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科學寶可夢 #88 臭泥:命運坎坷的垃圾怪獸

Rock Sun
・2017/01/22 ・2840字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 554 ・八年級

身為一名訓練師,你真的了解你的寶貝們嗎?寶可夢圖鑑讀熟了沒?

其實圖鑑告訴你的比想像中的還多喔!每個星期周末跟著 R 編一起來上一門訓練師的科學課吧!來跟大家分析這些寶可夢們是如何使用科學力來戰鬥的。

汙水廠內的死亡邂逅  #88 臭泥

(圖/Pokemon Wiki)
(圖/Pokemon Wiki)

仔細看看臭泥的設計,你會發現它是一個很特別的存在,在越來越多寶可夢走向可愛風和 變種的日常生活用具(如鈴鐺、棺材、吊燈、餐具…..倒底是有先有這些寶可夢還是先有他們對應的用具啊)的潮流中,臭泥是少數原型是「垃圾」的寶可夢,長得醜又沒人愛。

「會出現在骯髒的地方。靠喝工廠流出的汙泥廢液為生。」 (紅、綠、葉綠、綠寶石)

「淤泥凝結而生。很臭不可以碰,通過後的痕跡也寸草不生。」(黃、銀、魂銀)

反正就是一堆髒東西的聚合體,幾乎所有的圖鑑都同意這一點(註1),而且還是廢水中的汙泥!這下有趣了,因為不管是工廠排出的廢水還是汙水處理中的汙泥,其實都是有生物存在的。

大家一般所看到的泥巴,裡面不只水和無機物,還有許多的微生物,就算是有毒的工業廢水,也會有細菌滋生。臭泥很有可能就是這些微生物的聚集體,之後再透過某種方式變成現在的樣子。

臭泥與他們的產地(圖/Giphy)
臭泥與他們的產地。圖/Giphy

如何處理麻煩的臭泥們?

多重的毒素分析起來相當複雜(註2),尤其是我們還不知道究竟是含有重金屬還是其他東西,所以這裡我想用一個比較另類的想法來討論臭泥。既然誕生於工廠汙水,那表示寶可夢世界臭泥最多的地方,應該就是汙水匯集的汙水處理廠(註3),但是寶可夢世界從來沒有臭泥成災,也沒有很明顯的臭泥聚集地,所以只有一個可能——臭泥們被處理掉了

處理掉充滿劇毒微生物的泥巴?別驚訝,因為現在的汙水處理廠中,汙泥也扮演著很重要的角色,也就是所謂的活性汙泥法。

所謂的活性汙泥法是藉由汙水處理過程中產生的沉積物,淨化汙水的方法。這些活性汙泥跟大家想的不太一樣,這些誕生於沉澱池底部的底汙泥,本身帶有有機質,並成褐色絮狀、看起來像黏稠的黏土,但是他們並不會臭。而且不是每一個進入汙水處理廠的淤泥都可以成活性汙泥,它們都需要經過一些手續加工,才能變成能從汙水中去除生化有機物、吸附懸浮固體的活性污泥,同時也能去除磷和氮汙染物。

臭泥們的墳墓(圖/phlush)
臭泥們的墳墓。圖/phlush

首先,這些汙泥需要經過重力的沉積(Thickening),然後去除多餘的水分,因為真正的本體是那些有機物和微生物聚集而成的固體,活性汙泥通常高達一半以上的重量都是有機物。再來是透過厭氧或好氧反應將這些汙泥們穩定化(Stablization),讓他們更容易被處理、控制、並且沒有味道,並加入凝聚劑讓這些淤泥再更「團結」一點(Conditioning),最後以真空抽取等方式再次去除水分(Dewatering)。這幾個步驟通常獨立於基本汙水處理的過程:攔阻、過濾、沉澱,,,,之外,會在另外的設施進行,所以可以很有效地針對汙泥本身處理。完成程序之後的汙泥就是貨真價實的活性污泥,被置於汙水沉澱池中進行生物性的作用去除汙染物(註4)。

至於這些活性汙泥們,都是由什麼東西組成的呢?

不外乎就是細菌、真菌、原生動物和小型動物輪型動物(註5)們,汙泥為這些生物們提供了一個能夠吃飽喝足的家,在汙水中只要有氧氣和他們所需的養分,他們就能消化汙水中的氮磷汙染物,一旦數量繁殖過多,就會重複上述的步驟,然後只將部分的汙泥在流放回去,剩下會送往廢棄物處理,如掩埋。

很顯然的,臭泥在寶可夢世界經歷了一樣的事情。

這些由工業廢水產生的寶可夢,隨著下水道進入處理廠之後,很可能就經過了這些的處理程序,什麼抽水~沉澱~篩選之類的,最後才不會對世界造成無害,想想還真是可憐。而且我猜,有可能就因為這樣的處理過程,可能還會產生「活性臭泥」這種新種寶可夢,不會臭,而且可以修滅臭泥,就像反物質湮滅一樣。

大家洗澡囉(圖/Pokemon Wiki)
大家洗澡囉!圖/Pokemon Wiki

臭泥從哪裡來的?

幸好寶可夢世界找到了消滅臭泥的方法,但不能治標不治本,所以臭泥是哪裡來的?

稍微再仔細看一下……

「在來自月亮的 X 射線照射下,汙泥變成了臭泥。最喜歡的就是髒東西。」 (火紅、鑽石、白金、珍珠、黑白、X)

月亮的 X 射線?這好像有點怪怪的,不是嗎?

月亮本身不會發光,它是藉由反射太陽光才能夠發亮的,如果只考慮物理性質,月光和日光是完全相同的,而且量更少,所以和伽瑪射線、紫外線一樣很大一部分會被上層大氣阻擋。

別說月光了,如果照太陽光就會突變,整個地球根本就充斥著各種奇怪的生物啊!果不其然,從最新的圖鑑我們知道了……

又我了~(圖/Know your meme)
又是我了!圖/Know your meme

「工廠排放的汙泥廢液是其主要的餌料。最近數量減少了。」(太陽)

哈哈你看吧!數量減少了。這種不靠譜的能量來源當然無力啊!(註6)~

要找到強大的 X 射線,現實生活中我想得到的來源大概就是黑洞了,但這裡是寶可夢世界,還有一個可能……神獸。我猜一定是某一天突然神獸降臨,散發出了強大的 X 射線,所以臭泥大量產生。隨神獸離開之後,臭泥理所當然又快速減少,真是短命的生物啊!嗚呼哀哉~

註解:

  1. 除了這篇文章提到的敘述,其他的圖鑑還有「黏稠有彈性的身體從什麼細縫中都能進去。潛入排水管喝髒水。」(紅寶石)、「從被汙染的海底淤泥裡出生,喜歡髒東西,從身體裡排出有很多的細菌的液體。」(藍寶石、綠寶石)……等等,喝髒水能過活嗎?能,因為就像接下來講的裡面有細菌、微生物,但我想臭泥喝髒水的原因應該是要補充自己的細菌,不是要能量。而第二個突見敘述基本上和本文的立論點打架,海底不只月光照不進去,這裡是要多髒才會有足夠的東西給臭泥吃啊。
  2. 水晶版有敘述「當兩隻臭泥聚在一起,就會產生新的毒物」,這讓我想到複合型毒物,然後想到毒理學那一大堆講義和有機、無機……劈哩啪啦的複雜化學結構。不過既然會寸草不生,大概是某種酸吧我猜。
  3. 真心覺得寶可夢的場景太少了,每一次看到工廠類的公共設施都是發電廠,汙水廠也很有趣啊!核電廠也不錯~
  4. 汙水處理的過程中有分處理程序,第一級為物理性的攔阻、沉積、過濾;二級為這裡提到的生物性處理;三級處理不多因為通常是一些昂貴的處理法如臭氧、紫外線。沉澱池是二級處理中最重要的過程,還分為主要和次要,其中的活性汙泥還有濃度之分。
  5. 輪型動物屬於動物界的真後生動物亞界中的扁蟲總門,窩蟲就是屬於扁蟲總門。基本上這門的生物都沒有體腔,大部分有假體腔,所以腸胃和皮層之間沒有很多區別,棲于海水、淡水和陸地多種生境中。
  6. 也有可能是寶可夢世界的環境稽查做得更認真了,這我們就無從得知了。

參考資料

  1. Pokemon Database
  2. MOONLIGHT IS A MANY-SPLENDORED THING
  3. The Growth of Bacterial Populations
  4. 環境工程 Sludge Treatment

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文章難易度
Rock Sun
62 篇文章 ・ 428 位粉絲
前泛科學的實習編輯,曾經就讀環境工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但我現在會說沒有專長(笑)。也對太空科學和科普教育有很大的興趣,陰陽錯差下在泛科學越寫越多空想科學類的文章。多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。 "我們只想盡我們所能找出答案,勤奮、細心、且有條理,那就是科學精神。 不只有穿實驗室外袍的人能玩科學,只要是想用心了解這個世界的人,都能玩科學" - 流言終結者


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Paxlovid能有效降低死亡風險嗎?COVID-19口服藥現況

台灣科技媒體中心_96
・2022/05/17 ・2421字 ・閱讀時間約 5 分鐘
示意圖/envato elements

今年四月台灣宣布將走向「重症清零,輕症管控」:非放任病毒肆虐式「與病毒共存」(living with covid-19) 的控管疫情策略。 若需要達到「重症清零,輕症管控」的目標,醫療人員的支援與 COVID-19 藥物的使用,將是關鍵手段,對於感染後容易導致重症的個案,也需要有抗病毒藥物來治療或預防惡化

目前有哪些治療新冠肺癌的藥物?

目前首度獲得美國 FDA 許可的抗新冠藥物「Remdesivir」 (瑞德西韋),是透過抑制病毒的 RNA 合成酶達到藥效。美國 FDA 更在近期批准,注射液劑型的 Remdesivir 適用於「出生 28 天及以上、至少 3 公斤」的嬰幼兒染疫患者,成為首款嬰幼兒的新冠療法

然而注射液劑型需要專業的打針技術,並非一般民眾可居家自行使用,因此抗新冠口服藥物的開發,各國一直都很重視。現行已通過美國 FDA 緊急使用授權(EUA)的抗新冠口服藥物,有輝瑞公司研發的「Paxlovid」,以及默克(或稱默沙東)公司研發的「Molnupiravir」(莫納皮拉韋)

而 Paxlovid 是由 Nirmatrelvir(奈瑪特韋)和 Ritonavir(利托那韋)兩種藥物所搭配使用,其中 Nirmatrelvir 主要作用是抑制新冠病毒的 Mpro 蛋白酶活性,進而干擾病毒的複製,達到抗病毒的效果。而 Ritonavir 則是能延長 Nirmatrelvir 在人體內的血中濃度,透過抑制人體內正常酵素 CYP3A4 酵素活性,避免 CYP3A4 快速將 Nirmatrelvir 代謝掉,而失去 Nirmatrelvir 該有的藥效。

這兩個藥物所構成的 Paxlovid 好像一對好夥伴互相協助,成為具有高效力的口服抗新冠藥物

Paxlovid 能有效降低死亡風險?

Paxlovid。圖/ Kches16414 , CC BY-SA 4.0

根據文獻指出,Paxlovid 能降低 COVID-19 感染後的 85-89% 住院或死亡風險,是目前對抗新冠肺炎最佳的選項之一。《新英格蘭醫學期刊》(NEJM)期刊於上個月發表最新 Paxlovid 臨床試驗的研究報告:「Oral Nirmatrelvir for High-Risk, Nonhospitalized Adults with Covid-19」證實,使用 Paxlovid 治療未施打疫苗且有症狀的 Covid-19 患者,能將 Covid-19 的重症風險降低 89%,且藥物的安全性在臨床上可接受,且沒有明顯的安全問題。

不過,此研究個案限於未施打疫苗者,而目前大多數人已經接種過新冠肺炎疫苗,情況略有不同。已有將此藥使用於已施打過疫苗者的研究正進行中,但若在未施打者有幫助,對於施打過疫苗而可能具有部分保護力的人,推測仍應會有治療效果,此研究是在症狀出現三天內給藥得到良好的效果,至於再晚一些時後才給藥,就沒有數據可參考。

但需要注意的是,有在服用其他藥物的患者(如:降血脂、抗腫瘤藥或神經精神藥物等),若服用 Paxlovid 會影響 CYP3A4 的作用,可能也會改變其他藥物的作用效果,若藥物在血中濃度無法被安全控制,往往對病情有負面的影響。因此服用 Paxlovid 需要有專業醫師的評估並開立處方簽才能使用,民眾無法自由服用

Paxlovid 需要有專業醫師的評估並開立處方簽。圖/envato elements

Molnupiravir 口服藥的表現又是如何?

病毒在複製的過程當中,往往需要大量的核糖核苷(ribonucleoside),作為合成新的病毒所需要的材料。而 Molnupiravir 口服藥,是一種「核糖核苷類似物」,也就是病毒在複製所需要的「冒牌」材料,透過這樣的方式干擾病毒的複製過程,進而阻止病毒的繁殖

Molnupiravir 不會像 Paxlovid 去影響到其他藥物在體內的作用,然而這些核糖核苷類似物在人體細胞進行複製的時候也會使用,所以可能具有誘導基因突變的風險

雖然一般來說,口服 Molnupiravir 的療程只有 5 天,在這樣的時間周期來說,對一般成人造成基因突變的風險是很低。但是,Molnupiravir 對於胎兒或哺乳中的嬰兒,風險就顯得高出許多。所以,Molnupiravir 在默克公司的官方網站有聲明,不建議孕婦及哺乳中的女性服用

此外,根據新英格蘭醫學期刊在今年三月的報告中,發現將 Molnupiravir 用於非住院的新冠患者治療中,僅僅將高危新冠患者的住院和死亡風險降低了 30%,低於早前估計的 50%。

Molnupiravir 不建議孕婦及哺乳中的女性服用。圖/envato elements

「老藥新用」的開發策略

環顧目前的抗新冠藥物,大都是利用「老藥新用」(drug repurposing)的藥物開發策略,才能在這麼短的時間達到如此的成就。「老藥」是指已被核准做為臨床使用的藥物,「新用」則是指由原來已核准的藥物中發現新的適應症用途或是新的用法。

老藥的好處就是其藥物臨床前的數據都已經被建立,其中包含藥理實驗、藥物動力學、代謝途徑、副作用等,這些數據對藥物開發相當重要。

在目前這些新冠藥物中,瑞德西韋一開始是用來開發對抗伊波拉病毒,而 Paxlovid 中的 Nirmatrelvir 原先用以治療愛滋病,此外 Molnupiravir 則是為了治療流感。這樣的成功經驗相信能提供政府與學者參考,期望台灣開發新冠藥物有亮眼的成績,也讓我們未來在對抗 COVID-19 疫情當中有更好的手段。

引用文獻

  1. Hammond, Jennifer, et al. “Oral nirmatrelvir for high-risk, nonhospitalized adults with COVID-19.” New England Journal of Medicine 386.15 (2022): 1397-1408.
  2. Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Approves First COVID-19 Treatment for Young Children
  3. Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Authorizes First Oral Antiviral for Treatment of COVID-19
  4.  Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Authorizes Additional Oral Antiviral for Treatment of COVID-19 in Certain Adults
  5. Hammond, Jennifer, et al. “Oral nirmatrelvir for high-risk, nonhospitalized adults with COVID-19.” New England Journal of Medicine 386.15 (2022): 1397-1408.
  6. Cox, Robert M., Josef D. Wolf, and Richard K. Plemper. “Therapeutically administered ribonucleoside analogue MK-4482/EIDD-2801 blocks SARS-CoV-2 transmission in ferrets.” Nature microbiology 6.1 (2021): 11-18.
  7. Jayk Bernal, Angélica, et al. “Molnupiravir for oral treatment of Covid-19 in nonhospitalized patients.” New England Journal of Medicine 386.6 (2022): 509-520.

臨床試驗

  • EPIC-HR: Study of Oral PF-07321332/Ritonavir Compared With Placebo in Nonhospitalized High Risk Adults With COVID-19(NCT04960202

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