2013年1月25日 星期五

對科學人期刊《眼睛的演化》一文的不同看法!

 

對科學人期刊《眼睛的演化》一文的不同看法!
 
 

    最近拜讀了20117月,科學人期刊澳洲Trevor D. Lamb博士寫的《眼睛的演化》一文[1][2],通篇大部分在討論脊椎動物眼睛的演化過程,有些論點別出心裁,相當具有創意。只可惜最後結論時畫蛇添足,讓人覺得多此一「提」,觀念的錯誤令人讀了不勝惋惜。

    Lamb博士應該是研究脊椎動物眼睛演化方面的翹楚,別有創意的從八目鰻、盲鰻眼睛的差異,做了一些對脊椎動物眼睛演化的精彩推論!

    只可惜隔行如隔山,在文章最後他提到:「即使演化巧奪天工地創造了脊椎動物的眼睛,仍有些地方顯得粗糙。舉例來說,

1.  視網膜的裡外裝反了,導致光線在抵達感光細胞前,必須先穿過視網膜中的神經叢和細胞,而這個過程造成光線散射,降低影像品質;

2.  視網膜內表面的血管叢也會在感光細胞層造成多餘的陰影;

3.  視網膜上有個盲點,神經纖維在那兒集結並穿過視網膜,往後方延伸為視神經。

這樣的例子不勝枚舉。」

    顯然Dr. Lamb在結論提到的「三點眼睛演化的瑕疵」都跟眼睛的解剖生理有關,而在這方面,本人在陽明醫科大學任教醫科牙科及研究所同學時正好稍微有些心得,所以實在很難認同Dr. Lamb對眼睛所謂「三點眼睛演化瑕疵」的論點。讓我逐項反駁說明如下:

1.  我們視覺的敏銳度(Visual Acuity),並非單單只在視網膜決定而已。更包括複雜的視覺傳導徑路也參與。

先由視桿細胞(Rods)、視錐細胞(Cones)以及兩極細胞(Bipolar

   Cells)共同形成視區(Receptive Fields),即所謂的On-Center

   Off-Center等,經由它們精巧的立體排列,可以大幅增加影像的

   明暗對比和影像的清晰。

   而且正好跟Dr. Lamb的論點相反的是:在視網膜上存在大量的神

   經膠細胞─密勒細胞(Muller Cell),其功能如下

1.  供給視網膜神經細胞養份、

2.  胚胎發育時幫助視神經細胞生長、

3.  有助受傷視神經細胞的修復、

4.  固定維持視神經細胞的位置,

5.  最重要的是透過複雜的光聚集作用,使照射到視桿、視錐的光

   更清晰更集中(channel light through the retina directly to the

   photoreceptors)

6. 因為Muller cell的保護作用,能減少 紫外線對視桿、視錐的傷害。而完全不是如Dr. Lamb所說的…光線散射,降低影像品質?[3]


1. 視網膜的顯微剖面圖。NFL神經纖維層( nerve fiber layer); GCL,神經節細胞層 (ganglion cell layer); IPL( inner plexiform layer); INL( inner nuclear layer); OPL( outer plexiform layer); ONL( outer nuclear layer of the retina);

Orange色─密勒細胞(Müller cells); red色─中間神經原及神經節細胞interneurons and ganglion cells; blue,感光細胞 (photoreceptor cells).



2. 橙色的密勒細胞(Müller cells)貫穿整個視網膜,角色是

1.營養視神經細胞、

2.固定支持視神經細胞、

3.聚集光線等多項功能的卡通圖。


 

2.  從沒看過有任何一本神經解剖學的教科書,提及…視網膜內表面的血管叢會在感光細胞層造成多餘的陰影…如此的論點,這不用講高深的理論,請各位網友抬頭四處張望一下就好,您眼睛有看到多餘的陰影嗎?

3.  視網膜上確實有個盲點(Blind Spot),可是除非進行專門的眼科檢查,人一輩子可能都感覺不到盲點(Blind Spot)的存在,既然對視力毫無影響,請問這樣那能算是眼睛演化的缺點呢?

4.  Dr. Lamb行文最後還這樣結尾…這樣眼睛演化缺陷的例子不勝枚舉。我真的是引頸盼望,Dr. Lamb還能舉出更多一些對眼睛演化缺陷的驚人之語,以長見聞?只可惜例子並不是「不勝枚舉」而是根本很難舉得出來了!

    科學人期刊,可能是當今台灣最暢銷的科普期刊,誠不願優秀的莘莘學子們,不明就裡的被誤導而觀念錯誤,是為文。

參考文獻:

1.  Lamb, T. D. 2011. Evolution of the Eye. Scientific American. 305 (1): 64-69.

2.  藍姆(Trevor D. Lamb)撰文,張薰文翻譯 眼睛的演化 科學人 201111 50-55

3.    Franze, K. et al. 2007. Müller cells are living optical fibers in the vertebrate retina. Proceedings of the National Academy of Sciences. 104 (20): 8287-8292.

 

2012年12月5日 星期三

古花傳奇 & 科博館傳奇 2012年12月06日


 古花傳奇 & 科博館傳奇 20121206


綠葉戀愛了,就變成了花。~泰戈爾

   

    科博館生命科學廳靠近戶外植物園的牆上面板資料,現今仍寫著被子(顯花)植物是於一億年前演化的,以建館當時(二十幾年前),館方這樣敘述被子(顯花)植物是於一億年前演化,而寫於面板上應該是沒有問題的,可是到了201212月,還如此的告訴觀眾就很可以商榷了。

    請各位網友先看一段科博館植物學組邱少婷研究員,寫於民國九十一年七月科博館176期簡訊的文章名稱是《古花傳奇 花的前世》:

    『花雖為大家所熟悉認識的東西,但花是怎麼產生?起源從哪裡來?似乎是被一般人所忽略的,詩人、哲學家、科學家賞花的眼光、心情、感受、體驗、理解、詮釋的角度不同,目前人類享用著多采多姿形形色色的花花世界,從花的今生,是否就能歸納周而復始的定律、窺探出花的前世?花的生長發育,與葉芽發育成一個枝條的方式非常相似,頂芽具有類似葉始原(簡稱葉原,leaf primordium)的花萼原、花瓣原、雄蕊原、雌蕊原,漸漸分化成長花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊,構成一朵花不同的各部位,所以花的各部位形態是由葉子演變而來,因此

花的基本定義就是「具有特化花葉(floral leaves)的短枝」。

    花芽和葉芽最大的不同,在於花的各部分與其傳宗接代密切相關,花是被子植物繁衍後代的生殖器官,所以葉子的最重要功能在於光合作用製造養分等,花各部位的功能則可能分工做保護、吸引傳媒、傳粉交配、繁衍等功能相關。

    最早的花自然也具有這些花的特性,但由於一朵花的開花時間在一棵植物的生活史中,僅占據數小時、數天相當短的時間,保存不易,更遑論化石的形成,必須因緣際會才能造就,因此最早花的容顏一直是神秘難尋的。目前大多數的花化石都是在侏羅紀之後發掘,19981127日的科學期刊(Science孫革博士等揭報,在遼寧挖掘出土的晚侏羅紀年代(約145百萬年前)的熱河生物群化石中,長約10公分的「遼寧古果」化石(Archaefructus liaoningensis Sun, Dilcher, Zheng et Zhou, sp. nov.),係屬於古木蘭亞綱(Subclass Archae-magnoliidae) 古果科(Archaefructaceae ),是目前出土化石中最直接、古老的被子植物的證據。

    200253日的〈科學〉(Science)期刊又更進一步報導,存在約12460萬年前的「中華古果」(Archaefructussinensis Sun, Dilcher, Ji et Nixon) ,屬於同一科另一種古老草本被子植物的化石,花軸由上而下螺旋排列著心皮和成對的雄蕊,葉片屬於纖細深裂形,葉柄基部膨大抱莖狀,喜生長於潮濕環境。由於伴隨發掘的中國遼寧西部熱河生物群,包括狼鰭魚等水生和喜濕生物,呈現稍早期物種適應的優越生態環境的避難桃花源。可見這是晚侏羅紀氣候突變,急速演化的惡劣環境中,侏羅紀最後的花園也正是醞釀物種新生的生態環境。


以上文字來源:科博館917月簡訊 176期《古花傳奇 花的前世》(稍有修改) 


從以上簡訊文章可看出,早在民國91年邱博士就撰文提到:

目前出土化石中最直接、最古老的被子(顯花)植物是發現於遼寧北票地區,化石定年為1.45億年前的遼寧古果。

整整較科博館生命科學廳,靠近戶外植物園的展場牆上面板資料早了0.45億年之久!

1.       遼寧古果化石(1.45億年前)

    水生草本被子植物,其生殖枝上螺旋狀著生數十枚蓇葖果,由心皮對折閉合而成,其內包藏著數粒種子(胚珠),雄蕊大多成對狀著生,具單溝狀花粉。上述特徵明顯顯示了它們在早期被子植物中的原始性。

    古果屬莖枝細弱,葉子細而深裂,根不發育,反映了水生性質。孫革等提出,不排除被子植物有水生起源的可能性。這一研究新進展,為全球被子植物起源研究提出了新的思路。



遼寧古果

學名:

Archaefructus liaoningensis

中文科名:

古果科

英文科名:

Archaefructaceae

簡介:

侏羅紀晚期和白堊紀早期的古草植物,以原始被子植物的果枝化石出土為主,為一種喜濕草本植物,雌性生殖器官(心皮)內有種子,但沒有發現確切的花萼、花瓣和雄蕊,判斷是單性不完全花。折合心皮以螺旋狀排列在花托軸上。

科博館進階查詢的資料


     19981127日的科學期刊(Science)封面文章揭報,在遼寧挖掘出土的晚侏羅紀年代(約145百萬年前)的熱河生物群化石中,長約10公分的「遼寧古果」化石(Archaefructus liaoningensis Sun, Dilcher, Zheng et Zhou, sp. nov.),係屬於古木蘭亞綱(Subclass Archae-magnoliidae) 古果科(Archaefructaceae ),是目前出土化石中最直接、古老的被子植物的證據。

2.  中華古果化石(1.25億年前)─水生被子植物

    200253日科學雜誌又更進一步報導,存在約12460萬年前的「中華古果 (Archaefructussinensis Sun, Dilcher, Ji et Nixon) ,屬於同一科另一種古老草本被子植物的化石,花軸由上而下螺旋排列著心皮和成對的雄蕊,葉片屬於纖細深裂形,葉柄基部膨大抱莖狀。牠與遼寧古果的區別主要在於蓇葖果更多、更密集排列,其內包裹的種子更多,有8~12粒。

  200253日,孫革等研究者在〈科學〉期刊上發表了第二朵花——中華古果的研究成果。它也是水生草本被子植物,距今1.25億年。它莖枝細弱,葉子細而深裂,根部不發育。它與遼寧古果的區別主要在於蓇葖果更多、更密集排列,其內包裹的種子更多,有8~12粒。孫革指出,中華古果的發現暗示了被子植物存在水生起源的可能性,為研究全球被子植物的起源開闢了新的思路。

 


    20025月,中國與美國科學家共同在「科學」(Science)期刊上,發表了一種距今約125百萬年前的開花植物化石,並命名為「中華古果」。其學名為Archaefructus sinensis,拉丁文的意思是在中國(sinensis)發現的古代(Archae)果實(fructus)。


根據報告中的描述,中華古果全高約20公分,葉分叉,根系並沒有特別發達。因化石附近也埋有魚的化石,所以研究人員推論中華古果應是水生,並且它的生殖部位是長在水面之上。中華古果的花為單性花,其中雌蕊位於枝條的頂端,而雄蕊則位於雌蕊的下方。此外,花並沒有花萼與花瓣,成熟的果實為蒴果(乾果的一種,如現生的豆莢,成熟後會沿著癒合線打開,把種子釋出)。

長久以來,學界一直疑惑早期的開花植物到底是草本植物還是木本植物,從中華古果的生態習性來看,應屬於草本植物,這也給草本植物論更多的支持。事實上,早期開花植物為了獲得更多的競爭優勢,快速短暫的生活史形態應更有利,這也是草本植物的最重要的習性。因此早期開花植物為草本植物的可能性相當高。


20038月,另一組國際研究團隊在「植物學新趨勢」(Trends in Plant Science)期刊發表了對中華古果的另一種可能解釋,其中認為中華古果非常有可能是完全浸在水中生長。此外,使用不同的分類特徵分析所獲得系譜,中華古果在系譜中的位置卻變得模稜兩可,並不如第一組研究團隊所認為是在開花植物系譜的基礎,因此他們不禁的問:「中華古果,是開花植物的祖先,或只是一種特化的早期開花植物呢?」

-劉德祥


  

   這種新發現的古植物,發現於遼寧淩源距今約1.24億年的地層中,是迄今發現最早的真雙子葉被子植物化石,也是目前發現最早的現生花近親。相比其他三種古老的花:“遼寧古果”、“中華古果”以及“十字裏海果”,它又被稱為“第四朵花”。為尋找地球「最早的花」提供了新的線索。


Reconstruction of Leefructus mirus Sun, Dilcher, Wang et Chen.


From A eudicot from the Early Cretaceous of China


Journal name:

Nature  471, 625–628  (31 March 2011) doi:10.1038/nature09811

Pages:
Date published:

DOI:

這種新發現的古植物,發現於遼寧淩源距今約1.24億年的地層中,是迄今發現最早的「真雙子葉被子植物」化石,也是目前發現最早的現生花近親。相比其他三種古老的花:「遼寧古果」、「中華古果」以及「十字裡海果」,牠又被稱為「第四朵花」。牠的發現為尋找地球最早的花提供了新的線索。

    因大陸傑出古生物學家:孫革教授的貢獻,也可說是我們中國人在考古科學上的偉大成就,孫教授的研究團隊從199811月~20115月一連串發現了四種代表性的「古果科」化石,將被子(顯花)植物演化的時間,由一億年前→提前至145百萬年(相當於侏儸紀晚期與白堊紀早期之間)也就是說比科博館生命科學廳面板上的資料,整整向前提早了45百萬年。

    執筆至此,真的很有一股衝動,想去問問科博館的展示組或是那些該負起責任的先生女士們:「更換一下展場的面板資料,真的有那麼困難嗎?!」

 

 

 

 

 

2012年12月3日 星期一

血壓的定義以及血壓的正確觀念


     血壓的定義以及血壓的正確觀念

一、 血壓的定義:

物理學上:壓力(Pressure)=力量(Force)÷面積(Area)

所以→血壓=左心室收縮產生的力量÷大動脈的面積

一般又再區分:

(1)  心臟收縮時產生的血壓稱為收縮壓( Systolic Pressure),簡稱SP

(2)  心臟舒張時產生的血壓稱為舒張壓(Diastolic Pressure) ,簡稱DP

(3)  脈搏壓(Pulse Pressure) =收縮壓( Systolic Pressure) – 舒張壓

    (Diastolic Pressure)

    脈搏壓代表左心室的功能→脈博壓如太低,則可能是左心室衰竭。

(4)    平均動脈血壓(mean arterial Blood PressureMAP  or maBP)

 

1. 一些血壓的定義,一般我們說的量血壓都是指量動脈血壓,此記錄圖為以動脈插管、BP Transducer直接量得的動脈血壓。


(5) 因為大動脈的彈性恢復力量(elastic recoil pressure)→使得心室舒張時,大動脈中仍有80 mmHg的血壓→維持心室舒張期動脈中的血流。

(請參考圖2.動脈不論在心室收縮(Systole)或心室舒張(Diastole)時,動脈管壁均保有壓力,使得0.5秒的心室舒張期,動脈管中仍然有血流。然而左心室本身收縮時有血壓;左心室本身舒張時血壓近乎0 mmHg)

 

 

 

 

 

 

1. 以下為一些衛生組織設定的正常血壓(Normal BP)以及在boarderline的高血壓(Hypertention)的參考數值:


由以上的表格可以得知:

收縮壓(SP)不超過139mmHg

舒張壓(DP) 不超過89mmHg。就不算是真正的高血壓了。


 

 

二、血壓的正確觀念:

1. 舒張壓(DP)過高,比收縮壓(SP)過高→對身體的傷害更大。

主要是跟據以下圖來的概念:


2. Y軸第一項 PressPressure(血壓)的縮寫,單位是毫米汞柱(mmHg)

         最上一條黑色虛線是動脈血壓(APArterial Pressure)

         第二條紅色實線左心室的血壓(LVPLeft Ventricular Pressure)

      Y軸第二項 LV VolLeft Ventricular Volume(左心室容積)

      Y軸第三項ECGElectrocardiograph心電圖的縮寫

      Y軸第四項綠色線條是心音圖(Heart Sound)


請注意X軸是時間軸。在休息時,心臟一次的收縮及舒張約0.8秒。(假設心跳率(Heart Rate)一分鐘75次→60秒除以75次=0.8)

圖的最上方Systole(心室收縮期)佔了0.3秒;

         Diastole(心室舒張期)佔了0.5秒。

也就是說如果一個人收縮壓(SP)偏高→那一次的心動週期(心臟收縮以及舒張一次的時間稱為心動週期。)中只有0.3秒處於高血壓的狀態;

但是如果舒張壓偏高→一次的心動週期中就有0.5秒處於高血壓的狀態了。

請不要小看這0.2秒的差別,積少成多對心臟血管(尤其是動脈)都將會有不好的影響。

三、血壓過高對人體不好的影響:


3. 慢性高血壓會導致(Chronic high blood pressure left untreated can lead to)


照這個圖提到幾方面的不好:

1.     中風(Strokes)=腦血管意外(Cerebrovascular accidentCVA)

2.     動脈硬化(Ateriosclerosis or Atherosclerosis)

3.     心肌梗塞(Myocardial Infarction) or 心衰竭(Heart failure)

4.     腎衰竭(Kidney failure)

其實我們可以將這些有點惱人的醫學術語減化成兩句話→那就是高血壓最大的傷害為:

1.  使動脈管壁因血壓高而損傷→動脈阻塞→動脈硬化(Atherosclerosis)─正確的說,動脈管阻塞硬化都可能會發生。


4. 動脈阻塞硬化的簡圖。


易發生於心臟的冠狀動脈(Coronary artery)、頸部的頸動脈(Carotid artery)或腹部的大動脈等處。

2.  使血管破裂 (如圖5.所示右大腦出血性中風)。易發生的位置冠狀動脈(Coronary artery)、頸部的頸動脈(Carotid artery)或腹部的大動脈等處,及腦部動脈。

 

5. 腦部出血性中風(Hemorrhagic Stroke due to blood vessel(s) rupture.)示意圖。


 

誠摯的希望各位網友您的血壓不要過高,如果萬一血壓過高,也和您的家庭醫師檢查討論過了,建議仍需要口服抗高血壓藥的話,那可能就考慮服用吧。就我所知,經過數十年的研發改良,這些抗高血壓藥的負作用都已很輕微的了,而且一天只需服用一次。比起這無形殺手對身體的傷害,服食抗高血壓藥的負作用,應是可以接受才對!