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微生物分解塑膠,多物種分工是個良好解方
生物可分解塑膠逐漸被視為一種潛在對塑膠環境汙染問題的解方,大家都期望能縮短材料在環境中的停留時間,最終被微生物轉化為二氧化碳與生物質。 (感謝 Foster MJ et al. (2026) 提供) 在眾多生物可分解塑膠中,芳香族-脂肪族共聚酯(aromatic aliphatic copolyester)材料同時結合了兩種化學特性,芳香族結構提供結構強度與穩定性,在使用上接近傳統的聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET);而脂肪族結構則增加被酵素接近、結合,並進行切割與分解,使其更容易被微生物分解。這種設計理念看似兼顧性能與環境友善,但也帶來新的問題,當一個材料同時包含多種不同的化學單元時,其降解過程不再能由單一微生物完成。 以研究中的 PBSeT(polybutylene sebacate-co-terephthalate)為例,它由對苯二甲酸(terephthalic acid,TPA)、癸二酸(sebacic acid,SA)以及 1,4-丁二醇(1,4-butanediol,Bd)所構成。這三種

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2天前讀畢需時 3 分鐘


章魚觸摸物體表面,同時也在偵測表面的微生物訊號
章魚理解周遭世界時,會把手臂伸進岩縫、洞穴、珊瑚隙縫裡,在看不清楚的情況下摸索環境。牠們手臂吸盤上存在數十種化學觸覺受體(chemotactile receptor),會嘗試觸摸獵物或物質表面上的微生物來判斷接下來要如何進行下一個行為。 研究對象為加州雙斑蛸( Octopus bimaculoides )(圖片來源:Jeremyse, CC0 1.0 公共領域) 一項研究中研究者先從章魚生態上最重要的兩類目標下手,第一類是食物來源,主要是螃蟹;第二類則是章魚自己的卵。這兩類東西對章魚來說都十分重要,但螃蟹不是只要「像食物」就行,章魚還得分辨這是活體、可吃的新鮮獵物,還是已經腐敗、可能帶來風險的來源;卵也不是只要「是卵」就可以,母章魚還必須辨別哪些卵值得持續照護,哪些卵應該被清除,而微生物群,正好就是最能反映表面狀態的訊號層。 當使用掃描式電子顯微鏡去看這些表面,可觀察到活螃蟹外殼上的微生物相對稀少,但腐敗中的螃蟹表面,明顯被各種形態的細菌覆蓋。章魚卵也是一樣,受到母體照護的卵囊表面,和被排除、被拒絕的卵囊表面,其微生物組成也不同。這些差異透過

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3月28日讀畢需時 3 分鐘


什麼是奧貝體?藏在人類微生物群中的未知遺傳體
在人類對微生物世界的探索逐步深入之際,一次令人意外的發現又增添了生物學一個新的認知。我們體內的微生物群落潛藏著一類既不屬於病毒(virus)又與類病毒(viroid)些許不同,但能透過宿主進行複製的 RNA 分子。這些被稱為 奧貝體 (obelisk,原意為方尖碑)的 RNA 遺傳體,長期在各種轉錄體(transcriptome)研究中被偵測到,但因為缺乏與已知生物的序列同源性,過去很容易被忽略,直到近年透過大規模計算分析才在這堆數據中被挖掘出來。它們與已知的生物或病毒、類病毒沒有明顯的序列親緣關係,也不符合傳統分類標準,卻以驚人的普遍性存在於人類與環境的微生物生態系中。 這些奧貝體的特徵是其序列簡短卻有二級結構的 RNA 分子。它們的基因組通常約為一千個核苷酸長,多呈環狀 RNA(circular RNA),並且摺疊成類似棒狀的二級結構。序列上的高度互補與某些類病毒(如植物類病毒)有類似性 ,但奧貝體與類病毒不同的是,奧貝體存在能產生蛋白質的 RNA 序列,而類病毒則完全不會產生蛋白質。 奧貝體的結構(RNA)(圖片來源:Zheludev IN

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3月27日讀畢需時 4 分鐘


人體不只是人,微生物如何塑造我們的一生
從生物學角度來看,人類是一個由自身細胞與無數微生物共同組成的複合體,而且是經歷長期共同演化的結果。地球上最早的生物是細菌,約在 38 億年前出現,而真核生物則是在大氣含氧量上升之後才開始形成。當動物開始出現時,就與細菌、古菌、真菌等多種微生物建立了密切關係。體內微生物群的總體基因組,被稱為微生物體(microbiome,此字另外還有微生物群落的意思),與宿主基因共同塑造生物的生理功能與適應能力。 人體存在多種微生物,估計可能達上萬種(圖片來源:Ethan Hillman et al,採用 CC BY 4.0 授權) 從胚胎發育角度來看,人類與微生物的關係在生命一開始就已經建立。雖然目前的主流觀點認為胎兒在子宮內基本處於無菌狀態,但母體的微生物仍然可以透過代謝產物或免疫訊號間接影響胎兒。例如母體腸道菌產生的代謝物可以穿越胎盤,參與胎兒的發育調控。此外,孕期中母體腸道與陰道菌群會發生變化,這些變化可能與能量利用或免疫耐受相關。 真正大規模的微生物接觸發生在分娩過程,當嬰兒通過產道時,會接觸到母體陰道與腸道的微生物(生產時可能會有少量糞便排出接觸到

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3月24日讀畢需時 4 分鐘


多重因素互動下的急性橡樹衰退,環境、病原菌與昆蟲的聯合作用
急性橡樹衰退(acute oak decline,AOD)是近年在英國與歐洲多地原生橡樹 夏櫟 ( Quercus robur )中引發高度關注的樹木衰退現象,特徵是樹幹形成壞死性病灶,且常伴隨 雙斑吉丁蟲 ( Agrilus biguttatus )幼蟲鑽蛀樹幹所留下的通道。這種衰退主要影響在超過 50 年齡的成熟橡樹,對幼齡樹的影響則尚無明確報告。受感染的橡樹通常在短短 3 到 5 年內迅速衰亡,對森林生態系與林業管理造成明顯衝擊。過去對橡樹衰退的研究多半聚焦於病原細菌、昆蟲鑽蛀與環境壓力之間的關係,說明如何共同推動樹勢逐漸衰弱;相較之下,這些生物如何在自然環境中彼此感知、並在空間與時間上形成緊密耦合的互動,仍缺乏清楚的解釋。 夏櫟(圖片來源:Smial,採用 Free Art License 1.3 授權) 雙斑吉丁蟲(圖片來源:Siga,採用 CC BY-SA 3.0 授權) 研究透過比較健康橡樹與衰退橡樹的葉片氣味組成,發現衰退橡樹的葉片會釋放多種 倍半萜類 (sesquiterpene)物質,例如 (E)-石竹烯((E)-car

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2025年12月14日讀畢需時 4 分鐘


火星到底有沒有留存生命遺跡?
火星(圖片來源:ESA & MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA,採用 CC BY-SA 3.0 授權) 太陽系中的適居帶(habitable zone)(圖一)範圍不僅包含地球,也涵蓋了火星。但由於火星的內核已經冷卻,無法產生熱對流,因此磁場消失,無法像地球一樣有效防禦太陽風的侵襲。使火星的大氣容易被太陽風剝離至太空中,導致大氣極為稀薄,進而使火星表面的環境變得寒冷而乾燥。儘管如此,火星上仍殘存部分水資源,主要以冰的形式存在,大氣中也含有少量的水蒸氣。美國國家航空暨太空總署(NASA,National Aeronautics and Space Administration)根據火星表面類似水流沖刷形成的條痕,推測約40億年前的火星可能擁有海洋(當時火星尚有磁場)(圖二)。這一推論讓人激起了火星是否曾經存在過生命的問題。

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2025年1月21日讀畢需時 5 分鐘
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