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【2015年諾貝爾物理獎特別報導】宇宙中的變色龍

【2015年諾貝爾物理獎特別報導】宇宙中的變色龍

【2015年諾貝爾物理獎特別報導】宇宙中的變色龍
科學Online特約編譯 葉承効/ 國立臺灣大學物理學系教授王名儒責任編輯

編譯來源:The chameleons of space

梶田隆章(Takaaki Kajita)與阿瑟•麥克唐納(Arthur B. McDonald)分別身為超級神岡(Super-Kamiokande)與薩德伯里微中子觀測站(Sudbury Neutrino Observatory)兩大研究團隊的核心科學家,他們發現了微中子在行進中因震盪作用而改變型態的現象,解開了微中子的謎團,並開創了全新的粒子物理研究領域。

梶田隆章於1998年的研究報告中提出微中子的變態現象。他們藉由蒐集宇宙射線與地球大氣層反應過後所產生的微中子,發覺微中子在由大氣層進入日本的超級神岡探測器的行進過程中會出現味的轉換。

與此同時,在地球的另一端,位於加拿大的薩德伯里微中子觀測站正在進行來自太陽的微中子研究。由阿瑟•麥克唐納所帶領的研究團隊也在2001年證明微中子的味轉換。

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【2015諾貝爾生醫獎特別報導】阿弗麥克素及青蒿素-對抗寄生蟲疾病的革命性治療法(三)

【2015諾貝爾生醫獎特別報導】阿弗麥克素及青蒿素-對抗寄生蟲疾病的革命性治療法(三)

阿弗麥克素及青蒿素-對抗寄生蟲疾病的革命性治療法(三)
(Avermectin and Artemisinin -Revolutionary Therapies against Parasitic Diseases (III))
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

連結:阿弗麥克素及青蒿素-對抗寄生蟲疾病的革命性治療法 (二)

瘧疾 : 全球威脅

早在西元前2000年,埃及與希臘早期、以及中國古代文獻,就有記載瘧疾是接觸傳染性疾病。瘧疾長久以來一直影響人類的生存,對人類基因體產生演化壓力,如不同族群有演化出不同的基因保護型式。例如,鐮形血球貧血症(Sickle-cell Disease)及地中海型貧血(Thalassemia),兩種先天性血液機能失常貧血者,較常被發現分佈於瘧疾高發生率區。「瘧疾(malaria)」名稱衍生於中世紀的義大利語,意旨「不潔的空氣」,起源於古羅馬人認為瘧疾來自沼澤的刺激性氣體。瘧疾是由單細胞寄生蟲-瘧原蟲(Plasmodium)所引起。有5種瘧原蟲能感染人類,導致發抖、發熱、及冒汗的週期性症狀。較嚴重的腦病變-腦部瘧疾以及死亡,通常是由鐮狀瘧原蟲(Plasmodium falciparum)所引起,而其它瘧原蟲引起的症狀通常較溫和。瘧疾是藉由瘧蚊(Anophele)傳播,當受瘧疾感染的雌性瘧蚊叮咬人類,它會將瘧原蟲孢子體(sporozoite)引入至血液中。該瘧原蟲孢子體會入侵肝細胞處,產生數千個能無性生殖的裂體性芽孢(merozoites),導致肝細胞破裂,裂體性芽孢被釋放至血液,被感染紅血球受到破壞,再釋放許多裂體性芽孢,去感染其它的正常紅血球。另外,寄生蟲的有性繁殖,則藉由吸血瘧蚊叮咬達成,以繼續它的生活史。

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2014諾貝爾化學獎的遺珠:結構光照明顯微法

2014諾貝爾化學獎的遺珠:結構光照明顯微法

2014諾貝爾化學獎的遺珠:結構光照明顯微法
東京大學化學所專案助理教授邱亮達 撰文/東京大學理學博士陳藹然 責任編輯

2014年諾貝爾化學獎頒給了「超高解析螢光顯微法」的開發者,得獎的顯微法包括 「受激放射消去顯微法」 (STED microscopy) 以及「光啟動定位顯微法」 (PALM)。然而,從事生物影像相關研究者應該大致上都同意在此二技術之外應還有一種超高解析顯微法 ─「結構光照明顯微法」 (SIM, structured-illumination microscopy) 也有資格同獲這頂諾貝爾桂冠。本文即將介紹此一技術的原理機制,以及為何此一技術最終與此頂諾貝爾桂冠無緣。

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地震專題

地震專題

1995年1月17日日本時間上午5時46分52秒,於日本關西地方 發生大規模地震災害,震源深度為16公里,地震規模為芮氏7.3,由淡路島的野島斷層地殼活動引起上下震動型的強烈地震。

由於科學家目前無法準確預測地震,地震之後所衍生的災害也常令人感到惶恐,認識地震成為位處地震帶居民需要面對的課題。

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惠更斯 (Christiaan Huygens) 專題

惠更斯 (Christiaan Huygens) 專題

2005年1月14日,歷經了七年的行星際旅程,歐洲太空總署的惠更斯號 以降落傘登陸在土星最大衛星─泰坦,完成一次歷史性的著陸。

惠更斯〈1629-1695〉,荷蘭物理學家、天文學家和數學家, 土衛六的發現者,主要的功績是研究了「擺動的規律」,發明了擺鐘;光的波動理論的創立者;對動力學作出最早的貢獻,包括建立圓周運動的數學理論。他還發現了獵戶座大星雲和土星光環的真實形狀, 10年前登陸泰坦的惠更斯號便是以他命名。

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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。
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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。
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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…」。
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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。
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