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《Nature》盤點:2019年全球十大科學人物

Curious曉白_96
・2020/01/01 ・4529字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 541 ・八年級

度過了 2019,回望一年,是否完成了某些成就了呢?知名國際學術期刊《自然》(Nature) 總結了 2019 年勇於改革、備受爭議及重大科學突破的人物,他們所涉及的環境生態、生物及人道醫學、天文及量子科學、文明起源領域,對於全球的影響力都不容小覷。

一同來看看今年入選《自然》的十大人物事蹟,有些人物的精神值得效仿,有些人物所提出的議題也值得讓大眾反思。讓我們一起迎接更具挑戰性的未來吧!

科學捍衛者:抗衡巴西政府的民族英雄 Ricardo Galvão

為亞馬遜雨林濫伐議題而不惜與政府抗爭的物理學家 Ricardo Galvão 。圖片來源:Wikipedia

2019 年,巴西國家太空研究所 (INPE) 根據衛星資料,發現近年亞馬遜雨林面積遭非法砍伐及火災的情形愈趨嚴重。然而,這項分析報告於 7 月 19 日卻遭到巴西政府總統 Jair Bolsonaro 指控其分析數據為造假,甚至認為 INPE 所長 Ricardo Galvão 與環保主義人士有所勾結。

年已 72 歲的物理學家 Galvão 儘管面臨被革職的風險,仍決定面會總統,並揭發政府對於破壞雨林的惡行包括:墾伐面積逐年增加、政府放寬環境保護政策(包庇牧場主及農民的墾伐行為)、政府不實指控 INPE 毀林警報的準確性。

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即便 Galvão 在為 INPE 辯護的兩週後被解僱,他仍意識到面對政治壓力,他有責任繼續代表科學和科學家進行倡導。因為 Galvão 不畏政治打壓,努力捍衛環境科學權益的心,也使他成為人們心中的英雄。

最佳天文捕手:天體物理學家 Victoria Kaspi

利用射電望遠鏡 (CHIME) 發現快速無線電爆 (FRB) 的天體物理學家 Victoria Kaspi。圖片來源: YouTube訪問截圖

天體物理學家 Victoria Kaspi 和其他數十位天文學家發現加拿大氫強度側繪射電望遠鏡 (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment,簡稱 CHIME) 能成為捕捉神秘現象快速電波爆發 (fast radio burst,FRB) 的最佳觀測工具。

此外,Kaspi 的職業生涯中,大部分時間都在研究中子星,她一直在思考如何讓 CHIME 成為研究快速旋轉的中子星的工具,並意識到望遠鏡的靈敏度和大視野可能是捕捉 FRB 的理想選擇。於是 Kaspi 努力爭取資金,希望增加另一台具足夠的計算能力儀器,以使望遠鏡能夠以每秒 16,000 次不同的頻率每秒採集 1000 次數據。最終, Kaspi 不畏冒險的精神,使她成為了 CHIME FRB 部分的首席研究員贏得了資金並致力於培養下一代科學家。

大腦重啟科學家: 耶魯大學神經學家 Nenad Sestan

Nenad Sestan 研究團隊發現將死豬的大腦部分恢復了電生理及生命現象的方式,但仍須嚴肅面對道德議題。圖片來源: YouTube

Nenad Sestan 研究團隊發現將死豬的大腦注入氧氣及冷凍防腐劑後,仍能使大腦部分恢復了電生理及生命現象。雖然這項研究成果孕育出保存腦組織的更佳辦法,同時也很可能重新定義了我們對生死的理解。

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Sestan 也預見到了道德問題,並採取了一些保護措施。除了與美國國立衛生研究院 (NIH) 以及耶魯大學的生物倫理學家仔細研究潛在的道德隱患(例如大腦是否可以變得清醒以及醫生是否需要重新考慮腦死亡的定義)外,在開始實驗之前,該小組已決定使用阻斷劑麻醉大腦,以防止會引發意識的神經元被激發。

總體而言,這一壯舉帶來的興奮多於顧慮。Sestan 的研究結果表明,中風或重傷期間,缺氧對腦細胞的損害並不像以前想像的那麼嚴重。同時他也秉持「做任何事情之前先徵求外界意見。」及「探索未知領域時,必須非常非常周到。」的謹慎心態繼續他的研究。

生物多樣性保衛者:生態學家 Sandra Díaz

生態學家 Sandra Díaz 極力呼籲政府正視物種瀕臨滅絕的危機。圖片來源:Wikipedia

生態學家 Sandra Díaz 和其他 144 位研究人員完成了對世界生物多樣性的最詳盡的研究,而且這個消息比大多數研究人員想像的還要糟糕:由於人類活動,有一百萬個物種正瀕臨滅絕,需要採取極端的手段才能阻止。

這些令人震驚的發現來自政府間生物多樣性和生態系統服務科學政策平台 (IPBES)。阿根廷科爾多瓦國立大學的生態學家 Díaz 是小組的三位聯合主席之一。他們的最終報告長達 1500 頁,其中說,除非各國做出重大改變,例如放棄經濟必須持續增長的想法,否則各國將無法實現生物多樣性和可持續發展方面的多數目標。

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Díaz 表示:「沒有自然,我們就無法過充實正常的生活。如果經濟繼續以這種破壞性方式運行,那麼自然和人都需要一種新的經濟模式。」此外,她對許多社會和環境運動如何採納專家小組的報告深有感觸,這些運動正在推動對環境採取更強而有力、更緊急的行動。

伊波拉戰士:資深防疫專家 Jean-Jacques Muyembe Tamfum

防疫專家 Jean-Jacques Muyembe Tamfum 對於伊波拉病毒的治療及預防措施貢獻良多。圖片來源: YouTube

自 1976 年 Jean-Jacques Muyembe Tamfum 深入到現在的剛果民主共和國 (DRC) 的熱帶森林中,首次發現伊波拉 (Ebola) 病毒迅速導致人們死亡以來,Muyembe 冒著隨時因感染致死的風險,與伊波拉持續奮戰 43 年。

直至今日, Muyembe 依然領導應對剛果迄今最動蕩的伊波拉疫情。 Muyembe 為這項工作提供了深厚的經驗,並致力於前瞻科學。他制定了用於控制該病毒的關鍵公共衛生措施,接著他開始研發有效的伊波拉藥物和疫苗。他領導團隊執行其中一項對照臨床試驗表明,感染後不久使用抗體藥物治療的患者的生存率達到 90% 。

即使疫情受到控制, Muyembe 仍持續協助疫情嚴重的城市,甚至在退休前,仍希望能追蹤疾病在物種之間的傳播方式。 Muyembe 的貢獻不僅開發了新型伊波拉藥物和疫苗,也拯救了許多人的性命。

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物種起源探險家:古生物學家 Yohannes Haile-Selassie

Haile-Selassie 的團隊發現 380 萬年前非常完整的南方古猿頭骨。圖片來源:Wikipedia

Haile-Selassie 的團隊發現 380 萬年前非常完整的早期人骨頭骨。頭骨的主人屬於名為南方古猿 (Australopithecus anamensis) 的物種,它是已知的最古老和最難以捉摸的人類親屬。

頭骨被稱為「MRD」,Haile-Selassie 團隊於八月向世人展示 ,不同於以往僅能從一些骨頭碎片中推測,這次發現使研究人員首次看到了這位神秘的古老親戚的可能長相。 MRD 之所以重要,部分原因在於它來自於過去缺乏化石紀錄的時期,並且很可能影響了人類演化最古老的分支。甚至人認為其重要性不亞於阿法南猿 (Australopithecus afarensis) 露西 (Lucy)。

Haile-Selassie 被認為是該領域最有才華的化石發現者之一,他的潛力將在後續發掘 MRD 的起源中持續發光發熱。

器官移植發聲者:生物倫理學家 Wendy Rogers

生物倫理學家 Wendy Rogers  基於人道議題,致力阻止中國實行強制性的器官移植。圖片來源: YouTube

大約二十年來,關於中國用於器官移植的某些肝臟、心臟和腎臟的來源就爭議不斷。首先,中國政府對於是否會從死囚身上取走了器官的說法前後不一;其次中國政府宣稱自 2015 年起,這類的器官移植起就被禁止了,其後的器官全部來自志願者。但是研究人員也對此說法表示懷疑。

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澳洲雪梨麥格理大學的生物倫理學家 Wendy Rogers 對中國不人道的器官移植的狀況感到震驚。她透過檢視中國移植醫生的研究出版物了解當前中國器官移植的現況。此一調查報告今年二月一日發表,導致超過二十篇器官移植的相關研究,因無法證明捐贈者同意而遭撤稿。

此外, Rogers 成為雪梨國際非營利組織倡導組織「中國終止移植濫用國際聯盟」國際諮詢委員會 (ETAC)的主席。他們在今年 6 月得到結論:在中國因宗教或政治見解而被監禁的人,仍持續被殺害而用於器官捐贈。Rogers 對於中國的器官移植手術走向完全透明並不樂觀,但認為持續的觀察施壓有機會阻止強制性的器官移植繼續發生。

基因操縱者:生物學家鄧宏魁 (Hongkui Deng)

生物學家鄧宏魁利用 CRISPR-Cas9 基因編輯技術改造能治癒 HIV 患者的造血幹細胞。圖片來源: YouTube

CRISPR-Cas9 基因編輯系統是近十年來開發的技術,今年令人矚目的是此技術首次使用於臨床,該研究來自北京大學的鄧宏魁的實驗室。

於 2008 年,一位名為 Timothy Ray Brown 的患者接受骨髓移植治療白血病,此一案例後來被廣泛稱為「柏林病人」。在移植的過程中,Brown 經過移除自身免疫系統,並移植了 CCR5 基因突變的捐贈者細胞後,成為已知的第一個清除 HIV 病毒的人。

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在中國具上述 CCR5 基因突變的捐獻者幾乎不存在,鄧宏魁作為 1990 年代發現 CCR5 在 HIV 中重要性的團隊之一,決定嘗試編輯該基因。他從捐贈者的骨髓中獲得了免疫學上匹配的造血幹細胞,並用 CRISPR-Cas9 編輯了它們,然後將其移植到同時患有白血病與 HIV 的患者體內,希望複製出柏林病人的狀況。

由於幹細胞並不易編輯,最後患者接受移植的細胞僅有 18% 的比例經過編輯。這項研究並未達到期望的預期效果,甚至被批評團隊一開始就心知肚明沒有可能有治療 HIV的效果。但鄧宏魁仍表示此一實驗至少可供以觀察基因編輯的持久性,並希望能找到將細胞重新編程為多能幹細胞的方法、在短期內移植更高比例的基因編輯細胞。鄧宏魁的研究被視為 CRISPR-Cas9 基因編輯技術於臨床上的一大嘗試。

量子電腦拓荒者-物理學家John Martinis

物理學家 John Martinis 所製造的量子電腦突破現今超級電腦的運算速度。圖片來源: YouTube

著名的物理學家理查德·費曼 (Richard Feynman) 曾經提出使用量子物理的特性來製造電腦的想法,理論上該電腦可以完成傳統機器無法完成的工作。 John Martinis 追隨費曼的腳步,領導 Google 的一組研究人員的工作,他們已經發表了第一個成果:量子電腦 Sycamore ,Sycamore 可以在 200 秒內完成他們估計最佳超級電腦也需花費一萬年的運算任務。

領導 Google 量子人工智能實驗室的 Hartmut Neven 表示,Martinis 是一名攀岩者,他在架構硬體時採用了相同的謹慎、小心的精神,在正式開始前完整考慮好每個接下來的步驟才持續進行。

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Martinis 還有更多的點子希望推進完成,未來的工作重點包括製造更好的量子芯片;開放 Sycamore 供外部研究人員使用,以及找尋可在其上運行的演算法。

氣候變遷發聲小鬥士- 16 歲女孩 Greta Thunberg

年僅 16 歲女孩 Greta Thunberg 坦率地向美國國會警告氣候變遷的嚴重性。圖片來源:Wikipedia

一位 16 歲女孩 Greta Thunberg 在 9 月舉行的美國國會關於氣候變化的聽證會上,向會議席上的議員們遞出了政府氣候變化專門委員會的一份特別報告,裡面預測了隨著世界暖化,全世界將面臨的可怕後果。她對立法者說:「我不要你們聽我的,我要你們聽從科學家的說法。我希望大家在科學之下團結一致,並採取實際行動。」

科學家們已經花了數十年的時間來警告氣候變化,但他們無法像 Thunberg 今年一樣吸引全球關注。這位瑞典 16 歲的孩子表現出色,而且許多人都為她加油打氣。瑞士聯邦理工學院氣候科學家 Seneviratne 也表示: 「 作為科學家,我們通常不敢以如此發自內心、簡潔地表達意見。」

參考資料:

本文編譯自《Nature’s 10 – Ten people who mattered this year》 Nature 

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Curious曉白_96
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對於科學新知充滿好奇心,對於一切新知都想通曉明白,期許自己有一天能成為有所貢獻於社會的曉曉科學家!

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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用迷幻藥治憂鬱?基因編輯療法將通過批准?——2023 最值得關注十大科學事件(上)
PanSci_96
・2023/01/30 ・2348字 ・閱讀時間約 4 分鐘

在 2022 年裡,我們見證了低軌通訊衛星在戰爭中的作用、Omicron 肆虐與次世代疫苗、韋伯太空望遠鏡捕捉系外生命印記、銀河中心黑洞初次現身、人類精準回擊小行星、台灣 CAR-T 首例、特斯拉的平價人形機器人、與超強的 LaMDA 跟 ChatGPT AI 語言模型!

2023 年能更刺激嗎?有哪些值得我們關注的科學大事呢?

我們綜合整理了 Nature、Science、Scientific American、NewScientist、富比世雜誌、經濟學人雜誌,結合泛科學的觀察與期待程度,提出這份「2023 最值得關注十大科學事件」;今年的科學界將會熱鬧非凡,令人目不暇給!

No.10 病原體通緝名單

2022 年 11 月,法國科學家在 bioRxiv 上發表了從西伯利亞永凍土中復活的多種病毒;這些「殭屍病毒」中最古老的已經有 48500 歲,在溫度升高後,這些病毒都復甦了過來……。雖然這批古老病毒只能感染變形蟲,但也暗示著,冰層之下存在更多正在休眠、極可能對哺乳動物或人類造成危險的病毒。

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隨著氣溫與海溫升高,這些不定時病毒炸彈正在醞釀著。

世界衛生組織將在今年發布修訂後的「重點病原體清單」,至少 300 位科學家嚴謹審查超過 25 個病毒與細菌家族的各種證據,針對目前還未知、但可能造成全球疫情的未知疾病 Disease X 做出預測,擬出一份優先名單。被列入名單的病原體通緝犯將會被重點研究調查,以利未來開發疫苗、治療與診斷技術。

被列入優先名單的病原體將會被重點研究調查。圖/Envato Elements

No.9 新一代 mRNA 疫苗

乘著在 COVID-19 大流行間快速成熟的 mRNA 疫苗研發平台,許多疫苗正蓄勢待發。

BNT 在 2023 年初針對瘧疾、肺結核和生殖器皰疹的 mRNA 疫苗開始了首次人體實驗;也與輝瑞合作,研發能降低帶狀皰疹發病率的疫苗。另一家 mRNA 大廠莫德納,也在研發能預防生殖器皰疹和帶狀皰疹病毒疫苗。

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除此之外,莫德納開發的黑色素瘤 mRNA 疫苗與默克的藥物合併療法,在去年底公布中期臨床試驗結果,顯示能降低 44% 的死亡率及復發風險,臨床試驗也將在 2023 年進入最後階段。

這些將在 2023 年揭曉的成果,將拓展人類使用 mRNA 疫苗對抗疾病的手段。

新一代 mRNA 疫苗正蓄勢待發。圖/Envato Elements

No.8 CRISPR 療法獲批准

由於之前的臨床試驗結果很不錯,CRISPR 基因編輯療法極有可能會在今年首次正式通過批准!

這種 exagamlogene autotemcel(exa-cel)療法,是由美國波士頓的 Vertex Pharmaceuticals 和英國劍橋的 CRISPR Therapeutics 公司共同開發。用超簡化的方式來説,治療方法就是先收集一個人自己的幹細胞,接著用 CRISPR-Cas9 編輯修正幹細胞中有缺陷的基因,最後再把這些細胞輸回人體。

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Vertex 公司預計會在 3 月向美國 FDA 申請批准,讓 exa-cel 療法可以用於治療 β-地中海貧血或鐮狀細胞病的患者。

然而,隨著療法上市,相關的討論預期也將甚囂塵上……。

CRISPR 基因編輯療法極有可能在今年正式通過批准。圖/Envato Elements

No.7 阿茲海默有藥醫

美國 FDA 將在年初宣布,Eisai 製藥公司和 Biogen 生技公司開發的 lecanemab,是否可以用來治療阿茲海默患者。

該藥物就像一台大腦專用的掃地機器人,為單克隆抗體,可以清除大腦中積累的 β 澱粉樣蛋白;在包含了 1785 名早期阿茲海默患者的臨床試驗中顯示,比起安慰劑,能減緩認知能力下降的速度約 27%。不過,有些科學家認為這效果只能說是還好,也有些擔心藥物不夠安全。

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無獨有偶,另一款由美國的 Anavex Life Sciences 開發的阿茲海默藥物 blarcamesine,目前也正在臨床試驗階段;它能啟動一種可提高神經元穩定性及相互連接能力的蛋白質,就像是幫神經元升級了連線速度與品質,估計在今年會持續帶來新消息。

blarcamesine 能幫神經元升級連線速度與品質。圖/Envato Elements

No.6 迷幻療法

2023 年,也極可能立下迷幻藥被用於醫療用途的里程碑。

多個相關臨床研究都進展到第三期,例如為 PTSD 創傷後症候群設計的新療法,結合了心理治療與 MDMA 亞甲二氧甲基苯丙胺,也就是所謂的搖頭丸,在臨床三期中,67% 的患者不再被診斷有 PTSD。

而來自迷幻蘑菇的裸蓋菇素,則被用來治療難治型憂鬱症,其臨床二期結果令人鼓舞。233 名難治型憂鬱症患者分成三組,在服用不同劑量裸蓋菇素後,每一組的憂鬱症量表分數都降低;而劑量最重的那組,其降幅最顯著。

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最後是 K 他命,竟然成為對抗酒精使用障礙的療法!酒精使用障礙包括酗酒、酒精依賴、成癮等,86% 的臨床試驗病人,在接受新療法後六個月,持續戒除酒精。

然而,也有科學家警告這些樂觀訊息中有炒作成份,就讓我們持續關注吧!

迷幻藥能有效治療病情!?圖/Envato Elements

看到這你可能會想,第六到十名怎麼都是跟醫療健康有關的大事件呢?別急!在下一篇中,我們接著介紹更精采的第五到第一名!

也歡迎大家跟我們分享,你知道的、即將在 2023 年發生的科學大事件!

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期待在 2023 年即將發生的科學大事件!圖/GIPHY

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用藝術在科學界掀起狂潮!生物學家海克爾與它的「大橡樹」之作──《纏結的演化樹》
貓頭鷹出版社_96
・2022/08/07 ・2564字 ・閱讀時間約 5 分鐘

紅了超過 150 年!這棵樹到底有什麼魅力?

海克爾忙碌而多產,除了不斷研究,也持續普及化他的理論。一八七四年他出版了另一本專門討論人類演化的書,至少它的書名副標是如此表示的:《人類發展史》。

他的生命樹在此書中發展到極致,這張被稱為「海克爾的大橡樹」的圖,後來變得非常知名,很可能是他最廣為人知的一幅藝術作品,你可能曾在某些海報上面看過,或是看過印在 T 恤上面的版本。

海克爾透過「大橡樹」描繪他對生物演化的理解。圖/貓頭鷹

這幅圖像所呈現的,是海克爾對人類演化的理論,從他所創造的祖先原核生物,經過蠕蟲跟兩棲類,經過爬蟲類,一路演化到人類。

這棵樹沒有枝葉繁茂的華蓋,沒有太多分支。它的樹幹在靠近根部的地方極為粗壯,愈往上面開始慢慢變得細弱,使整棵樹看起來比較不像橡樹,反而比較像一顆剛從土中拔出的多鬚而巨大的大頭菜,頭下腳上。

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在這棵樹最高的一根樹枝上面寫著 Menschen,也就是「人類」的意思,而在左右下方(注意,不是旁邊)則伴隨著大猩猩、紅毛猩猩與黑猩猩。

恩斯特.海克爾不僅是頂尖的生物學家,也是一位醫生、一位藝術家。圖/Wikipedia

這張圖是否如許多學者所說,可以代表海克爾只是躲在達爾文理論之下,實則是一名復古而保守的人類中心主義者?而他的大橡樹其實只是另一種天梯,跟亞里斯多德所主張,跟邦納在一七四五年所畫的並無二致?海克爾是否認為人類是演化的皇冠,是這個帶有目的性的演化過程最後應達到的終點呢?

我並不這麼認為。

或許當你第一眼看到這張圖的時候,確實會認同這些看法,但是他的想法跟圖畫其實要更複雜一些。

海克爾是相當卓越的藝術家,曾出版《自然中的藝術百態》(Kunstformen der Natur),收錄了上百幅海克爾的生物繪圖,此為海克爾手繪的水母圖稿。圖/Wikipedia

世人對海克爾的評價

生物歷史學家對海克爾的評價分歧,對於他真正的想法或是旁人揣測的看法,對於他引起的騷亂與他的過錯,大家始終各執一詞,看法莫衷一是。

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海克爾相當長壽(他活到八十五高齡,死於一九一九年),著作等身,提出過許多不同版本的達爾文理論,以及理應是根據達爾文理論所制定的「定律」;他曾多次修改自己的某些論點,而對於另外一些論點則含糊其詞,有時甚至前後矛盾,這些都讓後人對他的看法充滿分歧。

有一派的人認為他的理論其實比較接近拉馬克學派,而非達爾文的演化論,因為海克爾錯誤地主張後天獲得的特徵可以遺傳下去(雖然達爾文也這樣認為)。

他的生物遺傳定律也在生前就受到嚴厲批評而被宣告錯誤。他被指控用錯誤的證據――不知是刻意還是不小心畫出錯誤的圖畫――來證明自己的假設。

達爾文(左)跟拉馬克(右)對生物的演化都提出了各自的想法,對後人造成深遠的影響。圖 / Wikipedia

有人批評他提出過許多古生物學理論,卻沒有提供任何化石證據;也有人說他是「膚淺、前後不一致,或者根本就是腦袋不清楚。」

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還有一派批評則認為,像他這種進化觀點,也就是視演化為一種進步的過程,並且把人類放在這條進步之路的終點,作為完美的代表,海克爾根本稱不上是達爾文主義者。

雖然海格爾翰與他的理論逐漸被學界淘汰,但他精美的畫作仍然受到世人的喜愛。圖 / Wikipedia

海克爾的觀點真的不值一提嗎?

眾多批評者之一的歷史學家波勒,在一九八八年曾針對在《物種起源》出版後的數十年之後所有對達爾文理論產生過影響的「假達爾文主義者」以及「反達爾文主義者」,寫過一部專書《非達爾文主義的演化論》,該書封面用來闡述他論點的代表圖片,就是海克爾的大橡樹。

波勒也在書中使用這幅圖片,用以佐證他說的「海克爾演化論本質上的線性特徵」。不過他的批評可能有欠公允。

其他的學者,比如傳記作者理查茲曾經指出,海克爾為了兩種不同的主張畫過兩種不一樣的樹。

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第一種就是親緣關係樹,比如他所畫的 Stammbaum der Organismen 總生命樹,以枝繁葉茂的華蓋呈現出生物種類的廣度。

海格爾透過「樹」闡述他的「三界系統」(Three-kingdom system)理論。圖/Oxford Research Encyclopedias

第二種則是家譜樹,比如他所畫的大橡樹,主要目的是用來呈現單一種生物的發展。畢竟大橡樹的名稱為 Stammbaum der Menschen,也就是人類的生命樹,是用來講人類的演化,而不是講其他生物的演化。

人類在這棵樹的頂峰,那是因為這棵樹就是跟人有關

他畫這棵樹的目的,正是用來解釋他那大膽的主張(同時也是達爾文的主張),也就是我們是其他生物的後代,這條線可以一直追溯到一種單細胞生物,就是他所謂的原核生物。這也是為何這棵樹的根部粗壯,然後愈來愈細並且樹枝稀少。

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這棵樹的目的並非用來展示生物的多樣性以及彼此之間的關係。它的目的是展現單一種系,也就是人類的世系。海克爾或許是個浪漫主義者,也可能是個進步主義者,或許並不是一名始終如一的達爾文主義者,但是他還是知道生命樹並不是一顆大頭菜。

——本文摘自《纏結的演化樹》,2022 年 7 月,貓頭鷹,未經同意請勿轉載。

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