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「聞」風喪膽

陸子鈞
・2011/06/27 ・1170字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

如果你是一隻小老鼠,可能必須知道環境周遭是否有會把你吃掉的獵食者。哈佛醫學院的Stephen Liberles及他的同事,過去分析過動物園裡不同動物的尿液,包括獅子和熊,而他們發現到,老鼠可以用聞的就完成這項分析。

研究團隊從肉食動物的尿液中,偵測出一種高濃度的化學物質能讓鼠類「聞」風喪膽。過去,科學家已經找出一些化學物質,能使獵物辨認出已知的捕食者。但這項新的研究,發現可能的遺傳機制,能使動物感知到潛在的捕食者,即使兩方從未接觸過。

研究人員從2001年發現的一群嗅覺分子受器開始著手,這群受器蛋白稱為「痕跡胺相關受器」(trace amine-associated receptors, TAARs),存在於大多的脊椎動物種類上,但數量不一。比方老鼠(mice)有15種蛋白;大鼠(rats)有17種;人類只有6種。有什麼化學物質能被這些受器接收,科學家所知不多。

Liberles和他的同事,發現TAAR家族中的TAAR4,對於北美山貓尿液,有強烈的反應。由於北美山貓的尿液,被園丁用來驅趕鼠類,有網購通路。於是研究團隊下單,訂了一些,並從中萃取出能作用於該蛋白的化學物質,稱為2-苯乙胺(2-phenylethylamine)。接著,他們想知道是否2-苯乙胺只特定存在於北美山貓。但其他動物的尿液沒這麼容易買到。團隊中的碩士生,也是該研究的第一作者David Ferrero說:「此外,商品可能有污染,然而我們想確定我們研究的是天然物質。」

於是研究人員從許多來源收集到尿液樣本,包括新英格蘭和南達科塔的動物園;從獅子、雪豹、山貓之類的獵食者,到牛、長頸鹿和斑馬等草食動物,共38種。他們也測試了人類、貓和不同的鼠類。

收集樣本的過程並不平凡;他們必須訓練一隻長頸鹿尿在一只杯子裡;還有一次,一隻不願乖乖配合的美洲豹,向籠子飛撲,幾乎碰到Ferrero的鼻尖!

和草食動物的尿液相比,肉食動物的尿液中,有3000倍高濃度的2-苯乙胺,或許是在分解肉類蛋白的過程中產生的。然而,科學家尚未證實這點推論。

Liberles把2-苯乙胺單獨或混合老虎的尿液,滴在籠子裡,再次確定2-苯乙胺的角色。他們發現,老鼠都會避開滴有這兩種物質的區域,但若利用酵素,分解獅子尿液中的該成分,則尿液就不對老鼠產生退避的反應。

生理學家Anna Menini認為,「TAAR受器蛋白的角色仍留有許多謎待解。現在我們有初步證據顯示,它們或許控制著本能行為」。她補充提到,這項研究打擊了嗅覺研究的核心教條:引發本能行為的嗅覺受器只存在於嗅覺系統一部分;人類已經喪失的犁鼻器(vomeronasal organ)。TAARs存在於鼻腔頂部,人類也有的嗅覺上皮組織中;縱使人類沒有TAAR4基因。

目前研究人員仍缺少確切的證據,支持TAAR4直接控制動物的行為;一隻突變後,TAAR4無法作用的老鼠,應該會無畏肉食動物的尿液。Liberles還沒完成這部份的實驗,他們也研究該蛋白受器會活化哪些腦區。他說:「這像是個在神經科學的大黑箱。我們對於感官了解很多,也可以觀察到行為,但我們必須知道腦迴路,以連結這兩者,而TAAR4是個關鍵。」

資料來源:NatureNews: The smell of a meat-eater [20 June 2011]

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。


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發炎性腸道疾病的獵奇療法:來一杯「鉤蟲卵」吧!——《我們為什麼還沒有死掉?》

麥田出版_96
・2021/10/24 ・2290字 ・閱讀時間約 4 分鐘

• 作者/伊丹.班—巴拉克
• 譯者/傅賀

上一節,我提到了犬蛔蟲,我好不容易才忍住沒有提另外一種寄生蟲:蠕蟲。這類寄生蟲成員眾多,個個都是入侵或躲避免疫系統的行家,牠們有許多花招可以幫助牠們在人體內存活下來、繁榮昌盛。牠們之所以需要這些花招,是因為作為寄生蟲,牠們的個頭太大了,免疫系統不可能看不到牠們。即使是較小的蠕蟲物種,也有幾公釐長,跟病毒或細菌比起來,可謂龐然大物。

蠕蟲感染者的腸道 X 光照片,圖中黑線都是蠕蟲。圖/WIKIPEDIA by Secretariat

在世界上許多較貧窮的地區,由於衛生條件較差,蠕蟲帶來了無盡的痛苦:據統計,世界上約四分之一的人口感染了某種類型的蠕蟲。衛生機構正在嘗試使用預防、清潔的手段和抗蟲藥物來緩解疫情。與此同時,在已開發國家,人們已經成功消滅了蠕蟲疾病。

也許有點過於成功。

免疫反應有幾種不同的形式。我們理解得最透徹的兩種是 Th1 和 Th2(Th 代表輔助 T 細胞,這是一種重要的 T 細胞)。它們的細節比較複雜,但大體畫面是這樣的:這兩種反應處理的是不同類型的感染——Th1 類型的輔助 T 細胞會向吞噬細胞和胞毒 T 細胞發出啟動訊號。聽到「集結號」之後,這些細胞會追蹤並摧毀任何被病毒或特定細菌感染的人類細胞。與此相反,Th2 反應是直接攻擊那些尚未入侵人體的病原體,Th2 細胞會啟動一種叫作嗜酸性球(eosinophils)的免疫細胞,來殺死蠕蟲。只要一種 Th 反應上調,另外一種就會下調。這種機制是合理的,因為這樣可以節約身體的資源,並降低免疫反應的副作用。

TH2 細胞(左)正在被 B 細胞(右)活化。圖/WIKIPEDIA

蠕蟲激發的正是 Th2 反應。有人因此認為,此消彼長,在那些蠕蟲病發病率較高的國家,過敏反應( Th1)的概率恰恰因此更低。(在過去幾十年裡,已開發國家裡出現過敏反應的人越來越多)。流行病調查顯示:蠕蟲越是肆虐,過敏反應就越少。

蠕蟲採取的各種躲避和反擊策略,以及牠們的存在本身,都會對免疫系統產生影響。一個效果就是牠們會抑制發炎反應——要知道,世界上有許多人巴不得他們的發炎反應受到一點抑制呢。

因此,許多患有慢性自體免疫疾病(比如,發炎性腸道疾病)的人現在正在接受蠕蟲療法(用的是鉤蟲),針對其他發炎疾病的臨床治療也正在測試。

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鉤蟲, 被用在慢性自體免疫疾病的蠕蟲療法 。圖/WIKIPEDIA

這聽起來有點怪誕:有人竟希望——不,堅持要——被寄生蟲感染。他們向醫生求助,醫生給他們的藥是一小杯鉤蟲卵,然後他們就喝下去了。在他們的胃裡,這些卵會孵化,幼蟲會爬出來。然後,不知怎的,患者就感覺好多了。當然,鉤蟲不會存活很久(醫生選擇的物種並不會在人體腸道內存活很久,否則就會有新的麻煩了),因此,過一段時間,患者又要接受新一輪的感染,以維持免疫系統的平衡。

當然,如果我們可以不用蟲子(比如使用其中的有效成分,類似某種「鉤蟲萃取物」的藥物)就可以治療疾病,那就更好了。但是,目前還沒人知道到底哪些成分重要——而且似乎要見效,必須要用活的蠕蟲。

為了解釋關於蠕蟲的這個情況,研究人員提出了「老朋友假說」(old-friends hypothesis),這是「衛生假說」的一個改良版。你也許聽說過「衛生假說」,它已經流傳了很長一段時間,但直到一九八九年才由大衛.斯特拉昌(David Strachan)正式提出。他進行的流行病學調查顯示,那些在農場裡或田野邊上長大的孩子要比那些在城市裡長大的同齡人更少患上過敏。從此之後,「衛生假說」就被用於描述許多不同的觀念,其中一些得到了研究支持,而另一些則沒有。

總的來說,老朋友假說的大意是,人類的免疫系統是在一個充滿微生物的世界裡發育的,我們經常要跟許許多多的微生物打交道。我們已經看到了免疫系統跟腸道微生物的密切聯繫,但是這樣的親密關係也可能會擴展到病原體。免疫系統已經對一定程度的接觸和較量習以為常了。現代西方社會,是人類有史以來最愛清潔、刷洗、消毒的階段,我們受感染的機會大大減少——但這破壞了免疫系統的平衡。我們的免疫系統習慣了跟某些病原體對抗,一旦沒有了對手,它就會工作失常。因此,嬰兒和小朋友也許最好要接觸一點髒東西。

現代社會,是人類有史以來最愛清潔及消毒的階段,我們受感染的機會大大減少,但這破壞了免疫系統的平衡。圖/Pixabay

顯然,你不希望你的孩子臉上有霍亂弧菌,雖然研究人員在二○○○年發現結核病對預防氣喘有幫助,但這並不意味著你要讓孩子染上結核。但是「髒東西」裡含有許多常見病原菌的減毒突變株(不再那麼有害),這可能對孩子的身體有益。沒有它們,孩子日後也許更容易患上免疫疾病——比如過敏和自體免疫病。

問題是,要多乾淨才算乾淨,要多髒才算髒呢?抱歉,我真的不知道答案。

——本文摘自《我們為什麼還沒有死掉?》,2020 年 9 月,麥田

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1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。
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