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其實這個發現純屬意外。在2010年,一群科學家到北極的泰梅爾半島(Taymyr Peninsula)尋找原本被凍在永凍層中的動物標本,隨著永凍層逐漸融化,這些標本也得以重見天日。在考察的過程中,瑞典國家自然歷史博物館(Swedish Museum of Natural History)的遺傳學家Love Dalén發現了一根動物的肋骨,但他並不是很確定這是什麼動物的肋骨。Dalén說:「我當時只在(裝有肋骨的)袋子上寫著『馴鹿?』」
Zhang G, et al. Comparative genomics reveals insights into avian genome evolution and adaptation. Science. 2014 Dec 12;346(6215):1311-20. doi: 10.1126/science.1251385. Epub 2014 Dec 11.
Bhullar BA, et al. A molecular mechanism for the origin of a key evolutionary innovation, the bird beak and palate, revealed by an integrative approach to major transitions in vertebrate history. Evolution. 2015 May 12. doi: 10.1111/evo.12684. [Epub ahead of print]
Meredith RW, et al. Evidence for a single loss of mineralized teeth in the common avian ancestor. Science. 2014 Dec 12;346(6215):1254390. doi: 10.1126/science.1254390. Epub 2014 Dec 11.
Wang Z, et al. Transcriptomic analysis of avian digits reveals conserved and derived digit identities in birds. Nature. 2011 Sep 4;477(7366):583-6. doi: 10.1038/nature10391.
實際的例子,如飼養在馬廄的馬會出現橫向的重複行走(weaving and stall-waling),此動作可能導致體重下降甚至是背部受傷。堤岸田鼠(bank vole)則會一直貼近牆壁或木桿,使得身上因為摩擦而潰瘍。實驗室中的大小白鼠,也會出現重複性清洗身體的動作(grooming),此高頻率動作還可能讓所進行的實驗出現混淆變因。甚至是家中豢養的小貓小狗也會出現重複性的單調行為,好比持續三十分鐘玩窗簾或瘋狂舔毛。[1][3][5][6]
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Credit: Shu-Yun Kuo et al. Source:Nature (a, b) Intersectional genetic approach基因工具原理示意圖 (c)利用intersectional genetic approach的方式可以專一性地顯示特定PPL2ab神經元在果蠅大腦的分布 (d,e) 使用intersectional genetic approach專一性地增加PPL2ab神經元的多巴胺量並分析老年雄果蠅的性活動力,實驗組(深灰柱)相較於兩個對照組(淺灰及白色柱)性活動力顯著地提升。
References
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[4] Mao, Z. & Davis, R. L. Eight different types of dopaminergic neurons innervate the Drosophila mushroom body neuropil: anatomical and physiological heterogeneity. Front. Neural Circuits.3, 5 (2009).
嗡嗡嗡,嗡嗡嗡!我們都有被蚊子咬的經驗,也都聽過各種有關蚊子咬人的都市傳說,例如體質的酸鹼度、吃素與否等等,到底蚊子是根據什麼條件來鎖定目標的呢?最近加州理工學院(California Institute of Technology)的研究團隊發現,對蚊子來說,遠距離的時候二氧化碳最重要,但是等到距離拉近以後,溫度、氣味以及視覺也對蚊子選擇目標有很重大的影響。
他在唸哈佛醫學院時以筆名 John Lange 或 Jeffery Hudson 開始撰寫小說,他的兩個筆名,都在暗示他的身高。據他自己所述,1997 年時他大約有 206 公分。Lange 這個字在德文、丹麥語跟荷蘭語裡,都有「身材高大」的意思,而傑弗瑞‧哈德遜爵士(Jeffrey Hudson,1619-1682)則是十七世紀有名的侏儒,是英格蘭亨莉雅妲‧瑪利亞(Henrietta Maria ,1609-1669)王后的廷臣。
沒想到隨便寫著玩玩,竟意外地讓他在 1969 年以《死亡手術室》(A Case of Need)獲得的愛倫坡最佳小說獎(Edgar Allan Poe Awards)!他作品中大量的引用醫學和科技新知,充份反應出他的醫學訓練與科學背景。從此他一寫不可收拾,一舉成為高科技驚悚小說(Techno-Thriller)之父。
麥可‧克萊頓在他的許多作品中展現他豐富的科學學識,他在《危基當前》(Next)裡討論基因工程、在《恐懼之邦》(State of Fear)探討全球氣候變遷、在《奈米獵殺》(Prey)裡揭露奈米科技的隱憂、在《時間線》(Timeline)用平行宇宙來編穿越到歐洲中世紀的冒險故事、在《最高危機》(Airframe)中讚揚航空科技、在《神秘之球》(Sphere)中出現了人工智慧、《剛果驚魂》(Congo)中研究動物行為、在《天外病菌》(The Andromeda Strain)中闡述病源的演化等等。在這些科技驚悚小說裡,他加入不少科學文件,跟小說混合以圖表、電腦信息、DNA 序列、註解與參考文獻的形式呈現,是一種創新。
總而言之,恐龍帶有羽毛,是不爭的事實!而鳥類很可能是從獸腳類恐龍演化而來的,算是科學界的共識,只有少數科學家堅持「BAND」(Birds Are Not Dinosaurs)的理念,想而詳細瞭解鳥類從恐龍演化而來的正反想法和辯論,可以參考這本好書《羽的奇蹟》(Feathers: The Evolution of a Natural Miracle)(請參見〈鳥羽之美:台灣版《羽的奇蹟》〉和 〈鳥羽之美:鳥為何有多彩多姿的羽毛?〉)。
我們老中自古以來有句俗諺說「民以食為天」!美國人則有一句話說:「你就是你吃的東西(You are what you eat.)」,我們所吃的食物,決定你我如何:吃得好吃得對,身體健康,做事有幹勁;吃不好吃不對,健康出問題,昏聵人生。有好的牙齒,可享受營養可口的大餐,沒有好牙齒,空有山珍海味在眼前,也無福消受,豈不是折磨嗎?
從 F 可以明顯看到,在過去所謂的牙間「洞」內,沒有看到有機殘留物存在,反倒是在牙本質內出現了烷基。
二氧化碳 (CO2)和牙齒化石有著很密切的關係──中生代比現在氣溫高上很多,南北極都沒有冰層覆蓋,大氣中的二氧化碳濃度更是現在的好幾倍。因此,溶解到地下水裡面的二氧化碳濃度高於現在,這些溶解於水中的二氧化碳與它和水所形成碳酸,在牙齒石化過程中滲入其中。但就如 C 所顯示的,二氧化碳只滲透到琺瑯層,加上少部分跑進「牙間皺摺」,並沒有擴展到牙本質區域內;換句話說,二氧化碳的侵入就到此處為止。
根據古 DNA 研究專家長年的經驗分析發現,DNA 很難存在超過一百五十萬年仍保持足夠的完整度,更何況要萃取六千五百萬年到上億年的 DNA,就算有超低溫保存又防宇宙射線,也不見得能夠辦到。古 DNA 研究的開山祖師,瑞典裔德國科學家帕波(Svante Pääbo)在他的好書《尼安德塔人:尋找失落的基因組》(Neanderthal Man: In Search of Lost Genomes)中有詳細闡明(請參閱〈尋覓尼安德塔人的失落基因體〉))。
搞笑的是,《侏羅紀世界》裡頭的的蚊子 Toxorhynchites 體內是抽不到任何一丁點恐龍 DNA的,因為牠們其實不吸血,而是吸食果汁、蜜汁和樹汁等等,吃素的。即使是吸血的蚊子,也會有個問題──抽到的 DNA 絕大部分是蚊子的 DNA,要怎麼海底撈針找到恐龍專屬的 DNA 呢?這恐怕是天大的挑戰。因此,利用取得真正的恐龍 DNA 來複製出恐龍,恐怕會是個胎死腹中的夢想。
《侏羅紀公園》提到用蛙的基因體來填補恐龍基因體的空缺,在當時有一定的道理,因為當時基因體研究還才剛剛興起,鳥的基因體研究還完全未開始,在脊椎動物中,蛙的遺傳研究及基因體大小都比較可用。這個設定現在看來頗不實際,因為蛙是兩棲動物,而恐龍是羊膜動物,現生羊膜動物包括鳥類、爬行動物和哺乳動物。羊膜動物比兩棲動物更適應陸地生活,不需要像兩棲動物那樣需要生活在潮濕的環境,因為羊膜動物會生下包括堅固的透氣皮質或堅硬的蛋,裡頭還有促進呼吸與提供廢物處理的尿膜,腎臟與大腸適合保持水分,大部分哺乳類更演化出胎盤等結構。用蛙來填補恐龍 DNA 的空缺,那些恐龍恐怕要天天泡在水裡頭才能生存吧?
而且何必想要從琥珀的蚊子中抽取到恐龍的 DNA 呢?不如用演化基因體學的方法來推估恐龍和鳥類基因體究竟可能差異在哪,這個方法比電影中的方法實際。有朝一日,科學家不是不可能利用鳥類來打造恐龍模樣的生物,複製「侏羅紀公園」就不會是空想了,我們要做的,就是研究非鳥類恐龍到鳥類恐龍之間,在基因體的層次上發生了啥有意義的變化,然後用逆向工程為之,不信的話請看以下影片:
1. Bhullar BA, et al. A molecular mechanism for the origin of a key evolutionary innovation, the bird beak and palate, revealed by an integrative approach to major transitions in vertebrate history. Evolution. 2015 May 12. doi: 10.1111/evo.12684. [Epub ahead of print]↩
2. Meredith RW, et al. Evidence for a single loss of mineralized teeth in the common avian ancestor. Science. 2014 Dec 12;346(6215):1254390. doi: 10.1126/science.1254390. Epub 2014 Dec 11.↩
3. Wang Z, et al. Transcriptomic analysis of avian digits reveals conserved and derived digit identities in birds. Nature. 2011 Sep 4;477(7366):583-6. doi: 10.1038/nature10391.↩
這個化石已經出土數十年才開始被關注,起先是由研究團隊中的大衛・馬提爾(David Martill),英國普茨茅斯大學(the University of Portsmouth),在德國的Solnhofen博物館中發現。但朗里奇說,覆蓋在化石上面的石灰岩,還有化石呈現的褐至橘色,都指向巴西東北部的一個特定區域。不過這個化石是如何從巴西跑到德國的博物館中,卻是無人知曉。(其實那些科學家也不是很在意)
四腳蛇令科學家著迷的地方
四腳蛇的脊椎總共有272節,這已經超過科學家認為動物在開始失去四肢之前體長可以到達的極限的兩倍,這也是四腳蛇令人驚訝的地方。馬丁・科恩(Martin Cohn),美國佛羅里達大學(University of Florida, Gainesville)的演化發育生物學家說,這表示動物的四肢在演化中重新找到它的用途,而不是隨著身體延長而逐漸萎縮。在蛇類演化的模型裡,科學家一直認為是他們的身體先不斷變長,四肢才開始退化。但四腳蛇的發現顯然違背了這個假設,表示身體的延長和四肢的退化可能是獨立的兩件事情,科恩解釋。
科幻電影為了劇情,不免要犧牲一些科學,可是有些偉大的電影,除了《侏羅紀公園》,去年爆紅的《星際效應》(Interstellar),科學顧問基普‧索恩(Kip Thorne)在他的好書《星際效應:電影幕後的科學事實、推測與想像》(The Science of Interstellar)中,詳細闡述他在這部電影中,費盡心思地顧及最大限度的嚴謹科學,絞盡腦汁為巨人黑洞做出特效所需的數學方程式。相對論迷絕對比恐龍迷少非常非常多,但他們的這麼努力不懈,真叫人肅然起敬(請參見〈讀完這本書,你會再看一次《星際效應》〉)。
《侏羅紀世界》劇情不怎麼樣,不僅是我如此認為而已,爛蕃茄(Rotten Tomatoes)總結影評的評語是:「Jurassic World can’t match the original for sheer inventiveness and impact, but it works in its own right as an entertaining –and visually dazzling –popcorn thriller」,就是說它太不如前,只是部爽片。我也曉得,很多網友認為我認真到無聊無趣了,這我不想辯駁;但做為一部超級賣座的爽片,除了票房上的成功,還引爆這麼多話題,從恐龍到高跟鞋,在商業上算是厲害的。可是純粹做為一件商品,消費者提出自己的經驗,是天經地義的,我不認為我有必要改變這是部爛片的想法,而且要不是它超級賣座,我還沒空理它咧。
《侏羅紀公園》裡頭有位數學家伊恩‧馬爾科姆(Ian Malcolm),是混沌理論的專家。1990 年的《侏羅紀公園》把混沌理論用在了解釋侏羅紀公園的崩潰,當時科學界知道混沌理論這個數學分支的人還有限,雖然科普作家葛雷易克(James Gleick)的《混沌:不測風雲的背後》(Chaos: Making a New Science)在 1987 年出版了。《侏羅紀公園》讓混沌理論聲名大噪,大家都記得片中的蝴蝶效應,後來還有部科幻電影就叫作《蝴蝶效應》(The Butterfly Effect)。可是事實上,把混沌理論用在這個故事上,是非常牽強的,這是《侏羅紀公園》最弱的一部分。不過,好歹麥可‧克萊頓在嘗試推廣科學,所以大家還是津津樂道。葛雷易克的《混沌》,天下文化在 1990 年出版中文版,是科學人文系列頭香,還掀起科普書熱潮。