科學人 4月號/2020 第218期

防疫的科學

台灣長年來重視公衛，因此在新冠病毒疫情防治上表現出色。

撰文／楊志良
從2019年底至今，影響全球最巨大的事件，莫過於新冠病毒引起的肺炎大流行，不僅威脅人們的生命，且對人類行為、文化互動、政治攻防、全球產業鏈，都造成了極深遠的影響。時至今日，疫情仍方興未艾，似乎短期內不能「善了」。
地球上的每種生物都要依賴其他生物物種才能生存繁衍，反之，也都有自己的天敵，即所謂「一物剋一物」，在各個物種間環環相扣的相生相剋之下，生態因此保持了平衡。病毒能使生物染病，但與同樣能讓生物致病的細菌，有很大的不同。

首要任務 了解病源
細菌是完整的細胞，有細胞壁或細胞膜，內部有重要的遺傳物質，即由DNA組成的染色體；細胞的繁殖是從外界吸取養份或進行光合作用，讓染色體能複製，分裂為兩個細胞；細菌可在冰河內存活數千年，解凍後仍有繁衍能力，而病毒只有少數種類遺傳物質是DNA，大多數則由RNA組成，因此只能生存在活的細胞內。
病毒侵入細胞後，利用細胞內的資源複製，再破壞細胞而出，侵入其他活的細胞。因此它比細胞（或細菌）小很多，細菌通常是2~3微米，也就是2000~3000奈米，但病毒只有幾十奈米，相差百倍以上。
病毒在顯微鏡下有各種形狀，例如桿狀、鏈狀，冠狀病毒則是球狀，且有多個突起物，故稱冠狀病毒，引起嚴重急性呼吸道症候群（SARS）的病毒就是其中一種。多種哺乳動物（例如豬、貓、狗、蝙蝠）都會感染不同的病毒，有的病毒會造成宿主死亡（包括細菌，侵入細菌的病毒稱為噬菌體），有的病毒則與宿主共生，並不造成症狀或死亡。
為了有效防治新冠病毒疫情，必須先解讀並分析此病毒的傳染途徑及流行病學特性。臨床上，早已證實其傳染途徑是飛沫及接觸，病毒經過口、鼻、眼睛進入人體，繼而大量繁殖。在開放空間中，有效飛沫距離不超過兩公尺，而病毒離開人體後，依溫度、濕度等環境因素，在物體表面的有效傳染停留時間不同，一般是數小時至一兩天；在陽光（紫外線）及高溫下，則感染力只能維持數分鐘至十數分鐘，陽光似乎是消滅病毒的最佳良方。
再者，目前已有明確證據指出，新冠病毒傳染力強於2009~2010年的H1N1流感。根據世界衛生組織（WHO）統計，當年全球每五人就有一人感染H1N1，又因新冠病毒的潛伏期可達14天（但通常3~7天就有明顯症狀），在潛伏期就可傳染他人，且有不少感染者並無顯著症狀甚至不發病，特別是年輕的感染者。所以台灣的第31例11歲的感染者確診，可說是「瞎貓碰上死耗子」，他完全沒有症狀也從未發病，只因懷疑他與27例的祖父可能有接觸，才對他採檢。
從新冠病毒的這些特性可知，如果沒有開發出有效的疫苗，全球至少有三至四成的人口終將感染此病毒。至於確診後的死亡率，全球平均約為2%（除去中國約3%），雖比SARS的10%低很多，但比H1N1的0.058%（美國2019年下半年至今有3400萬人感染，約兩萬人死亡）高出30~40倍。
綜合起來，新冠病毒的傳染力強、潛伏期長且在潛伏期就能傳染、出現無症狀的感染者、死亡率遠高於流感但又不至於會讓宿主大量死亡（宿主大量死亡，病毒就無可傳染的對象），是最狡猾也最成功的病毒。美國總統川普對流感一直輕忽，但在新冠病毒大流行之後，也開始緊張起來。......

海天遊龍萬骨枯

撰文／李家維

美國哈佛大學的動物博物館中，最顯著的展示標本是這碩大無朋的克諾龍化石，體長12.8公尺。我流連於牠身旁，不捨離開。遙想1億3500萬年前，牠雄霸海洋，敏捷快速的衝擊，配上巨頭上長達30公分的圓錐利齒，再厚重的菊石殼也不堪牠一口穿刺。克諾龍是海洋爬行動物蛇頸龍類中，體型最大的物種。哈佛大學這具挖掘自澳洲昆士蘭的標本尤其出名，已在此展示60年了。直到最近，牠的體長有了爭議，質疑在化石重組復原時，多安裝了幾節臆想的脊椎骨。牠的體長應該短些，可能約9~11公尺，仍是頭巨獸啊！
2007年德國的一家私人博物館，運送了一具挖掘自北非摩洛哥的薄片龍化石來台灣，委請國際知名的蕭語富團隊清修並組裝。牠生活於7000萬年前的白堊紀末期，雖然與克諾龍同屬蛇頸龍類，但長相截然不同，小頭、長頸，腰帶的骨頭似薄板，因而得名薄片龍。牠身長8公尺，纖細的脖子有60節頸椎，佔了約一半體長。研判牠泳速不快，有可能是伸出怪異的長脖子，由後方悄悄挺進魚群，再從容捕食。這隻薄片龍化石保存極好，難得幾近完整，蕭語富為近800塊骨頭翻模，組裝了三件複製品。我喜得其中一件，懸在書房頂，讀書閒時抬頭望之，恍若同游於遠古大洋中，但該提防的是克諾龍進襲，曾發現薄片龍的化石骨上有著克諾龍的深深齒痕。
俱往矣，克諾龍、薄片龍和所有的海洋爬行類，皆滅絕於6600萬年前的小行星撞擊。中生代之初，約2億5000萬年前爬行動物開始輻射演化，在陸地成主角，更征服了海洋和天空。空中的霸主是翼龍，當那頭顱長3公尺、翼展12公尺的巨獸極速俯衝而來，地面眾生該是如何驚恐！然而過往這情景多屬想像，〈巨型翼龍飛天秘訣〉是新一代的古生物學家以動力學和數學進行分析，驗證了翼龍確實輝煌。
勇猛的翼龍終究還是滅絕了，如今稱霸藍天的鳥類並非翼龍的後代。人類正面對微小病毒的生死挑戰，及時的疫苗是關鍵，請詳讀本期特別企劃「新冠病毒疫苗催生中」。哈佛大學已全面封鎖，全球絕大多數的博物館也已關閉，大家把握機會去一趟台中的國立自然科學博物館吧！那裡的「熱河生物群」特展讓你一睹1億2000萬年前眾多精采的翼龍化石。

NO.218 2020年4月號
【關於封面】台灣在新冠病毒防疫工作上表現亮眼、全球有目共睹，這一切歸功於充份檢視流行病學資料、深度了解病源，藉此訂定防治政策。疫苗研發進度如何？國際各家爭鳴，台灣有何「選項」？《科學人》持續追蹤。


特別企劃
23  新冠病毒疫苗催生中

24  防疫的科學
文╱楊志良
台灣長年來重視公衛，因此在新冠病毒疫情防治上表現出色。

28  快篩試劑與疫苗研發 加緊腳步
文／潘建雄、周彥宏
從抗原快篩、治療型抗體及預防型疫苗等多方著手，圍堵新冠病毒肆虐。

30  跨國合作 力促疫苗問世
文／林慧珍
高端疫苗生技公司與美國國家衛生研究院（NIH）合作，展開新冠病毒蛋白質疫苗的研製。

34  登革熱疫苗艱辛路
文／陳其暐
登革熱侵襲人類超過百年，複雜的致病機制導致疫苗研發不易，面對新冠病毒強勢來犯，能否從登革熱疫苗經驗得到啟發？

36  食用疫苗的奈何橋
文／王慧菁
我們可以「吃」出免疫力嗎？


科技
46 當GPS被駭？
文／杜利斯（Paul Tullis）
干擾或偽造GPS訊號並不困難，唯有打造地面備用系統才能有效防範駭客。

古生物學
54 巨型翼龍飛天秘訣
文╱哈比（Michael B. Habib）
牠們頭大身體小、體重遠超過現生鳥類，究竟是如何飛上天？近年來古生物學家藉由化石和數學模型，試圖解答長久以來的翼龍謎團。

演化
62  運動強身又健腦
文／瑞查倫（David A. Raichlen）、亞歷山大（Gene E. Alexander）
具認知功能的運動促使人體與大腦功能密不可分，或許也能成為延緩大腦老化的妙方。

物理學
68  量子電腦里程碑──量子優越性
文／葉平
Google量子實驗室突破科學與工程的分野，以自主設計並動手實作的方式，展現量子電腦的優勢，讓全世界驚豔不已。

健康
74  解脫類鴉片藥癮
文／葛雷郭里（James DeGregori）、蓋騰比（Robert Gatenby）
美國超過700萬慢性疼痛患者長期依賴類鴉片藥物止痛，研究人員正在尋找介入療法，協助患者戒除類鴉片藥物或減少劑量。

古人類學
82  拼湊史前臉孔
文／黃凱特（Kate Wong）
近年在衣索比亞挖掘出湖濱南猿幾乎完整的顱骨，意味人類譜系可能另有分支。


科學人觀點
6   螞蟻兵法：三十六計，滾為上策  文／曾志朗

總編輯的話
8   海天遊龍萬骨枯  文／李家維

10  讀者論壇

12  科學人新聞
光纖感測地震|光塑微粒|白噪音有助聽覺|從新地形圖看南極冰融|抗生素改變碳循環|甘藷葉的防蟲警報系統|一覽世界科技進展|重塑人類的未來|蝙蝠棲地浴火重生

形上集
40  戴森去世  文／高涌泉

教科書之外
42  病毒捉迷藏  文、圖／陳文盛

網上世代
43  網路協定的唯一選項  文／黃勝雄

談心說理
44  閱讀的《二路之書》：文字書與繪本  文／鄭谷苑

專家看新聞
86  醫學教育缺什麼？  文／帕奎特（Erin Paquette）、巴特爾（Angira Patel）

科學佐以詩文
87  日食  文／柯金諾斯（Christopher Cokinos）

健康與科學
88  譫妄症終於被認真看待了  文╱華立斯（Claudia Wallis）

新創未來
89  防洪投資  文／羅許（Wade Roush）

科學焦點
90  儀器校正茲事體大  文／歐瑞斯克斯（Naomi Oreskes）

反重力思考
91  醫生的極速快感  文／米爾斯基（Steve Mirsky）

聊聊科學人
92 玻璃櫥窗裡的繪圖師──彭瑄玉  文／陳其暐

生物手記
96  天涯海角的美人兒──蘭嶼野牡丹藤  文／陳威諺

科學人書摘
100  做自己的地圖  文／摘自《Google地圖革命》

圖表會說話
104  課徵碳稅促進就業  文╱菲謝蒂（Mark Fischetti）

編輯部的抽屜
106  學習Online  文／老編

《科學人》雜誌－全球科普雜誌第一品牌

自2002年創刊以來共11年榮獲出版界最高榮譽雜誌出版金鼎獎！身為全球科普雜誌的第一品牌，《科學人》一直領先報導全球最先進的科學脈動與產業趨勢，除生命演化及天文奧秘的探索外，也包括成就未來經濟創新的各種工具：「NBIC，Nano-Bio-Info-Cogno（奈米科技、生物科技、資訊科技與神經科技）」，及其聚合衍生的「長壽醫學」、「未來能源」、「淨化科技」、「即時通訊」、「人工智慧」及「前進太空」等產業趨勢內容。除了原Scientific American文章精確編譯外，台灣延伸企劃採訪篇章更佔40%以上，藉由淺顯易懂的編輯呈現方式，帶給產業精英、知識家庭、高中及大專院校師生最具未來性的知識力。

《科學人》雜誌即將於2017年2月滿15週年！15年來，在「廣」的方面，《科學人》月月帶給台灣讀者科學新知、科學新聞、重要科學研究；而在「精」的方面，《科學人》推出15週年特別獻禮：「博學誌」系列文集，滿足您在單一領域更深入、更全方位的知識渴望。

「博學誌」系列文集

問，時間為何物？（2016/9/20全新出版） 台灣大學物理系教授 高涌泉 專文導讀

窺探大腦（2016/10/20修訂版）  中央研究院院士 曾志朗 專文導讀

發現天文之美（2016/11/20修訂版） 國立自然科學博物館館長 孫維新 專文導讀

掌握數位生活（2016/12/20全新出版） 台灣大學資工系教授 林守德專文導讀 活靈活現動物行為（2017/1/20全新出版）金鼎獎科普作家 張東君 專文導讀