【打開「新冠病毒」的潘朵拉盒子】
2019年11月17日,中國湖北省武漢市一張胸部電腦斷層掃描(CT)影像出現毛玻璃狀結節(nodule),疑似新型肺炎病例,病因成謎。隨著年關將近,人們在12月開始頻繁奔波各地,武漢市位居中國交通樞紐,陸續發現數起新型肺炎的病例。疫情似乎悄悄蔓延。
同年12月30日武漢中心醫院醫師李文亮透過網路社群通知同事,華南海鮮市場出現類似嚴重急性呼吸道症候群(SARS)的病患,應小心防護。不幸的是,李文亮醫師因這種新型肺炎於今年2月7日病逝於武漢金銀潭醫院。
英國醫學期刊《刺絡針》(Lancet)特別於2月18日發文悼念李文亮,引述了美國約翰霍普金斯大學彭博公衛學院主任英格勒斯比(Tom Inglesby)的一句話:「世界上最重要的預警系統是,醫護人員意識到某種新疾病正在出現,然後發出警報。」
醫學界現在清楚知道這種新疾病是由人傳人的新冠病毒(SARS-CoV-2)所引起,命名為嚴重特殊傳染性肺炎。但人們太晚意識到「吹哨人」發出的警報,低估新冠病毒的傳染力,疫情迅速從中國傳到新加坡、韓國、日本等亞洲區域,蔓延到歐洲地區(特別是義大利以及西班牙),再擴散至美洲地區(美國紐約成為重災區),死亡和感染病例以指數型曲線與日俱增,人類正面臨21世紀的瘟疫[1]。
■什麼是病毒
病毒是一種寄生在於細胞內的微小生物體,感染的對象涵蓋細菌、古菌和所有的真核生物。病毒的構造極為簡單,主要包括四層結構,由內而外依序為:位於核心的遺傳物質、蛋白質構成的衣殼、源自於宿主細胞膜的脂質外套膜、以及具有宿主專一性的特殊蛋白質。
某些病毒的構造甚至更為精簡,不具有外套膜。由於缺乏複製遺傳物質與合成蛋白質所需的材料和環境元素,病毒的生存繁殖需要完全仰賴宿主細胞;而脫離細胞體的病毒,其活性可以維持數分到數小時不等。
目前已知的病毒種類共有489種病毒,因病毒具有高突變率,衍生出的亞種通常具有不同程度的感染力和致病性。除此之外,病毒毒性的差異亦見於不同的宿主物種間。隨著自然環境變遷的壓力與日俱增,似乎也加速了病毒演化的時程:擴大感染的物種範圍以及產生新種病毒。
以近數十年來侵襲人類的新變異株或新種病毒為例,有些已經成功地潛伏在人類的群落裡(如:愛滋病毒);而毒性強的新變異株(如:伊波拉病毒、 SARS病毒),則以低致病性的形態潛藏於原始的宿主物種當中。這些現象投映出病毒演變的縮影,也展現了病毒病絕佳的可變性和適應力。
病毒的起源現今仍未有定論,若從部份病毒基因的相似性橫跨了原藻以至於脊椎動物的角度來看,病毒可能是演化上最原始的生命形態;然而,另一種說法是:細胞的基因組意外地分割出可以獨立複製的基因片段,形成病毒顆粒的前身。無論如何,可以確定的是,精巧詭變的生存策略足以讓病毒成為演化長河中最淵遠流長的物種[2]。
■病毒與人
傳染病的流行,常常會影響人類的所有活動。歷史上的社會榮枯、文化起落、宗教興滅、政體變革、產業轉型、科技發展,都和傳染病的流行有密切的關係。戰爭的勝敗也可決定於傳染病的蔓延。在中世紀的圍城戰爭中,曾經將黑死病患者的屍體當作武器,以強力彈弓拋擲到城堡裡,讓守城敵軍得病死亡,進而不戰而勝。
■影響人類至巨的流行病毒
當新種病毒出現時,所有人類對它都沒有抵抗力,一旦傳染開來,流行就大為爆發,使得民眾陷入一無所知的高度恐慌當中。像二十世紀的多次流行性感冒、愛滋病和狂牛症等,在擴散蔓延的初期,帶給人們極度懸疑的不確定性和不安全感。
一直等到醫學界闡明了感染途徑及擴散風險、重症與致死比例、易感受宿主特徵、病原體真面目、有效防治措施之後,人們才逐漸消滅心中的不安[3]。
■會感染人類的冠狀病毒
會感染人類的冠狀病毒包括:引起輕微症狀的人類冠狀病毒OC43、HKU1、NL63、229E,以及引起嚴重症狀的中東呼吸症候群冠狀病毒(MERS-CoV)、嚴重急性呼吸道症候群冠狀病毒(SARS-CoV)、新冠病毒。
從基因組分析可發現,新冠病毒與SARS病毒基因相同度約有80%,複製酶的胺基酸序列相同度達到94%,表明這兩種病毒屬於同一類;而新冠病毒與中國雲南當地的中華菊頭蝠(Rhinolophus affinis)冠狀病毒RaTG13整體基因相同度更達到96%,代表演化關係更接近。
但如果比較與感染細胞直接相關的棘蛋白(spike protein)基因組,新冠病毒與中華菊頭蝠(Rhinolophus affinis)冠狀病毒RaTG13的相同度高達93%,與SARS病毒的相同度卻只有75%左右,因此科學家已排除新冠病毒與SARS病毒的同源關係[1]。
■病毒是比人類更高級的存在!
科學家們尊稱為「冠狀病毒之父」的中研院院士、病毒學家賴明詔在 30 年前開始投入冠狀病毒研究,那時冠狀病毒被認為只是「感冒病毒」,研究的人少,非常冷門,連申請研究經費時,他都要再三強調「冠狀病毒未來會很重要」,才能順利過關。
直到 2003 年,亞洲地區爆發 SARS 疫情,才讓冠狀病毒成為病毒學研究的大熱門,更發現這或許是對人類最有威脅性的一種病毒。賴明詔院士直言「人類不可能比得過病毒,冠狀病毒比冠狀病毒學家還要聰明,病毒一定有很多奇妙的方法,可以把不可能的事情變成可能。」
■賴明詔院士:「永遠會有新興病毒出現」
病毒可以分成 DNA 病毒、RNA 病毒 2 種,DNA 病毒在複製的時候,需要複製雙股的基因,還要經過轉譯的作用;所以速度比較慢、也比較不容易突變、進化,相對來說是比較好控制的病毒。
但 RNA 病毒只有單股,複製速度快、又容易突變,相對來說比較難控制,像是愛滋病病毒就是 RNA 病毒,它也是世界上最難治療的疾病之一。
賴明詔院士說,而冠狀病毒又是 RNA 病毒中,最特別的病毒。「它有世界最長的 RNA 基因,有 3 萬個鹼基(承載基因的單位),理論上這樣的基因不應該存在,因為 RNA 複製時常常會出錯,所以超過 1 萬個鹼基之後,很多基因就會失去功能。但冠狀病毒可以遠遠超過這個數目,必然有個改變,可以去彌補出錯的問題。」賴明詔院士說。
而這次的新冠病毒又比以往的 SARS 傳播力更強,賴明詔院士說,「新型冠狀病毒跟 SARS 的病毒是很相近,但病毒受體的附著力將近高了 20 倍,可能是因為這樣所以傳播力很高,這是非常、非常奇怪的,我們以為新的病毒突變以後不會附著在受體,但附著力反而增加這麼多。」
在這樣的狀況下,賴明詔院士說,不管是動物跟動物接觸、還是動物跟人接觸,都可能產生出新的病毒,「只要接觸越來越多,我相信這個新的病毒會不斷的、繼續產生,而且會持續演化。」
■蝙蝠是冠狀病毒最重要的動物關鍵
跟冠狀病毒最緊密連結的動物,其實是「蝙蝠」。雖然很多動物身上都會帶有冠狀病毒,但目前觀察到的動物,只有蝙蝠可以跟冠狀病毒完全和平相處。
台灣病毒學權威、研究病毒數十年的徐明達教授說:「因為蝙蝠本身有很多可以抑制病毒發展的因素,一個是牠會製造很多干擾素,抑制病毒的發展,但是製造太多干擾素會影響細胞的活性,讓感染更厲害;但冠狀病毒在人身上,不會引起干擾素的製造,而蝙蝠有另外一些因素,很多干擾素也不會影響細胞。」徐明達教授說。
再加上蝙蝠的壽命很長,有的甚至可以存活四十年,種類又多、因此會帶有變種的病毒,同時數量也很多,病毒產生也多,所以影響的範圍也特別的大。
徐明達教授說「所以蝙蝠可以帶著病毒到處飛,到處去接觸(感染別人)」,但人類直接接觸到蝙蝠的機會很少,即使接觸也不容易直接引起突變,雖然(新冠病毒)跟蝙蝠定序有 96% 相似度,其中最重要的細胞受體的蛋白質不一樣,所以一定是有經過別的動物,經過變化,才變成新冠病毒。」
「這就是中間宿主。」林口長庚副院長、也是感染科醫師的邱政洵說,「冠狀病毒的自然宿主是果子狸跟蝙蝠,病毒接觸到中間宿主可能會停留一下,再傳染給人,但因為人不是自然宿主,病毒不會跟我們共存傳很久,所以之前像是 SARS、MERS 才會被控制住。」
所以邱政洵醫師很樂觀的認為,只要人類控制好跟動物的界線、不要輕易接觸野生動物、不要侵犯動物的領域,保持防疫觀念,新冠病毒還是有機會可以完全消失[4]。
2003年,SARS來襲。相隔17年後,新冠病毒帶著超強的感染力襲捲而來,現代文明社會遭受前所未見的打擊,幾乎全面停擺。面對不斷演變的新冠病毒,科學家在基因組定序、結構生物學、公衛及流行病防治等領域有了長足的進步,在短短數個月內,我們已能一窺新冠病毒的面貌及作用機制,同時擬定治療策略。
即使潘朵拉的盒子已經打開,這些無價的科學研究讓我們面對疫情時不會一籌莫展。在黎明來臨之際,世界必須團結一致,共同對付這個危險的敵人,相信不久之後,我們能戰勝這場嚴峻的瘟疫[1]。
【Reference】
1.來源
➤➤資料
[1] 《科學人》粉絲團「打開新冠病毒的潘朵拉盒子」:https://bit.ly/3BM5a9e、(Yahoo新聞)https://bit.ly/2YkoITx
[2](臺灣醫學會)「什麼是病毒」:http://www.fma.org.tw/2009/bio-1.html
[3](國研院國網中心 )「病毒與人-從SARS的流行談起 (▸演講人/陳建仁) (科學發展 2003年6月,366期)」:http://science.nchc.org.tw/science/science2005/Papers/c4academician/9206-08.pdf
[4](Heho健康)「病毒是比人類更高級的存在!台灣 4 大病毒學家:新病毒會不斷產生,只求和平共存」:https://heho.com.tw/archives/93282
➤➤照片
[1]科學家揭露新冠病毒基因組和棘蛋白胺基酸序列,探索其感染機制。
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同時也有1部Youtube影片,追蹤數超過8,140的網紅Mama College,也在其Youtube影片中提到,產前的篩檢項目中,染色體檢查是相當重要的一項,尤其是高齡產婦或是流產高發生群孕婦。 Why do we need Prenatal Screening in the first trimester? 什麼是染色體?What is chromosome? 染色體是儲存人類遺傳訊息「基因」的結構, ...
人類基因數目 在 讀書e誌 Facebook 的最佳解答
***生命科學閱讀之2*** (有中文版)
蕭邦的小夜曲轉成DNA編碼,竟然神似DNA聚合酶的結構,難道生命的密碼是像編曲一樣譜出來的嗎?
如果想要對DNA,RNA,和基因有一些認識可是又擔心太多專有名詞的障礙,這本科普書籍會是非常好的選擇。作者其實是很有深度了解的科學作者,卻用幽默的筆觸和絕妙的比喻讓我邊讀邊笑。開宗明義他就說到自己和基因有一種特別的緣份,畢竟他的爸爸叫做 Gene ,媽媽叫做 Jean (兩個名字跟英文的“基因” 讀法一樣),所以去研究基因也是他的宿命吧!
書本的前半部,用生動有趣的故事說明基因與DNA的科學發展史。這當中真是各路人馬都有,只要有強烈的好奇心和不受主流影響的新觀點,加上追根究底的研究精神,就成就出許多科學發現的進展。當中除了正常的科學家,也有瘋狂的科學家 (會想出一些令人匪夷所思的實驗,而當事人卻又著迷不已)。當中有不少斜槓科學家,如修道院中聚精會神種豌豆的孟德爾 (立刻想起國中生物,顯性隱性基因那一章),還有出道時被冠上男性名字,熱愛做實驗的美國修女。因著時代的背景,因著每個人顯明古怪的個性,也因著人性當中的爭競和忌妒,讓整個發展史顯得超級戲劇性。也讓人讚嘆這些時而合作,時而的敵對,時而在群組中互相攻擊的科學家們,不知不覺讓科學新發現一步一步的揭開來了。
另外,有許多的篇章在描述基因對人類的影響。不管是個人健康,個人的怪癖,群體的行為,文化藝術與歷史,甚至是人類在地球上為什麼能繼續生存,都一再看到這個生命的密碼所扮演的角色。書名所指的小提琴家就是帕格尼尼,他有著異於常人的大手,軟Q的關節和靈活的手指,讓他可以演奏出一些很變態的小提琴技巧。科學家們推測他的DNA所造成膠原蛋白不足,雖然給了他演奏上的優勢,卻讓他一生苦於各種疾病。當人們越來越明白DNA對我們的影響時,也開始有人對過去的名人DNA有興趣研究。不管是近代名人(愛因斯坦的大腦到底有什麼不同才會這麼聰明?)或是古代的木乃伊,幾乎都沒有逃過這樣的好奇心。甚至是一些虛構人物也被抓出來診斷 (研究者信誓旦旦的說福爾摩斯有亞斯伯格症,而黑武士應該是遺傳了邊緣人格障礙?)
當DNA被解碼出來之後,人們也發現這麼長一串編碼要怎麼解讀才是重點,這也是個持續在探索的謎。還有近年來關於表徵基因 (epigenetics, 外在因素造成的基因變化)的看法,好像看到人體雖然染色體數目少,但因著表徵基因給予不同的指令而如此多元 (有點像是類似的手機硬體,可以讓不同軟體定義的APP程式在上面做各種不同的事)。
讀完這本有趣的書,看見DNA的編碼,從我們還在母腹中就編織著關於我們這個人的特質,一直到成長之後的影響,深覺得每一個人的受造是如此奇妙可畏。不要小看你在這世上的獨一無二,也要好保守手這個獨一無二的身體健康喔!
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開燈聚會續集 - 狂隆討血債 33
以下內容是文藝創作,純屬虛構,敬請讀者注意
使者說出喪屍病毒的起源和特性。喪屍病毒是人類不曾接觸過的「生命體」。它被稱為喪屍病毒因為它可以將生命體變成無生命體,即是將人變成喪屍。
1992年,一位英國生物學家無意中發現巨大病毒。病毒十分細小,光學顯微鏡無法看見,這東西可以用光學顯微鏡觀察。他以為這是微生物,研究卻顯示那不是生物。這位研究員丟了工作,從生物實驗室轉行到五金店工作。11年後,即是2003年,一位生物學家將他當年研究樣本送到法國進行基因排序,發現那是前所未見的巨大病毒,稱為美美病毒。以愛滋病毒為例,有12個基因。巨大的美美病毒比一般細菌還要大,有千多個基因。2008年,科學家發現另一巨大病毒媽媽病毒。媽媽病毒被細小病毒入侵。那就是說,病毒感染病毒。巨大病毒不符合生物學原則。它有時是死物,有時是生物,有時是死物與生物之間。被它感染的生物可以變成死物,它卻因此變成生物。
生物進化過程十分奇妙,有一段時間大型生物大量滅絕,例如恐龍在很短時間集體絕種。現在的理論是隕石撞地球令到恐龍絕種。問題是,不同種類的恐龍同時絕種,哺乳類動物卻沒有絕種。雞是恐龍後代也沒有絕種。因此,有些科學家認為恐龍感染了不知道甚麼病源,集體滅絕。令恐龍滅絕的不明病源可能是巨大病毒。
人類第一次確認巨大病毒存在是2003年,只是十多年前的事情。巨大病毒一直和人類存在數十萬年,人類有了高科技還不知道它們的存在。因為巨大病毒對人類生活沒有甚麼影響。到現在為止,巨大病毒主要入侵變形蟲那樣的單細胞生物,不是人類的病源體。
巨大病毒可能像滅絕恐龍那樣滅絕哺乳類動物。它們結構複雜,曾經發現巨大某些病毒的基因數目達到人類基因的十份之一。
我說,「夠了,夠了。你們不用再說那些巨大病毒。它們不是人類病源體。對人類沒有甚麼影響。不明白你們擔心甚麼。」
使者,「全球升溫,大量凍土溶解將遠古微生物和巨大病毒送入大海和河流。溶解出來的巨大病毒包括遠古時代的喪屍病毒。相信這種喪屍病毒在遠古時代感染大型生物及令到大量生物絕種。2018年,強國科學家將這種喪屍病毒起死回生,在武漢病毒實驗室連同死屍皮病毒一起深入研究。結果,死屍皮病毒洩漏。2021年1月,我們才知道洩漏死屍皮病毒的時候連同喪屍病毒也漏了出來。實驗室的人染病之後變成沒有思想的喪屍,全身潰爛,既是生物又是死物。喪屍病毒的傳染力低於死屍皮病毒,但是染病的後果十分嚴重,死亡率是百份之一百。」
莎蓮娜插咀,「死屍皮在2020年年初突然封城,即使餓死人也不讓人們離開住所。喪屍病毒個案跟著消失,本來以為事過情遷。怎料到2020年年底,喪屍病毒再次出現。死屍皮突然在多個城市實施戰時狀態,還興建大量方艙醫院。他們不是怕死屍皮病毒,是怕喪屍病毒。」
我問,「說笑嗎? 遠古時代的病毒挖出來還可以起死回生? 」
使者,「2007年,科學家從南極冰層深處挖出800萬年前遠古微生物並且將它復活。」
老天爺,這次是喪屍圍城真人版。面對這麼恐怖的事情,當然走為上著。我向使者及莎蓮娜說聲再見,祝他們成功對抗喪屍病毒。
莎蓮娜,「狂隆,事到如今,你怎能置身事外? 」
我說,「大姐,說話要有道理。我甚麼時候和喪屍病毒扯上關係。一直與我無關的事情,我如何置身事外? 」
莎蓮娜,「你是開燈會的人。開燈會的事情就是你的事情。」
我只好坐下來。唉,年老無知誤入妖教,無話可說。
人類基因數目 在 Mama College Youtube 的最佳解答
產前的篩檢項目中,染色體檢查是相當重要的一項,尤其是高齡產婦或是流產高發生群孕婦。
Why do we need Prenatal Screening in the first trimester?
什麼是染色體?What is chromosome?
染色體是儲存人類遺傳訊息「基因」的結構, 正常嬰兒細胞染色體共有23對46條染色體.,分別來自父母雙方.
Chromosomes are a DNA, it dictates who we are, how we look like and our personality. Humans have 23 pairs of chromosomes, one set from each parent.
前22對叫做體染色體, 最後一對為性染色體(sex chromosomes),乃因決定人類性別. 正常男性帶著XY性染色體,女性為XX
Our 23rd pair of chromosomes dictates if we are male are female. XX being female, XY being male.
染色體異常 Chromosomes abnormality
染色體疾病的分類
染色體疾病可分為三大類:即數目異常、結構異常及混合有兩種或兩種以上細胞核型的拼湊型異常。
If there is any mismatch, addition or deletion in any of the 23 pairs chromosomes, mothers may have a miscarriage or infant may be born to have genetic defects, growth retardation or shorter lifespan.
「唐氏綜合症」(T21) 的嬰兒於在第21號染色體多一條所致,故這些嬰兒有47條,影響他們的外觀、身體及智力發展. 大約700人之中有一名會有唐氏綜合症。
Down Syndrome occurs when there is an extra chromosome 21.
除了第21對染色體,第13 「巴陶氏症」和18 「愛德華氏綜合症」對亦常見出現出錯問題,惟對胎兒發展影響更大,此類孩子通常難以生存。
艾德華氏症
艾德華氏症(Edwards syndrome)即三染色體18症,發生率約為每7,000個活產當中會出現一例,女性患者遠多於男性
Edwards Syndrome occurs when there is an extra chromosome 18.
巴陶氏症
巴陶氏症(Patau syndrome)即三染色體13症,
此症的發生率約為每20,000個活產兒會出現一例,由於13號染色體帶有較多的基因數,因此13號三染色體症會造成相當嚴重的傷害,其平均壽命約只有4~6個月,絕大多數的患兒在三歲以前均會夭折。
Patau syndrome occurs when there is an extra 13 chromosome.
透納氏症
透納氏症(Turner's syndrome)又稱為X單染色體症(monosomy X), 這是唯一失去一整個染色體仍能存活的疾病。即使如此,大多數的X單染色體症胎兒在懷孕早期便自然流產或胎死腹中。
Turner's Syndrome occurs when one X chromosome is missing.
篩查測試去計算胎兒染色體綜合症的風險(或機會)
產前的篩檢項目中,染色體檢查是相當重要的一項,尤其是高齡產婦或是流產高發生群孕婦。
Therefore, it is important to have prenatal screening during the 9th-12th weeks of pregnancy.
Please watch the next video to find out what prenatal screening suits you.
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Kayi
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