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【Gene思書齋】認識主宰你健康與快樂的微生物世界──《我們只有 10% 是人類》推薦序

Gene Ng_96
・2018/06/16 ・3315字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 518 ・六年級

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近來流行一個說法,也就是這本書的書名《我們只有 10% 是人類:認識主宰你健康與快樂的 90% 細菌》(10% Human: How Your Body’s Microbes Hold the Key to Health and Happiness)所指稱的,「我們不過只有 10% 是人類」。這裡的百分之十是針對我們全身上下裡外所有細胞數量而言,因為我們無論是在皮膚上還是毛髮、腺體或腸道,都住了許許多多看不見的微生物,它們的細胞數估計有我們人體細胞的近十倍之多!

無窮無盡、形形色色的微生物世界

著名的演化生物學家愛德華.威爾森(Edward Osborne Wilson, 1929-)以研究螞蟻聞名於世,不僅在學界享有最高榮譽,他寫的《螞蟻》(The Ants)一書還讓他榮獲普利茲獎,他長期為生物多樣性倡言,也讓人尊稱他為生物多樣性之父。他在自傳《大自然的獵人:博物學家威爾森》(Naturalist)的結尾中提到,如果有機會讓他重新選擇研究主題,他會選擇研究土壤中微生物的多樣性。看來微生物無窮無盡、形形色色的種類也讓生物多樣性之父深深著迷。

然而平心而論,雖然威爾森肯定是大師,但他當年沒選擇研究微生物多樣性可能是對的,否則他恐怕不會有今天的成就。受限於技術性瓶頸,許多重要的微生物過去因為無法在實驗室裡培養,科學家幾乎無法獲知它們的存在,更遑論要能夠深入研究它們的特性。

圖/Hiné Mizushima @ Flickr

過去,估計只有約百分之一的土壤細菌能夠在實驗室環境下培養,近年來在技術上有了突破,才能夠把可培養的細菌種類提高到約百分之五十。但換句話說,仍有半數種類的細菌無法培養,不過這已經足夠讓科學家感到興奮了。過去二十年來,還有另一項技術性突破,拜 DNA 定序技術的日新月異和成本大幅降低所賜,我們有了「元基因組學」(Metagenomics)的研究,讓我們也能窺視一下那些無法培養的微生物。

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元基因組學讓我們探索微生物多樣性

美國克萊格.凡特研究所(J. Craig Venter Institute)的創立者凡特(J. Craig Venter, 1946-)曾有一項創舉,就是開著船出海去撈海水,然後把海水裡頭的 DNA 全都用霰彈槍法定序,從中探討海水中微生物的多樣性。他們在 2003 年發表的論文,讓我們發現一些原本被認為是生機貧乏的海域,居然也住了多樣的微生物,開啟了元基因組學的濫觴,迄今仍可謂方興未艾。凡特是塞雷拉基因組公司(Celera Genomics)的創辦人與前任總裁,他帶領公司展開與人類基因組計畫互相競爭,加速了人類基因組解碼的進度,是叱吒風雲的人物。他對微生物的多樣性也深深著迷。

因為有了元基因組學的研究方法,科學家終於能夠探索土壤、海洋或是森林裡的微生物多樣性,也終於能解開我們身上那另外百分之九十的細胞究竟有什麼,並且了解它們究竟能夠搞出什麼花樣。於是在這十幾年來,科學界有許多顛覆性的發現,讓微生物學教科書每隔幾年就要改寫不少篇幅。這本書總結了一些近年來的重要發現,用一種貼近生活的方式來訴說這些微生物,究竟對我們的健康和疾病有多重要。

有了元基因組學的研究方法,科學家終於能夠探索土壤、海洋或是森林裡的微生物多樣性。圖/Nejc Košir @ PEXELS

匪夷所思的細菌影響力

我們只有 10% 是人類》中談到的許多現象,有些真的很令人匪夷所思,例如腸子裡的細菌居然會影響我們的個性?我們皮膚上的細菌會影響我們會不會被發好人卡?天天用肥皂洗澡反而越洗越有體臭?還有諸如過敏、肥胖症、憂鬱症,全是因為生活太乾淨了而引起免疫系統失調?麩質過敏、乳醣不耐,是因為我們把體內的益菌趕盡殺絕了?甚至連自閉症的都跟腸道裡的細菌有關?天啊,我們身上那另外百分之九十的細胞,還有什麼事情管不著啊?

近幾十年在先進工業國越來越流行的諸多疾病,居然可能是因為我們的生活環境太乾淨,尤其加上抗生素的濫用,無形中消滅了和我們共同演化了上百萬年的微生物,反而造成了人體的不適應。另外,科學家也發現,原來我們的免疫系統不是僅僅要對微生物大開殺戒,它們還會並肩合作;免疫系統就像國防軍,而益生菌等微生物就像是盟軍,之間會互通情報就算了,有些細菌還像魔鬼教官一樣,會訓練讓免疫細胞成熟呢!

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過度的乾淨反而使的人體毛病變多?圖/Thomas Morris @ Flickr

我們身上最大宗的細菌,當然是那些腸道細菌。幾十年前我們就知道它們會製造人體必要的維生素,只是現在發現它們幹的活還真不少。請容許我談些個人經驗吧,過去我最害怕的身體狀況,就是腹瀉。可能是因為小時候闌尾發炎被切掉了(闌尾的功能可能是保持腸內菌落平衡),只要我一不小心,吃錯肚子也好,或者感染病毒也好,一旦腹瀉起來往往就一瀉千里,折騰一兩週。

有次因為要裝牙套、動小手術,必須服用抗生素,引起的腹瀉讓我苦不堪言,停藥後仍未改善。有朋友見我一直拉肚子,建議我可以服用益生菌的健腸產品,我半信半疑地照作,結果果然一兩天後就不再腹瀉了。日後只要腸胃一不對勁,我立刻吞服益生菌,雖然並非每次都藥到病除,但似乎有些效果,現在已經不像以前每個月都要鬧肚子,就算有腹瀉也不至於拖上一兩週。

吃益生菌整腸其實不算新聞,更令人感到不可思議的是,有些頑固的腸道疾病,居然能用一個便宜有效的方法快速改善,那就是糞便移植!這個非傳統的療法,恐怕迄今醫學院裡許多教授都聞所未聞,或者嗤之以鼻。

我們只有 10% 是人類》中談到另一個例子,胃幽門螺旋桿菌先是被發現和胃潰瘍有關,原來它們也是雙面刃。我也曾患有十二指腸潰瘍,接受過一個月的抗生素治療,最後潰瘍是好了,但這十幾年來卻一直有胃食道逆流的困擾。書中也提到,胃幽門螺旋桿菌的消滅,和胃食道逆流有一定的關連。

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從胃活檢免疫組化染色幽門螺桿菌。圖/User:KGH – User:KGH, 創用CC 姓名標示-相同方式分享 3.0, wikimedia commons.

我們只有 10% 是人類》中還提到,我們的食物越來越精緻,我們吃的纖維素越來越少,那可是益生菌不可或缺的食糧。許多肥胖的原因,並不見得只是因為食物熱量越來越高,也可能是因為膳食纖維不足。還有,我們生產和育幼方式的改變,也可能讓嬰兒無法獲取足夠的益生菌,例如剖腹產或產道的消毒,以及配方奶的使用,可能都長遠地改變了小孩的健康。

肯定還有更多待了解的 90% 微生物

基本上,《我們只有 10% 是人類》作者艾蘭納.柯琳(Alanna Collen)大部分情況下是有一分證據說一分話,不過我們還是要謹慎看待裡頭的一些理論,例如腸漏症,以及微生物和自閉症的關係,恐怕還需要更多的證據,科學界才能夠取得共識。這樣的說法可能對一些讀者來說太保守了,但是科學的精神之一就在於,理論需要被一而再、再而三地驗證,才能夠留傳百世。

這也是科學另一有趣之處,常會出現「枊暗花明又一村」的結果。微生物理論大幅改善了公共衛生,延長了人類的平均壽命,因為我們正確地理解到許多疾病的致病原因是微生物,今天的小傷小病已經不像古早時候那麼要命了。我們卻也可能走過頭了,想把它們全都斬草除根,以為微生物幹的多半是傷天害理的壞事。然而過了百年,我們又發現,原來我們身上的微生物多樣性,是值得我們費心去珍惜和保育的。

對這些微生物,我們知道的肯定還不夠多。人類基因組已完成定序十幾年了,我們知道人類約有兩萬多個基因,可是大部分基因的功能都還不了解,而我們身上的微生物,它們的基因也參與了我們不少生理功能,我們對它們所知當然又更少。說不定就基因數而言,「我們只有 10% 是人類」,也是有道理的呢!

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本文為《我們只有 10% 是人類》推薦序。





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Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

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從「衛生紙」開始的環保行動:一起愛地球,從 i 開始
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/03 ・1592字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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你是否也曾在抽衛生紙的瞬間,心頭閃過「這會不會讓更多森林消失」的擔憂?當最後一張衛生紙用完,內心的愧疚感也油然而生……但先別急著責怪自己,事實上,使用木製品和紙張也能很永續!只要我們選對來源、支持永續木材,你的每一個購物決策,都能將對地球的影響降到最低。

二氧化碳是「植物的食物」:碳的循環旅程

樹木的主食是水與二氧化碳,它們從空氣中吸收二氧化碳,並利用這些碳元素形成枝葉與樹幹。最終這些樹木會被砍伐,切成木材或搗成紙漿,用於各種紙張與木製品的製造。

木製品在到達其使用年限後,無論是被燃燒還是自然分解,都會重新釋放出二氧化碳。不過在碳循環中,這些釋出的二氧化碳,來自於原本被樹木「吸收」的那些二氧化碳,因此並不會增加大氣中的碳總量。

只要我們持續種植新樹,碳循環就能不斷延續,二氧化碳在不同型態間流轉,而不會大量增加溫室氣體在大氣中的總量。因為具備循環再生的特性,讓木材成為相對環保的資源。

但,為了木製品而砍伐森林,真的沒問題嗎?當然會有問題!

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從吸碳到固碳的循環

砍對樹,很重要

實際上,有不少木材來自於樹木豐富的熱帶雨林。然而,熱帶雨林是無數動植物的棲息地,它們承載著地球豐富的生物多樣性。當這些森林被非法砍伐,不僅生態系統遭到破壞,還有一個嚴重的問題–黃碳,也就是那些大量儲存在落葉與土壤有機質中的碳,會因為上方森林的消失重新將碳釋放進大氣之中。這些原本是森林的土地,將從固碳變成排碳大戶。

不論是黃碳問題,還是要確保雨林珍貴的生物多樣性不被影響,經營得當的人工永續林,能將對環境的影響降到最低,是紙漿和木材的理想來源。永續林的經營者通常需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。木材反覆在同一片土地上生成,因此不用再砍伐更多的原始林。在這樣的循環經營下,我們才能不必冒著破壞原始林的風險,繼續享用木製品。

人工永續林的經營者需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。

如何確保你手中的紙張來自永續林?

如果你擔心自己無意中購買了對環境不友善的商品,而不敢下手,只要認明FSC(森林管理委員會)認證與 PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。並且從森林到工廠、再到產品,流程都能被追蹤,為你把關每一張紙的生產過程合乎永續。

只要認明 FSC(森林管理委員會)認證與 PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。

家樂福「從 i 開始」:環境友善購物新選擇

不僅是紙張,家樂福自有品牌的產品都已經通過了環保認證,幫助消費者在日常生活中輕鬆實踐環保。選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌,這代表商品在生產過程中已經符合多項國際認證永續發展標準。

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「從 i 開始」涵蓋十大環保行動,從營養飲食、無添加物、有機產品,到生態農業、動物福利、永續漁業、減少塑料與森林保育,讓你每一項購物選擇都能與環境保護密切相關。無論是買菜、買肉,還是日常生活用品,都能透過簡單的選擇,為地球盡一份力。

選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌
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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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一餐變災難:台北素食餐廳爆食物中毒,這些細菌你不可不知!
careonline_96
・2024/08/30 ・2532字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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北市素食餐廳的食物中毒事件已造成二死四危急,引發眾人關注。食物中毒可能是因為食物內含有細菌、病毒、或寄生蟲,當這些病菌持續在腸胃道理作亂、生長,就會引發不適。另外,食物中毒也可能與細菌製作出的毒素有關。

食物中毒的症狀

食物中毒算是個很廣泛的說法,包含了各種不同的細菌或病毒感染,多數在幫表現症狀的初期,我們還不知道究竟是哪一種細菌或病毒造成的,因為一般食物中毒還輕微的時候,就是腸胃炎的症狀。患者會肚子絞痛,想要跑廁所,開始有腹瀉症狀。這時要注意自己的糞便是純粹水便,還是含有血絲或大量的血便,這與猜測致病原有關係,要記得就診時告知醫師腹瀉的狀況。另外,還要告知有沒有發燒、嘔吐等情形。

另外,我們也需要注意這些噁心嘔吐及腹瀉症狀發生的時間點,不同的細菌或病毒造成症狀的時間不一樣,有的短至三十分鐘內患者就開始上吐下瀉,有的則是要過上一星期才發病。不過通常是吃到含有病菌的食物後一到三天發病。

多數的食物中毒症狀並不嚴重,很多人會覺得自己只是腸胃不舒服一下下,拉個幾次就會過去了。然而如果有以下狀況,最好趕快就診:

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  • 脫水嚴重:尿尿的量變少,覺得頭暈目眩,嘴巴很乾
  • 一直吐:什麼東西都吃不了,一進食就吐
  • 一直拉:成人拉肚子超過兩天,或是小孩拉肚子連續一天,就算是嚴重了。如果是新生兒,只要看到腹瀉,最好還是就醫。看到血便也是要就醫。
  • 肚子很痛或發燒
  • 家人發現患者意識狀況變差,或發現有複視皮膚變黃等等狀況。

引起食物中毒的知名病菌及其特色

接下來我們來看看幾個容易引起食物中毒的細菌或病毒。

  • 大腸桿菌(E. coli)

最常見的狀況是吃到沒有完全煮熟的絞肉,像是沒煎到全熟的漢堡排。不過大腸桿菌也會出現在受到污染的蔬菜(像是生菜沙拉)、水果、或生水之中。

  • 沙門氏菌(Salmonella)

沙門氏菌存在沒有煮熟的肉類與蛋類食物,或是喝到沒有完全經由巴斯德滅菌過程的乳製品。

  • 金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)

備餐的時候沒有先洗手,而處理食物後沒有再經過烹煮,像是切肉片肉排,切三明治或包裝三明治,就可能讓人因金黃色葡萄球菌而食物中毒。

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  • 產氣莢膜桿菌(Clostridium perfringens)

產氣莢膜桿菌存在自然界,可以形成具有耐熱性的孢子,有些甚至在沸水中仍能存活許久。因此,除了生肉、蛋類、奶類可能含有產氣莢膜桿菌外,土生土長的蔬菜、穀類也可能含有產氣莢膜桿菌。當燉煮的肉湯、肉汁放在室溫一陣子,沒有放到冰箱冷藏的話,可能會引起食物中毒。

  • 肉毒桿菌(Clostridium botulinum)

這屬於少見但容易致死的食物中毒。肉毒桿菌是存在自然界土壤與水源的常見細菌,如果沒有藉由煮沸煮熟來殺死肉毒桿菌的話,是無法停止其生長的。最容易造成食物中毒的狀況有兩種,一種是吃到沒有正確保存的醃漬物或罐頭食物,尤其是居家自己醃漬的小品,無論是醃菜、醃魚、醃肉,都可能會導致肉毒桿菌滋生。另一種傳染途徑是讓小於一歲的幼童吃到蜂蜜或玉米糖漿,裡面的孢子可能含有肉毒桿菌而造成幼兒食物中毒,記住記住,千萬不要以為讓幼兒吃蜂蜜很營養喔,會因為感染肉毒桿菌而致死的。

肉毒桿菌會影響神經肌肉的控制,造成的食物中毒特色是患者的視力出現複視,講話講不清楚,肌肉無力,無法吞嚥,有這種狀況務必趕緊就醫。

  • 李斯特菌(Listeria)

李斯特菌可以存在未經巴斯德滅菌過程的牛奶及乳酪中,也會存在於豆芽、瓜類、和香腸熟肉裡。

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  • 諾羅病毒(Norovirus)

諾羅病毒的傳染能力很強,只要碰到帶有諾羅病毒的餐桌表面、再將食物送往口中,就可能感染。因此只要有個人感染諾羅病毒,很容易在與他人共餐的同時藉由分享食物、備餐等狀況而傳給其他人。

預防食物中毒

  • 擤鼻嚏、咳嗽、抽菸、上廁所之後,請記得都要好好洗手
  • 如果是備餐的人,請好好清洗蔬菜及水果,用來備餐的表面及餐具也都要在準備食物之前好好清洗。
  • 肉類、蛋類等務必都要好好煮熟,不要讓生肉或未煮熟的肉或肉汁去污染到其他食物。
  • 不管是煮過的食物或生肉,不要任其停留在室溫內超過兩小時,放兩個小時後的食物都不安全,請儘早把食物冰到冰箱。解凍的食物要趕快煮一煮,不要放在室溫過久。
  • 保存食物的時候,生的肉類要與蔬菜水果、煮過的食物、或加工食物分開擺放。
  • 買含有沙拉醬、美乃滋的食物沒吃完一定要冰起來。
  • 不知道放了多久的食物請丟掉。一打開有味道,或是罐頭蓋子鼓起的一定要丟掉。

預防食物中毒的重點是自己常洗手,並好好保存食物,備餐時也要用心。

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careonline_96
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家中養貓狗,寶寶可能更健康?研究證實毛小孩有助於提升新生兒免疫力
PanSci_96
・2024/08/25 ・1449字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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  • 文/林芸寬、張愷丰、張庭瑀、郭亮均、林詠真 

最新研究:寵物與新生兒健康的密切關聯

現代家庭飼養寵物的比例逐年上升,貓狗已成為人類最親密的夥伴。農業部最新(2023)的資料發現,臺灣飼養貓狗的比例上升,家犬較上一期(2021)增加 19%;家貓較上一期增加 50%。然而,許多新手父母常擔心,飼養貓狗可能會影響新生兒的健康,像是引發呼吸道過敏等疾病,但近期的科學研究提供了相對令人安心的解答。 

最新研究指出,飼養貓狗,可能更能減少新生兒感染呼吸道疾病的機率。 圖/envato

科學家發現,飼養貓狗也許有益家庭中新生兒的健康。最新研究證實,家中貓狗不僅能增添樂趣,更能減少新生兒感染呼吸道疾病的機率。早在 2012 年,就有芬蘭研究團隊追蹤鄉村地區 397 名新生兒,自出生到一歲的健康狀況,發現有飼養貓狗家庭中的新生兒,較少感染呼吸道疾病。研究詳實記錄貓狗與新生兒的互動頻率,及其對新生兒健康的影響。

腸道菌相的力量:微生物如何提升寶寶免疫力

今(2024)年聖路易華盛頓大學兒科團隊發表在《Pediatrics》的最新研究,分析新生兒的就醫紀錄,並透過對父母的訪談,探討「親餵母乳」、「家中飼養貓狗」、「新生兒醫療需求」三者間的關係。研究發現,親餵母乳且家中有飼養貓狗的新生兒,出生六個月內對醫療服務的需求相對較低。華盛頓大學團隊推測,這可能是貓狗身上的微生物 ,增加了環境中微生物多樣性,並影響新生兒的免疫力。 

環境中微生物多樣性,與新生兒免疫力的關係為何?至今仍是未解的問題,但根據現有的研究,這很可能與新生兒體內「腸道菌相」的差異有關。「腸道菌相」是胃腸道中的微生物群落,由細菌、病毒和真菌組成,它們在我們的免疫系統發展中扮演了重要角色,特別是在生命的早期階段,對腸道的健康和功能有著深遠的影響。

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為何養狗的新生兒感染率更低?

2023 年的一項研究,進一步探討環境中微生物多樣性與新生兒免疫力之間的關係,揭示腸道菌相的多樣性在在影響了新生兒的健康。研究顯示,家中飼養狗的新生兒,其腸道中的梭桿菌、科林氏菌和瘤胃球菌等菌群明顯較多,這些菌種的豐富性有助於免疫系統的發育,也可能有助於減少新生兒過敏與氣喘的風險。

有趣的是,這份研究也提到,對於喝配方奶的新生兒而言,其腸道菌相的組成與養狗有關,「與狗接觸」可能成為他們獲取環境微生物的替代途徑,補充因缺乏母乳餵養而缺少的微生物,從而幫助免疫系統的發展。

小孩與狗的接觸,反而可能成為獲取環境微生物的途徑。 圖/envato

目前研究雖無法直接證實接觸貓狗可以增強免疫力,但可以確定的是,接觸貓狗的小孩,腸道內的微生物多樣性高,也比較不容易生病,新手父母可以不用太擔心養狗對小孩發育的影響。同時,與狗接觸還能改變嬰兒腸道中的微生物組成,這或許有助於減少呼吸道疾病的發生風險。

資料來源: 

  1. https://www.moa.gov.tw/theme_data.php?theme=news&sub_theme=agri&id=9418
  2. https://publications.aap.org/pediatrics/article/130/2/211/29895/Respiratory-Tra ct-Illnesses-During-the-First-Year
  3. https://www.nature.com/articles/s41390-024-03200-9
  4. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/cea.14303
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