2019-10-30

[i read][pest management] 首次確認瘧蚊乘風長距離播遷對流行病管理之影響與展望
First confirm of airborne long distance migration of Anopheles spp., the affectation and prospects


病媒傳染病 (vector born disease) 一定要透過病媒在最終宿主間散播,其擴散模型會牽涉到的因子相當複雜。其中病媒與宿主的地理分布模式,關係到兩者的接觸頻率,生活史重疊度越高的地區大多需要投入更多的防治資源。而在時間分佈上,有些地區病媒族群常呈年度波動,在族群密度不同時,應制定適宜的管理或防治策略。在整體上,數個疫區間病媒的時空分佈及其交互關係都須納入考量,是而應當對病媒時空分佈大尺度的了解,才能做出有效的管理策略。昆蟲病媒大多只在能特定氣候繁殖,且播遷能力有限。如登革熱病媒埃及斑蚊,主要分佈濕熱環境,較無法擴散至氣溫較低的棲地。因此長距離播遷對昆蟲病媒而言,通常不像在鳥類病媒的模型中重要。然而 Heustis et al. (2019) 在馬利共和國 (Republic of Mali) 西南方的莽原環境設置攔截網監測瘧蚊 (Anopheles spp.) 族群,發現該地區多種瘧蚊存在長距離播遷之行為。此發現可影響不同季節的防治策略。


薩赫爾地區 (Sahel) 為撒哈拉沙漠南方的莽原氣候帶,南北約 1000km,東西約 5400km。屬於間熱帶複合區,會因陽光直射緯度變動,產生風向轉變及乾濕季分明。馬利共和國位於非洲西部,南方屬薩赫爾地區的範圍。6-10 月為雨季,雨量大約 500mm,盛行西南風;11-5 月為乾季,多數水池乾涸,雨量小於 50mm,盛行東北風,為典型的薩赫爾地區氣候模式。由於瘧蚊屬幼蟲棲息於大型靜止或低流動水體,所以薩赫爾地區的瘧蚊必須在乾季維持族群不因生活史受中斷而滅絕。過去認為該地區的瘧蚊的生活史中必須具備抗旱能力,才能撐過半年的乾旱,並在雨季時繼續完成生活史。而且蚊科昆蟲普遍主動飛行能力弱 (一般認為不超過 5km),不易長距離播遷,只能仰賴氣流。即使紀錄到長距離播遷,也被認為是偶發事件,非週期性且大量穩定的族群流動,不具流行病學上的意義。


Heutis 的研究首次發現薩赫爾地區之瘧蚊及多種蚊科昆蟲存在常態的長距離播遷。多數生物播遷的過程不容易觀察,大型群居動物可藉由衛星影像觀測;大型獨居動物主要藉由定位系統監測;小型成群的動物如蝴蝶可靠解析度較高的雷達技術。然而目前技術上,瘧蚊仍無法用雷達監測,且沒有成群播遷的習性,難以直接觀察,這也是過去普遍不認為瘧蚊有長距離播遷行為之原因。Heutis 的團隊離地面 120-290m 之高度架設高空攔截網進行調查 (Fig. 1.),並在地面設置對照組。因為瘧蚊產卵覓食主要集中在地面,且在強風之下無主動擴散能力,因此高空紀錄可代表其能夠上升至高空氣流高度並乘風飛行。據估模型估計,整個雨季有上百萬隻攝取過血餐的瘧蚊播遷數百公里 (至多可達 300km)。

2019-10-21

[i read][分子演化]
鱈魚透過基因突現之機制獲得抗凍蛋白基因之討論
The discussion of codfish antifreeze protein gene acquired through de novo gene birth


傳統的分子演化觀念認為多數生物的新特徵是由於基因突變產生。各種突變類別中,基因或染色體的 duplication (基因重複) 不會導致讀序框錯誤而產生失功能蛋白,因此較容易被保留下來。基因 duplication 可直接改變該基因的表現量,並影響其上下游基因,可能造成表型改變。另一方面 duplication 的過程亦會發生點突變等錯誤,非致死的突變便被保留下來,是而過去研究發現許多以 duplication 為基礎而產生的新性狀。因此演化學家認為新生成的基因主要來自既存基因之 duplication,累積變異並產生適應差異的演化素材。

生物若經歷基因之 duplication,可發現該序列存在數個相似或完全相同的副本。依據基因的理論演化速率,在近緣物種間比對,除了可重建該基因在該支系的演化歷程,亦能 duplication 事件如何影響生物表徵。而非編碼序列演化為新生基因則被認為不發生於近代演化事件,因為非編碼序列通常不影響適應性。然而有些生物的基因與其他近緣種比對卻找不到相似的序列片段。例如近期發現大西洋鱈魚 (Gadus morhua) 抗凍蛋白基因 (afgps) 在數個近緣種之基因組中皆無發現相似的基因,只在基因組中發現部分重合但無法正常表現之序列,表示該基因並非來自某個既存的祖先基因。因此研究者轉往非編碼序列發生 de novo gene birth  (暫譯基因突現) 的方向探討。