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想在太空「造人」?只解決啪啪啪的問題可能還不夠······

果殼網_96
・2017/07/03 ・2685字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 538 ・八年級

文/氪罗钡路斯什么云销雨霁被抢注了|果殼網科普作者

電影《地心引力》劇照。圖/Yahoo電影

當這顆小小的星球已經逐漸承載不了人類的體量和野心的時候,越來越多的人將心思轉向了地球以外,那個神秘多變,廣袤無盡,沒有重力卻充滿輻射的宇宙。

很多科幻小說和電影——遠的有《沙丘》和《星際迷航》,近的有《星際效應》和《三體》——都興致勃勃地描繪了人類生活在太空中的百樣圖景。層出不窮的作品中,許多作者約定俗成般地認為人類航行宇宙或移居其它行星的掣肘因素是物理學,當下人類還沒有足夠的理論和技術來支持人類進行漫長的宇宙旅行

《星際效應》劇照。圖/天文論壇

其實,即便我們突破了這些物理瓶頸,造出了超光速飛船,學會了使用蟲洞和睡眠系統,解決了哪些人該上飛船、哪些人要被留在地上的問題,滿心歡喜準備啟航的時候,等待我們的,也許仍然是當頭一盆冷水——老鼠或者其它什麼的造物主會嘲弄我們:

脆弱的人類,誰說你們離開地球,還能繁衍了?

短暫的航空太空史告訴我們,太空並不是地球人類的樂土。歷經微重力環境的宇航員,會遇到各樣生理指標的改變——肌肉萎縮,骨骼退化,體液流動重置(fluid redistribution,即重力減少引發的體液由下半身向上半身的重新分佈),乃至顱壓增高引發的視力擾亂。太空輻射還會損傷人體免疫系統,同時增加癌症和阿茲海默症的發生機率[1-2]。由此看來,長期的星際旅行將會對人類產生更加深遠的負面影響。

那麼,人類的胚胎,能否在太空中正常發育呢?實驗研究表明,微重力會顯著影響人體多種組織的發育或者幹細胞的分化[3-5]。因此,太空中的造人行動能否成功,並不是一件可以輕易預測的事情。作為太空生育的探索,美國和俄羅斯先後開展過以小鼠為模型的動物實驗;但在漫長的進化中,人類的胚胎發育也出現了很多不同於其他動物的特性。例如,相較於小鼠,在胚胎發育的早期,人類胚胎的缺陷率極高。

在體外受精(試管嬰兒)的過程中,50-80%的人類胚胎存在嚴重缺陷,繼而在受精後的幾天內停止發育[6]。因此,試管嬰兒技術總是需要在眾多受精卵中精挑細選,才能保證成功受孕。在健康人群中,早期胚胎也可能存在較高的缺陷率——由於有缺陷的胚胎大多會在一周內停止發育,這樣的自發流產常常無人察覺[6-7]。與此相比,絕大多數小鼠的受精卵則不會在前幾次細胞分裂中就顯露明顯缺陷。人類與其它實驗動物胚胎在早期發育時的這種巨大差異,就可能限制動物實驗的結果在人類身上的可移植性。

人類能否在太空中生生不息,只能用人類的細胞來檢驗。

因此,不久前進入太空的天舟一號上,就搭載著一批人類胚胎幹細胞(human embryonic stem cells)。科學家將通過它們,初步檢驗人類在太空中的生育能力。

人類胚胎幹細胞源自人類胚胎發育早期的部分細胞。通過增殖和分化,這些細胞最終會發育成為整個胎兒。在體外環境中,胚胎幹細胞可以在特定的培養條件下近乎無限增殖,同時保持自身的特性不變(即幹細胞的自我更新性質)。在特定細胞因子的刺激下,胚胎幹細胞可以沿著類似於體內發育的軌跡,一步一步分化發育成為各種類型的人體細胞[8]

人體胚胎幹細胞的分化。圖片來源:Murry et al.[8]

在這次天舟一號的實驗中,人類胚胎幹細胞將會接受特定信號因子的誘導,分化成為原始生殖細胞(Primordial germ cells),即人類生殖細胞的前體細胞。人類胚胎在發育的早期會產生極少量的原始生殖細胞,這些細胞隨後會增殖並且遷移進入生殖腺,在生殖腺的環境下進一步發育成為精/卵原細胞,再進一步進行減數分裂發育為成熟的生殖細胞。

作為這一系列過程中的第一步,原始生殖細胞的產生,在胚胎發育的早期就會完成。只有這一步能夠完成,在太空中發育的人類嬰兒才能擁有生育能力,才可以進一步繁育後代,子子孫孫無窮盡也。

不過,天舟一號沒有返回艙,所有的實驗樣品都會在返回時在大氣層燒毀。那麼,該怎樣檢驗胚胎幹細胞是否分化出了原始生殖細胞呢?

最便宜的辦法大概是發送一個生物博士上去。然而······

負責實驗的紀家葵研究小組選擇了一種更人道主義的方法:他們開發了一套螢光報導告系統,將2008年獲得諾貝爾獎的綠色螢光蛋白 GFP,嵌入到了一個名叫 VASA 的基因之中——當細胞表現 VASA 基因的時候,螢光蛋白的表現也同時會被活化,細胞就會發出綠色的螢光。由於 VASA 基因只會在生殖細胞譜系(即從原始生殖細胞發育到成熟生殖細胞的各個類型的細胞)中表現[9],而不會在胚胎幹細胞等其他細胞類型中表現,因此,實驗中出現的第一批綠色細胞就是原始生殖細胞了。與同期在地面培養的細胞對比,綠色細胞的比例差異就會告訴我們原始生殖細胞的發育是否會受到太空微重力環境的影響。

下面這幅圖就來自於這個螢光報導系統的驗證實驗,圖中細胞的 DNA 被染為藍色,VASA 螢光為綠色。在天舟一號的實驗中,最初的胚胎幹細胞都是沒有綠色熒光的細胞(類似圖中第一行)。隨後的幾天,含有特定訊息因子的培養液將會逐步誘導胚胎幹細胞的分化—— 如果分化誘導成功,我們就會預期見到一些發出綠色螢光的原始生殖細胞(類似圖中後三行所示)。

圖片修改自Kee et al. [9]

如果人類胚胎幹細胞可以在太空中成功分化為原始生殖細胞,我們還可以利用這個螢光報導系統,進一步探索是否可以在太空零重力條件下獲得更加成熟的生殖細胞,例如精/卵原細胞,乃至精子和卵子。生命始於精卵結合,人類只有能夠在太空中產生成熟的生殖細胞,才會具有在太空中延續種族的能力。對於太空生育的探索, 也是人類邁向深空的重要一步。(責任編輯:明天)

參考文獻:

  1. Kanas, Nick, and Dietrich Manzey. “Basic issues of human adaptation to space flight.” Space psychology and psychiatry (2008): 15-48.
  2. Baker, Daniel N., et al. “Space radiation hazards and the vision for space exploration: A report on the October 2005 Wintergreen Conference.” Space Weather 5.2 (2007).
  3. Bradamante, S., Barenghi, L., & Maier, J. (2014). Stem cells toward the future: the space challenge. Life.
  4. Yuge, L., Kajiume, T., & Tahara, H. (2006). Microgravity potentiates stem cell proliferation while sustaining the capability of differentiation. Stem Cells and Development.
  5. Zayzafoon, M., Gathings, WE, & McDonald, JM (2004). Modeled microgravity inhibits osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells and increases adipogenesis. Endocrinology.
  6. Wong, CC, Loewke, KE, Bossert, NL, & Behr, B. (2010). Non-invasive imaging of human embryos before embryonic genome activation predicts development to the blastocyst stage. Nature.
  7. Chavez, SL, Loewke, KE, Han, J., Moussavi, F., Colls, P., Munne, S., et al. (2012). Dynamic blastomere behaviour reflects human embryo ploidy by the four-cell stage. Nature Communications.
  8. Murry, CE, & Keller, G. (2008). Differentiation of embryonic stem cells to clinically relevant populations: lessons from embryonic development. Cell.
  9. Kee, K., Angeles, VT, Flores, M., Nguyen, HN, & Pera, R. (2009). Human DAZL, DAZ and BOULE genes modulate primordial germ-cell and haploid gamete formation. Nature.

本文版權屬於果殼網(微信公眾號:Guokr42),原文〈想在太空造人?只解决啪啪啪的问题可能还不够…〉禁止轉載。如有需要,請聯繫sns@guokr.com


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常見的指甲美容工具、技巧和風險

胡中行_96
・2022/05/19 ・3469字 ・閱讀時間約 7 分鐘

「我從自然、夢境與超現實的空間,得到許多靈感。由多方汲取,同時又非來自某個源頭。」國際藝術家 Juan Alvear 自白中的不確定性,簡直得請量子物理學家海德堡(Werner Heisenberg)來測量。

時尚雜誌《Vogue》最近在介紹 Juan Alvear 的時候,配了一幀照片:一隻右手食指的美甲,延伸成一根開出眼眸的銀色荊棘,尺寸約為該手指的四倍長。這件不明所以的作品,創作理念據說是在呈現深夜夢境所帶來的啟發。[1]

時尚雜誌《Vogue》介紹 Juan Alvear 時,配了一幀照片:一隻右手食指的美甲,延伸成一根開出眼眸的銀色荊棘。圖/Vogue

近年天馬行空的美甲造型蔚為風潮,連活體昆蟲都被納為材料,赫然突破普羅大眾對「多元媒材」創作的想像。[2], [3]就連風格相對「保守」的藝術家 Juan Alvear,在 Instagram 上也吸引了 5 萬追蹤者,其中包括他的顧客——時尚名媛 Paris Hilton 和英國歌手 Charli XCX。[1]估且不論指甲藝術的花費及其不實用性,單就美觀(或獵奇)的程度,便足以奪取眾人的目光。

指甲美容的風險

然而,從安全性的角度來說,進行指甲美容時,究竟得避開哪些危險因子?

2019 年《臨床與實驗皮膚科學》的〈指甲美容:皮膚科觀點〉以及 2020 年《國際女性皮膚科學期刊》的〈女性指甲健康〉二篇文章,列舉了數種常見的指甲美容商品和技巧,還有它們的健康風險。[4], [5]以下是綜合其他資料後,產出的清單,提供給愛美的泛科學讀者們參考。

估且不論指甲藝術的花費及其不實用性,單就美觀(或獵奇)的程度,便足以奪取眾人的目光。圖/Vogue

護甲油

護甲油(nail strengtheners)可以保護癌症病患因化療而變得脆弱的指甲,所以是極少數受到醫療人員大力推崇的美甲產品之一。[6], [7]護甲油分為「指甲強化油」(nail hardeners,又譯「硬甲油」)與「指甲滋潤油」(nail hydrators)二種。[8]

指甲強化油又再細分為二類:

  1. 交聯強化油(cross-linking hardeners)以甲醛和鈣質來與指甲中的蛋白質作用,進而提升指甲硬度。[8]甲醛濃度只要 0.006% 就可能導致接觸性皮膚炎,某些廠牌還高達 5%,所以有敏感體質的人,最好避免使用。[4]
  2. 加固強化油(reinforcing hardeners)用尼龍和硫氫基蛋白(sulfhydryl protein)等成份罩住指甲,增強硬度。[8]

指甲滋潤油

指甲滋潤油則是以礦物油、甘油、凡士林或蜂蠟等,來達到保養功效。[8]

指甲油

歷史上有不少民族,拿植物染料來為指甲上色。1932 年露華濃(Revlon)公司的創始人 Charles Revson,在用硝化纖維(nitrocellulose)製成的透明漆(clear lacquer)裡加入色素,做出第一罐現代指甲油(nail polishes或nail lacquers)。指甲油可透過減緩水份蒸散,來達到保濕功能。[5]

不過,許多市面上的產品都有添加甲苯磺醯胺-甲醛樹脂(tosylamide/formaldehyde resin),以提升色澤。該原料容易引發接觸性皮膚炎和氣喘,建議體質敏感的讀者,盡量避免。[4], [9]

除了過敏,塗抹指甲油的副作用,還包括以「假性白指甲」(pseudoleuconychia)樣貌呈現的「角蛋白顆粒化」(keratin granulation),以及指甲變色,嚴重影響外觀,因此不宜長期使用。[5]

塗抹指甲油的副作用包括過敏、角蛋白顆粒化,以及指甲變色,不適合長期使用。圖/PubMed

護甲基底油(base coats)算是指甲油的一種,被拿來打底用,目的是使指甲表面平滑,方便接著塗顏色較為鮮亮的指甲油。[10]據說能預防指甲變色,但不是對每個人都有效。[11]

美甲雕塑

美甲雕塑(sculptured nails)分為凝膠指甲(gel nails)和水晶指甲(acrylic nails)二種,都是採用液態丙烯酸(acrylate)或甲基丙烯酸(methacrylate)單體製作而成的壓克力顏料。[4], [12], [13]壓克力是手部「搔癢濕疹性皮膚炎」(pruritic eczematous dermatitis)的元兇之一,少數人甚至連臉蛋和脖子都會出現過敏症狀。[4]

凝膠指甲,亦稱作「光療指甲」(ultraviolet light–curable nail lacquer),特色是持久,又不易脆裂、刮傷。凝膠指甲油這種壓克力顏料,摻有過氧化苯醯(benzoyl peroxide)之類的光引發劑(photoinitiators),塗在指甲或塑膠甲片上,再用 UV (波長340~380 nms)或 LED 光線照射,就會聚合硬化。[4], [12], [13]

值得注意的是,雖然有些美甲光療機採用 UV 燈,有的則是LED燈,但實際上二種都會釋放出 UV 射線。[14]理論上,這種每次 3 到 5 分鐘,約 2 到 4 週重複一次的美甲行為,不算非常危險。[4]它所帶來的 UV 曝曬量,跟把皮膚曬成古銅色的助曬美容比起來低很多。[14]

然而,相關研究仍發現,有人因為長年接觸 UV 射線,甲下皮(hyponychium)黏在指甲上,造成「指甲反向胬肉」(pterygium inversum unguis;胬,注音:ㄋㄨˇ),修剪指甲時會痛。[4], [14], [15]還有更嚴重但罕見的情形,就是可能引發「鱗狀細胞癌」(squamous cell carcinoma)。[4], [14]

為了預防「指甲反向胬肉」,美國皮膚癌基金會建議,於使用美甲光療機前 20 分鐘,在手上塗抹廣效性防曬油。不過,此保護措施對防範「鱗狀細胞癌」無效。[14]

水晶指甲用的壓克力顏料可「自發聚合」(spontaneous polymerization),所以無需照射 UV 或 LED 光線,常與延長甲片搭配使用。[4], [12]

延長甲片

延長甲片(nail extensions)除了美觀,也能矯正變形的指甲,但最好不要裝太長,免得意外讓指甲和下面的皮膚(甲床)分開,造成「甲床剝離」(onycholysis)。 [5]

延長甲片能矯正變形的指甲,但最好不要裝太長,免得造成甲床剝離。圖/PubMed

指甲拋光機

指甲拋光機(nail drills)又稱「指甲打磨機」,常用於卸除美甲雕塑,若操作不慎,容易傷及周邊皮膚,或穿透指甲。[5]

去光水

去光水(nail polish removers)的主成份丙酮,可能造成指甲脆化和「刺激性皮膚炎」(irritant dermatitis)。為避免傷害指甲質地,建議每週最多使用一次。[5]

指緣軟化劑

指緣軟化劑(cuticle removers)裡頭的氫氧化鈉(sodium hydroxide),會激起某些人皮膚的發炎反應,而且指緣其實本來就不應該被去除。[5]

黏貼型美甲產品

被黏貼型美甲產品(stick-on nail dressings)封住的指甲,可能因暫時的「過度水合」(overhydration)而變薄。黏貼時使用的瞬間膠(cyanoacrylate glue,又譯「三秒膠」),會產生「放熱反應」(exothermic reaction),因此偶有全層皮膚燙傷的案例不幸發生。此外,在拆卸黏貼型美甲產品,清潔指甲底下的空間時,要小心別使甲床剝離。[5]

結語

最後,塗抹顏色或黏貼裝飾,都會妨礙醫師觀察指甲。例如:有一名婦女 30 年前曾注意到指甲有異常的條紋,但她不以為意,只是一直用指甲油覆蓋。等情況嚴重到無法掩飾,才被醫師診斷出「黑色素瘤」(melanoma)。此時,病灶已經由皮膚表層向下深入 0.42mm。[4]

閱讀完一長串的健康危害之後,您是否好奇頂尖美甲藝術家怎麼對待自己的指甲?「近來,比起延長甲片,我更崇尚天然」,Juan Alvear 坦言:「因為服務客戶時,我的指甲總是被磨到或刮傷。」[1]

參考資料

  1. Nail Files: Juan Alvear on Why “Cutesy Toes” and “Spiky Nails” Do, In Fact, Go Together
  2. 浮誇系美甲當道!2021 年夏季美甲師最愛的出人意表 27 個美甲趨勢
  3. 最噁爛美甲……把活螞蟻關進指甲 還瞎扯:牠們有在呼吸
  4. Reinecke, J. K., & Hinshaw, M. A. (2020). Nail health in women. International journal of women’s dermatology6(2), 73–79.
  5. Dinani, N. & George, S. (2019). Nail cosmetics: a dermatological perspective. Clin Exp Dermatol, 44: 599-605.
  6. Nail Changes
  7. Chemotherapy side effects: physical changes
  8. Nail Hardeners vs. Nail Hydrators: Which Works Best for Brittle Nails?
  9. 美容作業人員有機溶劑暴露及通風設施改善與管理探討─以美甲人員為例
  10. Trending – Nail Polish
  11. Rieder, E. A., & Tosti, A. (2016). Cosmetically Induced Disorders of the Nail with Update on Contemporary Nail Manicures. The Journal of clinical and aesthetic dermatology9(4), 39–44.
  12. 壓克力高分子的應用
  13. What Is Gel Nail Polish Made of?
  14. Ask the Expert: Are the UV Lamps in the Dryers at the Nail Salon Safe to Use?
  15. 國際電腦漢字及異體字知識庫:胬

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胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。臉書:荒誕遊牧。