古厝裡教顯微鏡

某單位要辦顯微觀察的生物科學營，找上我協助，地點還很妙，居然是林安泰古厝。由於地點太古怪了，所以我就答應了（XD）。雖然後來發生有些讓我不愉快的事情，不過其實我似乎早有預感。這應該是多年使用email的預感，透過email的文字，我多少能預測出發信者的態度。

教用的是uHandy的顯微鏡，這次是用他們新的教育版本，用貼紙去黏標本就可以觀察了，省去用玻片的一些問題，也因此小小孩也能上手。上課的地點沒有桌子，所以大家取了標本就放在長椅上觀察。




課程時間大約兩個小時，一開始先教怎麼把鏡頭固定在手機上面，然後才叫他們拿著貼紙去外頭黏花瓣、花粉。下次我想要反過來教，要他們先去黏東西，才教固定鏡頭。

除了看花瓣、花粉以外，當然很多小朋友都會去抓昆蟲來觀察，後來我也拿建明天提供的蜂腳給小朋友看，還有去採池塘裡的水綿讓小朋友採樣，甚至也可以觀察水裡找到的螺，不過方法就要用前鏡頭的倒立顯微鏡方式來看，螺直接放在玻璃載片上，這樣還可以看到螺的齒舌。

看花粉的時候，也教了小朋友一招，可以有暗視野的效果，就是不要讓燈座的光亮起，用另外的燈（手機LED）在玻璃載片外打光，透過玻璃的全反射，提供側邊光源，這樣就可以有非常立體的效果。

自製顯微鏡的萊茵貝格多色濾鏡、暗視野濾鏡、斜射濾鏡(Rheinberg, Darkfield and Oblique)

拜網路科技之賜，想看什麼外文書，到Amazon按一下，iPad的Kindle就可以收到電子書了。

這篇的實作來自這本《Your Microscope Hobby: How To Make Multi-colored Filters: Rheinberg, Polarizing, Darkfield and Oblique》，介紹如何自己製作顯微鏡的濾鏡。

先直接看效果吧，我製作了不同濾鏡，然後拍攝百合花粉的顯微照，都是同樣的標本。

定點天空拍攝計畫

多年前看到日本的定點觀測計畫，然後前幾年又看到公共電視的紀錄片紀錄觀點 - 空襲警報 。紀錄片裡，高雄一位女士定點拍攝天空100天，藉由影像紀錄這一百天的空氣品質。

於是我也想跟著作了，不過沒打算自己拍攝，所以架了電腦和網路攝影機，在外面餐風露宿的，我利用linux的motion來拍攝，設定每10秒拍攝一張640x480的相片。並且想利用無線網路，把拍攝的相片存在Dropbox，即時同步傳回房間裡的電腦。







不過後來發現這樣有問題，因為整天電腦一直在同步同步...。拍攝十來天之後，就必須先暫時停止了，因為一天就會有8640張照片，10天就會有八萬多張照片，檔案更是好幾G啊。

於是就先把拍攝的照片用隨身碟一個一個接力傳回桌機，開始進行組圖。這是這10天中，每小時一張的成果。



放大一點來看，幾乎每天都是灰矇矇的，不過主要都是低層的雲




接著也將每一分鐘拍攝的照片裁切出10x40，然後組出來，因為只要拍十來天，所以畫面就只有這樣小小的。




把其中早晨的部份擷取出來，本來以為會看到每天天亮的時間點都有規律的增加，結果發現拍攝出來的成果跟想像的不一樣，我猜測是天氣因素導致天色較暗。





進入夜晚的部份也是類似。畫面中有空白的部份，都是剛好那個時間點沒有拍到照片，可能是電腦剛好延遲，所以通常是晚幾秒就有照片了。不過因為數量龐大，就沒有處理了，就用白色部份來填補。



這個是以每橫列720分鐘（12小時）來排列的。中間夾的部份，剛好就是日落後和日出後的天色，春天的時候，想要看看藍色的天空還真是不容易啊。

小葉欖仁的非結構枝斷裂痕跡

學校大樓後方種了好幾棵小葉欖仁，前幾年的颱風季節前都會把樹截頂（就砍頭啦）
這陣子樹頂都長出很多枝條，可是這些枝條都是屬於非結構枝，因為都是從樹皮長出的芽形成的。

這樣的枝條會造成的危險，最近就看得到了，其中一根枝條斷掉之後，直接由上而下扯掉一條樹皮。




近看一點，會更明顯。這樣能復原嗎？是可以啦，不過我的觀察經驗是復原要好幾年的時間，才有機會把受損的樹皮包覆住啊。雖然不至於環狀剝皮，可是上頭的枝條多斷幾個，恐怕樹皮也會傷痕累累。
 

魚歪掉，趨光性？

這次某次逛水族館的時候，看到的奇異影像。水族箱放在窗邊（右側為戶外光線），左邊為未開燈的室內（很暗）。結果我看到這群魚游泳時，背側會傾向窗外耶。


這種景象，讓我想到是不是魚是不是會藉由光線的方向和地球引力，來調整身體的方向？

豬的主動脈-豬黃喉

一位台北的老師，之前寫信來問，他教學生呼吸運動時，買了豬肺來觀察，結果發現一條平行食道和氣管的管子，學生縱切後，發現內壁有一排無法穿透的小孔。問我知不知道是什麼？

我看了他給的照片，心想是主動脈。於是想找一些照片給他，結果找一找，找去淘寶了。

豬主動脈，別稱「猪黄喉」，上淘寶去看，滿滿的豬黃喉啊。哪裡賣得多呢？四川哪，麻辣火鍋必備啊，當然賣得多。

http://world.taobao.com/search/search.htm?_ksTS=1458457612836_53&spm=a21bp.7806943.20151106.1&_input_charset=utf-8&navigator=all&json=on&q=%E9%BB%84%E5%96%89&cna=LFBfD4I7ynkCAQGj7FbvZ8NC&callback=__jsonp_cb&abtest=_AB-LR517-LR854-LR895-PR517-PR854-PV895_2461

其中這張賣家的圖，就可以看到很多小洞

http://item.taobao.com/item.htm?id=37119424014&_u=u1kt2pts668d

或者google搜圖 aortae，可以看到主動脈的示意圖，例如這張。那些小洞是那些延伸血管

http://da5wf380ybs7x.cloudfront.net/var/ezwebin_site/storage/images/media/images/e-anatomy/mediastinum-anatomy-illustrations/thoracic-aorta-ascending-descending-aortic-isthmus/6467180-3-ger-DE/thoracic-aorta-ascending-descending-aortic-isthmus_medical512.jpg

其實台灣都也吃得到，不過名字叫做脆管，前陣子吃麻辣火鍋，忍不住也叫了一盤啊。專吃血管的感覺，不覺得很妙嗎？

土壤週之土壤巡迴車展示

去年是2015國際土壤年，中興大學土壤環境科學系設計了一台土壤巡迴車，展示土壤相關的科學知識。

等了好久，終於等到在新竹竹蜻蜓綠市集2015/10/17的展示。
有興趣的，可以留意粉絲團的動向
土生土長x土壤巡迴車


去那裡除了學知識外，還順便看實驗裝置。像這個壓克力的實驗裝置，我還蠻感興趣的，以後學生作專題時可以來參考使用的。這是用鋁擠方管作固定，可以看到土壤深處的變化，應該也有機會看到根系。








另外還有一個鋁擠製作的實驗架，我已經找不到當初拍攝的照片
還好他們的粉絲團裡有照片
https://www.facebook.com/KnowSoil/photos/pb.311057242428980.-2207520000.1458456618./447761555425214/?type=3&theater



展示相當有趣，有興趣的可以看一下相關資料，再看看粉絲團，注意什麼時候會到你的城市附近
https://scitechvista.most.gov.tw/zh-tw/events/c/2/10/1/1207.htm

家鼠毛色的基因決定機制

以下圖片資料是來自去年去東京自然科學博物館時，所拍攝的展板內容。（這是今天看電視的時候，看到電影裡頭有老鼠的畫面閃過去，突然想起自己有拍過老鼠毛色的遺傳資料，過了快一年才整理出來）

這個是家鼠ハツカネズミ（Mus musculus）的毛色多型性跟基因的關係圖

• 中間的是野生型，顏色不用說，就是褐色那樣子
• 左上角是黑色型
• 左下角ヒマラヤ型是喜馬拉雅白化型，但是有端部黑化(acromelanism)的現象，就是身體毛色為白色，而肢體末端，毛色為黑色。
• 右上角是白色型（白子），實驗室的紅眼小白鼠就是這型
• 右下角的まだら是斑紋型

決定毛色的主要基因分別在以下染色體上

• A基因在2號染色體上-條紋狀（縞模様，しまもよう）
• B基因在4號染色體上-茶色
• C基因在7號染色體上-白化
• D基因在9號染色體上-顏色的深淺
• S基因在14號染色體-黑白斑紋

在此針對7號染色體的C基因（白化）來說明，這段是控制製造黑色素的酪氨酸酶(Tyrosinase)

白化型的...沒拍到，308號核苷酸為？，轉譯為Serine(S)。
野生型的308號核苷酸為G，轉譯為 Cysteine(C)，1259號核苷酸為A，轉譯為Histidine(H)
喜瑪拉雅白化型的1259號核苷酸為G，轉譯為Arginine(R)

• 白化型的，製造出的酪氨酸酶無法和酪氨酸酶正常結合，所以就無法製造黑色素
• 野生型的，酪氨酸酶正常，黑色素正常，所以就是正常老鼠毛的顏色
• 喜馬拉雅白化型，這種突變導致產生的酪氨酸酶在高溫時無法和酪氨酸結合，而在低溫時可以結合。結果就是軀幹部的體溫高，所以沒有黑色素，而肢體末端溫度低，就可以產生黑色素

這是後來上網找的家鼠的Tyrosinase基因序列與蛋白質序列資料庫
基因序列
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/22173
蛋白質序列
http://www.uniprot.org/uniprot/P11344

小蟻智慧攝影機的顯微鏡應用

買了一個小蟻智慧攝影機，外型上其實就是一個網路攝影機(webcam)，不過內部的功能還真多，就是一個功能很不錯的ipcam

可以用SD卡儲存影像，能夠wifi連網，人在外頭可以直接上網連線看機器拍攝的狀況。


買的這款有紅外線夜視功能，在低光源的情況下，會自動亮起紅外線LED。下面這張照片是用手機拍的，所以看得到紅外線燈，但是肉眼其實是看不到。每次切換夜視和一般功能時，機器會有咖咖兩聲，我猜想是內建紅外線濾光片切換器 (IR-Cut Filter Removable,  ICR)，可以自動切換紅外線濾光片。



拿到機器之後，就先想到能不能應用在顯微鏡上。第一個應用先試試看手機顯微鏡，就把它固定在手機顯微鏡上就可以。
能用嗎？答案是可以，不過解析度比不上手機。試想使用的情境在於想要遠端觀看標本變化情況，同時想要紀錄影像，就可以用這個方式。



第二個情境，就是作wifi版本的電子目鏡



方法也好簡單，用黏土把目鏡黏在機器上，然後就變成電子目鏡了，接著插入顯微鏡的鏡筒就行。


不過想要觀看影像，都是得在有wifi訊號的地方才行，畢竟這個攝影機是透過wifi把影像訊號傳出來的。

這個智慧攝影機還有一個功能，是能夠收音，也能夠播音的。所以如果遠端監控顯微影像時，視野裡的微生物開始說話了，你是能夠聽到的。當然如果你想要對它們喊話，也是可以用手機app作到的（例如人在台北，想要對高雄的草履蟲說話）

製作自己的頭殼與人頭3D模型

既然有了這樣的技術《從斷層掃描的醫學影像，建模出可3D列印的模型檔》，當然就會想要作一下自己的模型囉！

於是就拿了自己的正子掃描的檔案（裡頭也有CT的DICOM）就做了自己的人頭！只要在invesalius取Threshold的時候，是選擇皮膚就可以。然後就照著上面的文章弄一弄，就可以搞一顆自己的3D列印人頭出來了。我想正子掃描這應該是市面最貴的3D掃描機吧，而且有哪種3D掃描機可以掃描出光頭的！


當然，如果取bone出來作，就可以作一個自己的頭骨模型了，這是從前額45角看下來




底下看起來很雜亂無章，這當然不是我腦子裡本來就這麼雜亂，而是顱底的結構太複雜，我實在懶得整理，乾脆就直接送去3D列印，所以就會牽絲這麼多，這也讓3D印表機印超久的！



拿著自己的人頭和頭骨端詳許久，才發現原來自己的後腦杓不對稱啊，左後腦好突出喔。當然左右兩半的腦也大小不同囉。

乙醛去氫酶的檢測

這是去年引起不少關注眼光的新聞

《基因缺陷 台灣人不是喝酒咖》
http://www.chinatimes.com/newspapers/20150812000389-260114

當我們喝了酒之後，會先由乙醇去氫酶（ADH）代謝成乙醛，再透過乙醛去氫酶(

ALDH)代謝為乙酸。可是台灣人缺乏正常ALDH2的比例很高。以致於喝酒之後，臉就會紅通通，而乙醛的累積也和一些癌症的發生有相關。

這種喝酒臉紅的名稱叫做Asian flush，其實從我們的成語也可以看到，像是「酒酣耳熱」

那麼怎麼知道自己有沒有ALDH2呢？就喝酒看反應就知道了啊，不過我總不能帶國中生喝酒，所以就用新聞裡介紹的方法，拿OK蹦滴酒精，貼上皮膚上，過二十分鐘看反應囉。

第一個班我有記得叫他們帶OK蹦，所以就用OK蹦



後面幾個班我忘記說了，就乾脆拿紗布折小小塊，再用膠帶黏，我學生全部有3個有反應。

亞洲東南沿海的ALDH2缺乏比例特別高啊

圖片來自http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2846302/

是這篇論文《Refined Geographic Distribution of the Oriental ALDH2*504Lys (nee 487Lys) Variant》

本來這種喝酒會臉紅，可以讓個體不會酗酒，因為喝酒喝多會不舒服，所以也不可能喝太多，當然也就不會去酗酒。但是啊，這邊的文化卻有那種「你喝酒臉紅，肝很好喔，來多喝一些」的爛習慣，結果反而多喝酒，甚至有酗酒問題。

建立血型譜系的大家庭活動

這個活動起因是想要黑板列個小家庭血型譜系圖，讓學生試試看來解他們的基因型。不過後來想想，乾脆把出題也丟給學生了。

於是就讓學生兩個兩個一組，給一張白紙，要求設計一個五代（或六代）的大家庭，而人數至少二十人（或三十人），需要包含四種血型的人。而且設計的譜系圖，要符合法律規範。（你知道的，不先講好的話，就會亂結婚...）

出題本身就是種訓練，要知道哪些血型的結合會生出哪些血型。



出完題（譜系圖）之後，再由另一組來解題。看到不可能生出的血型，就打叉




解出譜系之後，可以討論幾個問題

1. 是否看到有隔代遺傳？假設是爺孫表現型都一樣，那麼是否孫子的等位基因就必是從爺爺來？
2. 第五代或第六代選一人，觀察他的表現型和基因型，是否和第一代相同？第一代的等位基因是否遺傳到第六代？
3. 我們文化中常聽到的某某某是某偉人的第幾代傳人，計算一下某某某跟偉人有多少比例相同？
4. 反過來推算所謂祖宗十八代，到底有幾人？（就是這個文章講的《你有多少列祖列宗》）。
5. 然後這時又很應景，剛好可以談Y染色體的遺傳。《掃墓原來是Y染色體的聚會》

天空的熱影像

前幾天看到有人用熱像儀拍攝天空，我覺得挺有趣的，所以也跟著拍了一張。



熱像儀中的影像，是不管白天晚上的。就算晚上黑漆漆一片，拿熱像儀看天空，也還是能看到一片片的雲。

因為熱像儀偵測的是紅外線，下圖借用Flir one的圖片

圖片來源：http://www.flir.com/flirone/content/?id=62910


拍了天空就讓我想起，之前看Make雜誌: Technology on Your Time時，看到的一個有趣專題。
Google圖書連結


可惜我一直沒辦法在台灣作，拿紅外線溫度計（低溫要能到-60度C)，選一定點，找多次時間測量天頂無雲的天空溫度，然後將多次測量的溫度資料，和NOAA GPS IPW (Integrated Precipitable water，總可降水量）的資料對比，做出指數趨勢線，就可以得到校正公式。可以用平價的紅外線溫度計，量測大氣的主要溫室氣體-水氣的量。
（天頂溫度越高，總可降水量就越多，單位是公分，成指數關係）

為什麼還沒辦法作呢，因為我還沒找到氣象局有IPW的資料庫啊，頂多看到有一些論文取得氣象局和GPS的測站資料，然後計算IPW的資料，但就是沒能看到即時公開的資料。

不知道用雷達回波可不可以拿來作啊
http://www.cwb.gov.tw/V7/observe/radar/index_N.htm?type=1

用iPad來體驗色盲者的不便

教完了人類遺傳與突變，想要更深切的活動，希望讓學生體驗色盲的視覺，並且了解用色彩編碼的訊息，可能造成色盲者的哪些不便，然後尋求改善的方法。

於是我這節課這樣安排，介紹錐狀細胞的感光如何造成色覺，並說明錐狀細胞的缺失，造成色盲的原因。缺失L、M、S這些不同的錐狀細胞，就會造成不同的色盲。缺L就是第一型色盲、缺M是第二型色盲。介紹的這些色盲者，也就是只有二色覺而已（正常色覺則是三色覺）。

圖片來源：https://en.wikipedia.org/wiki/Cone_cell

APP
正常色覺的人沒有辦法實際感覺到色覺異常看到的色彩，所以就得借助電腦軟體來呈現。過去我還是用網頁的模擬軟體來呈現，不過現在都有行動載具了，App上就有可以用的了。

我使用這個app- 色覺模擬器（Chromatic Vision Simulator），它能夠將畫面即時處理成各種色覺異常看到的畫面。

下載位置
https://play.google.com/store/apps/details?id=asada0.android.cvsimulator&hl=zh_TW
https://itunes.apple.com/tw/app/chromatic-vision-simulator/id389310222?mt=8

讓學生利用這個APP去檢查周遭環境的訊息，是否有不利於色覺異常的，容易讓他們混淆的，有人檢查網站，有人檢查課本，並思考怎麼去改善。

方法也容易，就只要用一台iPad去看另外一台iPad的畫面就可以。

或是透過iPad去看課本



左方是正常色覺看到的圖片，右邊是綠色盲看到的。如果老師上課說「各位同學，你們看綠色的線，那條線就代表...」，對於綠色盲的學生，這就是一種困擾啊。


體檢Pagamo，發現顏色編碼用的很多，以致於色盲者可能分辨不出幾種土地的差異，還有藥水看起來也差不多。



體檢高工局的路況系統，對色盲者來說，其實看不出來哪一段有塞車耶（畫面裡有一段其實正常色覺看到的是紅色）

學生將來都有機會從事設計相關的活動，無論是網頁、美工等設計，設計時都應該要考慮到有那麼一群人需要協助。


除此之外，也走到校園裡，去看看色盲者看到的校園環境






這裡有個有趣的引子，靈長類出現前的哺乳類，只有兩種錐色素，一種對紫光最敏感，另一種則對長波長的光敏感，只有二色覺而已（用熟悉的話來說，也就是色盲）。那時候哺乳類晝伏夜出，更依賴的是能夠感受明暗的桿狀細胞，畢竟晚上沒什麼光的情況下，看不看得到顏色就沒那麼重要了。

後來一群動物出現基因突變（人和舊世界靈長類的祖先），出現了三色覺，能夠辨識萬綠叢中一點紅，這使得這些動物能更有效率採集果實或是花朵，獲得足夠資源，取得生殖優勢。

簡單的故事說完，就讓學生試著去體驗只有二色覺的哺乳類，能不能在森林裡用視覺搜索出花與果。

純然反射紅光的苞片，對於二色覺的動物來說，和綠葉差不多。


這個杜鵑花，同時反射藍光和紅光，所以即便L錐狀細胞異常（接收紅色波長），也還是能和背景區別得開。









後來我去水果攤拍了一下，二色覺要辨識出紅色成熟的水果，真的不容易











看來色盲很不利啊，可是色盲在某些方面是有優勢的，我找了兩篇研究來看。

僧帽猴有一部份是二色覺，一部分是三色覺，科學家研究哥斯大黎加的某處族群，觀察牠們抓蟲來吃，二色覺的僧帽猴在低光源的情況下，捕捉躲藏在偽裝表面的昆蟲（ camouflaged, surface-dwelling insects）特別拿手，不過三色覺的猴子就比較會抓沒有偽裝的昆蟲（embedded, noncamouflaged insects ）。
source
Melin AD, Fedigan L, Hiramatsu C, Sendall C, Kawamura S. Effects of colour vision phenotype on insect capture by a free-ranging population of white-faced capuchins (Cebus capucinus). Animal Behaviour 73: 205-214.


另外一研究是針對人類綠色弱(deuteranomaly)的研究，也有類似的優勢結果（不過不是吃蟲啦）。
Colour blindness may have hidden advantages
http://www.nature.com/news/2005/051205/full/news051205-1.html



以下有幾個資源可以參考
這是色弱專用影片，正常色覺的人會看不出有什麼東西，不過色弱的人會看到一系列數字
https://www.youtube.com/watch?v=FyMMi3xUAy4



這兩篇則是科學人的文章，兩篇一起看，更能了解色覺的演化喔
彩色視覺的演化
http://libserver.wlsh.tyc.edu.tw/sa/pdf.file/ch/c087/c087p066.pdf

察顏觀色 鳥類更勝一籌
http://web.nchu.edu.tw/~jlwu/articles/Vision%20of%20Birds.pdf


附帶一提的是，我有學生兩眼看到的顏色居然不太一樣呢，針對光譜上綠色往藍色一點的顏色，一眼看到的比較綠，另外一眼看到是偏黃。