2007年8月29日

原始生命湯的廚師 史丹利 密勒(Stanley Miller)


明天就要開學了，總是要備點課

憂愁的打開課本，看見課本裡寫著
「西元1953年，美國的科學家史丹利 密勒(Stanley Miller，1930~)曾在
實驗室模擬原始地球的環境...」


資料來源：紐約時報

嗯，上面有個資料要更改了
要改成 Stanley Miller，1930~20 May 2007
是的！Miller伯伯四個月前因為心臟衰竭在醫院走了，享年77歲

「是不是還有什麼自然機制可以形成生命？」
雖然Miller終其一生還是沒能找到這個秘密

但是他1953年發表在Science的這篇論文，畢竟是為大家指引了一條道路
"A Production of Amino Acid Under Possible Primitive Earth Conditions"

雖然還是有其他的學者認為這條未必是明路
例如德國的化學家兼律師的Gunter Wachtershauser就認為生命的起源有可能是在熱液噴口附近
他的實驗是在高溫(超過100度c)、無氧的環境
以(Ni,Fe)S當催化劑用CO、 H2S、CH3SH最後做出了peptide

"Peptides by Activation of Amino Acids with CO on (Ni,Fe)S Surfaces:
Implications for the Origin of Life"

而多倫多大學的Matthew Edwards認為生命應是誕生在數公尺深的淺海中。
早期地球的大氣中，CO與CO2很豐富，在水體的保護下，以適當的紫外線照射
，再加上黃鐵礦FeS2當催化劑，便形成了氨基酸

不管生命的起源到底是來自熱液噴口或是淺海
我還是覺得Miller伯伯還是蠻厲害的
畢竟那時候1953那年他才23歲啊！

ㄟ...1953年，好熟啊？
是的，那年華生和克立克在nature發表DNA結構，華生才25歲
不過達爾文上小獵犬號的時候才22歲，哈哈


參考資料
Stanley Miller, Who Examined Origins of Life, Dies at 77
Peptides by Activation of Amino Acids with CO on (Ni,Fe)S Surfaces: Implications for the Origin of Life
墨瓜爾礦坑中蘊藏地球生命起源的線索
Stanley Miller 世界第一高湯大廚
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2007年8月28日

折紙DNA的照片

阿簡老師你好:逛到你的網站看到你和你學生折的DNA很漂亮，於是我也試試，結果折不起來，我是用一般影印紙A4，是我的紙太薄了嗎?我有參考你推薦的網站，可能我的智慧不夠，看不太懂?沒藝術天份，請問你有你折的圖片過程嗎?不然我折的很沮喪?因為我想教學用，謝謝你


這也是一個匿名者的需求，剛剛好我今天整理電腦，正好發現有拍過這一段照片。就請這位匿名者參考參考吧！


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2007年8月27日

摀上耳朵也能魔音穿腦

一般我們聽見的聲音都是以空氣為振動的介質，由鼓膜經由聽骨到卵圓窗進入耳蝸。這個途徑稱為「氣傳導」，聽到的聲音就稱為「氣導音」。

不過「聽見」還有另外一個途徑，那就是經過顱骨的振動，引起耳蝸內淋巴的振動。這個途徑稱為「骨傳導」，聽到的聲音稱為「骨導音」。

用錄音機錄下自己的聲音，再放一次。這個聲音很陌生吧，但別人聽到你的聲音就是這個陌生的聲音。那麼我們熟悉的那個聲音去哪了？事實上，我們所熟悉的聲音有一部分就是來自「骨導音」。

骨導音和氣導音有什麼不同？試試看就知道。

嘴巴張大發出「啊」的音，用手指同時將你的耳朵堵住、放開、堵住、放開，頻率和音量會有明顯的變化。

再試試看用一隻手指把左耳塞住，右手的手指敲額頭，聽聽看塞住耳朵和沒塞住耳朵有什麼不同？

此外，用骨導音也能聽音樂，只要把耳機戴在耳朵上方的頭骨。當然為了避免氣導音的影響，把耳朵摀住就更能感受到骨導音了。


而在市面上也有這方面的應用
頭骨傳音音樂枕
骨傳導耳機

在自然界也有用骨導音聽聲音的生物-蛇。牠們沒有外耳和中耳，聽覺就是靠骨導音。


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動物體溫的調控，外溫內溫恆溫變溫都不同

阿簡生物筆記真的荒廢了一個月，復出後的第一篇是因為一位匿名者的留言(為什麼要匿名呢？留個名字吧)

「我在課本看到""大部分""的魚類屬於外溫動物，難道虞有內溫動物嗎，是哪種魚類阿，是什麼原因 謝謝」

這個問題的答案是：「是的。有魚類屬於內溫動物」。至於接下來的答案就慢慢看下去吧。

在省略掉一些「重要細節」之後，我們是這麼說的

過去的冷血動物=外溫動物=變溫動物，魚類、兩生類、爬蟲類即是這類
過去的溫血動物=內溫動物=恆溫動物，鳥類和哺乳類即是這類


然而事實沒有這麼單純，第一個是定義的問題，外溫不等於變溫，內溫也不等於恆溫。第二是舉例的問題，魚類、兩生類和爬蟲類不一定全屬於前一大類，後者也是。

生物的例外讓事情變得更複雜，當然也變得更有趣。

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關於動物體溫，我們關心這三個方面
  1. 體溫的調控方式
  2. 體溫的變化情形
  3. 靜止時的代謝(基礎代謝)
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**內溫或外溫是根據體溫的調控方式來區分：
依外界方式(曬太陽，躲藏在陰涼處、水中)來調控體溫的方式稱為外溫(Ectotherm)
依體內方式(血流、肌肉收縮、燃燒養分)來調控體溫的方式稱為內溫(Endotherm)。

**變溫和恆溫是依體溫變化情形來區分：
恆溫(homeothermy)：核心體溫會有週期性的變異，即使變化也只有些許變動(通常在正負2°C之內)
變溫(poikilothermy)核心體溫會有明顯的變化。
異溫(heterothermy)：少數哺乳類和鳥類，在非冬眠季節時能維持恆溫狀態，進入冬眠後，體溫會下降至與環境溫度幾乎相同的程度。

**靜止時的代謝(基礎代謝)
維持較高的基礎代謝稱為高代謝型動物(Tachymetabolic)
維持較低的基礎代謝稱為低代謝型動物(Bradymetabolic)
**多數恆溫動物 (鳥和哺乳類) 的代謝率要比外溫性的脊椎動物(如爬蟲類和魚) 高 4～10 倍
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舉一些在我們認知裡的例外：

***變溫的哺乳類
裸鼠(Heterocephalus glaber)在實驗室中的體溫變化可以從12度到37度。但也有學者認為其在自然環境中所處的洞穴並不會如此劇烈的變化，所以也有持不認同意見的。

***異溫的哺乳類：活動時是恆溫，休眠或睡眠時會降低體溫，類似變溫：
蝙蝠在活動的時候，體溫可達40度c，但休息睡眠時，體溫會降到與環境溫度相同。

花栗鼠(Tamias minimus)冬眠時，心跳率從每分鐘350次降到4次，體溫從37度降到3度。

***會降低代謝的鳥類
蜂鳥活動時，每小時耗氧180立方公分，夜晚時只消耗6立方公分的氧氣

***內溫的昆蟲
Hawk Moth是一種蛾類，休息時的溫度和環境溫度幾乎相等，但拍動翅膀的肌肉能提高體溫高於環境溫度，牠是內溫+變溫+低代謝的動物

有些非洲的蟬(Platypleura屬)能在陰涼處提高體溫，好處是不需要拋頭露面曬太陽，就能有能量躲在陰涼處或在晨昏叫，如此一來降低被天敵發現的機會，也能讓聲音傳到遠方

***恆溫的爬蟲類
革龜(Dermochelys coriacea)是最大的現存爬蟲類(大於900公斤)，分佈的範圍從熱帶到北極圈，藉著曬太陽的方式，牠們能在7.5度的海水中維持25.5度的體溫。因為有著巨大的體型以及隔熱的周圍組織，所以能避免在極圈散熱過多或在熱帶過熱，這樣的恆溫方式稱為gigantothermy。

有些研究認為恐龍是恆溫動物，其中一個原因就是因為牠們太大隻了，不太可能是變溫動物。

***內溫的爬蟲類
1960年代時，Herndon G.Dowling研究在Bronx動物園中的雌緬甸蟒(Python molurus
bivittatus)，發現牠們在護卵孵育的時候，會以肌肉收縮顫抖的方式提高體溫。後續的研究也發現澳洲蟒(Morelia
spilota)在孵育時也會有這種顫抖產熱的方式出現。

***內溫的魚類

Frank Carey研究發現至少有７種鯊魚是內溫動物。
Great White
Longfin (Isurus paucus)
Shortfin Makos
Porbeagle (Lamna nasus)
Salmon Shark (Lamna ditropis)
Common (Alopias vulpinus)
Bigeye Thresher(Alopias superciliosus)

牠們有種特殊的構造稱為rete mirable(原意為神奇的網，中文或稱細脈網)，是動脈和靜脈相互交錯混合包圍在一起的結構，因為兩者血流方向相反，就形成了逆流的熱交換系統。因為動脈和靜脈都相當靠近，所以熱量可以從動脈傳到靜脈，而不會散失到環境中。

牠們有三組細脈網
一組在臟器之上的泳肌
一組在肝臟之前
一組在腦和眼睛周圍。

肌肉和臟器會在運動或代謝時會產生熱，這些熱會透過細脈網再傳回到這些器官。其他種類的鯊魚，因為沒有這樣的血液循環方式，因此熱都是以輻射的方式從體表傳到外界環境中。

根據研究，mako和porbeagle sharks的腦和眼睛比水的溫度高5度C。而1987年John McCosker在南澳洲讓3.5m的鯊魚吞下溫度感測的傳導器，發現胃的溫度高於海水溫度7.4度C。而鯊魚生物學家Kenneth Goldman甚至發現白鯊(Carcharodon carcharias)的胃部溫度甚至可以比環境溫度高14.3度C。

提高溫度的優勢是：即使在冰冷的海水中，白鯊依然能保持警覺。提高臟器的溫度(胃部和腸瓣最高)能增加消化和吸收速度，以產生更多能量。另外，提高子宮的溫度，可能可以促使胎兒發育，也許能縮短妊娠的時間，增加懷孕的數目。鯊魚的內溫機制使得他們能到更遠更冷的地方，因此能佔有更多的優勢

但這也有缺點，內溫的鯊魚比起同大小的外溫鯊魚需要更多的食物，相差大約十倍以上。

1993年Barbara Block的研究，鮪魚(tunas) 和旗魚(billfishes)也有相似的逆流熱交換系統。他們能藉此構造「加熱」眼睛和腦。鮪魚的食量很大，進食完，會提高胃的溫度12~15度，然後維持20小時以幫助消化，之後體溫會掉到高於環境溫度5或6度C。

體溫升高的好處是是每增加10度C的體溫，肌肉就能產生3倍的收縮速度和力量，而且腦和眼睛的昇溫可以緩衝中樞神經系統在快速溫度變化的影響，視網膜的昇溫則可因此增進視覺的敏感度。

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參考文獻：


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