第21~25期

每一陣子生物學家就會發現過去視為次要、較難理解的細胞作用，事實上是極重要的，因為這些作用非常普遍，而且影響範圍相當廣泛，無論在身體有無疾病的狀況下，都演重要的角色。例如科學家發現一氧化氮在循環系統的作用而獲頒諾貝爾獎，也開發出許多有用的藥物，而現在又有一個過去不甚清楚的細胞「自噬作用」，突然間擄獲了科學家的注意力。

基本上，自噬作用（autophagy，源自希臘文，auto為「自己」，phage為「吞噬」）的概念再簡單不過了。每個細胞的細胞核外都圍有細胞質，它是由細胞骨架基質支撑，沒有特定形狀的膠狀物質，內有許多複雜的大型分子（巨分子）還有具特定功能的胞器懸浮在其中。細胞質的工作相當複雜，有點像現在的電腦系統，在運作過程中會不斷出現零碎的垃圾，逐漸使得運作遲緩。在某種程度上，細胞自噬是個掃除過程：搬走垃圾，並清理細胞質中糾結的老舊蛋白質和其他無用廢物。

將細胞質清理乾淨，細胞就會煥然一新，尤其對於無法替換的神經元來說，這個過程特別重要，因為神經元的壽命和人一樣長，無法以更新來維持其運作。細胞生物學家也確認自噬作用可抵抗病毒和細菌的入侵，任何想逃避細胞外免疫系統的監控，穿過細胞膜進入細胞的外來物質或生物，都會成為自噬系統鎖定的攻擊對象。

此外，當自噬作用進行得太慢或太快，甚至失去功能時，後果是很可怕的。有數百萬名克隆氏症（一種腸道發炎疾病）患者，他們的自噬系統可能有缺陷，無法抑制腸道微生物失控的生長;而大腦神經元的自噬功能衰退，即和阿茲海默症及老化有關。即便是運作良好的自噬系統，也可能對細胞有害，例如原本該由放射線或化療消滅的癌細胞，反而會利用這個系統自我修復，使得癌症繼續存在。自噬作用有時可移除受疾病侵襲的細胞，其實這更有利於生物的生存，但如果這個作用太過頭，反而會浪費細胞，這對生物來說沒有什麼好處。

10多年來，研究者已經掌握了細胞自噬系統運作的更多細節，這些知識之所以重要，不僅因為可增加對細胞作用的基本認識，更可以協助新藥的設計與研究，在必要時讓系統的運作加快或停止。如果能控制細胞自噬的速度與作用的特定對象則在治療上可帶來莫大的好處，甚至在人們老化時，還可減緩大腦功能的衰退。

資料來源：科學人雜誌

動物會擬態，讓自己看起來像其他的生物早就不是新聞了，有些蝶蛾類的幼蟲會讓自己看起來像蛇、枯葉蝶讓自己看起來像一片枯葉、竹節蟲則模仿樹枝，讓自己不被捕食；蘭花螳螂讓自己看起來像花器，好捕食路過的昆蟲。植物的擬態更是令人拍案叫絕！有些蘭花會讓自己的花長得像蜂類的雌性，甚至連氣味也一併模仿，讓不知究裡的雄蜂撲上來一陣胡天胡地的完成授粉；多肉植物中的石頭玉則模仿石頭，避免自己被吃掉。

絕大部分動植物的擬態，都是讓自己長得像某種特定的生物。變色龍中，有一些種類則是藉由讓自己改變體色以融入周圍的環境，雖然不能說是擬態，但卻能讓自己看起來不那麼突出，以躲避天敵。

變色龍在體色上可以有超過一種的變化，但變色龍多變的只是體色，外型是沒辦法變的；是否有什麼生物，可以模仿超過一種的生物呢？

大部分的人應該都會覺得不可能會有這樣的生物吧！那豈不就像「神奇寶貝」裡面的百變怪嗎？這樣的生物應該只存在於電影與魔法世界裡吧！

信不信由你，這樣的植物還真有；原產於智利中、南部與阿根廷的藤本植物Boquila trifoliolata，它在攀爬到其他樹上時，葉片的形狀會從原本的長盾形改變為宿主植物的形狀；甚至當它從一種植物攀爬到另一種植物時，葉片的型態也會跟著改變！這麼神奇的植物，稱呼它為「植物界的百變怪」應該當之無愧！有趣的是，如果爬上了沒有葉片的樹幹時，它仍會維持原來的葉片形狀。

改變葉片的形狀是為什麼呢？智利的研究團隊注意到，是否它改變葉片的形狀是為了混淆視聽、讓動物不去吃它呢？

研究團隊觀察的結果發現，攀爬在有葉片的樹幹上的「百變藤」，被取食的程度最輕；其次是沒有攀爬在任何植物上（長在地上）的藤蔓；而被取食的最嚴重的是攀爬到沒有葉片的樹幹上的藤蔓。也就是說，如果沒有可以模仿的對象，攀爬到樹上其實是弊多於利的。當然，一旦攀爬到有葉子的部分，透過成功的擬態，立刻就可以大量降低被取食的機會了。

但是究竟它是怎麼達成模仿的？植物能藉由光敏素與隱花色素「看」到周遭環境的光質與光量，也能藉由向光素「看」到兩側光量的不平衡，並從這些資訊來調節生長的狀況與生長的方向；但要說植物能「看」見旁邊的植物長得什麼樣子，並加以模仿，這需要精巧的視覺系統…植物有嗎？

過去的研究曾在雙鞭藻與衣藻屬發現眼點（eyespot），而有些雙鞭藻還發展出以粒線體與葉綠體組合而成的單眼型眼點。可是這些構造都只存在於單細胞植物，並沒有任何多細胞植物具有這樣的構造。

是否是因為「百變藤」在攀爬的時候與宿主植物進行了基因的交換呢？過去在檞寄生上曾看到與宿主植物發生基因交換的實例，但如果是這樣，為什麼攀爬在沒有葉片的樹幹上的藤蔓，它的葉片不會變形成宿主的形狀呢？在研究團隊觀察到的實例上也發現，在有些擬態實例中，藤蔓與宿主之間並沒有接觸，純粹只是長得很靠近而已。

會不會是交換了「氣息」——揮發到空氣中的賀爾蒙或其他揮發性物質呢？這是有可能的，不過2015年有一篇研究發現，擬南芥可以偵測周圍的鄰居並針對同類進行趨避，而且這個趨避的反應似乎與光敏素、隱花色素以及向光素有關。所以「百變藤」的擬態是否也跟這些光受器相關呢？當然有可能，只是要如何證實究竟「百變藤」是如何「看」到旁邊的植物的長相，從而進行自身外型的改變，這就要大費周章了！

資料來源：CASE報科學

國中小時期都會在自然或生物課本上看見「樹木在冬天為了減少水分散失，會讓樹葉落光」，但，真的有需要「全部」掉光嗎?

其實乾燥並不是讓樹葉落光的唯一理由，其他還有為了防止結冰、冬季陽光少，光合作用投資報酬率低等等

當季節更替時，溫度會影響植物製造葉綠素，當樹葉停止製造葉綠素時，樹葉中其他顏色的色素就會變得明顯，同時葉片裡的「離層素（abscisic acid, 簡稱ABA）」的分泌會增多，使種子和芽休眠，此時，在葉梗附近的細胞會形成軟木膜，稱為「分離層」，分離層會在養分書鈴葉片後自動壞死，分離層會漸漸衰弱，最後使得葉片脫落，而這種會每年脫落葉子，隔年重新長出新葉的植物稱為落葉植物，通常出現在在溫度低又乾燥的地區，在被子植物中落葉性的植物也佔多數，和熱帶的常綠植物相對，而也有只導致生長抑緩，葉片也只有部分脫落的半落葉性植物。

資料參考: https://naturelanguage.wordpress.com/…/%E6%A4%8D%E7%89%A9%…/

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%84%B1%E8%90%BD%E9%85%B8

科學家發現了睡眠狀態下的大腦強化記憶的生理機制。

在赫胥黎（Aldous Huxley）的《美麗新世界》中，一個不會說英語的男孩，背下了一場英語演講中的每一個字。學習的過程是在男孩睡覺時播放演講，當他醒來後可以背誦出整場演講內容。小說裡反烏托邦世界的極權政府，應用這個方法來潛移默化人民的心智。睡眠學習在文學、大眾文化和古代傳說中屢見不鮮，以美國卡通頻道播映的動畫「德克斯特的實驗室」（Dexter’s Laboratory）為例，主角德克斯特有一次蹉跎時光來不及做功課，於是發明了可以在夜間睡眠時學習法語的裝置，隔日起床後就變成只會說法語的人。在睡眠中學習並非只是現代人的想像，也出現在藏傳佛教數百年來的傳統心智訓練方法中：在睡眠時輕唸某一咒語，可幫助僧人認知到夢中的事物皆是幻境。

一般人都知道，充份休息後的學習效果比較好，但是大部份的人都不相信可以在睡眠中學習。不過現在情況似乎變得有些複雜，因為一連串的研究結果顯示，學習的某一關鍵部份發生在睡眠狀態：新形成的記憶會在夜間重新浮現，而這個重新播放的過程可強化記憶，讓大腦永遠記住某些內容。

有些研究甚至探究了以操弄睡眠來增強學習能力的可能性。研究人員發現，睡眠時固化白天記憶內容的機制，可透過聲音和氣味強化。齧齒類實驗更發現了一種初步的記憶植入型式：在動物睡眠時施以電刺激，可教導動物醒來時走迷宮。至於在一夜之間把整本書逐字背下，那只是赫胥黎對於睡眠學習的想像，目前仍只存在於他1932年出版的經典作品中。不過，現在已有實驗指出，當人在深度睡眠時記憶有可能受到修改，這也為在睡眠中學習的科學奠定基礎.....。

本文節錄自科學人雜誌2018年202期12月號

明明都是同個嘴巴出來的風，為何哈氣與吹氣感受到的溫度卻如此不同呢？

可能的因素:

1.其實哈氣時，氣體是來自肺部的！ 欸嘿，其實哈氣和吹氣都是來自肺部，可以試著用一口氣從哈到呼or呼到哈，會發現其實溫度還是會變。

2.空氣有黏滯性(黏滯力是粘性液體內部的一種流動阻力，並可能被認為是流體自身的摩擦)！我們呼氣時氣體少而且快速，所以捲入了較多周圍的冷空氣。

3.速度！呼和哈的速度快慢不一樣滴！快速的氣體流動導致皮膚上的水分或汗液等蒸發加快，蒸發是個吸熱的過程，所以會感覺吹氣是涼的。當我們張大嘴巴對著手哈氣時，嘴張開的面積較大，哈出的氣體速度相對較慢，沒有加速蒸發，人感覺到的更多的是哈出的熱空氣，所以會感覺哈氣是熱的。

4.嘴型！哈氣時，空氣幾乎完全離開嘴中，成為一團球狀🔮，此時馬上產生擴散，不同的是內部的氣體可保留更長時間保溫(溫差決定)，到了皮膚其內部熱量尚未完全擴散掉，因此皮膚感到熱。而且呼氣時，嘴巴成O型的時候吐出來的氣在單位時間的量，比哈出來的氣量要少，所以很快就會散失熱量。