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殭屍危機爆發,躲哪最安全?

陸子鈞
・2015/04/06 ・1184字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

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credit: CC by PlayStation Europe@flickr
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從影集《陰屍路》(The Walking Dead)到電玩《最後生還者》(The Last of Us),主角都是在美國,而且當殭屍危機爆發後都往鄉下逃。但是到底要往哪邊的鄉下逃,才能逃過一劫?研究指出,如果你在美國,洛磯山脈北部或許是不錯的選擇。

在電影、電玩或其他虛構的作品中,殭屍(Zombie,或譯為喪屍、活死人)的傳染途徑是帶原者舐咬健康的人,使健康的人染上病原體(註)成為殭屍。美國康乃爾大學(Cornell University)的一位理論物理碩士生阿勒米( Alex Alemi),利用不同尺度的傳染病學擴散模型,預測當美國爆發殭屍危機時疫情會如何擴散?哪個區域會最晚遭受感染?他說:「你要記得的忠告是,當疫情爆發,你該盡可能遠離人群。」

在預測模擬中有3億多人口,所有「人」依照染病程度分成四級:健康的人、染病的人、變成殭屍、死亡的殭屍;殭屍會移動、會感染健康的人,且健康的人也會殺死殭屍,控制疫情,這些行為被設定為隨機發生。

殭屍雖然也是人與人近距離傳染,但和感冒病毒不同,一旦染病,患者很快地就失去意識,也就無法透過交通工具傳播(你沒看過染病的殭屍還會乖乖搭地鐵站著拉拉環吧?),而且疫情在城市裡擴散很快,大眾運輸系統短時間內就會關閉。阿勒米提到,當疫情在紐約市爆發,一下就全數感染,但光是要擴及近郊紐約上州(upstate New York)就需要花上至少一個月。在這項模擬研究中,團隊還導入了「動態」擴散,因為殭屍疫情在人口稀疏的區域擴散速度還會減緩(因為要咬到下一個人的機會變小了),更不用說是偏僻又難以行走的山區。

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此外,並不是每一種殭屍的行動能力都一樣,像是《末日Z戰》(World War Z)還有《28週毀滅倒數:全球封閉》(28 Weeks Later)中的殭屍就會跑,行動敏捷。美國軍方在一份訓練手冊中就將殭屍的種類分成8種,殭屍不同的行動能力,在疫情模擬中就需要不同的參數。

模擬的結果顯示,最危險的區域在洛杉磯與舊金山之間,因為那裡位在兩大城市中間;而城市又是主要的疫情擴散來源。若不考慮補給或者其他措施,最安全-或者說最後才「淪陷」-的地點是在洛磯山脈北部,因為那裡很難到達。

現在看起來這項研究只是在搞笑,但是研究結果能讓既有的疫情模擬更加多元,而且也說不準哪天真的爆發殭屍危機,早點做好預防與準備總是防疫的第一道防線。

註:

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參考資料:

研究報告:

文章難易度
陸子鈞
294 篇文章 ・ 4 位粉絲
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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未知死,焉知生?從南美館《亞洲的地獄與幽魂》爭議看信仰的存在危機
異吐司想Toasty Thoughts_96
・2022/07/16 ・2810字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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6 月初,台南市美術館宣佈了《亞洲的地獄與幽魂》特展,透過策展人朱利安.盧梭(Julien Rousseau)的佈置與靜態敘事,展現亞洲文化在西方觀點中的樣貌。對台灣人來說,這些文化元素已形成厚實的同溫層,如經典港片《暫時停止呼吸》(港名《殭屍先生》)系列,以及 2013 年的致敬翻拍《殭屍》,是好幾代人共同的回憶。

正因為熟悉,《亞洲的地獄與幽魂》提供的新觀點才如此有趣,提供重新詮釋經典的機會。

台南市美術館宣佈了《亞洲的地獄與幽魂》特展。圖/台南市美術館

然而,意料之外地,這展覽因為其探討的生死議題起了爭議。最一開始,是零星的偏激基督教徒在南美館臉書貼文下批判展覽,在與路見不平的民眾爭論未果後,有地方教會發公開聲明,指稱「仇敵透過這展覽,污穢國土,玷污人民,我們國家的罪惡越犯越大,無知愚昧,深深得罪神」,把討論熱度推上高峰。

但如果用心理學的角度去剖析,會發現南美館的《亞洲的地獄與幽魂》展並不是爭議起火點。保守教會對異教文化的排斥,才是癥結所在。

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那些跨越生死界線的神蹟

綜觀歷史,世界各時期的主流宗教多少都有「死而復生」或性質類似的神話與神蹟傳世,甚至有信仰便是以「重生」為核心思想,建立極具代表性的習俗與社會規範(Adamek, 2007; Mettinger, 2001)。這些典範,都為我們描述了人類從古至今不曾變過的恐懼之一:死亡。

有趣的是,一些心理學研究指出,人類或許不是真的害怕「死亡」,而是面對生命消逝時感受到的無力感與未知感(Carleton, 2016; Reuman, Jacoby, Fabricant, Herring,& Abramowitz, 2015)。如同我們不一定是真的怕「黑」,而是排斥可能雌伏在其中的未知威脅,進而對這個載體連帶產生負面情緒。

若要消除這份根深蒂固的焦慮感,宗教必須提出一個縝密的答案,讓信眾得以想像死後的世界,以及「自己該做什麼」,消除未知引發的威脅。

世界各時期的主流宗教多少都有「死而復生」,或性質類似的神話與神蹟傳世。圖/Pixabay

而作為上述答案的佐證,證明神有掌控生死能力的「神蹟」必不可少。不只是復活凡人,神靈自己也得具備死後復生的能力,實現生生不息的「永生」(immortality)(Mettinger, 2001),標示人神之間無法跨越的分界。在重視神靈超然地位的信仰中,這份操控生命的權能可說是「神」的象徵,任何侵犯此領域的人都將被視為背棄神的異端。

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時至今日,仍能看到宗教團體以「只有神能創造生命」為反論,抵制複製動物、人造生命等研究,便可一窺生死議題在宗教信仰中的重要性。

當神不是唯一

延續上段的論述,你可能已經發現潛在的衝突了。既然死者蘇生(武藤遊戲:發動魔法卡!)(註:高橋老師一路好走QQ)是唯一真神才能發動的技能,那我們該如何看待同樣有此能力的異教神靈?

武藤遊戲:發動魔法卡!圖/IMDb

這個問題不只影響「神」的唯一性,還會破壞宗教團體執行教義的正當性。要知道,信眾服從教典的原動力,是神靈(或其代行者)承諾的獎勵,包括在另一個世界的美好想像,以及藉由懲罰非我族類衍生的優越感。這些紅利激勵信眾自發的順從,甚至導致競爭心理,試圖證明自己才是最虔誠的那位。

雖然民眾對信仰是心靈層面的寄託,但宗教法人大多得仰賴信徒的奉獻維持運作,勢必得確保自己是信眾的「唯一」。翻開人類歷史,以「異教」名義施行的迫害多如牛毛,且並不限於單一地域或文化,而是具有驚人的跨文化一致性。

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那為什麼宗教團體,特別是一神教信仰,對於所謂的「異教」會有這麼強烈的反彈?因為當信眾意識到這世界有不只一位真神(或是有真神之外的超然存在),教會就失去箝制力,雙方的關係將出現不可逆的翻轉。

說得功利一些,過去封閉的信仰體制中,信徒是執行教義的人,以服從換取未來可能的信仰紅利。然而一旦信眾有複數選擇——例如藉由網路認識世界後,其思考模式便會從「受僱者」轉變成「消費者」,開始為了自身利益比較信仰的優劣,不再受物理環境的主流信仰箝制(McClure, 2017)。

這點在具有世界第二高宗教多元性的台灣更加明顯,從小生活在多元信仰的環境中,讓我們很早開始接觸不同宗教,家庭「信仰傳承」的結構也在網路出現後加速鬆動,新世代根據需求選擇信仰已是相當平常的事。但這份「自由」,對保守教會不一定是件好事。

隨著外界思想越發開放,保守派勢必得想辦法因應潮流,不然招募不到新血還是小事,失去原有成員才是最慘的結果。

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新世代根據需求,自由選擇信仰已是相當平常的事。圖/Pexels

有些教會選擇與時俱進,理解年輕人的需求,鬆開教義對他們的捆綁;重視傳統價值的教會則走上另一個極端,採取更加偏激的手段,把所有與自家教義相悖的論述與現象打上「邪靈」、「邪神」、「魔鬼」等標籤,拉高內部成員接觸外界資訊的成本。

兩種策略沒有孰優孰劣,只是讓我們看見各家教會心中不同的優先順序。信仰價值被淘汰不代表教義本身有誤,只是它不適合當前人類社會的主流價值觀,若哪天我們迎來另一波思想浪潮,信仰世界又會有新的動盪。

回歸到「人」身上的信仰危機

信仰是基於「人」而生的心理現象。我們崇拜超越人理解範疇的存在,依賴祂(們)作為「答案」來撫平內心對未知的恐懼。換言之,信仰就跟料理一樣,是要帶給人們幸福的,但這份純粹的善,很容易在人性影響下染上不美好的色彩。

這次南美館的爭議,其實可以視為保守教會危機意識與防衛機轉的展現。神的本質和善可親,但以使者自居、對教會奉獻自我的人,卻有可能在得失心與焦慮等負面情緒驅使下,做出有違本心的傷人之舉。

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我們不需要認同這些行為,卻可以理解他們的動機,作為前車之鑒自我警惕。

姚瑞中〈地獄空〉,展於南美館《亞洲的地獄與幽魂》。圖/台南市美術館

參考文獻

Adamek, W. L. (2007). The Mystique of Transmission: On an Early Chan History and Its Context. Columbia University Press.

Carleton, R. N. (2016). Fear of the unknown: One fear to rule them all?. Journal of anxiety disorders41, 5-21.

McClure, P. K. (2017). Tinkering with technology and religion in the digital age: The effects of Internet use on religious belief, behavior, and belonging. Journal for the Scientific Study of Religion56(3), 481-497.

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Mettinger, T. N. (2001). The riddle of resurrection: Dying and rising gods in the ancient Near East. Coniectanea Biblica. Old Testament series, (50).

Reuman, L., Jacoby, R. J., Fabricant, L. E., Herring, B., & Abramowitz, J. S. (2015). Uncertainty as an anxiety cue at high and low levels of threat. Journal of behavior therapy and experimental psychiatry47, 111-119.

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異吐司想Toasty Thoughts_96
29 篇文章 ・ 130 位粉絲
最初是想用心理學剖析日常事物,一方面「一吐思想」,另一方面借用吐司百變百搭的形象,讓心理學成為無處不在的有趣事物。基於本人雜食屬性,最後什麼都寫、什麼都分享。歡迎至臉書搜尋「異吐司想」。

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貓主子會傳播新冠病毒給我嗎?目前無證據但提高警覺
科技大觀園_96
・2022/02/03 ・3199字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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新冠病毒全球確診病例超過數百萬人,令有些人擔心家中寵物會不會傳染病毒給自己。(圖/fatcat11繪)
新冠病毒全球確診病例超過數百萬人,令有些人擔心家中寵物會不會傳染病毒給自己。(圖/fatcat11 繪)

 寵物會不會感染新冠肺炎?甚至成為傳播源?

COVID-19(新冠肺炎)風暴席捲全球,隨著香港漁農自然護理署今年 3 月從女富商周巧兒飼養的博美狗血液中檢測出新冠病毒抗體,成為全球「人傳狗」確診首例後,陸續傳出貓狗被飼主傳染案例,美國紐約布朗克斯動物園飼養的馬來亞虎也被驗出新冠病毒,中國科學院武漢病毒研究所研究員石正麗更研究發現,武漢貓群 14.7% 曾感染新冠病毒,懷疑是跟新冠肺炎患者密切接觸才被感染。

世界衛生組織(WHO)、世界動物衛生組織(OIE)、世界小動物協會(WSAVA)與我國行政院農委會在新冠病毒(SARS-CoV-2)出現跨物種傳播確診案例後,接連發表聲明強調尚無證據顯示新冠病毒可能透過犬貓傳播。但貓狗是人類最親蜜的伴侶動物,大家還是會擔心毛小孩萬一被飼主傳染後,再把病毒傳染給其他人,成為人畜共通傳染病,跨物種傳播導致疫情加速擴散。

新型冠狀病毒傳播途徑示意圖。(圖 / 臺大獸醫系陳慧文研究團隊製)
新型冠狀病毒傳播途徑示意圖。(圖 / 臺大獸醫系陳慧文研究團隊製)

目前僅偶發性感染,寵物傳播病毒機率低  

「這有點像思想的超前部署!」臺灣大學獸醫學系副教授陳慧文說,科學家接受所有可能性,但有幾分證據、說幾分話,有些病毒確實很容易跨物種傳播,例如狂犬病毒可以感染所有溫血動物;而新冠病毒全球確診病例超過數百萬人,最主要還是人際之間的傳播,即使有研究證實貓會被新冠病毒感染,但它在貓身上並沒有適應得很好,顯示目前僅是偶發性感染,大家可以稍微放心。 

新冠病毒在寵物身上感染的例子是偶發性的,病毒量少、抗體量低,大部分沒有症狀。(圖 / 臺大獸醫系陳慧文研究團隊製)
新冠病毒在寵物身上感染的例子是偶發性的,病毒量少、抗體量低,大部分沒有症狀。(圖 / 臺大獸醫系陳慧文研究團隊製)

中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所研究員陳化蘭團隊為了釐清除人類之外,禽畜與貓狗等伴侶動物是否會被新冠毒感染,甚至成為疫情傳播者,利用貓、狗、雪貂、豬和雞、鴨做實驗,研究成果發表在《SCIENCE》期刊。豬狗雞鴨完全不會被感染,而常被用做病毒感染實驗動物的貂,毫無意外地全部淪陷。

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但陳慧文說,「貓是我們的伴侶動物,而非實驗動物,大家更關心牠會不會被感染、散播病毒。」

在易感程度方面,陳化蘭團隊研究發現,7 隻亞成貓與 7 隻幼貓被強迫從鼻腔吸進高濃度病毒後,全部遭新冠病毒感染,並出現不同程度的臨床症狀。而在傳播能力方面,研究團隊將亞成貓與幼貓中,各 3 隻「染毒」的貓與另外 3 隻正常的貓 1 對 1 配對分組,同組的 2 隻貓在不同飼養籠比鄰而居。3 天後,亞成貓與幼貓皆僅有 1 隻被「鄰居」感染新冠肺炎。

實驗結果顯示,豬狗雞鴨完全不會感染新冠病毒,貓則是易於感染,但是再度散播出去的機率很低。(圖 / 臺大獸醫系陳慧文研究團隊製)
實驗結果顯示,豬狗雞鴨完全不會感染新冠病毒,貓則是易於感染,但是再度散播出去的機率很低。(圖 / 臺大獸醫系陳慧文研究團隊製) 

陳慧文解釋,把 2 隻貓放這麼近,就是要觀察貓是否會透過呼吸道飛沫傳播病毒?結果機率非常低!被感染的貓體內病毒量和抗體量也很低,沒有出現明顯病徵。這個結論很重要,貓確實對新冠病毒有感受性,但病毒要複製足夠的病毒再散播出去的機率很低。既然「二手傳播」機率都這麼低,在自然環境下要把病毒回傳給人的可能性就更低。陳慧文強調,病毒與受體結合進入宿主細胞,必須利用細胞當工廠完整複製核酸跟蛋白質,成功組裝出病毒顆粒,再釋放出去感染其他細胞,過五關斬六將方能散播出去。若無法在細胞裡面複製完成生活史,表示病毒沒有辦法適應這個宿主,「進得來、出不去」。就現有科學證據而言,貓狗絕對不是新冠病毒傳播者。

密切觀察病毒變化,提高警覺

但目前的科學證據不支持,卻不見得永遠不會發生。陳慧文表示,新冠病毒透過棘狀蛋白(spike protein)與人類細胞受體 ACE2(第二型血管收縮素轉換酶)結合來入侵人體,問題是所有哺乳動物都有 ACE2,也有研究分析人跟貂、蝙蝠、貓和狗的 ACE2 非常像,新冠病毒可以在人群大量散播,大家當然會擔心它可能藉由 ACE2 感染狗貓傳播疫情,「我相信會有越來越多的科學家關注這個議題。」

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從科學研究的觀點,陳慧文雖不排除任何可能性,卻也說美國確診病例超過百萬人,到現在還是不建議做寵物普篩,並再三強調沒有證據顯示寵物會傳播病毒。然而考量疫情嚴重,美國疾病管制暨預防中心也公布寵物篩檢評估準則,讓民眾清楚了解家裡寵物在什麼情況下要做篩檢,例如跟新冠肺炎確診者或疑似患者同住的動物,出現咳嗽或肺炎等呼吸道症狀時,就可考慮請獸醫師幫忙篩檢。

在此同時,美國獸醫協會(AVMA)則提醒所有獸醫師應該審慎診斷,不要碰到有呼吸道症狀的貓狗,就覺得牠是新冠肺炎。貓狗病徵跟人類很像,但寄生蟲和鏈球菌,甚至慢性過敏都會引發毛小孩肺炎,建議獸醫師依照原有診斷方式,按部就班排除各種病因,並了解飼主是否為新冠肺炎確診者或疑似病患再做評斷。

陳慧文以美國為例,重申目前並沒有證據顯示貓狗會傳播新冠病毒,「臺灣更不需要過度擔心!但是我們要保持警覺,蒐集國內外最新疫情資訊,隨時做好準備。」貓狗是人類的同伴動物,也是這個地球的居民,「我們也希望了解更多這個病毒對牠們的可能威脅性,這也是我們目前要密集追蹤的方向!」

不過度接觸或不當食用野生動物,阻絕冠狀病毒

在 2003 年起相繼出現 SARS、MERS 和 SARS-CoV-2,對人類造成致命性危害之前,雖然已有 4 種冠狀病毒會感染人類,卻都僅止於傷風感冒,症狀輕微,幾天之後自然痊癒。但對其他動物,冠狀病毒可說是橫行多年,天上飛的,水裡游的;哺乳類、非哺乳類、脊椎動物、非脊椎動物,都有自己的冠狀病毒,豬狗雞貓牛等家畜禽已有預防疫苗。

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冠狀病毒分成四型,可感染人類的病毒分布在第一型和第二型。(圖 / 臺大獸醫系陳慧文研究團隊製)
冠狀病毒分成四型,可感染人類的病毒分布在第一型和第二型。(圖 / 臺大獸醫系陳慧文研究團隊製)

「全世界的每隻雞都打過冠狀病毒疫苗,不管肉雞、蛋雞,還是種雞。」陳慧文透露,冠狀病毒歷史就是從雞開始,1937 年,科學家首次發現冠狀病毒就是在雞身上,隨後又在豬身上發現,人類到很晚才被發現也會感染冠狀病毒。科學家在數十年前就開發出動物疫苗,但每個疫苗都需要時間發展,以高致命性的貓冠狀病毒為例,雖然已有疫苗,效果卻很有爭議,到現在仍未普遍施打。

至於新冠病毒是否會為了適應貓的身體環境而逐漸突變,陳慧文認為還要持續觀察。根據減毒疫苗的設計原理,新冠病毒若真的完全適應貓的身體環境,住在牠身上,再回過頭感染人類,毒性可能會減弱,對人類反而相對安全。

臺灣大學獸醫系副教授陳慧文(圖/李宗祐攝)
臺灣大學獸醫系副教授陳慧文(圖/李宗祐攝)

但值得深思的是,在人類以外的世界,冠狀病毒一直在那裡,非常「精彩」地生活在不同動物身上,卻與人類井水不犯河水,「只要我們不過度接觸牠們,甚至不當食用牠們,野生動物身上有什麼病毒,根本不干我們的事。」

科技大觀園_96
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為妥善保存多年來此類科普活動產出的成果,並使一般大眾能透過網際網路分享科普資源,科技部於2007年完成「科技大觀園」科普網站的建置,並於2008年1月正式上線營運。 「科技大觀園」網站為一數位整合平台,累積了大量的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息,期使科學能扎根於每個人的生活與文化中。

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回首人類與病毒的「無限之戰」——歷史上第一個被消滅的傳染病:天花
科學月刊_96
・2021/11/01 ・5067字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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  • 作者 / 蔣維倫|泛科學 PanSci 專欄作家、故事專欄作家、udn 鳴人堂專欄作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。喜歡虎斑、橘子、白底虎斑和三花貓。

天花是一種病狀駭人,致死率極高的傳染病,主要透過接觸、飛沫傳染的方式傳播。病人的唾液、血液、水泡液,甚至是脫落的皮屑、結痂、排泄物等,都會帶有具感染力的病毒。18 世紀時,英格蘭出現了「曾罹患牛痘者,不會染上天花」的說法,而一位叫詹納的醫師設計了天花攻毒試驗,發現這項說法是正確的。距今 200 多年前,詹納使用的天花疫苗,內容物為牛痘病毒;而現代各國庫藏的天花疫苗,裡頭的痘病毒,都是正痘病毒屬的成員。這些疫苗所產生的抗體,都能辨認、中和致命的天花病毒,進而達到疫苗的效果。

沒人知道天花什麼時候來到地球上的,它最早出現在埃及法老王的木乃伊身上,留下了類似天花的皮疹痕跡,這表明天花可能存在了 3000 年以上。而在各國史料中,關於天花的記述也相當豐富,例如 4 世紀的中國(東西晉朝代)、7 世紀的印度、10 世紀的土耳其,都有類似天花病人的病徵敘述。而隨著國際貿易、帝國戰爭、歐洲殖民,天花伴著商人、士兵、殖民者的腳步,逐漸成為全球性的傳染病(表一)。

表一/科學月刊提供
拉美西斯五世(Ramesses V.),可發現最早的曾得過天花、在皮膚留下痘瘢的記錄。圖/Public Domain, Wikimedia Commons
約 1585 年,墨西哥阿茲提克文化中描繪天花病人的圖像。圖/Public Domain, Wikimedia Commons

但為什麼天花會為人類所忌憚?原因在於得病後超高的死亡率,以及死前駭人的病徵。

天花的病程和病徵

當一般人感染天花後,最初會出現發高燒、頭痛、背痛,並有嘔吐症狀,為時約 2~4 天。其後進入出疹階段,並開始有傳染力,患者的舌頭和口腔會出現紅色斑點,之後惡化成潰瘍、裂開後散播大量病毒。此時臉部、四肢開始出現點狀、鼓起來的疹子,並在 24 小時內擴散到全身[註1]

而到了疾病的下個階段,這些紅疹會漸漸形成水泡,裡頭充滿濃稠的不透明液體,且水泡中心通常會有凹痕。這些水泡會明顯隆起、形成膿疱,猶如皮下埋著豌豆一樣,通常摸起來的觸感為圓型、結實。

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最後則會進入痊癒、結痂、結痂脫落階段,但也得要到結痂全部脫落,病人才沒有傳染力,從發病到結痂痊癒,病程約 3 週。即便結痂脫落後,病人的皮膚上,仍會有褪色的疤痕,是一項相當獨特的病徵。

感染天花的患者,平滑、圓形且中央略凹的紅疹為天花獨特的病徵。圖/Public Domain, Wikimedia Commons

天花的嚴重性和傳染方式

天花除了病徵相當怵目驚心外,它的致死性更驚人——每 10 名患者中,約有 3 人會因天花而亡,而且直到今日,人類仍無有效的治療方法。而即使是康復,也可能喪失視力,或出現永久性臉部疤痕等殘疾。

天花主要可透過接觸、飛沫傳染的方式傳播。病人的唾液、血液、水泡液,甚至是脫落的皮屑、結痂、排泄物等,都會帶有具感染力的病毒。也就是說,只要和病人待在同一個空氣循環的空間,或碰觸患者曾用過的器皿,都可能染上天花。據估計,天花的 R0 約 3.5~6[註2];粗略計算後可以發現,在最糟糕的情況下,只要一名患者的傳播鏈向外傳播 6 層,就可能會有超過 4 萬人被感染。

由於天花在各大洲都是普遍的流行病(大洋洲除外),在 1970 年代疫苗普遍接種之前,每年遭受天花感染的人數可超過 1500 萬人,其中 200 萬人會因天花而死。兇惡的破壞力、難以控制的傳染力,使得天花成為每個時代的人類最害怕的傳染病之一。

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天花病毒的真面目?

天花的病原體是天花病毒(variola virus),長的像顆橢圓形的卵或磚塊形狀,大小約 350 奈米(nm)×270 奈米,在病毒界裡,算是體型較大的病毒,具有一條線性、雙股 DNA 鏈。

天花病毒屬於痘病毒科(Poxviridae)正痘病毒屬(Orthopoxvirus)家族的成員,其血緣相近的親戚還有牛痘病毒(cowpox virus,18 世紀最早的疫苗所使用的病毒)、痘病毒(vaccinia virus,現代天花疫苗所使用的病毒)等。人類是天花病毒的唯一宿主,而這種極度挑食的個性,也成了它最大的弱點。

天花病毒在電子顯微鏡下的照片。圖/Public Domain, Wikimedia Commons

人類的第一支疫苗——牛痘

與天花纏鬥數千年後,人類發現「曾罹患天花者,不會再次染上天花」的現象,因此在 16 世紀的東、西方,都出現「人痘」的記載。在中國和印度,會將天花患者病灶組織的粉末,吹進健康人的鼻腔;在蘇格蘭地區,健康兒童的手腕會繫上一條被患者汙染的麻線。而過了 200 年,在英國的牧場裡,開始流傳著一種奇異的傳說。

牛隻也有自己的天花,會令牠們的乳房上長出痘斑,而這種流行於牛隻的疾病,叫「牛痘」(cowpox)。牛痘的病原體——牛痘病毒,是天花病毒的近親,它們的外殼、成分、基因都很像。而當地人也發現,僅有和牛親近、幾乎每天都與牛群生活的農夫們,會意外地感染牛痘,且在罹病後幾乎能完全康復。也因此在 18 世紀的英格蘭,開始有了「曾罹患牛痘者,不會染上天花」的傳說,而這個說法,被一位叫詹納(Edward Jenner)的醫師聽到了。

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為了驗證這項傳說的真實性,詹納設計了一場天花的攻毒試驗。他在 1796 年 5 月 14 日劃傷一名 8 歲男童的手臂,並在傷口裡沾染了牛痘病人膿疱的組織液,刻意讓男孩感染牛痘;同年 7 月,他故意讓受試者接觸天花患者的組織,試圖讓他被傳染天花,然而,男孩卻沒有罹病。1798 年,詹納整理了 23 名感染牛痘的患者,其後就能免疫天花的報告,自那刻開始,人類首次有了強大、安全的武器,可以和天花展開終局之戰。

詹納於 1798 年 5 月 14 日的疫苗接種。圖/Public Domain, Wikimedia Commons

正痘病毒家族的交叉保護

正痘病毒屬家族的成員,有個少見但重要的特性。它們的結構蛋白具有高度保守性、共享抗原等特徵,亦即它們的表面蛋白質結構、型態相似,人體若對這類病毒產生了抗體,就能彼此交叉保護。舉例而言,若接種了由痘病毒所製成的疫苗,其產生的抗體,也能同時辨認、中和,並阻止其他正痘病毒屬的病毒感染,例如天花、猴痘(monkeypox virus)等[註3]

200 多年前,詹納使用的天花疫苗,內容物是牛痘病毒;而現代各國庫藏的天花疫苗,裡頭的痘病毒,都是正痘病毒屬的成員。這些疫苗所產生的抗體,都能辨認、中和致命的天花病毒,進而達到疫苗的效果。以臺灣疾病管制署手上的天花疫苗為例,是將痘病毒注射於綿羊表皮,在病毒感染羊隻、大量繁殖後,再抽出高濃度的病毒組織液,經後製、真空冷凍乾燥,得到可長期保存的微黃或灰白色粉狀團塊,待要注射前再泡以特定液體溶解即可。由痘病毒製成的疫苗,對抗天花的保護力預估約 95%。

人類 vs 天花,人類兩次剿滅天花之戰

天花病毒雖然難纏、兇惡,但它卻有幾個極大的弱點。

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  1. 容易診斷的臨床特徵
  2. 感染症狀明顯,發燒期傳播力才明顯增加
  3. 人類是天花病毒唯一的宿主。因此只要透過徹底的公衛策略,例如「出現症狀、立刻疫調,隔離所有接觸者」、「越多人接種疫苗越好」等方式,就能掃除唯一宿主族群內的天花病毒。

1950 年代,人類開發出凍乾、粉末狀的新劑型天花疫苗。此種疫苗無須冷藏、能長期保存、耐運輸,而且可以誘發強大的體液和細胞免疫反應。這種躍進式的全新技術,帶給各國消滅天花的可能性。

較為富裕的地區在很早就已消滅天花,例如北美和歐洲分別在 1952 和 1953 年根除境內的天花;而臺灣則是在 1955 年後,境內再無天花病例。1959 年,世界衛生組織(World Health Organization, WHO)首次啟動了根除天花計畫。不幸的是,這場全球運動最終因缺乏資金、人員,和政府的承諾而成效不彰,使得天花在 1966 年仍然在南美、非洲、亞洲等地定期爆發。

1967 年,WHO 和各大國重新承諾,提出第二次天花根除計畫。不僅蘇聯和美國捐贈了超過 1.5 億劑疫苗,而當時分叉針頭亦被開發出來,簡化了輸送並減少所需的疫苗量。此外,再加上病例監測系統的建立、大規模疫苗接種運動,讓人類消滅天花的可能性逐漸提升。

對抗天花的環狀包圍策略

WHO 團隊最初的目標,是讓每個國家的疫苗接種人口達到 80%,以「群體免疫」的方式,直接斷絕病毒傳播的機會。但在實際執行後卻發現,此策略在富有、疫苗充足的國家,確實可行;但在貧困、缺乏疫苗的國家裡,幾乎無法在短時間內辦到。

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例如公衛科學家在奈及利亞,就遇到疫苗不足的現實,因此在苦思之後,他們首次採用了「環狀包圍」(ring vaccination)接種策略。由於天花可為「接觸」和「飛沫」傳染,因此一聽到發病的消息,團隊就全速趕往現場進行疫調、分類,依「接觸的親密度」區分出風險,並依風險程度、盡速接種疫苗:

  • 接觸「患者」的族群(contacts),例如患者家人、醫護人員,或探病過的親友等。
  • 接觸「接觸患者族群」的族群(contacts of contacts),例如上述族群的親友、鄰居或同事等。

儘管奈及利亞的疫苗覆蓋率不到 50%,但團隊仍用此法成功消滅了境內的天花,後來此法更被沿用到近年伊波拉疫苗在非洲的三期臨床試驗,也順利拯救眾多生命。

最後一例天花

WHO 的天花根除計劃取得了穩步進展。於 1971 年,天花在南美洲被根除,隨後是亞洲(1975 年),最終一塊仍有天花的大陸是非洲。

一位名為馬阿林(Ali Maow Maalin)的索馬利亞醫院廚師,是最後一個因自然感染(被其他患者傳染)而得到天花的病人。1977 年 10 月 12 日,他和兩名天花患者共乘汽車,從醫院前往當地的天花辦公室。10 月 22 日,他開始發燒,起初這些症狀被誤診為瘧疾,然後再次誤診為水痘。10 月 30 日,終於被正確診斷出患有天花,而後被隔離並順利康復。在康復後,馬阿林餘生跟隨醫護消滅各式傳染病,並於 2013 年在消滅小兒麻痺的行動中染上瘧疾離世。隨著馬阿林康復,非洲也在 1977 年宣告終止天花。經過縝密的調查,1980 年,WHO 正式宣布天花絕跡,自此再也沒有發生過天花的自然感染案例。

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最後一例之後的意外

然而不幸的是,馬阿林卻不是最後一例天花患者。

1978 年,在英國伯明翰大學醫學院(University of Birmingham Medical School)工作的醫學攝影師帕克(Janet Parker),於 8 月 11 日感到不適,於 8 月 15 日出現皮疹,但再過 9 天,才被確診為天花;並於 9 月 11 日去世,成為人類最後一名天花患者和死者。而帕克辦公室的下一層,剛好是微生物學系,且那裡也正好在研究天花。據調查顯示,帕克很可能是通過大樓通風管道,或其他方式感染病毒,造成了遺憾。

此意外,讓人類再次被天花的威力所震撼,其病毒樣本被集中在最高防護等級的實驗室。1981 年,僅有美、俄、英、南非,4 個國家等級的實驗室擁有天花病毒樣本;1984 年,南非和英國銷毀或移送了他們擁有的天花病毒,於是美、俄,就成了最後兩個擁有天花病毒的國家,國際衛生組織目前仍固定招開專家會議討論天花病毒的存廢問題,但至今尚無定論。

天花成功地被上世紀科學家剿滅,仰賴徹底的疫調、隔離、疫苗。反觀身處 21 世紀,對抗 2019 冠狀病毒疾病(COVID-19)疫情的我們,儘管手握有史以來最強大的疫苗,但仍有人不願接種,或挑三揀四。回顧過往、檢視今日,赫然發現,助長疾病蔓延的不是科學,而是人性,實在令人不勝唏噓。

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註解

  • 註 1:天花的皮疹,多分布在臉及四肢末端;而水痘的疹子是全身廣泛地出現。
  • 註 2:R0 值為流行病學的重要指標之一,全名為「基本傳染數」。其定義為在某種傳染病疫情中,一名遭病毒感染的患者從確診到康復/死亡期間,能再感染他人,引發新病例的預期數量,例如新冠病毒(SARS-CoV-2)Delta 變異株的 R0 約為 5~7 左右
  • 註 3:此特性非絕對,對於其他病毒家族而言,人體不見得也有類似的交叉抗體保護。如能引起感冒的普通冠狀病毒抗體,可能無法對抗新冠病毒。

延伸閱讀

  1. Signs and Symptoms of smallpox, US Centers for Disease Control and Prevention, 2016/06/07.
  2. 疾病介紹-天花,中華民國衛生福利部疾病管制署,2018 年 12 月 12 日。
  3. Edward A. Belongia and Allison L. Naleway, Smallpox Vaccine: The Good, the Bad, and the Ugly, Clinical Medicine & Research, Vol. 1(2): 87–92, 2003.
  • 〈本文選自《科學月刊》2021 年 11 月號〉
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