「薰衣草色」(色表圖第 30 號),A 型的人比 B 型的人,更喜歡這一個顏色;另一個是藍綠色(色表圖第 23 號),A 型的人比 O 型的人更愛這個顏色。

顏色與性格有關嗎?

而本份研究的重點,其實是色彩偏好和個性是否有關。

在過去,心理學家主要都是以「五大人格測驗(Big Five)」來做為研究研究人格的主要依據。而所謂的五大人格,則分別包含了以下五大類別:

  • 開放性(Openness)──對於一個新經驗、新事物的開放程度。
  • 盡責性(Conscientiousness)──是否能夠嚴謹地管理自己達成目標。
  • 外向性(Extroversion)──喜歡交際、喜愛與人接觸。
  • 宜人性(Agreeableness)──對待他人是否善解人意、親切帶人。
  • 神經質(Neuroticism)──情緒是否容易因為外在而有所起伏。
五大人格特質。圖/wikipedia

根據我們研究的結果發現,喜歡第 11 號(土黃色)的人裡面,外向性高及開放性高的人佔多數;喜歡第 12 號色(棕色)的人裡面,外向性、開放性,及嚴謹自律性高的人佔多數。

而當我們採用 PCA 分析,去看不同性格與喜好色彩之間的關係時,更得出了許多顯著的結果

  • 神經質程度較高的人偏好偏好高彩度、低明度的顏色(例如5、30、26號色)。
  • 外向性和盡責性程度較高的人偏好高彩度、低明度的顏色(例如26、25、27號色)。
  • 開放性程度較高的人彩度部分沒有明顯的偏好,另外則偏好低明度的顏色(例如1、2、3 6號色)。
  • 親和性程度較高的人偏好高彩度、高明度的顏色,除神經質程度較高的人外,大多數人偏好藍色色相的顏色(例如26、25、22、27號色)。
  • 神經質程度較高的人對於色相的偏好較不明顯。開放性程度較高的人,除了偏好藍色外,也偏好紅色色相的顏色(例如1、2號色)。

至於喜好與不喜好單色方面,就得出了更豐富的結果了:

  • 喜歡2號色的人,比起不喜歡的人,有較高的宜人性。
  • 喜歡4號的人,比起不喜歡的人,有較高的開放性(p=.013<.05)、較低的宜人性。
  • 喜歡7號色的人,比起不喜歡的人,有較高的開放性。
  • 喜歡9號色的人,比起不喜歡的人有較低的神經質傾向、更外向。
  • 喜歡10號色的人,比起不喜歡的人,有較高的神經質傾向、較高的開放性。
  • 喜歡11號色的人,比起不喜歡的人,有較高的開放性。
  • 喜歡12號色的人,比起不喜歡的人,有較高的開放性。
  • 喜歡14號色的人,比起不喜歡的人,有較高的神經質,較高的開放性,較低的謹慎性。
  • 喜歡15號色的,比起不喜歡的,有較高的開放性。
  • 喜歡16號色的,比起不喜歡的,有較高的開放性。
  • 喜歡18號色的人,比起不喜歡的人,有較高的神經質、與較高的開放性。
  • 喜歡19號色的人,比起不喜歡的人,有較高的開放性。
  • 喜歡21號色的人,比起不喜歡的人,有較高的神經質傾向、較低的宜人性。
  • 喜歡22號色的人,比起不喜歡的人,有較高的神經質傾向、較高的開放性、較低的謹慎性。
  • 喜歡24號色的人,比起不喜歡的人,有較高的開放性。
  • 喜歡28號色的人,比起不喜歡的人,有較低的謹慎性。
  • 喜歡32號色的人,比起不喜歡的人,有較高的開放性。
  • 喜歡33號色的人,比起不喜歡的人,有較低的謹慎性。
  • 喜歡34號色的人,比起不喜歡的人,有較低的外向性、較高的開放性、較低的謹慎性。
  • 喜歡35號色的人,比起不喜歡的人,有較低的外向性與謹慎性。
  • 喜歡36號色的人,比起不喜歡的人,有較高的開放性、較低的宜人性。

你金牛,我水瓶,這應該沒有什麼差別吧?

星座、血型跟性格完全無關。 圖/envato

很多人看到這邊,一定會很懷疑,為什麼我一開始破題的答案都沒有講到?好的,事實上,這方面雖然不是我們的研究重點,但我也用統計軟體跑過了相關的數據之後,得到的答案是:「星座和血型跟性格完全無關。」

就我個人的經驗來看,我甚至認識一個跟我同年同月同日生的人,但我們兩個的個性相差極大。所以說,如果以科學的話語來說的話,就是透過本篇研究,無法找到可以支持星座和性格有關的證據囉~

文末致謝

大學時期,我曾跨校到台科大修了一門課研究所的課,名為色彩心理學。此篇研究來自於該門課的課堂研究報告。在此,我要特別感謝我的組員王琪瑄、李梓含、吳典軒、李佳勳、洪維君,儘管至今我們已經沒有再聯絡了,但很謝謝他們當初一起完成了這份研究。

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貓心
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心理作家。台大心理系學士、國北教心理與諮商所碩士。 寫作主題為「安全感」,藉由依附理論的實際應用,讓缺乏安全感的人,了解安全感構成的要素,進而找到具有安全感的對象,並學習建立具有安全感的對話。 對於安全感,許多人有一個想法:「安全感是自己給自己的。」但在實際上,安全感其實是透過成長過程中,從照顧者對自己敏感而支持的回應,逐漸內化而來的。 因此我認為,獲得安全感的兩個關鍵在於:找到相對而言具有安全感的伴侶,並透過能夠創造安全感的說話方式與對方互動,建立起一段具有安全感的關係。 個人專欄粉專: https://www.facebook.com/psydetective/ 個人攝影粉專: https://www.facebook.com/psyphotographer/

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霍亂也有自己的免疫系統?想要入侵人體,卻不想被感染!
寒波_96
・2022/05/19 ・3396字 ・閱讀時間約 7 分鐘

由霍亂弧菌(Vibrio cholerae)引發的霍亂,是常見的人類傳染病。有意思的是,霍亂弧菌這般能入侵生物體的細菌,本身也會被病毒等異形入侵,有免疫的需求。

引起霍亂的霍亂弧菌。圖 / Wikimedia

在最近發表的論文中,霍亂向我們展現了以前未知的免疫手法,不但能抵抗病毒,還能對付「質體」。霍亂究竟如何避免成為宿主的命運?質體又是什麼呢?[參考資料 1, 2]

細菌 vs 質體 vs 病毒大亂鬥:細菌也不想被寄生

細菌和人類一樣,都是用染色體上的 DNA 承載遺傳訊息。不過除了染色體以外,細菌也常常配備額外的「質體(plasmid)」,它們是 DNA 圍成的圈圈,獨立於細菌的染色體之外,具有自己的遺傳訊息,會自己複製。

細菌的遺傳物質,除了自己的染色體外,時常還額外攜帶數量不一的質體。圖/Bacterial DNA – the role of plasmids 

質體如果單方面依賴細菌供養、當個快樂的寄生蟲,那麼對細菌來說,質體就是個占空間的東西,只會耗費宿主的資源,對細菌是最差的狀況。但是,質體上也有基因,如果那些基因具備抗藥性等作用,那質體便對細菌有利。換句話說,質體和細菌的關係並不一定,有可能是有利、有害,或是沒有利也沒有害,視狀況而定。

細菌有時候具備攻擊質體的能力,例如近來作為基因改造工具而聲名大噪的 CRISPR,原本便是細菌用來抵禦病毒、質體的免疫系統。神奇的是,許多攻擊目標為質體的 CRISPR 套組,本身就位於質體上頭,令人懷疑其動機不單純。

比方說,A 質體攜帶一套攻擊 B 質體的 CRISPR,那麼 A 質體的目的,到底是保護自己寄宿的細菌不被 B 質體入侵,或是維護自己的地位不要被 B 質體搶走呢?不好說,不好說。

細菌對付質體的手段除了 CRISPR,還有一招是利用「Argonaute」蛋白質,啟動針對質體的排外機制;有時候兩者兼備,就是不給質體活路。[參考資料 3]

了解上述資訊,便能體會霍亂新研究的奧妙:質體無法生存的霍亂弧菌,既沒有 CRISPR,亦沒有 Argonaute,卻有以前不知道的另外兩招。

沒有質體的霍亂弧菌

儘管大家的印象中,霍亂就是一款危害人類的傳染病,不過野生的霍亂弧菌有很多品系,除了 O1 和 O139 兩個亞型之外,大部分其實不怎麼會感染人類。歷史上霍亂有過七次大流行,目前第七次大流行的型號為 O1 旗下的 E1 Tor,也稱作 7PET。

過往導致大流行的型號以及野生霍亂品系,細菌中一般都帶著質體,可是如今廣傳的 E1 Tor 卻常常沒有。假如人為將質體送進細菌體內,一開始倒是沒什麼阻礙,可是複製繁殖十代以後的細菌,卻幾乎不再擁有質體。

因此我們可以假設,霍亂第七次大流行的主角,可能比同類們多出些什麼,讓它新增了排除質體的能力。既然不是其餘細菌使用的 CRISPR 與 Argonaute,應該是某種目前未知的手段。

研究者一番搜尋後,從霍亂基因組上找到 2 處有關係的區域,稱它們為 DdmABC 和 DdmDE(Ddm 為 DNA-defence module 縮寫),兩者各自都有排擠新質體的能力,一起合作效果更好。

霍亂弧菌有 2 個染色體(左、右),DdmABC 位於第一號染色體(左)的 VSP-II 區域(圖中寫成 VSP-2),DdmDE 位於 VPI-2 區域。圖/Molecular insights into the genome dynamics and interactions between core and acquired genomes of Vibrio cholerae

兩套手法獨立運作,就是不要讓質體留下!

DdmABC 與 DdmDE 都能替霍亂細胞排除質體,但是運作方式不同。

DdmDE 會直接攻擊,令質體無法繼續在細菌體內生存,尤其容易攻擊比較小的質體;這個攻擊過程中,應該有其他蛋白質參與,不過詳細機制仍有待探索。

負責打擊質體的 DdmDE,其基因周圍還有兩套免疫系統的基因:R/M 與 Zorya,它們的任務都是消滅入侵的噬菌體(感染細菌的病毒)。因此霍亂的染色體上,這些基因共同構成一組對抗外來異形的陣地,稱為防禦島(defence island)。

DdmABC 則似乎更傾向「促進選汰」的手法,霍亂如果攜帶質體,不論質體自身大小,DdmABC 都會產生毒性;這使得質體數目較少的細菌,繁殖時產生競爭優勢,多代以後脫穎而出的霍亂,將剩下不再攜帶質體的個體。

有意思的是,霍亂細胞的 DdmABC 能排擠質體,也能屠殺入侵的噬菌體。所以它是一套雙重功能的免疫系統,同時防禦噬菌體和質體這兩種異形。

霍亂弧菌中 DdmABC 與 DdmDE 為兩套獨立運作的免疫系統,DdmABC 能排除入侵的病毒和質體,DdmDE 會直接攻擊質體。圖/參考資料 2

演化上 DdmABC 與 DdmDE 從何而來呢?在資料庫中比對 DNA 序列,ABCDE 這 5 個基因都找不到非常相似的近親基因,所以本題暫時不得而知。

其餘霍亂同類都沒有這兩串基因,所以它們是 E1 Tor 品系新獲得的玩意;幾個新基因組合形成新功能,或許有助於 E1 Tor 當年在霍亂內戰中勝出,成為第七次大流行的主角。總之,它們都通過長期天擇競爭的考驗,贏得一席之地。

質體對細菌可能有害也可能有利,若是通通不要,等於是徹底斷絕獲利的機會。如今廣傳的這款霍亂,為什麼演化成這般樣貌,值得持續探索。

一隻細菌配備對付不同入侵者的多款免疫系統,一如一艘巡洋艦配備的多款防禦系統,不論敵人從陸地、海面、空中發射飛彈,或是從海底用魚雷攻擊,都有防守的應變手段。然而,再怎麼周詳的防禦設計,都有被突破的機會。圖/wiki

戒備森嚴,多重防禦的細菌免疫

由這些研究我們可以觀察到,細菌儘管是只有一顆細胞的簡單生物,也配備多重免疫系統,抵抗各種入侵者。以極為成功的霍亂 E1 Tor 品系來說,它配備 R/M、Zorya、DdmDE 三款防禦病毒的機制,以及 DdmABC、DdmDE 兩套排擠質體的手法,能夠全方位對抗試圖入侵的病毒和質體。

霍亂弧菌之外的許多細菌,又配備記錄入侵者遺傳訊息的 CRISPR 系統,精準識別目標並且攻擊,類似人類的後天免疫。CRISPR 此一特質,使它變成智人的基因改造工具。

而類似先天免疫,無差別切割入侵者的 R/M 系統,其各種限制酶(restriction enzyme),早已從 1970 年代起成為常見的基因改造工具,可謂分子生物學實驗的元老。

新發現霍亂的 DdmABC、DdmDE 免疫系統,除了增加學術知識,也有應用潛力。探索細菌、質體、病毒間的大亂鬥,不只能認識更多免疫與演化,也可能找到對付細菌的新招,還有機會啟發分子生物學的新工具。

延伸閱讀

參考資料

  1. Jaskólska, M., Adams, D. W., & Blokesch, M. (2022). Two defence systems eliminate plasmids from seventh pandemic Vibrio cholerae. Nature, 1-7.
  2. Cholera-causing bacteria have defences that degrade plasmid invaders
  3. Kuzmenko, A., Oguienko, A., Esyunina, D., Yudin, D., Petrova, M., Kudinova, A., … & Kulbachinskiy, A. (2020). DNA targeting and interference by a bacterial Argonaute nuclease. Nature, 587(7835), 632-637.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。