科學人 6月號/2022 第244期

新冠病毒變異株Omicron可能是人類流行病學史上傳播速度最快的病毒。一名帶有麻疹病毒（傳染性微生物裡的厲害角色）的患者，12天內可能會傳染給15個人。但去年冬天Omicron出現時，人與人之間的傳播速度之快，從單一確診病例，4天後增至6例、8天後36例、12天後216例。截至今年2月底，美國幾乎所有新增病例都是感染Omicron。

2020年11月出現新冠病毒變異株Alpha時，科學家對於它的少數突變如何影響疾病表現所知甚少。現在憑藉著一年多來的研究知識和數據，科學家已能把Omicron50個左右的突變及其快速有效的傳播機制連結起來。Omicron突變數量是其他主流新冠病毒變異株的兩倍，它的亞型BA.2變異株可能更多。Omicron的棘蛋白上有30個突變，其中13個在其他變異株中相當罕見。如此結構上的變化，賦予它嶄新且令人驚訝的能力。如果新冠病毒變異株Delta是漫威電影中力大無比的綠巨人浩克（Hulk），那Omicron就是速度極快的蒙面閃電俠。以下介紹Omicron變異株的四種突變特色：前三種有助於它迴避人體免疫系統的偵測，並且更具感染力，第四種則可能使其引發的感染多為輕症。

身著偽裝
多數證據顯示，Omicron如此高的傳染力是由於單一且強效的機制：在諸多新冠病毒變異株中，Omicron躲避人體免疫系統的能力無與倫比。

新冠病毒的棘蛋白頂端呈拳頭狀的胺基酸群塊，稱為受體結合區（receptor-binding domain, RBD），此區在感染人體的過程中會連接上人體細胞表面的受體蛋白質「第二型血管收縮素轉化酶」（ACE2）。為防止這種致病性的結合，人體免疫系統會製造抗體（透過曾經感染或疫苗產生）辨識出RBD並且像魔鬼氈一樣緊密附著其上，如此一來，病毒就不能和ACE2相接。

之前的主流新冠病毒變異株位於RBD的胺基酸可能發生一、二或三個突變，RBD每一個改變都足以使部份抗體無法辨識，但並非所有的抗體。然而，Omicron的RBD有15個突變，其中很多是位於抗體主要的結合位置，因此形成了精巧的偽裝來避開更多抗體。美國華盛頓大學的生化學家麥卡倫（Matthew McCallum）和實驗室教授韋斯勒（David Veesler）在今年《科學》發表的一篇論文中報告了此種戲劇性轉變的結果：臨床治療新冠肺炎的八種抗體中，只有一種仍可發揮效用與Omicron的RBD結合。而其他研究指出，位於RBD和另一處稱為N端結構域（N-terminal domain）上的突變可使Omicron迴避由接種疫苗或感染所獲得的抗體。因為有了絕佳的偽裝，Omicron以閃電般的速度持續傳播。但疫苗仍可預防重症，特別是追加劑。

十年磨一劍

文/林一平

本期《科學人》的封面主題依舊是新冠病毒。對抗疫情，我們急切需要解決方案，沒有時間等「最好的」；但是若回歸到做研究，我們應該有「十年磨一劍」的精神。這就如同林肯（Abraham Lincoln）所說：「如果我有六個小時來砍一顆樹，我會用前四個小時把斧頭磨利。」

新冠病毒持續演化，精巧的〈Omicron偽裝術〉讓它躲過後天免疫系統裡抗體的攻擊，也更容易感染細胞；但突變讓Omicron失去了原先抑制干擾素的能力，引發的病症較不嚴重。干擾素是先天免疫系統中重要的傳訊分子，已經應用於治療病毒感染數十年，這次出手，〈制伏Omicron，干擾素有希望〉！

〈掃描宇宙，尋找暗物質〉更是極致。「暗物質」是1930年代提出的假設，到了1980年代初期，科學界才普遍認為物理學有個暗物質問題，如今更需要天文學家與粒子物理學家聯手研究。「十年磨一劍」這種謹慎探討的過程，來自於做基礎研究必備的正確態度。

本期的「生物手記」〈翩翩飛回田間的葦草蘭〉我讀來特別有感。台灣的葦草蘭原本常見於中、北部的山區或田邊，現在大概沒多少人知道葦草蘭。我旅居美國時，美國民眾對於原生動植物都有相當的了解，在田野散步，都能如數家珍地敘述。我個人親身的體驗，正好在〈從伏流水層復甦溪流〉提到。

這篇文章以西雅圖的桑頓溪說明伏流水層，這條溪流經過富饒的低地雨林，最後注入華盛頓湖，流域面積達30平方公里。我旅居西雅圖時曾到此一遊，市政府設有詳細的解說，增進遊客的科普常識。河流退化的議題，在西雅圖由河流科學的創始人巴克（Paul Bakke）進行了一項創新的城市河流修復專案，透過工程河床來恢復並增強伏流水層，改變了傳統的河流整治方法。西雅圖的訪客可以很驚豔地了解這些過程。

身為台灣人，應知台灣事，特別是在地環境的科普知識。誠如林肯所說：「每個人至少要接受適度的教育，從而能夠閱讀自己和其他國家的歷史，從而適當地欣賞我們自由的價值。」《科學人》長期關注台灣本地的獨特物種、生態變化，「生物手記」這單元，磨劍也早已超過十年。

關於封面

今年Omicron 變異株以超強傳播力掀起一波疫情高峰，它棘蛋白上的關鍵區域（封面上的紅色）有許多突變（紅色球體），使其能成功逃脫免疫系統偵測。科學家發現，廣泛用於治療慢性病毒感染的干擾素亦可抑制Omicron的感染，搭配其他抗病毒藥物，有潛力成為治療良方。

醫學
28 Omicron偽裝術
文／司庫德拉里（Megan Scudellari）
新冠病毒變異株 Omicron 演化出較多特殊突變，可躲避人體免疫系統的偵測，因而傳染力大增。

32 制伏Omicron，干擾素有希望
文／王慧菁
全球因 Omicron 再度湧現疫情高峰，而近來研究發現，Omicron 可受干擾素抑制，科學家或許可藉干擾素啟發治療契機。

生物學
38 候鳥導航靠量子磁感
文／霍爾（Peter J. Hore）、穆里特森（Henrik Mouritsen）
遷徙鳥類的繁殖地與避冬地之間距離遙遠，新的研究找出了牠們利用地磁導航的生物物理基礎。

天文物理
44 掃描宇宙，尋找暗物質
文／普雷斯科德－溫斯坦（Chanda Prescod-Weinstein）
天空中隱密的訊號可能洩漏暗物質的所在位置，未來幾年的大規模天文觀測，將增進對暗物質本質的理解。

生物學
52 基因「膨風」的蠑螈
文／福克斯（Douglas Fox）
某些蠑螈擁有陸生動物數一數二大的基因組，身體構造卻充滿缺陷，牠們的需求極低、懶散度日，走出一條另類演化之路。

古人類學
62 尼安德塔人懂美學
文／費耶爾（David W. Frayer）、羅多維奇（Davorka Radovčić）
尼安德塔人笨拙的形象已成為刻板印象，近年針對克羅埃西亞一處遺址的研究，使其獲得平反。化石記錄顯示，他們的能力可能比過去認為的還要接近我們現代人類。

環境
70 從伏流水層復甦溪流
文／吉斯（Erica Gies）
一群科學家投入美國西雅圖桑頓溪的整治工程，重建富含微生物、宛如溪流腸道的「伏流水層」，緩解水患並恢復溪流生命力。

心理學
82 跳躍思考，錯誤決策
文／桑切斯（Carmen Sanchez）、唐寧（David Dunning）
實驗發現，跳躍決策的人思考時容易犯錯，往往過度自信，傾向於相信陰謀論，後設認知訓練則可以改善這個情況。

科學人觀點
6 視訊交流卡創意？！ 文／曾志朗

總編輯的話
8 十年磨一劍 文／林一平

10 讀者論壇

12 科學人新聞
AI成為賽車電玩冠軍｜袖套振動傳情意｜抗新冠口香糖？｜蚊子聞你、盯你，再叮你｜反轉錄子有助CRISPR｜散佈全球的未知樹種｜科學剪影｜無人機影像大搜救｜花粉夾帶病毒｜一覽世界科技進展｜用海綿培養細菌｜分心有助學外語

形上集
24 如何學習廣義相對論？ 文／高涌泉

教科書之外
26 竹蜻蜓不認識白努利 文、圖／陳文盛

專家看新聞
86 雌鳥會唱歌！ 文／貝尼狄克特（Lauryn Benedict）、威爾金斯（Matt Wilkins）

科學佐以詩文
88 演算法 文／奎克（Barbara Quick）

健康與科學
90 減肥新藥再三思 文／華立斯（Claudia Wallis）

攸關心智
92 培養自我關懷 文／布魯克（Anna Bruk）

科學焦點
94 科學界整治惡霸 文／歐瑞斯克斯（Naomi Oreskes）

生物手記
96 翩翩飛回田間的葦草蘭 文／李權裕、翁梨娟、張麗慧

科學人書摘
100 富豪保育夢 文／摘自《狂野人生》

科學人關鍵字
104 干擾素 文／彭琬芸

圖表會說話
106 體檢全球珊瑚礁 撰文、圖表／皮克（Katie Peek）

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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。

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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