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科學人 5月號/2020 第219期

  • 雜誌名稱:科學人    新功能介紹
  • 刊別:月刊
  • 出版地區:台灣
  • 語言:繁體中文
  • 封面標題:透視新冠病毒
  • 出版日期:2020/05/01
  • 定價:280
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封面故事

特別企劃
打開新冠病毒的潘朵拉盒子

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。
撰文/王雯靜、蘇士哲

去年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。
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。今年4月下旬,全世界的確診病患有200多萬人,死亡人數超過17萬人。人類正面臨21世紀的瘟疫。
但事情可能有轉機。去年12月24日,上海復旦大學公共衛生臨床中心的張永振和澳洲雪梨大學的霍姆斯(Edward C. Holmes)取得武漢中心醫院一名肺炎患者的檢體,並於今年1月5日從樣本中鑑定出新冠病毒,透過次世代定序獲得全基因組,當天立即上傳至「全球共享禽流感數據倡議組織」(GISAID)及美國國家生物科技資訊中心基因資料庫(NCBI/GenBank),是新冠病毒第一筆公開全基因組序列。
緊接著,中國科學院武漢病毒研究所研究員石正麗團隊從五位新冠肺炎患者採樣的檢體中鑑定出五筆新冠病毒的基因組序列,在1月底發表於《自然》期刊。幾乎在同一時間,中國疾病預防控制中心武桂珍等研究人員從九位新冠肺炎患者的檢體中鑑定出10筆新冠病毒的基因組序列,發表於《刺絡針》。截至3月底,有3000多筆新冠病毒的基因組序列上傳至GISAID,研究人員分析了這些資料,發現新冠病毒自去年底在中國武漢首次出現,短時間內傳播的病毒可追溯至同一感染源,然而隨著陸海空交通、人傳人的移動感染,新冠病毒的基因組正持續變異。
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。而這些差異正是新冠病毒引起全球大爆發的關鍵。......
 

編者的話

文化危機,不忘保種!

撰文/李家維

50年前初讀鹿橋的《未央歌》,即深深愛上,以後大約每隔10年總要重讀複習一遍。熱愛觀察自然,又孜孜做著生物實驗的童孝賢成了我的偶像,而他與藺燕梅的浪漫戀情多令人神往。故事場景是雲南昆明的西南聯大,抗日戰爭的艱苦時日,北京大學、清華大學和南開大學在此弦歌不輟,教學與研究成績斐然,八年期間英才輩出。諾貝爾獎大師楊振寧和李政道,及沃爾夫數學獎得主陳省身當時皆在此研讀。我曾造訪西南聯大遺址,在舊教室裡深讚再殘酷的戰爭也斷不了教育與研究,這是人類樂觀進取的表現。
然而今年的新冠病毒竟迫使全球大學紛紛關閉,教授與學生進不了實驗室,高等教育僅靠網路教學延命。絕大多數的大學慌了,今年的畢業典禮勢必取消,下學年正常開學的希望渺茫。財務壓力迫使許多名校解聘職工、教授降薪,更遊說老教授們儘早退休。這是近代人類史不曾經歷與想像的困窘,美術館與博物館的基金貶值,又少了捐款與門票收入,也撐不住了。美國波士頓的科學博物館裁了2/3的人力,舊金山的探索博物館更僅保留15%的員工,社會教育幾近全面停擺。變賣蒐藏品是博物館的禁忌,過去偶爾為之,也必須把收入用來購置新蒐藏。但是面對存續危機,美國的藝術館館長協會剛通過新決議,在往後兩年內出售蒐藏品免責!
植物園、動物園、種子庫和菌種中心得守住啊!這些匯聚珍稀物種的寶庫,肩負維繫地球生命多樣性的重責,容不得閃失。二次世界大戰時,俄國的列寧格勒被入侵的德軍封城28個月,城內的瓦維洛夫植物工業研究所(Vavilov Institute of Plant Industry)擁有世界上最古老、規模也最大的種子庫。當時餓死了28位植物學者,他們堅守庫房,捍衛種子免難於飢民和餓鼠,是保種界的壯烈先賢。
我從「荒堂」的神像蒐藏中,請出神農大帝、岐伯聖尊、藥王孫思邈、華陀以及保生大帝,邀眾醫神合影助念,護蒼生度此疫災。《科學人》雜誌在台泥公司的慷慨贊助下,接續製作了第三期特別企劃「透視新冠病毒」,請享讀。
 

雜誌目錄

NO.219 2020年5月號
【關於封面】穿隧式電子顯微鏡的鏡頭下,呈現一場人類與新冠病毒的戰役。至今雙方仍持續搏鬥,唯有知己知彼,才能早日贏得勝利。從分離純化、全面剖析,到開發藥物,科學家極力對抗這個難纏的敵人。

特別企劃
23  透視新冠病毒

24  打開新冠病毒的潘朵拉盒子
文╱王雯靜、蘇士哲
科學家揭露病毒基因組和棘蛋白胺基酸序列,探索其感染機制。

28  當人與動物同在疫起
文/陳慧文
在動物的生活中冠狀病毒從未缺席。研究人類新冠病毒時,可借鏡動物冠狀病毒。

30  追溯新冠病毒起源
文/王弘毅
從基因組序列的變異程度,循線找出疫情的發源地與時間。

32  防疫連線 尋獲病毒抗體
文/陳其暐
台灣科學家在製造抗原、篩選抗體與培養病毒上通力合作,找出遏止疫情的方法。

34  鎖住靶點 開發新藥
文/梁博煌、郭致榮
奠基於SARS研究,當時的指導教授與博士生多年後繼續攜手合作,研發出具抗新冠病毒的強效蛋白酶抑制劑。

36  醫療現場看疫情
文/盛望徽
從臨床症狀剖析這場21世紀的瘟疫。

38  疫病與下一代國民健康
文/賴建誠
1918年流感大流行間接傷害新生兒的健康,可做為借鏡。



物理學
46 三狹縫量子啟示
文/辛哈(Urbasi Sinha)
把經典的雙狹縫干涉實驗改成三狹縫後,竟能發現疊加原理的新細節,也為量子計算開拓嶄新的途徑。

神經科學
52 神經膠細胞調控學習
文╱菲爾茲(R. Douglas Fields)
科學家逐漸明白,灰質並非唯一負責處理學習與記憶的結構,提供支持和保護的神經膠細胞會調控白質,對促進學習與記憶也很重要。

天文化學
58  宇宙第一個分子
文/佛頓貝利(Ryan C. Fortenberry)
科學家已經找到許多神秘太空分子,其中的一種化合物可能驅動了宇宙中最初的一連串化學反應。

能源
66  再生能源有氫就輕鬆?
文/費爾雷(Peter Fairley)
氫能源可望捲土重來,串起風力發電和太陽能電力網運作,成為再生能源藍圖的重要角色。

醫學
74  反義藥物 重獲新生
文/丹維斯(Lydia Denworth)
這類藥物能改變基因表現,有效治療遺傳疾病,並能以較低成本為患者研發專屬藥物。

醫學
82  攜手對抗變性普恩蛋白
文/瓦勒(Sonia Minikel Vallabh)、米尼克(Eric Vallabh Minikel)
在罹患普恩疾病高風險者仍健康時展開預防治療,有希望阻止普恩疾病發病,延長腦部健康的時間。




科學人觀點
6   留不住苦酒花香,乾脆乎乾啦!  文/曾志朗

總編輯的話
8   文化危機,不忘保種!  文/李家維

10  讀者論壇

12  科學人新聞
有羽毛的飛行器|心理影響生理|超級OK繃|海洋盔甲|海底微中子望遠鏡|未來化石的樣貌|材料變形金剛|病毒捕捉器|一覽世界科技進展

形上集
40  又聞巨人殞落兼談學術風格  文/高涌泉

教科書之外
42  核酸惹禍  文、圖/陳文盛

網上世代
43  雲端原生時代的開放源碼  文/葉平

談心說理
44  無限循環緊張感的樂音  文/曾祥非

專家看新聞
90  為女醫師發聲  文/賽西亞(Chethan Sathya)

科學佐以詩文
91  森林  文/甘德(Forrest Gander)

健康與科學
92  睡眠呼吸中止症有性別差異 文╱華立斯(Claudia Wallis)

新創未來
93  資助艱難科技  文/羅許(Wade Roush)

科學焦點
94  誰能理性看待風險?  文/歐瑞斯克斯(Naomi Oreskes)

反重力思考
95  靠微生物移居太空?  文/米爾斯基(Steve Mirsky)

生物手記
96  台灣農田福星──東亞摺翅蝠  文/吳忠信、林清隆

科學人書摘
100  理科社會觀察家  文/摘自《科學?》

圖表會說話
104  全球兒童死亡率下降  文、圖╱蒙塔涅斯(Amanda Montañez)

編輯部的抽屜
106  台灣的科學奇蹟  文/老編
 

內容簡介

《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

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