老葉的植物王國

  圖片來源：維基百科 人類可能不是唯一對咖啡有「癮頭」的動物。之前，因為有些植物的花蜜中有咖啡因，讓科學家們去研究咖啡因是否對蜜蜂會有影響，也得到了肯定的答案。喝咖啡的蜜蜂，對花蜜所在位置的記憶能力顯著提高，還會一直重複去造訪。 最近有一群科學家，想知道咖啡因對其他的昆蟲是否也有影響？雖然過去也曾有其他的研究團隊做過研究，但是他們只有使用了單一劑量的咖啡因。 於是，他們使用了阿根廷螞蟻（ Linepithema humile ）來進行測試。研究團隊設置了一個用水壕圍繞的紙質平台，螞蟻從入口處進入平台尋找獎勵。獎勵可能是純蔗糖水、或是含有25 ppm、250 ppm或2000 ppm的咖啡因的蔗糖水。 研究團隊用攝影機記錄螞蟻在第一次找到獎勵之後，接下來要花多少時間才能找到獎勵。結果發現，當螞蟻喝了含有25 ppm咖啡因的蔗糖水溶液後，牠下次找到食物的時間平均縮短27.8%（範圍：5.7% 到 50.0%）；如果喝了含有250 ppm咖啡因的蔗糖水溶液，則下次找到食物的時間平均縮短43.5%（範圍：19.5% 到 67.6%）。而且，螞蟻走的路徑變得比較直。 但是，就像我們也不能喝太多咖啡一樣，喝了含有2000 ppm的咖啡因的蔗糖水的螞蟻，不但找到食物（蔗糖水溶液）的速度反而變慢，甚至還出現了毒性反應。而且，螞蟻走的路徑也沒有變得比較直。事實上，2000 ppm 的咖啡因在蜜蜂中其實是致死劑量（LD50）。 這些研究結果顯示，咖啡因對螞蟻的影響具有劑量依賴性，低至中等濃度能夠改善覓食效率，而高濃度則會產生毒性效應，導致行為和生理功能的負面影響。 這個對食物的記憶，不知道是不是跟我們覺得喝了咖啡精神會變好，是類似的效果呢？ 參考文獻： Henrique Galante, Massimo De Agrò, Alexandra Koch, Stefanie Kau, Tomer J. Czaczkes. Acute exposure to caffeine improves foraging in an invasive ant. iScience, 2024; 109935 DOI: 10.1016/j.isci.2024.109935

  圖片來源：維基百科 你喝咖啡嗎？你每天什麼時候喝咖啡？最近的研究顯示，逛街前喝咖啡，會讓你買更多喔！ 這個研究在法國與西班牙進行。研究團隊在超市門口提供義式濃縮咖啡（espresso），含有100毫克的咖啡因。 來採買的民眾大約有三百位喝了義式濃縮咖啡，另外有相當數量的民眾則喝了不含咖啡因的咖啡。 研究結果發現，喝了含咖啡因義式咖啡的組別，買了比平常多三成的物品，消費金額比平常多五成。而且，這些民眾花更多錢買奢侈品。但是在實用性物品（如廚房用具）則看不出差別。 研究團隊也做了線上購物的研究，有類似的發現。 所以，下次要採購前，千萬記得不要喝咖啡；當然，對購物中心來說，或許在入口處擺台免費咖啡機是很聰明的決定。 參考文獻： Dipayan Biswas et al. Caffeine’s Effects on Consumer Spending. Journal of Marketing, published online June 11, 2022; doi: 10.1177/00222429221109247

  圖片來源： 維基百科 咖啡因（caffeine）應該是世界上最廣泛使用的生物鹼了。咖啡、可樂、茶裡面都有咖啡因，很多人早上都需要一杯咖啡或茶，熬夜時更少不了一杯咖啡或一杯茶。而許多號稱有維他命B群的提神飲料，其實主要的提神成分都是咖啡因。 在2016年，有研究團隊 發現 ，在蔗糖水加入與自然界花蜜中一樣濃度的咖啡因，可讓蜜蜂（honeybee）造訪花的頻率提高。但是授粉者不光是蜜蜂，還有其他的昆蟲一樣會採蜜與授粉。 最近的研究發現，咖啡因也能提高歐洲熊蜂（ Bombus terrestris ）對花香的記憶。 研究團隊選取了86隻歐洲熊蜂，將牠們分成三組。第一組在喝加了咖啡因的蔗糖水時，同時也讓牠們聞到草莓花的香味；第二組則是喝蔗糖水同時聞到草莓花的香味；第三組則只讓牠們喝蔗糖水。 接著，他們把這些歐洲熊蜂釋放到人工空間中。這個空間內有兩種人造花，一種有草莓的香味，另一種則有其他的香味。 結果發現：第一組有70.4%的歐洲熊蜂先去找了有草莓香味的花；第二組則有60%的歐洲熊蜂先去找了有草莓香味的花；第三組則只有44.8%先去找了有草莓香味的花。 不過，這個偏好並沒有持續很久。有意思的是，咖啡因除了在短時間內影響蜜蜂對花朵的選擇外，它也會讓蜜蜂採蜜的效率上升。 目前使用人工養殖的蜜蜂來授粉，已經成為趨勢；或許可利用咖啡因來提升蜜蜂與熊蜂們對目標作物的記憶，讓人工養殖的授粉者授粉的效率進一步提升。 參考文獻： Sarah E.J. Arnold, Jan-Hendrik Dudenhöffer, Michelle T. Fountain, Katie L. James, David R. Hall, Dudley I. Farman, Felix L. Wäckers, Philip C. Stevenson. Bumble bees show an induced preference for flowers when primed with caffeinated nectar and a target floral odor. Current Biology, 2021; DOI: 10.1016/j.cub.2021.06.068

  圖片來源：維基百科 你喝咖啡嗎？含咖啡因的飲料可說是全世界最多人飲用的飲料，大約80%的成人每天都會喝含咖啡因的飲料。並不是喝咖啡才會攝取到咖啡因，能量飲料、可樂也都含有咖啡因；尤其是能量飲料的咖啡因真的不低。 咖啡喝多少算太多？或者說含咖啡因的飲料喝多少算太多？根據 Mayo Clinic的資料 ，一般人一天攝取400毫克的咖啡因（相當於四杯左右的咖啡）都可說是安全的，當然如果是孕婦、兒童、心臟有狀況的人，這個量就僅供參考了。 最近的一個研究發現，在短時間內攝取800毫克的咖啡因，會造成身體分泌鈣質增加77%，提高了罹患骨質疏鬆（osteoporosis）的風險。 當然，800毫克相當於八杯咖啡。雖然一天喝那麼多咖啡的人可能不多，但許多能量飲料裡面所含的咖啡因其實並不低；濃縮能量飲每30毫升（一份）中就有215毫克的咖啡因，所以只要喝3-4份就可達到800毫克了。 許多能量飲料刻意強調維生素B群的部分，但其實真正會讓人提振精神的部分是咖啡因而非維生素B群；所以下次喝能量飲料的時候，最好仔細看一下咖啡因的含量，不要一瓶接一瓶喔。 參考文獻： Stephanie E. Reuter et al. The effect of high-dose, short-term caffeine intake on the renal clearance of calcium, sodium and creatinine in healthy adults. British Journal of Clinical Pharmacology, published online April 14, 2021; doi: 10.1111/bcp.14856

  DNA與組蛋白（histone）形成染色質。圖片來源： 維基百科 。 表觀遺傳學（epigenetics）--指得是不透過改變DNA序列但仍能遺傳到下一代的現象--最近這幾年很熱門。其中一種機制是透過改變DNA纏繞組蛋白（histone）的方式，造成基因表達的改變。 我們的遺傳物質是由DNA構成，但這些長長的DNA在細胞中藉著組蛋白們的幫助，井然有序地纏繞起來。每146鹼基對的DNA纏繞著由八個組蛋白所構成的結構（這八個組蛋白為H2A, H2B, H3, H4），形成所謂的「核小體」（nucleosome），一個個的核小體之間又有組蛋白H1將它們連起來。當某一段DNA被甲基化或它所纏繞的組蛋白被甲基化時，會使得DNA的結構更加縮緊或鬆開。如果是縮緊（形成所謂的「異染色質」[heterochromatin]），那麼這一段基因就不能被轉錄（transcription），所以也不會被表現；如果是鬆開（形成所謂的「真染色質」[euchromatin]），那麼這一段基因就可以透過轉錄被表現出來。 這類的機制，過去比較有名的是DNA的甲基化（methylation），而最近發表在《自然》雜誌上的研究發現了細胞可以透過將組蛋白H3的第九個胺基酸（離胺酸）甲基化，使該區段的染色質成為異染色質，從而使細胞對咖啡因產生抗性。 來自愛丁堡大學的研究團隊，以裂殖酵母（ Schizosaccharomyces pombe ）為實驗材料，將裂殖酵母以咖啡因處理後，裂殖酵母會因為組蛋白H3的第九個胺基酸甲基化（H3K9me）而對咖啡因產生抗性。 裂殖酵母除了對咖啡因產生抗性，H3K9me的變化也使它們的兩個酵素的表現改變：其中負責將H3K9me上的甲基移除的去甲基酶（demethylase）Epe1的表現會減少，而乙醯轉移酶（acetyltransferase）Mst2的表現會上升。Epe1表現減少使得H3K9me的改變可遺傳到下一代，使得這些對咖啡因有抗性的裂殖酵母，在細胞分裂後仍對咖啡因有抗性。 有趣的是，這些對咖啡因有抗性的裂殖酵母，對某些抗真菌的藥劑也有抗性：這讓研究團隊們想到，如果能應用到高等植物：也就是說，如果被咖啡因處理過的植物，也對咖啡因產生抗性、從而對某些抗真菌的藥劑產生抗性的話，未來可以應用這個現象，在噴灑抗真菌藥劑時，或可提高使用的劑量？當然這只是一個想法，能不...