Monthly Archives: 八月 2014

伊波拉病毒(Ebola virus)—病毒的防制

伊波拉病毒(Ebola virus)—病毒的防制

伊波拉病毒最早在1976年於非洲剛果民主共和國和非洲蘇丹共和國被發現,而此病毒的命名則是以非洲剛果民主共和國的伊波拉河來命名,因伊波拉河流域接近伊波拉病毒首次爆發此疾病的部落。從1976年迄今為止,伊波拉病毒最大規模的爆發是在2014年的西非伊波拉病毒疫情(截至2014年8月此波疫情仍在持續爆發中),影響的範圍在西非的幾內亞,賴比瑞亞,獅子山,和奈及利亞等地。 伊波拉病毒是一種病毒性人畜共通傳染病,傳染的途徑通常是藉由體液、黏膜、皮膚等接觸造成感染。由於伊波拉病毒的高致命性,且目前尚無任何對此病毒有效的疫苗,因此伊波拉病毒被列為生物性危害第四級的病毒。 目前對於生物性危害的等級,大多都是以美國的疾病管制中心(CDC)所規範的四個等級為主,其中包括有: 第一級: 定義:對於人類以及動物的危害較為輕微,而且對於環境的危害也較輕的生物為害物質。列在此等級的生物為害物質有大腸桿菌、枯草桿菌、水痘……等等。 第二級: 定義:對於人類及動物的危害為中等,但對環境的危害較為輕微的生物為害物質。列在此等級的生物為害物質有甲型流感病毒、萊姆病、沙門氏桿菌、A型肝炎、B型肝炎、C型肝炎、腮腺炎、痲疹等、狂牛症疾病……等等的病原體。 第三級: 定義:對於人類及動物的危害為高等,但對環境的危害較為輕度的生物為害物質。列在此等級的生物為害物質有天花病毒、結核桿菌、炭疽桿菌、瘧疾、黃熱病、斑疹傷寒、SARS、西尼羅河病毒、HIV……等等之病原體。 第四級: 定義:對於人類及動物的危害為最高等,對於環境的危害為最高等的生物為害物質。而且尚未發現任何有效疫苗或治療方法。列在此等級的生物為害物質有漢他病毒、拉薩病毒、伊波拉病毒、馬爾堡病毒、玻利維亞出血熱、阿根廷出血熱……等等出血熱疾病的病毒。

伊波拉病毒(Ebola virus)— 病毒的分類與特徵(下)

雷斯頓伊波拉病毒(Reston ebolavirus)是在1989年,首次在美國維珍尼亞州雷斯頓地區,一群從菲律賓進口的食蟹猴(Macaca fascicularis)身上發現。雷斯頓伊波拉病毒對猴子有很高的致死率,但目前並未發現該病毒對人類有致命性的危險。 象牙海岸伊波拉病毒(Taï Forest ebolavirus)是在1994年,首次於象牙海岸的塔伊國家公園內,在森林中死亡的兩隻黑猩猩屍體上被發現。在檢查兩隻黑猩猩屍體的時候,檢驗人員發現在心臟內本應凝固的血液,卻是棕色的顏色而且液化呈液態的狀態,內臟的外觀並沒有明顯受到傷害的痕跡,而肺臟中卻積滿血液。將黑猩猩身上採到的組織,去做進一步的研究結果顯示,此病毒與1976年爆發的薩伊伊波拉病毒及蘇丹伊波拉病毒親緣關係十分接近。1994年後,發現到更多死亡的黑猩猩,對該病毒傳播途徑研究的結果,推測感染的來源可能是一隻被黑猩猩捕食且帶有象牙海岸伊波拉病毒的疣猴。在研究黑猩猩屍體的過程中,有一位研究人員感染此病毒,出現了類似登革熱感染時會有的病狀,並在一周後被送到瑞士治療,兩周後出院,在感染病毒的六星期之後完全康復。
伊波拉病毒(Ebola virus)—病毒的分類與特徵(上)

伊波拉病毒(Ebola virus)—病毒的分類與特徵(上)

伊波拉病毒(Ebola virus, 又譯埃博拉病毒),一個大家耳熟能詳,但也令人聞之色變的名詞,在1995年的電影「危機總動員」中就是以伊波拉病毒為題材所拍攝而成的故事。在今年,2014年,位於西非伊波拉病毒的疫情大爆發,與歷年相比感染人數與死亡人數都達歷史上的最高峰(圖一),對於全世界來說這是個很嚴重的公衛問題。伊波拉病毒又被稱之為新世紀黑死病,這病毒究竟是什麼? 伊波拉病毒在病毒的生物分類階層中,屬於單股反鏈病毒目(Mononegavirales)底下,絲狀病毒科(Filoviridae),伊波拉病毒屬(Ebolavirus)的病毒,此屬的病毒總共包含五個種,分別是薩伊伊波拉病毒(Zaire ebolavirus),蘇丹伊波拉病毒(Sudan ebolavirus),雷斯頓伊波拉病毒(Reston ebolavirus),象牙海岸伊波拉病毒(Taï Forest ebolavirus),本迪布焦波拉病毒(Bundibugyo ebolavirus)。病毒所屬的目,單股反鏈病毒目(Mononegavirales),為一種感染脊椎動物的病毒目,是屬於核糖核酸病毒(RNA virus)的一種,又稱為RNA病毒。RNA病毒,顧名思義,此類病毒的遺傳物質是RNA,與DNA病毒相較之下,RNA病毒的變異性較高,若病毒持續的變異,那麼做出來的疫苗就只有對某種變種有效,而對於其他種病毒變種無效,像是每年都會爆發的流感病毒也是屬於RNA病毒的一種,也就因為RNA病毒高變異度的原因,造成RNA病毒難以製造出有效疫苗出來預防感染。 伊波拉病毒的五個種的命名,是以此病毒種首次爆發的發生地來命名的,其中,薩伊伊波拉病毒(Zaire ebolavirus)(圖二)對人類的致死率高達90%,是在1976年8月26日首次於薩伊北邊城鎮爆發時被發現的。薩伊伊波拉病毒的首例個案紀錄是44歲教師Mabalo Lokela,在當時患者他高燒後去醫院診療,其症狀被醫生診斷為疑似瘧疾感染,並用奎寧注射的方式來治療患者,接受治療一週後患者病情卻惡化,且無法控制的嘔吐,帶血腹瀉、頭痛、暈眩伴隨呼吸困難,並開始自口、耳、鼻、直腸等多處開始出血,患者於9月18日死亡,從病發到死亡整個病程只有兩週時間。
伊波拉病毒(II)-「無知與不信任」才是真正的敵人

伊波拉病毒(II)-「無知與不信任」才是真正的敵人

伊波拉病毒屬於第四級病毒。約瑟夫‧麥柯明克─規劃建置美國疾病控制中心熱實驗室,同時也是伊波拉病毒專家─在1997年出版的《第四級病毒》一書開頭寫著:「『第四級』是在實驗室裡工作,生物安全分級的最高級,列入此類分級的多是具有高度危險或者不明的物質,極有可能使操作的科學家染上致命疾病。…這類實驗室都是單獨一棟房子,如與其他單位同在一棟房子,也必須完全隔離。…所有的工作人員均須穿上隔離衣,以維生設備供應氧氣(圖二)。實驗室有特殊的設計,防止危險物質外洩。」足以呈現伊波拉病毒的危險性。 伊波拉病毒的傳染途徑為透過接觸受感染的果蝠直接傳染給人,或透過中間宿主如猴、猿、豬等再傳染給人。人與人之間則需透過直接接觸被感染者或其屍體之血液、精液、分泌物、器官,或間接接觸被感染者體液污染的環境而感染,並不似流行感冒病毒可經由空氣傳染。病毒檢測方式包含下列幾種:(1) 取發病10天內病人的血液、體液、或咽喉擦拭液,在P4等級實驗室中以Vero E6細胞培養分離病毒。(2) 取死亡病人頸部皮膚做生檢,或以福馬林固定後進行免疫組織化學染色法檢測病毒抗原。(3) PCR檢測病毒基因,此為最快速準確的檢測法。(4) 用ELISA或免疫螢光法檢測IgG抗體亦為快速檢測法之一,但免疫螢光檢測法誤判機率較高。 伊波拉病毒固然致命,但防疫戰真正的敵人不僅是病毒本身,更是與饑荒、貧窮一同蔓延在非洲大陸上的「無知」。伊波拉病毒潛伏在人體內的2天到21天期間不具傳染力,一旦出現症狀後傳染性則隨病程演進而增加,甚至病人痊癒後,只要血液或分泌物有殘存伊波拉病毒便仍具傳染力,在無任何防護措施下接觸疾病末期病患的血、體液或屍體,被感染的危險性最高,但當地民眾持續使用無效的方式(如用衣服遮住口鼻)防止自己被感染,並且堅持將死者盡快帶回安葬,完全暴露在高感染風險環境中,加劇疫情擴散。民眾的「無知加上不信任」常使冒著生命危險站上防疫第一線的人員倍感無奈與挫折,村民武裝禁止防疫人員進入已遭到伊波拉病毒感染的村落,「我們不想要任何的訪客,我們不想要與任何人接觸。」致命疾病警訊在缺乏衛生教育及防疫觀念的國家不僅沒有提高民眾配合度,反而增加防疫工作困境,人民視紅十字會或無國界醫生組織為伊波拉病毒的源頭,避之唯恐不及,不知道「誓死保衛家園,抵擋致死疾病侵入村落的行動」是將自己推向死神。另一方面,經濟學人報導非洲人民與政府的互信基礎薄弱導致失敗的風險溝通,政府善意宣導「避免接觸病患的血液、汗水,唾液,以及不要碰觸死者身體」卻被大多數人解讀為藉機散播另一波傳染病,醫療注射或防疫消毒等行為被曲解為試圖散播病毒,更遑論說服民眾採取防疫行為。正如麥柯明克在其書中寫道:「醫學、科學不是解決疫病的萬靈丹,我們必須通盤研究人口過剩、貧窮、都市化等問題…」。
伊波拉病毒(I)-與死亡共舞

伊波拉病毒(I)-與死亡共舞

世界衛生組織(WHO)於2014年8月8日宣佈全球進入伊波拉病毒國際公共衛生緊急事件。WHO表示在西非爆發的伊波拉疫情為40年來最嚴重的一次大爆發,有別於以往的是可透過航空交通傳播,使擴散範圍堪稱歷來最嚴重,截至8月4日止,伊波拉病毒確診、疑似和可能感染病例高達1711例,並已造成932人死亡。這隻病毒不僅將死亡陰影投射在非洲大陸上,且有向外擴散的態勢,近幾日香港發現境外移入疑似病例亦引起極大恐慌。 伊波拉病毒引起的伊波拉出血熱首次爆發於1976年的非洲薩伊及蘇丹,在1994、2004至2012年間非洲仍爆發數次疫情,但本次首度在西非爆發其擴散程度與帶來的恐慌遠遠超過以往,宛如1995年電影《危機總動員》真實上演。儘管國際性的公共衛生計畫已根絕不少致命的致病原,然而當2013年底伊波拉病毒再度躍上舞台時,人類對於這隻40年前已出現,致死率為50%-90%的病毒依然未發展出有效的控制對策。 病原特性 伊波拉病毒與流行性感冒病毒一樣為具有套膜的RNA病毒,因遺傳物質為RNA容易引發突變,增加病毒的不可預測及危險性。屬線狀病毒科(Filoviridae)伊波拉病毒屬(Ebolavirus),直徑約80 nm~970 nm長,具多型性(U和Y狀)(圖一)。依生物學特性不同又分五種株型,Bundibugyo、Zaire、Sudan等三株與非洲伊波拉疫情相關,另兩種Reston及Taï Forest則無關,Reston株型曾在菲律賓與中國被發現,會造成人類以外靈長類的致死出血性疾病,但感染人類個案極少且皆無臨床症狀。

知更鳥迷航記 European robin’s trek

知更鳥迷航記 European robin’s trek
高雄師範大學生物科技系許惇偉助理教授

認路回家,是動物的本能。人們早就觀察到小至昆蟲大致飛禽走獸,動物似乎都有精密的內建導航系統,可以準確的移動順利返家。但牠們是怎麼辦到的?

前牛津大學的動物行為學泰斗丁伯根(Nikolaas Tinbergen, 1907-1988)多年前曾設計了一系列精密的實驗,證實胡蜂可以在能見度良好的狀態下,依靠視覺辨認巢穴附近的地理景觀而順利返家。但當時人們仍無法解釋,為何鳥類即使在天候不佳、星光黯淡而視線不清的夜晚,依然能準確的飛抵特定地點。

直到五十多年前,科學家經由精密實驗,確認鳥類的確能感知地磁線而用磁性取向準確調整方向飛抵目的地。伴隨著這個疑惑被適當排解後,人們馬上湧起的下一個疑問是「在通訊需求下,使得人造電磁波充斥周遭的現代,鳥類航行會受到電磁波干擾嗎?」這個問題多年來一直沒有嚴謹的科學實驗可以解答。

一群德國科學家在2004年至2006年間偶然間注意到在充斥著各種會發出電磁波的機械的大學校園內,知更鳥似乎在行進的過程中會方向感不佳偶有迷航,因此興起他們一探究竟的好奇心。

族群(Population)

族群(Population)
國立臺灣大學森林學系王家玲學士

生命層譜(biological spectrum)由小至大為:基因-細胞-器官-生物體-族群-社會。這生命層譜中,從生物體開始,到族群、社會,即屬於生態學研究的範圍。在生態學上,族群(population)是指生活在某一特定區域中的同種生物之集合。也可更簡單的定義為:同一分類系統之生物體的集合。所謂的同一分類系統,在生態學上通常指同種(species)而言。因此也可定義為屬於同一「種」的許多個體的集合,形成族群。

但因地理環境的限制,在隔離(isolation)的情況下,某一地點能夠互相交配之生物體群,稱為局部地域族群(local population)。族群會比單獨的生物體更具演化上的意義,因族群中的個體之間基因能互相交流,使族群的遺傳特性留存。而有性生殖能使基因重組,以適應環境變化。透過天擇(natural selection)的作用,在不同環境下,局部地域族群可能產生微小差異,像是不同顏色的花朵或葉片,便稱為生態品種。廣泛分布的植物,常由許多生態品種組成,若環境呈連續性的梯次變化,而隔離作用又不顯著時,則生態品種亦呈現逐漸的分化。這種連續的族群變化,稱為生態序列(ecocline)。

發現殭屍星球?

發現殭屍星球?
高瞻計畫特約編譯 柯廷龍/國立臺灣大學物理學系王名儒教授責任編輯

編譯來源:NASA’s Hubble Finds Supernova Star System Linked to Potential “Zombie Star”

天文學家很可能有機會藉由哈伯望遠鏡發現一種奇妙的現象:在一個微弱超新星(supernova)爆炸之後,留下了一顆與眾不同的「殭屍星球」(zombie star)。

這顆推論的「殭屍星球」原本該是顆白矮星(white dwarf),它隸屬於星系NGC1309,距離地球1.1億光年。專家們觀測到這顆星球的旁邊有個藍色星球的伴星(companion star)。白矮星從其伴星吸取能量,使得白矮星產生核融合反應(nuclear reaction)並且爆炸。

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本圖由上方的白色X符號,標記出NGC 1309螺旋狀星系中的2012Z超新星爆炸發生地點。兩張小圖是由哈伯望遠鏡在超新星爆炸前後捕獲的珍貴照片。(Image Credit: NASA, ESA)

這個超新星的名稱是SN2012Z,於2012年被Lick天文台的超新星搜尋團隊(Lick Observatory Supernova Search)發現。SN2012Z被歸類為Iax型超新星,目前天文學家已經觀測出30多個這種Iax型超新星,因為它的爆炸威力較弱,也有人稱這類現象為迷你超新星(mini-supernova)。

一般的超新星爆炸,通常會讓爆發的恆星毀滅殆盡,不過像Iax型這種超新星爆發,卻會留下苟延殘喘的白矮星。Iax型超新星與Ia型超新星相似,由於後者具有極大且固定的爆發強度,對於衡量宇宙星系間距離及其擴展非常重要。只可惜天文學家們還尚未獲得完整的la型超新星形成資料。所以若能夠觀察到 Iax型超新星的形成方式無疑是一大發現,讓人也能對Ia型超新星的形成機制有旁敲側擊的了解。

逸散

逸散 (Effusion)
國立臺灣大學 物理博士班 97級 鄭安良

當裝有氣體分子的容器外牆有一個微小的孔洞時,容器內的氣體分子會經由這個小洞慢慢的流出容器外。如果這個孔洞非常微小,在容器內氣體分子並不會明顯被改變其原本處於平衡的狀態,此時容器內氣體分子經由此微小孔洞流出到容器外的過程,我們就稱之為逸散(Effusion)。

然而,想要發生逸散的現象,容器的孔洞必須要多小呢?

我們知道平均自由徑 $$l$$ (Mean free path)的長度大約可以看成氣體分子之間自由的移動直到發生碰撞發生之前所走的距離,當氣體分子經過孔洞附近的區域,氣體分子溢出容器時沒有相互發生碰撞,也就是孔洞的直徑 $$D$$ 要小於氣體分子的平均自由徑的長度 $$l~(D<l)$$,這就是發生逸散時孔洞大小的條件。

羧酸衍生物 (Carboxylic acid derivatives)

羧酸衍生物 (Carboxylic acid derivatives)
國立臺灣師範大學化學系博士班一年級陳筱鳳

羧酸為含有羧基官能基團的有機酸化合物。羧基的化學性質由 $$\mathrm{C}\text{=}\mathrm{O}$$ 和 $$\mathrm{OH}$$ 相互影響呈現出,並非兩基團性質相加如此簡單[1],由於羧酸根負離子 $$(\mathrm{-{CO_2}^-})$$ 具有共軛結構,可藉由共振增加其穩定性,使得羥基上的氫原子較容易解離,羧酸在水溶液中呈酸性。

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