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大麥克引發過敏

陸子鈞
・2011/05/03 ・895字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

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已開發國家的居民吃的玉米穀片還有大麥克漢堡,也許能解釋為什麼他們比起農業社會的居民,容易受病原的侵擾、免疫失調還有腸胃炎。一項新的研究指出,住在非洲農業社會的人,和西方社會相比,體內有較健康的微生物菌落組成。這樣的組成有助於他們抵抗開發國家中常見的腸道疾病。

人類的腸道裡,居住了無數的微生物,這些微生物幫助我們消化及代謝我們所吃的食物,並協助免疫系統辨識病原體,保護我們免於腸道疾病。我們的祖先隨著時間改變食性,腸道裡的居民也跟著改變;大約一萬年前,可以分解大量纖維食物的共生菌,在農業及畜牧出現後,轉為能夠消化動物蛋白質、醣類及澱粉的菌種。現代公共衛生及醫療技術,使我們面對不同於過去的菌種。科學家假設,公衛和飲食的改變,使得開發國家的人民較容易感染腸道疾病及過胖,但至今尚無法解釋原因。

義大利佛羅倫斯的一個小兒科腸胃科醫師Paolo Lionetti的團隊,比較西非Burkina Faso村落,及義大利的健康小孩糞便中的微生物組成。非洲的小孩,攝取較高的纖維及較低脂肪,可以反映出農業社會初期的飲食狀況;而義大利的小孩則攝取一般西式的飲食;較少的纖維和較高的動物蛋白質、醣類、澱粉還有脂肪。

結果顯示,西非的小孩有較多的菌種,而義大利的小孩又特別少Firmicute的菌種。過去的研究指出,有較多菌種但較少Firmicute菌種的人,傾向精瘦的體格;相反的組成則可能導致過胖。

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此外,研究人員又從西非的小孩糞便中,找到了PrevotellaXylanibacterTreponema 三種菌種。這些菌種善於分解纖維並產生能夠提供能量的短鏈脂肪,而過去也有研究指出,短鏈脂肪可以使腸道免於發炎,這也許可以解釋為什麼食物中含有高纖的非洲社區裡,很少聽到有人得到這類疾病。

Lionetti提到,增加腸內微生物的多樣性,還可以使免疫系統在辨識抗原時,較能對抗腸道病原體,而減少過敏原。這項研究顯示了食物如何影響微生物的組成,作者建議可以改變一般的西方飲食習慣,使我們更健康。

史丹佛大學的免疫學家Justin Sonnenburg認為這篇研究定下了一些基礎,未來可以測試來自不同環境的人改變飲食後,微生物組成有多少改變。

資料來源:ScienceNews: Western Diet Tied to Intestinal Disease and Allergies [2 August 2010]

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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皮膚出現點狀出血、大片瘀斑!——免疫性血小板減少症警訊與治療
careonline_96
・2023/09/20 ・2357字 ・閱讀時間約 4 分鐘

「醫師,我的瘀青又跑出來了。」60 多歲的陳女士一邊說一邊拉起袖子秀出手臂上的瘀斑。

她是免疫性血小板減少症患者,已經有十幾年的病史,因為病情的關係長期需要使用低劑量類固醇,雖持續回診監控,但血小板偶爾還是會降到很低的狀況,讓她有點擔心。

臺北榮民總醫院內科部輸血醫學科陳玟均醫師指出,免疫性血小板減少症 ITP(Immune thrombocytopenia)是一種自體免疫疾病,患者的免疫系統產生自體抗體攻擊自己的血小板,使血小板數量減少。正常的血小板數量約 15~40 萬/μL,而患者的血小板數量可能只有數萬/μL,甚至只有數千/μL,因此會增加自發性出血的風險。免疫性血小板減少症 ITP 的發生率約十萬分之五,較常發生在 15 歲以下、60 歲以上,或自體免疫疾病患者[1]

當患者血小板降低時,皮膚容易出現出血點,或是一片一片的瘀青,因此可能需要調高類固醇的劑量,然而在使用較高劑量的類固醇後,患者常感到生活品質變差。陳玟均醫師說,類固醇、免疫抑制劑還有血小板生成藥物都是治療的選項,患者可以檢視自己的狀況或對於生活品質的期待,與醫師溝通適合自己的治療。

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血小板是非常重要的血球,能夠促使血液凝固,發揮止血的功能。陳玟均醫師說,當血小板數量過少時,就容易出現出血的狀況。免疫性血小板減少症患者的皮膚可能有點狀出血,或是大片瘀斑,所以被稱為「紫斑症」。患者的黏膜也容易出血,例如流鼻血、牙齦出血、口腔出血等,甚至會有血便、血尿的狀況。女性患者可能有月經流血不止的問題。

如果出血發生在較關鍵的部位,例如顱內出血、腹腔出血、消化道出血,可能造成嚴重併發症,危及性命。

目前免疫性血小板減少症是以類固醇作為第一線治療,透過抑制免疫系統來減少血小板的破壞。陳玟均醫師說,類固醇治療的效果快、費用低,但是因為在長期使用類固醇後,可能出現多種副作用,例如月亮臉、水牛肩、中樞性肥胖、血糖升高、血壓升高、骨質疏鬆、容易感染等,所以目前的治療指引是希望病人不要使用類固醇超過 6 週。

陳玟均醫師說,「目前的治療準則是先給予類固醇,若發生嚴重出血時或是懷孕婦女、小孩則是可以使用免疫球蛋白做為第一線的治療,如果效果不佳或在 6 週內還沒有辦法拿掉類固醇,可能會開始使用其他免疫抑制劑、單株抗體、血小板生成藥物等治療。」其中類固醇、免疫抑制劑能夠減少血小板破壞,而血小板生成藥物則能夠促進血小板生成,幫助提升血液中血小板的數量,包含需回醫院施打的皮下注射針劑以及口服藥物。

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在與陳女士討論後,為患者申請血小板生成藥物,讓血小板數量回升,並且減低免疫抑制藥物的使用。後續患者也順利停掉類固醇,減少病人擔心的感染、骨質疏鬆等風險。

陳玟均醫師補充,「如果血小板減少超過 12 個月,會考慮脾臟切除手術,以減少血小板的破壞。但是脾臟是個與免疫功能有關的器官,切除脾臟後可能會影響免疫力,容易遭到某些病原的感染,因此近幾年來,由於藥物的進步,已經較少人接受如此侵入性的手術治療了。」

陳玟均醫師說,以臨床上的觀察,血小板生成藥物的副作用相較於類固醇,較可以被病人接受,因此患者的服藥順從性普遍比較好,部分患者可能有肌肉痠痛、腸胃不適的狀況,也需要定期監測肝功能。

免疫性血小板減少症的治療目標是讓血小板數量至少維持在 5 萬/μL以上,患者於日常生活中比較不需要擔心流血不止的狀況,但也需要考量治療後血小板過高亦會有血栓產生的風險。陳玟均醫師說,在追蹤治療的過程中,醫師都會依照患者的狀況,適時調整藥物。

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筆記重點記起來

  1. 免疫性血小板減少症 ITP 是自體免疫疾病,會導致血小板數量過少。
  2. 症狀:患者的皮膚可能出現出血點或瘀斑,牙齦、口腔、鼻腔可能有流血不止的狀況,也可能出現血便、血尿、月經異常出血。請務必盡快至血液科檢查,以免造成嚴重併發症。
  3. 治療:免疫性血小板減少症會使用類固醇治療,一般建議不要使用超過 6 週。醫師會視病況搭配免疫抑制劑、血小板生成藥物等藥物,類固醇、免疫抑制劑能夠減少血小板破壞,血小板生成藥物能夠促進血小板生成。
  4. 血小板生成藥物:分為針劑與口服兩種,長期使用的副作用對病患來說相對比較能接受,有助改善患者的服藥順從性,提升生活品質。
  5. 提醒:在血小板數量較少時,患者要避免劇烈運動,減少碰撞出血的機會!
  • 本衛教訊息由台灣諾華協助提供 TW2309056147

參考資料

  1. Hung GY, Lee CY, Yen HJ, Lin LY, Horng JL. Incidence of immune thrombocytopenia in Taiwan: a nationwide population-based study. Transfusion. 2018 Nov;58(11):2712-2719. doi: 10.1111/trf.14915. Epub 2018 Oct 12. PMID: 30311951.
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過敏症狀超難受,但我們是怎麼開始對植物過敏的呢?——《惡棍植物》
時報出版_96
・2023/08/08 ・3019字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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對植物過敏的症狀讓人超痛苦

我們偶爾遇到有人會對工作過敏,但我想和各位分享的是對樺樹過敏。

不過,在這裡只提及一種植物其實十分困難。樺樹、榛樹、梣樹⋯⋯令人涕淚橫流、值得在本章節中占有一席之地的禾本科植物簡直數不勝數,但花粉症的症狀卻大同小異。

法文將這些症狀簡寫成「PAREO」, 剛好跟法國海灘常見的大溪地纏腰布同名:「P」代表發癢 (pruri;鼻子和眼睛發癢)、「A」代表味覺喪失(anosmie; 無法感受味覺)、「R」代表鼻漏(rhinorrhée;雖然拼字很 像,但你不會變成犀牛,只會流鼻涕而已)、「E」代表噴嚏(éternuement),而「O」代表鼻塞(obsstruction;鼻子堵塞)。有些狀況下,病患也會有結膜炎、溼疹、氣喘等症狀。

法文將過敏的症狀簡寫成「PAREO」。圖/GIPHY

這些看起來或許都不是大事。感冒或流鼻涕都不是什麼大不了的事情。你可能會想到《白雪公主》裡噴嚏打不停的噴嚏精,真是娛樂效果滿滿。

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但對於過敏的人而言,這可一點都不好笑,他們的生活品質因此受到影響,無論在工作還 是生活中都無法全力表現。除了前述症狀之外,他們也受睡眠問題、疲倦和易怒所擾。

社會保險也因此付出大量成本,不只有醫療支出,還有勞工缺勤的成本。在美國,過敏每年造成的成本超過 180 億美元,歐洲則在 550 到 1,510 億歐元之間,比樂透獎金還高!

花粉不只負責繁殖,也讓人類過敏

要為這一切負責的,是種小小的粒子──花粉。花粉是雄性繁殖細胞群,由兩到三個細胞組成,其中一個是雄性配子,這是植物運送精子的方式(不過,讓人打噴嚏的並非精子)。花粉由雄花產生,經由風力或蜜蜂等昆蟲運送,為雌花授粉,繼而結果。因而,花粉是植物生命循環的一部分:如果沒有花粉,就沒有果實、沒有下一代植株。

造成人類過敏的,是花粉粒產生的分子。以樺樹為例,這類分子有兩種蛋白質:「Bet v1」和「Bet v2」。

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並非所有的植物都會引發過敏。植物的花粉必須能令呼吸道黏膜發癢,才會引發人類過敏。只有透過風力傳播花粉的植物才會引發過敏,但這並不是唯一的條件;若要引發過敏反應,花粉必須大量傳播,或是成為微小但具有強力的過敏原。 

植物的花粉必須能令呼吸道黏膜發癢,才會引發人類過敏。圖/GIPHY

過敏反應可分為兩個步驟。首先是第一次接觸過敏原當下的致敏反應。免疫系統會產生名為「免疫球蛋白 E」的特殊抗體。這種抗體會瞄準名為「肥大細胞」的組織細胞,並將肥大細胞轉化為手榴彈,準備好在下一次接觸過敏原時引爆。

第二個階段則是過敏反應本身。過敏原將瞄準包覆肥大細胞的抗體,而抗體將釋出組織胺等分子,引發發炎──也就是過敏症狀的來源。

豚草是致敏性最高的植物之一,但排行榜上還有其他競爭對手──日本柳杉(Cryptomeria japonica)。法文雖然將日本柳杉稱為「柏木」或「日本雪杉」,但日本柳杉並非柏木也並非雪杉。

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日本柳杉,雖然法文將日本柳杉稱為「柏木」或「日本雪杉」,但日本柳杉並非柏木也並非雪杉。圖/惡棍植物

這個例子便說明了拉丁學名有多重要,畢竟俗名經常令人混淆。日本柳杉的屬名「Cryptomeria」來自希臘文的「kryptos」(隱藏)和「meros」(部分),因為其種子藏身於這種柏科植物的毬果之中。日本柳杉正如其名,原生於日本,之後移植至韓國、中國、臺灣,甚至到達留尼旺島和亞速群島。

日文將這種樹木稱為「杉」(發音為 「sugi」),其中最年長的個體之一現年超過 2,000 歲,名為「繩文杉」。1784 年,瑞典博物學家暨旅行家鄧伯(Carl Peter Thunberg, 1743-1828)首次「發現」繩文杉。1842 年, 日本柳杉引入英格蘭及法國。

柳杉對日本帶來強烈的衝擊

四分之一的日本人──也就是 3,000 萬人──受嚴重的花粉症所苦,其中更有 70% 的人過敏是由日本柳杉引起。第二次世界大戰後,為了顧及重建的需求,日本栽種了大量日本柳杉作為建材,光是 1950 到 1970 年間便栽種了 400 萬株。

自此之後,這種植物便以風為舵手,只要花朵成熟,便會釋放恆河沙數般的花粉⋯⋯在風中自由自在地翱翔。日本柳杉的花粉在 2 月至 4 月間於全日本四處肆虐,這個季節也是櫻花盛開的時間。賞櫻的日本人必定會遭受日本柳杉的花粉所苦。

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日本柳杉的花粉在 2 月至 4 月間於全日本四處肆虐,剛好和櫻花盛開的時間相同,讓賞櫻的人必定會遭受日本柳杉的花粉所苦。圖/pexels

手帕和口罩是這個季節的必備品!另一件令人驚奇的事,則是城市居民的過敏情況比鄉村嚴重。因為花粉會直接落在馬路或屋頂上,不會經過其他植物在自然環境中的「過濾」。花粉症造成鉅額的醫療保健與勞工請假的成本,使日本經濟付出高額代價。

1960 年代,人們才開始注意到日本柳杉引起的花粉症。在此之前,人們只稍微聽過豚草引起的過敏,並未想到要特別留意日本柳杉。從 1960 年代之後,對日本柳杉過敏的人從未減少。今日的日本已經將花粉症稱為「國民病」。科學家找出了日本柳杉的過敏原蛋白質,稱作「Cry j1」。我猜想「cry」或許就是「哭」的意思。想到這裡就不禁吸了一下鼻子。

日本柳杉的過敏原蛋白質,稱作「Cry j1」。圖/GIPHY

砍伐數千棵健康生長的樹的確難以想像,另一個選擇則是栽種致敏性較低的樹木。人類已經配種出沒有花粉的無數品種,可供往後栽種樹木時選用。在歐洲也一樣,城市並非一定要栽種樺樹或懸鈴木。

植林很重要,但也要確保人類能遠離過敏原

植林很重要,而且有非常多的好處:生活品質、人類福祉、生物多樣性、在城市裡打造自然的角落⋯⋯只不過在規劃時務必考慮再三。

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回到惡名昭彰的日本柳杉,許多研究正在努力以經過基因改造的米粒為基底,來製造疫苗。食用這種米將使人體產生免疫容忍力。這種米將產生一種氨基酸,可以模仿日本柳杉的花粉,進而協助身體對日本柳杉的花粉免疫。目前對老鼠和猴子的實驗結果都十分樂觀,只剩下判斷基因改造米粒究竟是否有其他風險。

過敏有一就有二,無三不成禮

你知道嗎?若一個人對花粉過敏,這個人也有可能對某些食物過敏。

對樺樹過敏的人,可能對蘋果或核桃過敏。對豚草過敏的人,可能對香蕉或哈密瓜過敏。

這類引發過敏的物質,其結構會與主要過敏原相似。其他類似案例更為驚人: 對蜱蟎亞綱動物過敏的人,可能會對海鮮過敏;對貓毛過敏的人,可能會對豬肉過敏。

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最近有另一個案例如下:對地中海柏木(Cupressus sempervirens)過敏的人,成年後可能會對柑橘或桃子過敏。

2017 年,有個研究團隊發現這些案例中的過敏原屬於一種新的蛋白質分類,這種蛋白質可以引發花粉或食物過敏。回到日本柳杉,對這種樹木過敏的⋯⋯狗,可能的其他過敏原則是番茄。

——本文摘自《惡棍植物:關於刺痛、燃燒、致死植物的驚人故事》,2023 年 6 月,時報出版,未經同意請勿轉載。

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時報出版_96
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出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。