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一瀉千里竟成國安危機?快拯救軍人的屁屁──《不為人知的敵人》

八旗文化_96
・2017/05/17 ・6263字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

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  • 【科科愛看書之本月選書】軍隊最大的對手是誰?才不是那些顯而易見的持槍敵人,而是疲勞、噪音、酷熱、腹瀉、恐慌……等等你根本料想不到的邪惡角色。快跟著瑪莉羅曲那明快而幽默的腳步,一起深入軍營去見識那些《不為人知的敵人》,看看科學是如何用有趣的方法力抗各式另類殺手。本書為泛科學 2017 年 5 月選書

吉布地(Djibouti)是個完全被世人忽視的國家。你要是有一天有機會到這個沙漠國家旅行, 飛機降落時,你會從飛機窗口看見機場旁邊好像有片大工地。事實上,那是美軍的利摩尼爾基地(Camp Lemonnier):總共有三千五百人住在貨櫃改裝的屋子裡。這些貨櫃屋有的相疊、有的並排, 好像是排列未裝飾長箱子的俄羅斯方塊。屋子四周除了依靠冷氣滴下的水生長的矮樹叢,沒有任何景觀。室內的佈置只有緊急措施說明牌(「停下來聽聽「巨響」〔Giant Voice〕及各級長官畫像。

吉布地共和國是一個位於非洲東北部亞丁灣西岸的國家,東臨紅海,商船經由蘇彝士運河進入地中海,或經阿拉伯海通往波斯灣、印度洋的要衝曼德海峽等,因此戰略位置十分重要。圖/Alvaro1984 18 ,公有領域,wikimedia commons.

腹瀉臨床試驗:你的便便長怎樣?

我在基地待了三天,只看到一樣可以被歸類為奢侈品的東西,這樣東西讓人感到很放縱、很舒服, 但是它很昂貴;它會送到這裡只有一個原因,就是要讓士兵、水兵或飛行員生活得舒適一點。它就是馬克.李德爾(Mark Riddle)隊長為屬於海軍醫學研究第三課的那座貨櫃,訂購了 Charmin 牌超柔衛生紙。這座貨櫃門口掛了個牌子,上面寫說是:「腹瀉臨床試驗」(Diarrhea Clinical Trial)。

光是「腹瀉」這個字,看了就讓人想發笑。李德爾倒不抗拒。相反地,他反而在廁門裡邊掛了一個牌子,上面寫說「腹瀉嗎?」,用來徵召實驗對象。在一項目前正在進行的研究中,他為參與者設計了一幅「糞便分級視覺輔助圖」(Stool Grading Visual Aid),圖中有張照片是康寶濃湯的廣告(他會很親切地告訴你:「注意看,有支湯匙跑出來了。」)但是,為了後面我們才會說到的內容,李德爾真的把腹瀉當成一回事看。

你的便便是哪一種?圖/By Cabot Health, Bristol Stool Chart, CC BY-SA 3.0, wikipedia

他說過:「我靠這個東西活,靠這個東西呼吸。」他不是開玩笑。我曾聽過他用「神聖的」這個詞,來形容一組冷凍糞便樣本。他希望軍中高級長官也和他一樣認真。

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數世紀以來, 沒有人相信這個東西。「現代醫學之父」威廉. 奧斯勒(William Osler)於一八九二年寫說,「痢疾(dysentery)對士兵而言,比火藥和槍彈還致命。」(「痢疾」是個包容性的說法,指的是這樣一種感染:病原菌侵入腸膜,導致細胞及微血管內容物滲出。造成痢疾的標準症狀「天殺的腹瀉」〔bloody diarrhea〕,聽起來很有英式褻瀆的味道。)

1848 年美墨戰爭,相對於每一名戰鬥傷亡美軍,就另有七名死於疾病,其中大部分都是腹瀉。美國內戰期間總共有九萬五千名士兵死於腹瀉或痢疾。越戰因腹瀉而住院病患,多於瘧疾病患,比例接近 4:1。

現代醫學之父-威廉.奧斯勒(William Osler)。圖/CC BY 4.0,wikimedia commons.

在世人後來接受病菌理論,科學家也瞭解了感染機制之後,微生物、它們藉以繁衍的汙穢, 以及傳播這些微生物的昆蟲,變成軍事行動的目標。軍中突然有了「蒼蠅控制單位」(Fly Control Units)、衛生軍官,以及軍中昆蟲學家。腹瀉的防止、治療與瞭解方面的重大進展,大部分都有美軍涉入。馬克.李德爾吉布地簡陋貨櫃實驗室的原創單位 NAMRU—3 位在開羅,那裡可以看到四星級的抗腹瀉譜系。

第一任主任海軍上校羅勃.菲利普斯(Robert A. Phillips)想到一種方法,就是在輸液(rehydration)中加入葡萄糖,來加強腸道對鹽分和水分的吸收。這代表病患可以用喝的方式達成補充水分的目的,不必跑到診所讓醫生做靜脈點滴注射。這不但是偏遠戰區(缺乏醫護人員)戰士的救命丹,也是當地一般百姓的救命丹。1978 年,《刺胳針》學報的社論說,菲利普斯的發現「可能是本世紀最重大的醫學發展。」

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花招百出的腹瀉病原菌

李德爾的研究主題,全稱為「旅人腹瀉動態治療法試驗性評估」(Trial Evaluating Ambulatory Treatment of Traveler’s Diarrhea,簡稱 TrEAT TD)2 。「旅人腹瀉」其實是個囊括性的說法。旅人腹瀉大部分(至少有 80%)是細菌感染,5~10% 是病毒感染(這裡的嘔吐物往往流進供水系統), 其他不等比例為阿米巴原蟲、甲地鞭毛蟲等原生動物感染。但這些全部都是食物和飲水汙染引起的。

會引起痢疾的阿米巴原蟲。圖/By Dr. George Healy, Public Domain, Wikipedia

以前有種分類叫做「軍中腹瀉」(military diarrhea,這裡的「 軍中 」指的是病患屬性,不是其擴散的爆炸性)。但若是看主要病原,兩種腹瀉都一樣。軍中腹瀉即是旅人腹瀉,因為士兵被派駐到那種你不想要飲用當地水源的地區,也就算是旅人了。

李德爾和大衛.崔伯(David Tribble)3 所做的一項研究,還有幾項和美國海軍醫學研究中心(US Naval Medical Research Center)合作的研究,都顯示 2003 年至 04 年間,在伊拉克參戰的軍人,有 30% 到 35% 都碰過找不到安全食物及飲水的狀況。特別是在衝突初期,戰士簡直像是落後地區的背包客,要在汙穢的土壤中大便,還要對著小販兜售的食物趕蒼蠅。這項研究顯示,曾經罹患腹瀉的士兵,在伊拉克是 77%,在阿富汗 54%;其中 40% 的病例嚴重到必須就醫。

但相對於每一名上午來掛病號的病患,就有四名不就醫,而是忍過去。李德爾很想知道為什麼:旅人腹瀉一般來說病情持續約三至五天,但從李德爾的資料顯示,既然都有了新種的抗生素, 可以讓你四到十二小時之內就復原,為什麼還要這樣忍受?他到處問人,大部分是吃飯的時候。機庫般長度的 Dorie Miller 廚房裡 4 ,餐桌照教堂地下室風格列成長排。所以吃飯時,你對面或旁邊總是會有友善的陌生人,可以談談腹瀉這回事。

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李德爾今天上午就和他左邊那人開門見山地聊起來。那人穿的制服顯示他是陸戰隊士官,姓羅賓森(Robinson)。李德爾跟他搭訕說:「我也在海軍做事,我在試驗一種簡單的旅人腹瀉治療處方。我們發現,只要吃一次抗生素和抗蠕動……」

羅賓森正好在吃蛋,抬起頭說:「 蠕……?」

我說:「好像易蒙亭(Imodium)一樣,把你堵住。」

「噢,絕對不要那樣。你不會想這樣干擾大自然。」羅賓森有著像演員文.雷姆斯(Ving Rhames)那樣的渾厚聲音與權威氣氛。你可以想像李德爾吃過這頓早餐回到實驗室後,可能會把他的資料丟進垃圾桶去──我到底在想些什麼?

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「你肚子裡有壞東西,髒水,或是什麼的,你一定要讓它出來。」這好像是在和「巨響」討論腹瀉。「干擾了這個過程,只是敗事有餘。」

這種話我們聽多了。很多人以為腹瀉是身體想要把入侵者趕出去,或是排除入侵者產生的毒素。他們認為,吃抗腸蠕動藥物會干擾這種「清理」過程,所以他們不吃。但是,腹瀉並不是你在搞病原菌,而是病原菌在搞你,而且它們的招式多多。

志賀氏菌(Shigella)和彎曲桿菌(campylobacter)這兩種細菌性痢疾病原,會用「分泌器」輸出毒素──透過這種「皮下刺刀」,將毒素注入腸內膜的細胞內,而將細胞殺死,讓細胞內的液體滲出。這種液體就是稀便的部分成因,但是不只這樣。這種失去功能的細胞要是過多,大腸就無法再執行吸收水分的功能;原本食物經過腸道時會越來越乾,但現在卻是一路上都濕漉漉的。

腸聚集性大腸桿菌也會造成這種結果,只是方式不同;它會形成一層腸黏膜包覆──一組細菌方陣蓋住腸膜,使腸膜無法吸收水分。霍亂弧菌(Vibro cholera)和腸毒性大腸桿菌(ETEC)則是使用化學武器;這兩者都會製造毒素,挾持細胞內原本維持細胞平衡的幫浦。幫浦被挾持之後,會把水抽到細胞外,速度比病患藉由喝水來補充水分還要快 5

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這些小生物為什麼對我們這樣?這有演化上的動機嗎?「有──」李德爾說。「一直都有。」它們讓人產生液態糞便,糞便會噴得比較遠,覆蓋面比較大,就能夠加速它們的傳播。最好是蓋住全世界!霍亂病原菌特別精於此道。霍亂病人一天下來腹瀉的液體多達 5 加侖(1 加侖相當於 3.8 公升)。

由於這個量實在太大,菲利普斯醫生的一名同事靈機一動,發明了霍亂病床(cholera cot)。這種軍用床在床鋪中間的臀部位置挖了個洞,底下接了個桶子(桶子另售)。這種床至今都還在生產。特殊需求床網站 specialneeds cots.com 說,這種床讓病患「不用下床就可以上『廁所』(bathroom)」。這種說法把委婉語(euphemism)一舉推上了量子物理學領域。

它們讓人產生液態糞便,糞便會噴得比較遠,覆蓋面比較大,就能夠加速它們的傳播。最好是蓋住全世界!圖/U.S. Army Corps of Engineers Savannah District @Flickr

除此之外,腸道病菌也很難驅除。它們已經演化出一些方法,可以在「大洪水」中屹立不搖。旅人腹瀉有半數病例是腸毒性大腸桿菌造成的,這種大腸桿菌配備有毛狀掛勾,叫作 longus,可以把自己掛在接近細胞壁的地方。接到細胞發出的化電訊號(chemoelectrical signal)之後,大腸桿菌還會長出有彈性的菌毛(fimbriae),這種菌毛末端有吸盤。但你的免疫系統有更精密的防衛功能,不只可以把這些全都驅除掉,還會製造特殊設計的抗體。其中一種衝著大腸桿菌的吸盤而來,不讓它們附著;另一種則破壞 longus 或將毒素的毒性化解掉。

羅賓森士官對腹瀉的意見已經說完了,不過他要李德爾帶話給負責把衛生紙裝進戰場配給品—即食餐包(Meals, Ready-to-Eat)的人。他從餐巾撕下飲料券大小的一片,然後說:「就這麼大,用來擦屁股!」6 李德爾自行回答說,海軍帶的是嬰兒濕紙巾。他或許會後悔說這個,因為羅賓森立刻駁斥說,陸戰隊只能從 T 恤上撕下一片布。這或許是陸戰隊與海軍關係的寫照。

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李德爾謝過羅賓森士官後起身告辭。他喜歡在八點前進辦公室。八點時,利摩尼爾基地的公共擴音機將播放吉、美兩國國歌,先是吉布地國歌,然後是美國國歌。這時每個在戶外做事的人都要暫停工作,肅立在原地,以示尊敬。吉布地的國歌旋律優美,曲風浩浩蕩蕩,很像昔日電視西部影集的主題曲。

這整件事情當然並不好玩,但要是你發生「餐後緊急事件」,大概就會有興趣了。進食──特別是到吃到飽自助餐廳飽餐一頓之後──所引發的胃腸反射,會促使大腸內容物「前進」,將前天的晚餐移走,好容納這頓早餐。但或許你更進一步罹患了大腸激躁症(IBS,簡稱腸躁症);這樣一來,就算你愛國心再強,可能無法原地肅立聽國歌播放到最後一個音節。

腹瀉治療的漫漫長路

李德爾派駐在開羅 NAMRU—3 總部的幾年,屢次碰到腹瀉感染。這是去本地餐廳「採取糞便樣本」的結果。腸躁症的資料紀錄非常豐富,但是一般公眾不是很瞭解。這種病是腹瀉感染,特別是嚴重或連續復發的結果。你要是和最近確診為腸躁症的患者談話,其中有 1/3 的人會告訴你,他們的症狀是從一次食物中毒後開始的。國防部的資料顯示,派駐中東期間曾發生急性腹瀉的士兵,發生腸躁症的風險是一般人的五倍大。

甚至連退伍軍人部(Veterans Administration)都承認,腸躁症──還有「反應性」關節炎──是種腸道感染的感染後遺症(post-infectious sequelae)。病患要是可以證明他們的腸躁症,是在佈署期間感染志賀氏菌、大腸桿菌或沙門氏菌之後發生的,將可以享有補貼。李德爾估計,國防部將把用在這種食物中毒後遺症的經費,增加到和創傷後壓力症候群一樣。

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我不想住在馬桶裡,別再拉肚子了!圖/Jim @Flickr

但為什麼不多用一點抗生素?首先,問題在於抗藥性菌株的發展。只是有些藥可以在一天之內就把感染治好,所以這比較不是問題──因為一天的時間根本不夠抗藥性菌株演化、繁殖。比較令人擔憂的或許是,最新研究顯示,在海外(尤其是東南亞)旅人若是曾使用抗生素治療腹瀉,他的結腸內部常常會有兩種「壞」菌移植進來,然後他們會把這些壞菌帶回家,在鎮上散播。這兩種「蟲」在他體內居住的時間或許不久,也不會對他造成問題,但卻可能會對免疫系統較弱的病人造成危險。這個問題由於現在已經有較新的單劑藥方,所以或許也不是問題。

這些問題主要是第一世界的顧慮。我從吉布地回來的那週,世界衛生組織發表了一組統計數字,說全世界每年死於腹瀉的病患有 220 萬人。單單死於腸毒性大腸桿菌者,每年就有 38 萬到 50 萬人。小孩脫水的速度比較快,所以特別危險。疾病控制防治中心(Center of Disease Control and Prevention)估計,每日有 2195 位五歲以下小孩死於腹瀉,比瘧疾、愛滋和麻疹三項加起來還多(蓋茲基金會有在資助海軍發展 ETEC 疫苗)。

李德爾二十幾歲時常常旅行,他還記得當時他突然有了一種領悟。很多人的人生──他們的際遇、健康、壽命──都取決於自己出生的地方。「這其實是很隨機的。」我們在他的辦公室;辦公室就在他實驗室的樓下,位在同一座貨櫃裡。「不應該是那樣,你父母剛好住在哪裡應該沒那麼重要。」他停下來,因為一架噴射機在跑道上起飛,聲音很大。這裡,每一天有好幾個時段,每隔幾分鐘就有一台飛機起飛。這種感覺很像在希斯洛機場停機坪下方有間辦公室一樣。飛機引擎聲過去之後,他又開始說:「我學醫是為了幫助最大多數人。」然而,正當我覺得他要對我講嚴肅認真的話的時候,他卻說:「我剛巧就遇上了腹瀉。」

 

注釋:

  1. 譯注: Giant Voice 是種公共廣播系統,發生緊急狀況時,會立刻透過廣播系統施放警報,將消息告知眾人。
  2. 按照首字母縮寫規則,縮寫本來應該是TEAT TD。(譯注: teat 在英文是乳頭、奶嘴的意思。)不過,算了。因為研究腹瀉的人就算避免掉 teat 這個字,照樣很難贏得他們應得的尊敬。
  3. 這是我做的腹瀉研究統計:你要是和一組叫做李德爾(Riddle)和崔伯(Tribble)的腹瀉研究員交談,有百分之九十四的機率,會把其中一人甚至兩人稱為卓伯(Dribble)。
  4. 全名是 Dorie Miller Galley。軍方要替一項裝備命名時,其實很少會用暱稱。不過,要是有人的全名裡面有Doris,大家就會想要破例。Doris “Dorie” Miller 是名伙房兵,因為他在珍珠港攻擊事件中的英勇表現,他的名字出現在多達二十三件政府及民間的設施上,其中八件用 Dorie,十五件-包括美國郵政總局-用 Doris。美國海軍也將一艘巡防艦命名為 Doris Miller。由於大部分的護衛艦名都不用名字,所以大家很容易就會避談 Doris 這點。
  5. 劑量造就毒藥。小量的霍亂/ETEC 仿毒素可以有效治療便秘(尤其是影響三分之一腸躁症病患的便秘)。二○一二年,鐵木藥廠(Ironwood Pharmaceuticals)發表了一款這類綜合藥劑,一名市場研究員立刻預告這種藥將會取得「巨大成功」(blockbuster status)—說到便秘藥,還有什麼說法比這個適合呢?(譯注: blockbuster status 的本意是指一項產品在市場上取得巨大成功;但字面上的意義卻可以理解為「摧毀堵塞」,所以作者才說這個說法完全適用於治便秘藥物。)
  6. 我試過,但真的弄不懂是由誰來決定即食餐包要放多大張的衛生紙,還有要怎麼放等等。不過,我可以告訴各位很多衛生紙的事情,因為我找到了聯邦規格 ASTM D-3905。我可以告訴各位規格中規定的張力強度、乾燥度和濕度等等。我也可以告訴各位規格中允許的顏色(白、淺褐、黃、綠)、最低重量和基礎重量、使用後纖維比以及吸水速率。我們要的答案或許就在這裡。如果你的肛門像分配「任務配給之一的衛生紙」之負責人那樣夾得夠緊,你也許就不需要太多衛生紙。

 

 

 

本文摘自《不為人知的敵人:科學家如何面對戰爭中的另類殺手》八旗文化出版。本書為泛科學 2017 年 5 月選書

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Intel® Core™ Ultra AI 處理器:下一代晶片的革命性進展
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/21 ・2364字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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本文由 Intel 委託,泛科學企劃執行。 

在當今快節奏的數位時代,對於處理器性能的需求已經不再僅僅停留在日常應用上。從遊戲到學術,從設計到內容創作,各行各業都需要更快速、更高效的運算能力,而人工智慧(AI)的蓬勃發展更是推動了這一需求的急劇增長。在這樣的背景下,Intel 推出了一款極具潛力的處理器—— Intel® Core™ Ultra,該處理器不僅滿足了對於高性能的追求,更為使用者提供了運行 AI 模型的全新體驗。

先進製程:效能飛躍提升

現在的晶片已不是單純的 CPU 或是 GPU,而是混合在一起。為了延續摩爾定律,也就是讓相同面積的晶片每過 18 個月,效能就提升一倍的目標,整個半導體產業正朝兩個不同方向努力。

其中之一是追求更先進的技術,發展出更小奈米的製程節點,做出體積更小的電晶體。常見的方法包含:引進極紫外光 ( EUV ) 曝光機,來刻出更小的電晶體。又或是從材料結構下手,發展不同構造的電晶體,例如鰭式場效電晶體 ( FinFET )、環繞式閘極 ( GAAFET ) 電晶體及互補式場效電晶體 ( CFET ),讓電晶體可以更小、更快。這種持續挑戰物理極限的方式稱為深度摩爾定律——More Moore。

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另一種則是將含有數億個電晶體的密集晶片重新排列。就像人口密集的都會區都逐漸轉向「垂直城市」的發展模式。對晶片來說,雖然每個電晶體的大小還是一樣大,但是重新排列以後,不僅單位面積上可以堆疊更多的半導體電路,還能縮短這些區塊間資訊傳遞的時間,提升晶片的效能。這種透過晶片設計提高效能的方法,則稱為超越摩爾定律——More than Moore。

而 Intel® Core™ Ultra 處理器便是具備兩者優點的結晶。

圖/PanSci

Tile 架構:釋放多核心潛能

在超越摩爾定律方面,Intel® Core™ Ultra 處理器以其獨特的 Tile 架構而聞名,將 CPU、GPU、以及 AI 加速器(NPU)等不同單元分開,使得這些單元可以根據需求靈活啟用、停用,從而提高了能源效率。這一設計使得處理器可以更好地應對多任務處理,從日常應用到專業任務,都能夠以更高效的方式運行。

CPU Tile 採用了 Intel 最新的 4 奈米製程和 EUV 曝光技術,將鰭式電晶體 FinFET 中的像是魚鰭般阻擋漏電流的鰭片構造減少至三片,降低延遲與功耗,使效能提升了 20%,讓使用者可以更加流暢地執行各種應用程序,提高工作效率。

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鰭式電晶體 FinFET。圖/Intel

Foveros 3D 封裝技術:高效數據傳輸

2017 年,Intel 開發出了新的封裝技術 EMIB 嵌入式多晶片互聯橋,這種封裝技術在各個 Tile 的裸晶之間,搭建了一座「矽橋 ( Silicon Bridge ) 」,達成晶片的橫向連接。

圖/Intel

而 Foveros 3D 封裝技術是基於 EMIB 更進一步改良的封裝技術,它能將處理器、記憶體、IO 單元上下堆疊,垂直方向利用導線串聯,橫向則使用 EMIB 連接,提供高頻寬低延遲的數據傳輸。這種創新的封裝技術不僅使得處理器的整體尺寸更小,更提高了散熱效能,使得處理器可以長期高效運行。

運行 AI 模型的專用筆電——MSI Stealth 16 AI Studio

除了傳統的 CPU 和 GPU 之外,Intel® Core™ Ultra 處理器還整合了多種專用單元,專門用於在本機端高效運行 AI 模型。這使得使用者可以在不連接雲端的情況下,依然可以快速準確地運行各種複雜的 AI 算法,保護了數據隱私,同時節省了連接雲端算力的成本。

MSI 最新推出的筆電 Stealth 16 AI Studio ,搭載了最新的 Intel Core™ Ultra 9 處理器,是一款極具魅力的產品。不僅適合遊戲娛樂,其外觀設計結合了落質感外型與卓越效能,使得使用者在使用時能感受到高品質的工藝。鎂鋁合金質感的沉穩機身設計,僅重 1.99kg,厚度僅有 19.95mm,輕薄便攜,適合需要每天通勤的上班族,與在咖啡廳尋找靈感的創作者。

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除了外觀設計之外, Stealth 16 AI Studio 也擁有出色的散熱性能。搭載了 Cooler Boost 5 強效散熱技術,能夠有效排除廢熱,保持長時間穩定高效能表現。良好的散熱表現不僅能夠確保處理器的效能得到充分發揮,還能幫助使用者在長時間使用下的保持舒適性和穩定性。

Stealth 16 AI Studio 的 Intel Core™ Ultra 處理器,其性能更是一大亮點。除了傳統的 CPU 和 GPU 之外,Intel Core™ Ultra 處理器還整合了多種專用單元,專門針對在本機端高效運行 AI 模型的需求。內建專為加速AI應用而設計的 NPU,更提供強大的效能表現,有助於提升效率並保持長時間的續航力。讓使用者可以在不連接雲端的情況下,依然可以快速準確地運行各種複雜的 AI 算法,保護了數據隱私,同時也節省了連接雲端算力的成本。

軟體方面,Intel 與眾多軟體開發商合作,針對 Intel 架構做了特別最佳化。與 Adobe 等軟體的合作使得使用者在處理影像、圖像等多媒體內容時,能夠以更高效的方式運行 AI 算法,大幅提高創作效率。獨家微星AI 智慧引擎能針對使用情境並自動調整硬體設定,以實現最佳效能表現。再加上獨家 AI Artist,更進一步提升使用者體驗,直接輕鬆生成豐富圖像,實現了更便捷的內容創作。

此外 Intel 也與眾多軟體開發商合作,針對 Intel 架構做了特別最佳化,讓 Intel® Core™ Ultra處理器將AI加速能力充分發揮。例如,與 Adobe 等軟體使得使用者可以在處理影像、圖像等多媒體內容時,能夠以更高效的方式運行 AI 算法,大幅提高創作效率。為各行專業人士提供了更加多元、便捷的工具,成為工作中的一大助力。

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歐洲人克服乳糖不耐,少拉肚子就是達爾文贏家?
寒波_96
・2022/09/16 ・3812字 ・閱讀時間約 7 分鐘

牛奶、羊奶等生乳中含有乳糖(lactose),可以被乳糖酶(lactase)分解。但是小朋友長大以後,乳糖酶基因便不再表現,失去消化乳糖的能力。幾千年前,世界各地卻出現多款基因突變,讓人能一輩子保有乳糖酶。2022 年一項針對歐洲的研究提出觀點:這項能力之所以受到天擇喜好,是因為能避免拉肚子!?

人類如今也發明去除乳糖的牛奶。圖/被拍電影耽誤的置入性行銷之神──Michael Bay 麥可貝

史上最強遺傳適應,演化過程出乎意料?

人類原本和眾多哺乳動物一樣,小時候依賴母乳餵食,長大後不再喝奶,乳糖酶也失去作用。但是隨著人類馴化牛、羊等動物,即使是成年人也常有機會吃奶。

另一方面,由於乳糖酶基因外頭的調控位置突變,使得許多歐洲、非洲人的酵素在成年後可以持續作用,稱為乳糖酶持續性(lactase persistence,簡稱 LP,也就是乳糖耐受),而且同樣效果的不同突變,至少獨立誕生過 5 次。

具有某方面優點,使得存在感增加的 DNA 變異,稱作遺傳適應(genetic adaptation)。已知的人類案例非常多,天擇的影響力有強有弱,LP 算是受到最強烈天擇力量的基因之一。

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由此推敲,當人類開始養牛、養羊,又吃奶以後,同時衍生 LP 應該是順理成章的事?然而,一系列考古學、遺傳學、古代遺傳學的探索,卻徹底打破上述看似合理的推論。

首先,考古學調查發現人類在中東馴化牛、羊,吃奶的歷史至少有 9000 年,接著距今 7000 年前已經引進歐洲多處。再來,由遺骸中直接取得古代 DNA 得知,LP 遺傳變異要等到 4000 多年前才出現,而且超過 3000 年前都還很小眾,最近 2000 年內才大幅提升存在感。

顯而易見,人類開始吃奶的年代,比獲得成年後消化乳糖的能力,更早好幾千年。 2022 年新發表的研究透過更廣泛的取樣分析,再度確認這件事。

由陶器中取樣乳脂質的地點和年代。圖/參考資料 1

再度確認:吃奶比遺傳突變更早好幾千年

隨著技術進步,如今有好幾種方法判斷古代人會不會吃奶,像是分析牙結石中的乳蛋白、容器中的乳脂質等等。新研究偵測陶器中的乳脂質,包括以前發表 188 處,以及新取得 366 處,總共 554 處中東、歐洲的遺址中,得知 6899 件乳製品存在的紀錄。

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吃奶的文化能追溯到中東,新石器時代擁有農業的人群,帶著他們的牛、羊一起移民歐洲,也將吃奶文化傳入歐洲。到了距今 7000 年前,歐洲各大地區已經出現乳製品。也許不見得會直接喝生乳,不過肯定存在起司等生乳加工的食品。

比較特殊的是巴爾幹半島,現在的希臘。那時居民會養牛,養羊,吃肉肉;但是分析超過 870 件陶器,完全見不到乳脂質的蹤影。此處或許更晚才建立起吃奶文化。

總之,7000 年前吃奶文化已經廣傳歐洲各地。相比之下,比對不同年代、地點的死人骨頭取樣,消化乳糖的 LP 遺傳變異最早在 4600 年前現蹤,比吃奶晚很多。

而且 LP 出現一段時間後,存在感依然非常低,距今 3000 到 5000 年前的青銅時代,LP 並沒有什麼過人之處。到此為止,LP 只能說是人類族群中的一款普通變異,還不能算是遺傳適應。

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不同年代,歐洲各地的吃奶狀況。距今 7000 年前之際(5000 BC)吃奶已經相當普及。圖/參考資料 1

現代社會:能代謝乳糖沒有好處,不能代謝只有小小壞處

儘管比本來以為的晚很多,LP 遺傳變異在歐洲族群的比例,還是於最近 3000 年內明顯上升。它到底因為什麼優點才受到天擇青睞,歷來爭論不休,有人提出營養、維生素D 等假說,可是都缺乏決定性的證據。

搜集幾十萬人遺傳資訊的英國生物樣本庫(UK Biobank),近來被大量用於各色分析。這項研究從中探討 LP 的影響,分析對象中大部分人具有 LP,少數人沒有(論文用語是 lactase non-persistent,縮寫為 LNP,也就是乳糖不耐)。比對得知,LP 並不會影響喝奶、食用乳製品的行為。

直接喝奶才有乳糖代謝的問題,加工成起司等乳製品可以避免,但是「問題」也許不是真的問題。更進一步比對,LP 對於健康狀況也沒什麼影響。簡單說就是:對 33 萬位英國人的分析發現,LP 與否,無關緊要。

加上其餘資訊推論,現代社會在正常情況下,缺乏 LP 大概就是喝奶拉肚子,不是什麼嚴重的問題。例如隨著中國經濟發展,沒有 LP 的中國人大量喝奶,多數也沒怎麼樣。

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這也符合台灣人的經驗,台灣人配備 LP 的比例不高,可是隨著飲食習慣改變,多數人也就是這樣喝奶。另外喝奶會改變人的腸道菌,影響消化狀況,也是一個影響因素。

普遍缺乏 LP 的台灣人,很多人也是生乳照樣喝。圖/[廣宣] 牛奶妹 徵求中興大學牧場鮮奶長期訂戶

飢荒、疾病,時代力量的逆境考驗?

為了解釋歐洲歷史上 LP 比例的大幅上升,許多論點提出喝奶的優點,但是想想頗有可疑。把鮮奶加工製成乳製品,就能輕易抵銷 LP 問題,即使是飢荒時節也不例外;不能直接喝奶也不會餓死,吃起司就好。在營養加分方面,能喝奶真的有什麼優勢嗎?

由人群中遺傳變異的比例變化,我們能評估天擇影響的結果,但是不見得能抓到當初天擇真正的目標。新研究的分析指出,LP 的意義似乎不在創造優勢,而是避免劣勢。

跑完一大堆統計分析後,有兩項因素和 LP 的關聯性最高。一項是人口數量的波動,另一項是人口的密度。論文的解釋是,人口數量波動和飢荒有關(飢荒讓人口減少),密度和傳染病有關(人變多會增加傳染病的機率)。

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沒有 LP 的人直接喝奶,副作用往往是腹瀉,在豐衣足食的現代社會多半沒有大害,還能刺激代謝,順便減肥;雖然對某些人而言,拉肚子依然是困擾的問題。

至於營養不良的人,腹瀉更可能出問題;某些疾病下,拉肚子造成脫水,容易重傷害健康。時常被營養不良、傳染病、飢荒等災厄糾纏,是古代的常態。

由此推論,不論是饑荒的短期逆境,或是傳染病的長期逆境(論文沒有特別討論,我想也包括寄生蟲?),配備 LP 的人由於能少拉肚子,生存機率也會大一點。

不同地區的人群,在不同年代的 LP 人口比例。圖/參考資料 1

魔鬼藏在拉肚子?

影響最大的年齡層可能介於 5 到 18 歲。此一小大人的階段,乳糖酶將漸漸失去作用;營養不良、體弱多病的人身體比較脆弱,拉肚子是要命的事,這或許正是天擇的目標!

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古時候衛生狀況不佳,拉肚子大概很常見,而未成年人的死亡率也遠勝現在,小孩死掉並不意外。在此之下,能減少拉肚子的 LP 遺傳變異,長期累積下來,正面影響力或許頗為可觀。

這項研究的說法是否正確?它仍不足以算是決定性的證據,不過脈絡頗有道理。非洲也有多個獨立誕生的 LP 遺傳變異,相較於歐洲了解少很多,這是個潛在的研究方向。

另外不可忽視,讓乳糖酶維持作用的 LP 遺傳變異,也受到飲食習慣、生活背景影響,不單純是遺傳的事。例如自古牧業發達的蒙古、哈薩克,居民的 LP 比例一直很低,幾千年來也活得很好。少拉肚子也許能解釋歐洲的狀況,其餘地區不宜過度延伸。

延伸閱讀

參考資料

  1. Evershed, R. P., Davey Smith, G., Roffet-Salque, M., Timpson, A., Diekmann, Y., Lyon, M. S., … & Thomas, M. G. (2022). Dairying, diseases and the evolution of lactase persistence in Europe. Nature, 1-10.
  2. The mystery of early milk consumption in Europe
  3. Famine and disease drove the evolution of lactose tolerance in Europe
  4. How humans’ ability to digest milk evolved from famine and disease
  5. Ancient Europeans farmed dairy—but couldn’t digest milk

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
193 篇文章 ・ 1044 位粉絲
生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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神經內分泌腫瘤難察覺,放射性核素療法突破晚期治療瓶頸
careonline_96
・2022/09/15 ・1961字 ・閱讀時間約 4 分鐘

蘋果創辦人賈伯斯因為胰臟腫瘤辭世,然而奪走賈伯斯性命的並非胰臟癌,而是神經內分泌腫瘤(neuroendocrine tumor)。

林口長庚醫院腫瘤科黃文冠醫師表示,神經內分泌腫瘤常發生在消化道,例如胃、小腸、大腸、胰臟等處;值得注意的是,國外的神經內分泌腫瘤是以小腸居多,台灣則是以直腸最多,患者往往是做大腸鏡、直腸鏡時,意外發現神經內分泌腫瘤。

神經內分泌腫瘤是指起源於各種神經內分泌細胞的腫瘤,顧名思義就是具有神經和內分泌這兩種成分,黃文冠醫師指出,神經的意思是,它的結構跟神經元某些部分有點相似,具有比較緻密的核心顆粒。內分泌的意思是,這種腫瘤具有內分泌的功能,可能會分泌胰島素、胃泌素、升糖素等激素對人體造成影響。

神經內分泌腫瘤可分成「功能性」和「非功能性」,黃文冠醫師解釋,大約 20% 至 30% 的神經內分泌腫瘤屬於「功能性」,因為腫瘤分泌激素到血液中,而產生相對應的症狀,不同的激素會造成各種不同的症狀,例如消化性潰瘍引起腹痛、腹瀉、血糖異常升高或降低引起暈眩、咳嗽甚至引發喘鳴,或皮膚潮紅等。

大約 70 至 80% 的神經內分泌腫瘤屬於「非功能性」,這些腫瘤可能也有分泌激素,但是因為分泌的量較少,而沒有產生對應的生理活性,病人不會表現出相關症狀,但是抽血、驗尿還是會發現某些數值異常升高。

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神經內分泌腫瘤是源自於神經內分泌細胞,黃文冠醫師指出,由於人體的各個器官,或多或少都具有神經內分泌細胞,所以都有可能產生神經內分泌腫瘤。較常見的是發生在消化道,約占 70% 至 75%,如膽、胃、小腸、大腸、直腸、胰臟等;大約 20% 至 25%,是發生在呼吸系統;出現在其他內分泌器官較為罕見,如甲狀腺、腎上腺等。

由於大部分病人沒有明顯症狀,不容易察覺神經內分泌腫瘤,往往是健康檢查作胃鏡、大腸鏡時意外發現。黃文冠醫師說,至於有症狀患者,在診斷上仍有相當複雜度,因為腹痛、拉肚子、咳嗽、暈眩等非特異性症狀很容易跟其他疾病混淆,無法在第一時間診斷,所以從症狀發生到確診神經內分泌腫瘤,可能會經過大概 5 至 7 年。

大家如果有消化性潰瘍、低血糖、腹瀉、暈眩等症狀,持續反覆性且莫名查不出原因,務必就醫接受評估或進一步檢查。

突破晚期神經內分泌腫瘤治療瓶頸

神經內分泌腫瘤的治療方式很多元,黃文冠醫師說,「開刀是最優先的治療考量,如果第一時間沒辦法開刀,可以使用生長抑制素、標靶治療、化學治療、放射性核素療法等。醫師會根據是否有功能性症狀、病理分期、腫瘤大小、腫瘤、腫瘤檢體生長抑制素受體表達情況、腫患者的身體狀況等因素,並整合各科別的專業,擬定合適的治療計畫。」

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如果腫瘤較小顆,能夠接受手術的患者,相對預後較好,黃文冠醫師說,因為神經內分泌腫瘤的生長相對緩慢,術後只要定期追蹤即可。

如果發現時已經無法開刀、或是轉移、復發等相對比較晚期的患者,就會需要全身性治療,但往往經過生長抑制素、標靶治療、化學治療後,疾病可能還是漸漸惡化。

為了突破治療瓶頸,目前還可以使用放射性核素療法例如鎦。黃文冠醫師說,因為神經內分泌腫瘤常具有很豐富的生長抑制素受體,放射性核素療法便是將放射同位素與能夠和生長抑制素受體結合的藥物綁定在一起,如此一來,藥物就像精準導引的飛彈,一端能與神經內分泌腫瘤結合,一端能發出放射線,針對腫瘤細胞準確地進行放射線治療,有助於提升晚期神經內分泌腫瘤的治療成效。

因為放射性核素療法需要利用生長抑制素受體,所以腫瘤細胞的生長抑制素受體必須呈現陽性,才有辦法發揮作用。黃文冠醫師說,患者可以和醫療團隊詳細討論,共同選擇合適的治療方案。

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貼心小提醒

神經內分泌腫瘤大多沒有症狀,如果出現症狀,可能會以反覆腹痛、腹瀉、潰瘍、低血糖、暈眩來表現,黃文冠醫師提醒,如果有相關症狀且反覆發作卻查無明顯原因,務必盡快就醫,才能及早發現,把握治療時機!

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一瀉千里竟成國安危機?快拯救軍人的屁屁──《不為人知的敵人》
八旗文化_96
・2017/05/17 ・6263字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

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  • 【科科愛看書之本月選書】軍隊最大的對手是誰?才不是那些顯而易見的持槍敵人,而是疲勞、噪音、酷熱、腹瀉、恐慌……等等你根本料想不到的邪惡角色。快跟著瑪莉羅曲那明快而幽默的腳步,一起深入軍營去見識那些《不為人知的敵人》,看看科學是如何用有趣的方法力抗各式另類殺手。本書為泛科學 2017 年 5 月選書

吉布地(Djibouti)是個完全被世人忽視的國家。你要是有一天有機會到這個沙漠國家旅行, 飛機降落時,你會從飛機窗口看見機場旁邊好像有片大工地。事實上,那是美軍的利摩尼爾基地(Camp Lemonnier):總共有三千五百人住在貨櫃改裝的屋子裡。這些貨櫃屋有的相疊、有的並排, 好像是排列未裝飾長箱子的俄羅斯方塊。屋子四周除了依靠冷氣滴下的水生長的矮樹叢,沒有任何景觀。室內的佈置只有緊急措施說明牌(「停下來聽聽「巨響」〔Giant Voice〕及各級長官畫像。

吉布地共和國是一個位於非洲東北部亞丁灣西岸的國家,東臨紅海,商船經由蘇彝士運河進入地中海,或經阿拉伯海通往波斯灣、印度洋的要衝曼德海峽等,因此戰略位置十分重要。圖/Alvaro1984 18 ,公有領域,wikimedia commons.

腹瀉臨床試驗:你的便便長怎樣?

我在基地待了三天,只看到一樣可以被歸類為奢侈品的東西,這樣東西讓人感到很放縱、很舒服, 但是它很昂貴;它會送到這裡只有一個原因,就是要讓士兵、水兵或飛行員生活得舒適一點。它就是馬克.李德爾(Mark Riddle)隊長為屬於海軍醫學研究第三課的那座貨櫃,訂購了 Charmin 牌超柔衛生紙。這座貨櫃門口掛了個牌子,上面寫說是:「腹瀉臨床試驗」(Diarrhea Clinical Trial)。

光是「腹瀉」這個字,看了就讓人想發笑。李德爾倒不抗拒。相反地,他反而在廁門裡邊掛了一個牌子,上面寫說「腹瀉嗎?」,用來徵召實驗對象。在一項目前正在進行的研究中,他為參與者設計了一幅「糞便分級視覺輔助圖」(Stool Grading Visual Aid),圖中有張照片是康寶濃湯的廣告(他會很親切地告訴你:「注意看,有支湯匙跑出來了。」)但是,為了後面我們才會說到的內容,李德爾真的把腹瀉當成一回事看。

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你的便便是哪一種?圖/By Cabot Health, Bristol Stool Chart, CC BY-SA 3.0, wikipedia

他說過:「我靠這個東西活,靠這個東西呼吸。」他不是開玩笑。我曾聽過他用「神聖的」這個詞,來形容一組冷凍糞便樣本。他希望軍中高級長官也和他一樣認真。

數世紀以來, 沒有人相信這個東西。「現代醫學之父」威廉. 奧斯勒(William Osler)於一八九二年寫說,「痢疾(dysentery)對士兵而言,比火藥和槍彈還致命。」(「痢疾」是個包容性的說法,指的是這樣一種感染:病原菌侵入腸膜,導致細胞及微血管內容物滲出。造成痢疾的標準症狀「天殺的腹瀉」〔bloody diarrhea〕,聽起來很有英式褻瀆的味道。)

1848 年美墨戰爭,相對於每一名戰鬥傷亡美軍,就另有七名死於疾病,其中大部分都是腹瀉。美國內戰期間總共有九萬五千名士兵死於腹瀉或痢疾。越戰因腹瀉而住院病患,多於瘧疾病患,比例接近 4:1。

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現代醫學之父-威廉.奧斯勒(William Osler)。圖/CC BY 4.0,wikimedia commons.

在世人後來接受病菌理論,科學家也瞭解了感染機制之後,微生物、它們藉以繁衍的汙穢, 以及傳播這些微生物的昆蟲,變成軍事行動的目標。軍中突然有了「蒼蠅控制單位」(Fly Control Units)、衛生軍官,以及軍中昆蟲學家。腹瀉的防止、治療與瞭解方面的重大進展,大部分都有美軍涉入。馬克.李德爾吉布地簡陋貨櫃實驗室的原創單位 NAMRU—3 位在開羅,那裡可以看到四星級的抗腹瀉譜系。

第一任主任海軍上校羅勃.菲利普斯(Robert A. Phillips)想到一種方法,就是在輸液(rehydration)中加入葡萄糖,來加強腸道對鹽分和水分的吸收。這代表病患可以用喝的方式達成補充水分的目的,不必跑到診所讓醫生做靜脈點滴注射。這不但是偏遠戰區(缺乏醫護人員)戰士的救命丹,也是當地一般百姓的救命丹。1978 年,《刺胳針》學報的社論說,菲利普斯的發現「可能是本世紀最重大的醫學發展。」

花招百出的腹瀉病原菌

李德爾的研究主題,全稱為「旅人腹瀉動態治療法試驗性評估」(Trial Evaluating Ambulatory Treatment of Traveler’s Diarrhea,簡稱 TrEAT TD)2 。「旅人腹瀉」其實是個囊括性的說法。旅人腹瀉大部分(至少有 80%)是細菌感染,5~10% 是病毒感染(這裡的嘔吐物往往流進供水系統), 其他不等比例為阿米巴原蟲、甲地鞭毛蟲等原生動物感染。但這些全部都是食物和飲水汙染引起的。

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會引起痢疾的阿米巴原蟲。圖/By Dr. George Healy, Public Domain, Wikipedia

以前有種分類叫做「軍中腹瀉」(military diarrhea,這裡的「 軍中 」指的是病患屬性,不是其擴散的爆炸性)。但若是看主要病原,兩種腹瀉都一樣。軍中腹瀉即是旅人腹瀉,因為士兵被派駐到那種你不想要飲用當地水源的地區,也就算是旅人了。

李德爾和大衛.崔伯(David Tribble)3 所做的一項研究,還有幾項和美國海軍醫學研究中心(US Naval Medical Research Center)合作的研究,都顯示 2003 年至 04 年間,在伊拉克參戰的軍人,有 30% 到 35% 都碰過找不到安全食物及飲水的狀況。特別是在衝突初期,戰士簡直像是落後地區的背包客,要在汙穢的土壤中大便,還要對著小販兜售的食物趕蒼蠅。這項研究顯示,曾經罹患腹瀉的士兵,在伊拉克是 77%,在阿富汗 54%;其中 40% 的病例嚴重到必須就醫。

但相對於每一名上午來掛病號的病患,就有四名不就醫,而是忍過去。李德爾很想知道為什麼:旅人腹瀉一般來說病情持續約三至五天,但從李德爾的資料顯示,既然都有了新種的抗生素, 可以讓你四到十二小時之內就復原,為什麼還要這樣忍受?他到處問人,大部分是吃飯的時候。機庫般長度的 Dorie Miller 廚房裡 4 ,餐桌照教堂地下室風格列成長排。所以吃飯時,你對面或旁邊總是會有友善的陌生人,可以談談腹瀉這回事。

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李德爾今天上午就和他左邊那人開門見山地聊起來。那人穿的制服顯示他是陸戰隊士官,姓羅賓森(Robinson)。李德爾跟他搭訕說:「我也在海軍做事,我在試驗一種簡單的旅人腹瀉治療處方。我們發現,只要吃一次抗生素和抗蠕動……」

羅賓森正好在吃蛋,抬起頭說:「 蠕……?」

我說:「好像易蒙亭(Imodium)一樣,把你堵住。」

「噢,絕對不要那樣。你不會想這樣干擾大自然。」羅賓森有著像演員文.雷姆斯(Ving Rhames)那樣的渾厚聲音與權威氣氛。你可以想像李德爾吃過這頓早餐回到實驗室後,可能會把他的資料丟進垃圾桶去──我到底在想些什麼?

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「你肚子裡有壞東西,髒水,或是什麼的,你一定要讓它出來。」這好像是在和「巨響」討論腹瀉。「干擾了這個過程,只是敗事有餘。」

這種話我們聽多了。很多人以為腹瀉是身體想要把入侵者趕出去,或是排除入侵者產生的毒素。他們認為,吃抗腸蠕動藥物會干擾這種「清理」過程,所以他們不吃。但是,腹瀉並不是你在搞病原菌,而是病原菌在搞你,而且它們的招式多多。

志賀氏菌(Shigella)和彎曲桿菌(campylobacter)這兩種細菌性痢疾病原,會用「分泌器」輸出毒素──透過這種「皮下刺刀」,將毒素注入腸內膜的細胞內,而將細胞殺死,讓細胞內的液體滲出。這種液體就是稀便的部分成因,但是不只這樣。這種失去功能的細胞要是過多,大腸就無法再執行吸收水分的功能;原本食物經過腸道時會越來越乾,但現在卻是一路上都濕漉漉的。

腸聚集性大腸桿菌也會造成這種結果,只是方式不同;它會形成一層腸黏膜包覆──一組細菌方陣蓋住腸膜,使腸膜無法吸收水分。霍亂弧菌(Vibro cholera)和腸毒性大腸桿菌(ETEC)則是使用化學武器;這兩者都會製造毒素,挾持細胞內原本維持細胞平衡的幫浦。幫浦被挾持之後,會把水抽到細胞外,速度比病患藉由喝水來補充水分還要快 5

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這些小生物為什麼對我們這樣?這有演化上的動機嗎?「有──」李德爾說。「一直都有。」它們讓人產生液態糞便,糞便會噴得比較遠,覆蓋面比較大,就能夠加速它們的傳播。最好是蓋住全世界!霍亂病原菌特別精於此道。霍亂病人一天下來腹瀉的液體多達 5 加侖(1 加侖相當於 3.8 公升)。

由於這個量實在太大,菲利普斯醫生的一名同事靈機一動,發明了霍亂病床(cholera cot)。這種軍用床在床鋪中間的臀部位置挖了個洞,底下接了個桶子(桶子另售)。這種床至今都還在生產。特殊需求床網站 specialneeds cots.com 說,這種床讓病患「不用下床就可以上『廁所』(bathroom)」。這種說法把委婉語(euphemism)一舉推上了量子物理學領域。

它們讓人產生液態糞便,糞便會噴得比較遠,覆蓋面比較大,就能夠加速它們的傳播。最好是蓋住全世界!圖/U.S. Army Corps of Engineers Savannah District @Flickr

除此之外,腸道病菌也很難驅除。它們已經演化出一些方法,可以在「大洪水」中屹立不搖。旅人腹瀉有半數病例是腸毒性大腸桿菌造成的,這種大腸桿菌配備有毛狀掛勾,叫作 longus,可以把自己掛在接近細胞壁的地方。接到細胞發出的化電訊號(chemoelectrical signal)之後,大腸桿菌還會長出有彈性的菌毛(fimbriae),這種菌毛末端有吸盤。但你的免疫系統有更精密的防衛功能,不只可以把這些全都驅除掉,還會製造特殊設計的抗體。其中一種衝著大腸桿菌的吸盤而來,不讓它們附著;另一種則破壞 longus 或將毒素的毒性化解掉。

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羅賓森士官對腹瀉的意見已經說完了,不過他要李德爾帶話給負責把衛生紙裝進戰場配給品—即食餐包(Meals, Ready-to-Eat)的人。他從餐巾撕下飲料券大小的一片,然後說:「就這麼大,用來擦屁股!」6 李德爾自行回答說,海軍帶的是嬰兒濕紙巾。他或許會後悔說這個,因為羅賓森立刻駁斥說,陸戰隊只能從 T 恤上撕下一片布。這或許是陸戰隊與海軍關係的寫照。

李德爾謝過羅賓森士官後起身告辭。他喜歡在八點前進辦公室。八點時,利摩尼爾基地的公共擴音機將播放吉、美兩國國歌,先是吉布地國歌,然後是美國國歌。這時每個在戶外做事的人都要暫停工作,肅立在原地,以示尊敬。吉布地的國歌旋律優美,曲風浩浩蕩蕩,很像昔日電視西部影集的主題曲。

這整件事情當然並不好玩,但要是你發生「餐後緊急事件」,大概就會有興趣了。進食──特別是到吃到飽自助餐廳飽餐一頓之後──所引發的胃腸反射,會促使大腸內容物「前進」,將前天的晚餐移走,好容納這頓早餐。但或許你更進一步罹患了大腸激躁症(IBS,簡稱腸躁症);這樣一來,就算你愛國心再強,可能無法原地肅立聽國歌播放到最後一個音節。

腹瀉治療的漫漫長路

李德爾派駐在開羅 NAMRU—3 總部的幾年,屢次碰到腹瀉感染。這是去本地餐廳「採取糞便樣本」的結果。腸躁症的資料紀錄非常豐富,但是一般公眾不是很瞭解。這種病是腹瀉感染,特別是嚴重或連續復發的結果。你要是和最近確診為腸躁症的患者談話,其中有 1/3 的人會告訴你,他們的症狀是從一次食物中毒後開始的。國防部的資料顯示,派駐中東期間曾發生急性腹瀉的士兵,發生腸躁症的風險是一般人的五倍大。

甚至連退伍軍人部(Veterans Administration)都承認,腸躁症──還有「反應性」關節炎──是種腸道感染的感染後遺症(post-infectious sequelae)。病患要是可以證明他們的腸躁症,是在佈署期間感染志賀氏菌、大腸桿菌或沙門氏菌之後發生的,將可以享有補貼。李德爾估計,國防部將把用在這種食物中毒後遺症的經費,增加到和創傷後壓力症候群一樣。

我不想住在馬桶裡,別再拉肚子了!圖/Jim @Flickr

但為什麼不多用一點抗生素?首先,問題在於抗藥性菌株的發展。只是有些藥可以在一天之內就把感染治好,所以這比較不是問題──因為一天的時間根本不夠抗藥性菌株演化、繁殖。比較令人擔憂的或許是,最新研究顯示,在海外(尤其是東南亞)旅人若是曾使用抗生素治療腹瀉,他的結腸內部常常會有兩種「壞」菌移植進來,然後他們會把這些壞菌帶回家,在鎮上散播。這兩種「蟲」在他體內居住的時間或許不久,也不會對他造成問題,但卻可能會對免疫系統較弱的病人造成危險。這個問題由於現在已經有較新的單劑藥方,所以或許也不是問題。

這些問題主要是第一世界的顧慮。我從吉布地回來的那週,世界衛生組織發表了一組統計數字,說全世界每年死於腹瀉的病患有 220 萬人。單單死於腸毒性大腸桿菌者,每年就有 38 萬到 50 萬人。小孩脫水的速度比較快,所以特別危險。疾病控制防治中心(Center of Disease Control and Prevention)估計,每日有 2195 位五歲以下小孩死於腹瀉,比瘧疾、愛滋和麻疹三項加起來還多(蓋茲基金會有在資助海軍發展 ETEC 疫苗)。

李德爾二十幾歲時常常旅行,他還記得當時他突然有了一種領悟。很多人的人生──他們的際遇、健康、壽命──都取決於自己出生的地方。「這其實是很隨機的。」我們在他的辦公室;辦公室就在他實驗室的樓下,位在同一座貨櫃裡。「不應該是那樣,你父母剛好住在哪裡應該沒那麼重要。」他停下來,因為一架噴射機在跑道上起飛,聲音很大。這裡,每一天有好幾個時段,每隔幾分鐘就有一台飛機起飛。這種感覺很像在希斯洛機場停機坪下方有間辦公室一樣。飛機引擎聲過去之後,他又開始說:「我學醫是為了幫助最大多數人。」然而,正當我覺得他要對我講嚴肅認真的話的時候,他卻說:「我剛巧就遇上了腹瀉。」

 

注釋:

  1. 譯注: Giant Voice 是種公共廣播系統,發生緊急狀況時,會立刻透過廣播系統施放警報,將消息告知眾人。
  2. 按照首字母縮寫規則,縮寫本來應該是TEAT TD。(譯注: teat 在英文是乳頭、奶嘴的意思。)不過,算了。因為研究腹瀉的人就算避免掉 teat 這個字,照樣很難贏得他們應得的尊敬。
  3. 這是我做的腹瀉研究統計:你要是和一組叫做李德爾(Riddle)和崔伯(Tribble)的腹瀉研究員交談,有百分之九十四的機率,會把其中一人甚至兩人稱為卓伯(Dribble)。
  4. 全名是 Dorie Miller Galley。軍方要替一項裝備命名時,其實很少會用暱稱。不過,要是有人的全名裡面有Doris,大家就會想要破例。Doris “Dorie” Miller 是名伙房兵,因為他在珍珠港攻擊事件中的英勇表現,他的名字出現在多達二十三件政府及民間的設施上,其中八件用 Dorie,十五件-包括美國郵政總局-用 Doris。美國海軍也將一艘巡防艦命名為 Doris Miller。由於大部分的護衛艦名都不用名字,所以大家很容易就會避談 Doris 這點。
  5. 劑量造就毒藥。小量的霍亂/ETEC 仿毒素可以有效治療便秘(尤其是影響三分之一腸躁症病患的便秘)。二○一二年,鐵木藥廠(Ironwood Pharmaceuticals)發表了一款這類綜合藥劑,一名市場研究員立刻預告這種藥將會取得「巨大成功」(blockbuster status)—說到便秘藥,還有什麼說法比這個適合呢?(譯注: blockbuster status 的本意是指一項產品在市場上取得巨大成功;但字面上的意義卻可以理解為「摧毀堵塞」,所以作者才說這個說法完全適用於治便秘藥物。)
  6. 我試過,但真的弄不懂是由誰來決定即食餐包要放多大張的衛生紙,還有要怎麼放等等。不過,我可以告訴各位很多衛生紙的事情,因為我找到了聯邦規格 ASTM D-3905。我可以告訴各位規格中規定的張力強度、乾燥度和濕度等等。我也可以告訴各位規格中允許的顏色(白、淺褐、黃、綠)、最低重量和基礎重量、使用後纖維比以及吸水速率。我們要的答案或許就在這裡。如果你的肛門像分配「任務配給之一的衛生紙」之負責人那樣夾得夠緊,你也許就不需要太多衛生紙。

 

 

 

本文摘自《不為人知的敵人:科學家如何面對戰爭中的另類殺手》八旗文化出版。本書為泛科學 2017 年 5 月選書

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