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床蝨的安全性行為

陸子鈞
・2011/08/24 ・886字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 510 ・六年級

床蝨的生命中,有大半時間都躲在床墊和床板間,一週只進食一次。當它們狼吞虎嚥,吸入熟睡中的人類的血液時,還要避免被壓死。雌床蝨的遭遇更慘,當它們飽餐一頓後,雄床蝨會用那帶有細菌的陰莖,直直刺入雌床蝨的腹部交配,送入精子,而非經由生殖道。一項發表在第十三屆演化生物歐洲學會上的研究指出,雌床蝨會對這樣的突襲預先做準備,避免染病。

過去,科學家已經知道雌床蝨在雄蟲較容易刺入的部位,其外殼底下有特殊的囊袋,充滿免疫細胞,可以避免刺入性交帶來的染病危險,但卻不知道這些囊袋中的細胞有什麼作用。英國雪菲爾大學(University of Sheffield)的昆蟲學家Michael Siva-Jothy說:「雌床蝨必須保護自己,但又不能殺死精子。」

Siva-Jothy和其他研究人員,知道雄蟲的精子會在囊袋中待上兩小時,再經由血液中,到達生殖道使卵子受精。這兩個小時非常重要,研究團隊的實驗顯示,如果刺入性交錯過這些囊袋,雌蟲有很高比例會死亡,可能導因於細菌感染。

然而,床蝨一週只交配一次,所以Siva-Jothy猜想,是否雌蟲只有在交配前讓免疫系統處於準備好的狀態。為了要測試這項假設,他和研究團隊每週都用帶有細菌的針頭扎雌床蝨,模擬交配。他假設,雌蟲會很快地學會預測「交配」,讓免疫系統在「交配」前處於備妥的狀態。但當研究團隊測量到實驗組及對照組中,雌蟲體內囊袋裡溶菌酶(lysozymes)的蛋白活性,會在每週同一時間增加。

上面的結果讓研究團隊推測,是進食時間設定了免疫活性。於是Siva-Jothy和研究團隊設置了不同的進食時間;有些每七天進食一次;有些則不規律,像是五天一次或九天一次,但平均總進食量一樣。在不規律的進食設置,雌蟲無法預期下次進食時間。實驗結果顯示,規律進食的雌蟲,體內免疫囊袋的溶菌酶活性,會在每週進食前達到活躍的水準;但另一組雌蟲只有在被針扎之後才會開始增加活性。而兩組雌蟲的死亡率也像預期一樣,不規律進食的雌蟲,無法預測針扎的時間,無法事先備妥免疫系統,於是死亡率較規律進食組高。

未來,Siva-Jothy和研究團隊會試著找出免疫系統的規律性是如何調控。

資料來源:ScienceNow: Immune System Protects Female Bedbugs From Traumatic Sex [22 August 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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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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科技魅癮_96
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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》