星期五, 1月 27, 2006

新聞中的科學》熊貓眼 乳牛斑 怎麼來的?

【本報記者李名揚、喻文玟】
熊貓模樣人見人愛,為什麼每一隻熊貓的黑白毛色都出現在固定位置,不像乳牛或大麥町,每一隻身上的黑色斑點都長在不同位置?
台大動物科學技術系助理教授吳信志表示,控制動物毛色的因素很複雜,唯一可以確定的是,熊貓的毛色是由基因控制,而且是多個基因同時控制。
吳信志指出,各種動物控制毛色的基因不盡相同,有些動物顯性基因表現時呈現黑色,有些動物卻是隱性基因表現時呈現黑色。
他說,動物在胚胎剛形成時,基因會指定某些細胞「以後要發育為皮膚」,像熊貓、乳牛這類黑白色動物,此時就已決定「某些皮膚細胞以後要表現出黑色,另一些要表現出白色」。
這些皮膚細胞一開始不一定就在胚胎最外層,但會在胚胎發育同時,逐漸遷移到最外層,成為皮膚。
吳信志指出,以熊貓來說,很可能是黑色皮膚細胞在遷移同時,接受多個基因指令,所以一定只會遷移到眼圈、耳朵、四肢的位置,白色皮膚細胞則遷移到其他位置;但像乳牛,基因並未指定帶色的皮膚細胞,要遷到哪一位置,所以這些動物身上黑、白色位置就不固定。
不過,每隻熊貓黑色位置仍有一點不同,有些黑眼圈大些,有些小些,主要是黑色素基因都是「間斷式」表現,表現多一點的時候,黑色部分就稍微大一點。
另外,即使是同卵雙胞胎,在個體表現時也會有些許差異;像受精卵因著床位置不同,也會造成基因表現差異,影響黑色位置大小。
吳信志最近剛發表全身都可發出綠色螢光的基因轉殖豬,他的作法是將「綠色螢光蛋白質基因」和讓基因表現的啟動子連接在一起。
但吳信志認為,熊貓黑色位置固定與啟動子不一定有關,因為皮膚基因表現都是由相同啟動子操控,他說現在的技術僅能做到讓豬某些皮膚帶綠色螢光,某些皮膚不帶,但無法控制綠色螢光出現的部位。
他說,熊貓黑色位置固定還有一個可能,就是「原始種源單純」,例如,乳牛種源就很複雜,早期可能有人偏好某種花色,有人偏好產乳量高的,而乳量和毛色基因可能在同一對染色體,經過人為選拔,毛色就變得多樣;熊貓可能最早期就只有幾個家族,黑色位置都是這樣,因沒有人為干擾,所以可以一直維持,因此毛色單純。
黑白相間 為什麼?
熊貓毛色是顯眼的黑白相間,在樹林間為何不容易被發現,而躲過獵殺?
台大生命科學系教授李玲玲指出,熊貓棲息地經常下雪,白色才是最有用的保護色;而且熊貓生活在樹林裡,陽光從樹葉間隙灑落,形成斑駁光彩,野生熊貓又經常沾滿塵土,因此可融入樹林顏色,這也是老虎演化成黑黃斑紋的原因。
台灣師大生命科學系教授呂光洋表示,熊貓身體黑白對比明顯,在牠們的生存環境反而不容易被一眼看出,即所謂的「破壞型態」;因為如果動物全身黑色,即使在陰暗的樹林裡,眼力好的肉食性動物,仍可能辨認出動物外型;但熊貓身上有黑有白,反而變得「不像獵物」。
熊貓眼 有何作用?
熊貓的黑眼圈是不是沒睡飽?棒球選手為什麼也愛這種黑眼圈?
台大動物所所長于宏燦說,貓熊的黑色之所以會出現在身上固定位置,一定是因為這種顏色分布對生存有幫助,可能早期熊貓也分為很多種顏色,但因物競天擇,最後只有現在這種樣子的熊貓存活下來。
學界另有一派說法認為,熊貓住在較寒冷的高山,突出體外的耳朵和四肢容易受寒,因此長出黑色體毛,可吸收熱量,保持溫暖;至於眼睛周圍的黑色,則可防止白雪反射的眩光,這就像有些棒球員比賽時,要把眼睛下方的眼瞼塗黑的理由一樣。
花貓咪 都是母的
中共前領導人毛澤東曾說,不管黑貓、白貓,只要會抓老鼠,就是好貓。但其實,科學界還是對動物的花色很在意,只是對於為何有的花色會變、有些不會變,了解仍有限。
陽明大學生科系助理教授蔡亭芬舉老鼠為例,老鼠有2組基因在控制顏色,C基因決定有沒有顏色,當基因為顯性,也就是CC或Cc時,有1種酵素會加入作用,老鼠毛皮才會有顏色;若為cc,就是白子老鼠。
蔡亭芬說,老鼠若非白子,顏色就由A基因來控制,若基因是AA或Aa,毛色就呈現棕色,野生老鼠多為這種,若是aa,就是黑色,在家鼠比較常見;至於有些會呈黃色或灰色,則與基因作用強度或毛細孔大小有關,由於腹部毛細孔較小,毛比較密,相當於基因表現較強,毛色會比較亮,因此棕背鼠腹部會偏黃,黑背鼠腹部會偏灰。
貓的顏色也是由A基因控制,A和a會表現出不同的顏色,但貓的A基因只位於決定性別的X染色體上,且上面只會有A或a,所以花貓絕大部分都是有XX染色體的母貓,一般XY染色體的公貓不是花貓,除非是極少數擁有XXY染色體的公貓才可能成花貓。
花貓身上會出現一塊一塊的顏色,就是因為這些色塊都是從某個表現A基因的細胞表現而來成,旁邊另一塊顏色則可能是a基因的表現結果。
考生大補帖》每年出題逾20分 演化天擇必考
基因是近年科學研究的顯學,也是高三生物的重點,最近幾年大學指定科目考試每年都出現20分以上,去年甚至超過30分;物競天擇、族群演化則出現在高一基礎生物,是學科能力測驗的必考題。
生物補教老師游夏指出,熊貓身上每個細胞的基因都相同,卻表現出黑、白2種顏色,是因為基因在每個細胞的表現不同;這種「基因表現調控」出現在高三生物第13章,考生要知道轉錄、轉譯過程和激素是影響基因調控的主要因素,因此也要多讀第8章的內分泌。
游夏表示,細胞內DNA轉錄為RNA、以及RNA轉譯為蛋白質的過程中,都會調控基因表現;在激素方面,甲狀腺素和類固醇激素包括黃體素、動情素、腎上腺皮脂激素,因為會進入細胞,所以可調控基因表現,而其他激素只在細胞膜上作用,不影響基因表現。
環境因素也可能造成影響,不過高中課本只有教「環境荷爾蒙」這個名詞,並未多講,因此只要知道這個名詞的意義即可。
基因還在第12章古典遺傳學出現,游夏指出,相關的分離率、自由配合率、聯鎖、互換、多基因遺傳都是常考題,其中顯性、隱性基因分配會考計算題,但「千萬不要背公式」,因為「是在考觀念,不是考數學」。
至於演化、天擇的概念,游夏表示,這部分在指考幾乎每年都會出現,但只有1、2題,占分不多;可是學測自然科生物部分的10幾題中,就會出現2、3題,是考試重點。
游夏說,考生要知道遺傳變異發生的原因,是「突變」和「遺傳再組合」,而且只有生殖細胞發生突變,才會遺傳給下一代,順序為「同種生物集團交配→生殖→遺傳變異→天擇→演化→形成族群」;另外還要注意地理分隔會造成同種生物間基因無法交流,差異愈來愈大,最後演化成新種,彼此無法交配產生下一代。
【2006/01/27 聯合報】

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