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「黑死病」再現?談鼠疫的流行病學與防治追蹤──《科學月刊》

科學月刊_96
・2020/01/21 ・2987字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 596 ・九年級

  • 文/莊人祥,疾管署副署長,曾任陽明大學公衛所副教授。陽明醫學士、公衛碩士,美國哥倫比亞大學醫學資訊博士。

近期中國傳出鼠疫疫情,造成各地人心惶惶。而過去被稱為「黑死病」的鼠疫致死率極高,雖然近來每年的確診病例不多,但相關防疫單位不可輕忽,需持續追蹤及嚴防疫情擴張,並將疫情資訊透明化,以達到確實防疫的效果。

當 2003 年爆發嚴重急性呼吸道症候群 (severe acute respiratory syndrome, SARS) 時,北京朝陽醫院明明已有確診疫情,但官方卻持續否認;去 (2019) 年 11 月 12 日,官方宣布朝陽醫院一對夫妻確診感染肺鼠疫 (pneumonic plague) ,亦未對此飛沫傳染的致命疾病疫情調查詳細說明。同時也傳出官方封鎖消息,禁止媒體討論,因此全球民眾對北京出現黑死病 (black death) 一事,引發集體恐慌。

普立茲得獎作家嘉瑞特 (Laurie Garrett) 也在當月 16 日針對此事於《外交政策》 (Foreign Policy) 上評論:中國國家衛生健康委員會向世界衛生組織 (World Health Organization, WHO) 保證會確實追蹤兩病例在北京、內蒙古及旅途中的所有接觸者。即使中國疾病預防控制中心近年在疾病監測的能力有相當進步,但中國對鼠疫疫情調查資訊不透明,且 SARS時曾有掩飾重大疫情的不良記錄及審查機構「河蟹」社群媒體等作法,正是引起民眾恐慌的原因。

中國於 SARS 爆發期間發生鼠疫疫情,官方卻封鎖消息,禁止媒體討論,引發群眾恐慌。圖/pixabay

鼠疫大流行史與重大發現

鼠疫 (plague) 由鼠疫桿菌 (Yersinia pestis) 引起,是一種人畜共通傳染病,主要藉跳蚤叮咬傳染給小型哺乳類動物,人類為意外宿主。因患者常伴有淋巴腺腫大或皮膚出現黑斑而得名黑死病。歷史上,鼠疫至少出現三次世界大流行,由於每次鼠疫的流行常導致一個時代或王朝的結束,因此讓人聞鼠疫而喪膽。

首次大流行發生於 6 世紀的查士丁尼鼠疫 (Justinian plague) ,疫情在地中海周邊傳播,近一億人死亡;第二次大流行發生於 14 世紀歐洲,並在之後的 300 多年間反覆發生,僅歐洲就有 2500 萬人死亡,占當時歐洲人口的四分之一;第三次大流行發生於 19 世紀中葉至 20 世紀中葉,從中國開始傳播到全世界,波及至少 32 個國家, 1200 萬人死亡。

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鼠疫研究與防治雖不斷精進,但直到第三次大流行才有長足進展。 1894 年,由法國巴斯德研究所的細菌學家耶爾森 (Alexandre Yersin) 在香港鼠疫大流行時發現鼠疫桿菌。 1910~1911 年的中國東三省鼠疫,公衛學者伍連德博士到哈爾濱擔任清政府鼠疫全權總醫官。他發現當地的疫情並非通過跳蚤在人鼠間傳播的典型腺鼠疫 (bubonic plague) ,而是起因於當地獵人捕獵染病旱獺 (Marmota bobak) 製造皮件,獵人染病後再傳給七位同一工棚的工人,爾後散播鼠疫疫情。他推論此波疫情是由「肺鼠疫」透過飛沫傳染快速人傳人,遂下令停止捕鼠,並進行鐵路檢疫、隔離患者及封鎖疫區,有效切斷鼠疫蔓延,數月間疫情得到控制。

此外,直到 1940 年代才出現抗生素的使用,在此之前醫生常無法可施,往往只能對患者放血和針灸。

歷史上三次黑死病的大流行,造成大規模感染案例死亡。圖/wikipedia

近年全球鼠疫事件

全球在 2010~2015 年間發生 3248 例鼠疫, 584 人死亡(致死率約 18 % ),每年約 500 例左右,主要疫區在非洲,而美洲與亞洲則以散發個案為主。非洲的馬達加斯加,約占全球鼠疫病例的四分之三,每年平均約 400 例。在 2017 年 8 月起短短四個月甚至出現超過 2400 例,約四分之三屬肺鼠疫。

即使在美國,近期於西部鄉村每年仍平均出現約 7 例鼠疫。至於中國,近年最嚴重疫情發生於 2009 年共 12 例、 2010 年為 7 例,之後每年約發生 0~3 例,截至去年 12 月 15 日共 5 例鼠疫,其中 4 例均發生於內蒙古,先前內蒙古的最後一例鼠疫是在 2004 年因將野兔剝皮而感染。至於在臺灣,則是自 1953 年起即未發生任何鼠疫案例。

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許多國家均發生鼠疫案例,如何預防鼠疫亦成為各國關注的焦點之一。圖/pixabay

鼠疫流行病學與防治

鼠疫的傳染途徑,包括人感染腺鼠疫主要由被感染跳蚤叮咬、被感染家貓抓咬、處理被感染動物(如老鼠和野兔)或感染者屍體的組織時不慎接觸膿液而感染;肺鼠疫則藉空氣散播,吸入被感染動物或人類帶有致病原的飛沫而感染。

鼠疫主要臨床症狀共分三種:

  1. 最常見的為腺鼠疫,在跳蚤咬傷部位附近淋巴腺發炎,經常發生於鼠蹊部、腋下或頸部,通常有發燒現象,若未經治療,約一半病人會發生瀰漫性感染而導致肺炎(即繼發性肺鼠疫)或腦膜炎等併發症。
  2. 敗血性鼠疫 (septicemic plague) ,出現敗血症但無淋巴腺炎的鼠疫病例,較難被及時診斷,病程末期可能出現低血壓、瀰漫性血管內凝血與多重器官衰竭。
  3. 肺鼠疫,包括原發性與繼發性肺鼠疫。原發性肺鼠疫可因吸入感染動物或人的呼吸道分泌物或懸浮微粒而發生,繼發性肺鼠疫則較常見,是由腺鼠疫或敗血性鼠疫經血行蔓延造成。鼠疫潛伏期通常為 1~7 天,原發性肺鼠疫則為 1~4 天。

患者如能及時接受適當抗生素,如鏈黴素 (Streptomycin) 或慶大黴素 (Gentamicin) ,便能大幅改善預後。腺鼠疫如未經治療,死亡率達 50~90 %,如經治療死亡率則降至 10~20 %;肺鼠疫如未經治療,死亡率 100 %,治療後死亡率降至 50 %。另需即刻以有效安全的殺蟲劑撲滅病人身上及衣服的跳蚤等,並嚴格隔離病患,以防傳染,待抗生素治療病情好轉以後方可解除隔離。鼠疫接觸者應實施滅蚤並監視 7 天,且實施預防性投藥,如去氧羥四環素 (Doxycycline) 或環丙沙星 (Ciprofloxacin) 。

感染鼠疫如未經抗生素治療,死亡率極高。圖/pixabay

北京鼠疫後續發展

一位筆者尊敬的師長於去年 11 月 17 日晚上特別來電詢問筆者對中國鼠疫疫情與該篇《外交政策》文章的看法。筆者當時表示相當同意嘉瑞特女士的看法,並猜測中國疾病預防控制中心未仔細對外說明疫情調查結果與防治作為或許另有考量。後來官方在 11 月 19 日及 21 日分別對外宣布鼠疫患者在內蒙古與北京市的密切接觸者均已解除醫學觀察。

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在 11 月 29 日創刊的《中國疾病預防控制中心週報》 (China CDC Weekly) ,即詳細說明夫婦的房子附近 500 公尺處,抓到的長爪沙鼠培養出鼠疫桿菌,附近也出現大量相繼死亡的齧齒類動物,研判先生可能在農場工作時,因掘土吸入汙泥中或鼠洞中腐敗的屍體所產生傳染性懸浮微粒而被感染,至於太太則可能因照顧先生而被感染肺鼠疫。

北京鼠疫成為全球關注鼠疫疫情防治與追蹤的借鏡。圖/pexels

疫情資訊透明化方能控制疫情

這是中國近年首次發生肺鼠疫在其他省市感染後移入大城市中,希望是虛驚一場。由於目前仍無法完全消滅內蒙古野鼠鼠疫之患,當地居民仍有感染鼠疫風險。雖然每年全球鼠疫發生數僅數百例,但防疫單位千萬不能低估其對人類造成的風險,因為鼠疫特別的傳播模式、疫情能快速傳播、快速臨床病程發展與如未治療的高死亡率,均極易造成民眾的恐慌。鼠疫如能早期診斷,早期施以抗生素治療,並加強公衛措施,較不會造成重大群聚或流行,而疫情資訊透明化,更是成功戰勝鼠疫不可或缺的藥引。

 

疫情資訊透明化不但能降低民眾接觸感染疫情的機率,亦能迅速掌控疫情擴散。圖/pexels

註解

  1. 為網路用語,「和諧」的諧音,代表息事寧人之意。

 

〈本文選自《科學月刊》2020年1月號〉

在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。

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科學月刊_96
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非營利性質的《科學月刊》創刊於1970年,自創刊以來始終致力於科學普及工作;我們相信,提供一份正確而完整的科學知識,就是回饋給讀者最好的品質保證。

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人與 AI 的關係是什麼?走進「2024 未來媒體藝術節」,透過藝術創作尋找解答
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/10/24 ・3176字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與財團法人臺灣生活美學基金會合作。 

AI 有可能造成人們失業嗎?還是 AI 會成為個人專屬的超級助理?

隨著人工智慧技術的快速發展,AI 與人類之間的關係,成為社會大眾目前最熱烈討論的話題之一,究竟,AI 會成為人類的取代者或是協作者?決定關鍵就在於人們對 AI 的了解和運用能力,唯有人們清楚了解如何使用 AI,才能化 AI 為助力,提高自身的工作效率與生活品質。

有鑑於此,目前正於臺灣當代文化實驗場 C-LAB 展出的「2024 未來媒體藝術節」,特別將展覽主題定調為奇異點(Singularity),透過多重視角探討人工智慧與人類的共生關係。

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C-LAB 策展人吳達坤進一步說明,本次展覽規劃了 4 大章節,共集結來自 9 個國家 23 組藝術家團隊的 26 件作品,帶領觀眾從了解 AI 發展歷史開始,到欣賞各種結合科技的藝術創作,再到與藝術一同探索 AI 未來發展,希望觀眾能從中感受科技如何重塑藝術的創造範式,進而更清楚未來該如何與科技共生與共創。

從歷史看未來:AI 技術發展的 3 個高峰

其中,展覽第一章「流動的錨點」邀請了自牧文化 2 名研究者李佳霖和蔡侑霖,從軟體與演算法發展、硬體發展與世界史、文化與藝術三條軸線,平行梳理 AI 技術發展過程。

圖一、1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧」一詞

藉由李佳霖和蔡侑霖長達近半年的調查研究,觀眾對 AI 發展有了清楚的輪廓。自 1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧(Artificial Intelligence))」一詞,並明確定出 AI 的任務,例如:自然語言處理、神經網路、計算學理論、隨機性與創造性等,就開啟了全球 AI 研究浪潮,至今將近 70 年的過程間,共迎來三波發展高峰。

第一波技術爆發期確立了自然語言與機器語言的轉換機制,科學家將任務文字化、建立推理規則,再換成機器語言讓機器執行,然而受到演算法及硬體資源限制,使得 AI 只能解決小問題,也因此進入了第一次發展寒冬。

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圖二、1957-1970 年迎來 AI 第一次爆發

之後隨著專家系統的興起,讓 AI 突破技術瓶頸,進入第二次發展高峰期。專家系統是由邏輯推理系統、資料庫、操作介面三者共載而成,由於部份應用領域的邏輯推理方式是相似的,因此只要搭載不同資料庫,就能解決各種問題,克服過去規則設定無窮盡的挑戰。此外,機器學習、類神經網路等技術也在同一時期誕生,雖然是 AI 技術上的一大創新突破,但最終同樣受到硬體限制、技術成熟度等因素影響,導致 AI 再次進入發展寒冬。

走出第二次寒冬的關鍵在於,IBM 超級電腦深藍(Deep Blue)戰勝了西洋棋世界冠軍 Garry Kasparov,加上美國學者 Geoffrey Hinton 推出了新的類神經網路算法,並使用 GPU 進行模型訓練,不只奠定了 NVIDIA 在 AI 中的地位, 自此之後的 AI 研究也大多聚焦在類神經網路上,不斷的追求創新和突破。

圖三、1980 年專家系統的興起,進入第二次高峰

從現在看未來:AI 不僅是工具,也是創作者

隨著時間軸繼續向前推進,如今的 AI 技術不僅深植於類神經網路應用中,更在藝術、創意和日常生活中發揮重要作用,而「2024 未來媒體藝術節」第二章「創造力的轉變」及第三章「創作者的洞見」,便邀請各國藝術家展出運用 AI 與科技的作品。

圖四、2010 年發展至今,高性能電腦與大數據助力讓 AI 技術應用更強

例如,超現代映畫展出的作品《無限共作 3.0》,乃是由來自創意科技、建築師、動畫與互動媒體等不同領域的藝術家,運用 AI 和新科技共同創作的作品。「人們來到此展區,就像走進一間新科技的實驗室,」吳達坤形容,觀眾在此不僅是被動的觀察者,更是主動的參與者,可以親身感受創作方式的轉移,以及 AI 如何幫助藝術家創作。

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圖五、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」展出現場,圖為超現代映畫的作品《無限共作3.0》。圖/C-LAB 提供

而第四章「未完的篇章」則邀請觀眾一起思考未來與 AI 共生的方式。臺灣新媒體創作團隊貳進 2ENTER 展出的作品《虛擬尋根-臺灣》,將 AI 人物化,採用與 AI 對話記錄的方法,探討網路發展的歷史和哲學,並專注於臺灣和全球兩個場景。又如國際非營利創作組織戰略技術展出的作品《無時無刻,無所不在》,則是一套協助青少年數位排毒、數位識毒的方法論,使其更清楚在面對網路資訊時,該如何識別何者為真何者為假,更自信地穿梭在數位世界裡。

透過歷史解析引起共鳴

在「2024 未來媒體藝術節」規劃的 4 大章節裡,第一章回顧 AI 發展史的內容設計,可說是臺灣近年來科技或 AI 相關展覽的一大創舉。

過去,這些展覽多半以藝術家的創作為展出重點,很少看到結合 AI 發展歷程、大眾文明演變及流行文化三大領域的展出內容,但李佳霖和蔡侑霖從大量資料中篩選出重點內容並儘可能完整呈現,讓「2024 未來媒體藝術節」觀眾可以清楚 AI 技術於不同階段的演進變化,及各發展階段背後的全球政治經濟與文化狀態,才能在接下來欣賞展區其他藝術創作時有更多共鳴。

圖六、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」分成四個章節探究 AI 人工智慧時代的演變與社會議題,圖為第一章「流動的錨點」由自牧文化整理 AI 發展歷程的年表。圖/C-LAB 提供

「畢竟展區空間有限,而科技發展史的資訊量又很龐大,在評估哪些事件適合放入展區時,我們常常在心中上演拉鋸戰,」李佳霖笑著分享進行史料研究時的心路歷程。除了從技術的重要性及代表性去評估應該呈現哪些事件,還要兼顧詞條不能太長、資料量不能太多、確保內容正確性及讓觀眾有感等原則,「不過,歷史事件與展覽主題的關聯性,還是最主要的決定因素,」蔡侑霖補充指出。

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舉例來說,Google 旗下人工智慧實驗室(DeepMind)開發出的 AI 軟體「AlphaFold」,可以準確預測蛋白質的 3D 立體結構,解決科學家長達 50 年都無法突破的難題,雖然是製藥或疾病學領域相當大的技術突破,但因為與本次展覽主題的關聯性較低,故最終沒有列入此次展出內容中。

除了內容篩選外,在呈現方式上,2位研究者也儘量使用淺顯易懂的方式來呈現某些較為深奧難懂的技術內容,蔡侑霖舉例說明,像某些比較艱深的 AI 概念,便改以視覺化的方式來呈現,為此上網搜尋很多與 AI 相關的影片或圖解內容,從中找尋靈感,最後製作成簡單易懂的動畫,希望幫助觀眾輕鬆快速的理解新科技。

吳達坤最後指出,「2024 未來媒體藝術節」除了展出藝術創作,也跟上國際展會發展趨勢,於展覽期間規劃共 10 幾場不同形式的活動,包括藝術家座談、講座、工作坊及專家導覽,例如:由策展人與專家進行現場導覽、邀請臺灣 AI 實驗室創辦人杜奕瑾以「人工智慧與未來藝術」為題舉辦講座,希望透過帶狀活動創造更多話題,也讓展覽效益不斷發酵,讓更多觀眾都能前來體驗由 AI 驅動的未來創新世界,展望 AI 在藝術與生活中的無限潛力。

展覽資訊:「未來媒體藝術節——奇異點」2024 Future Media FEST-Singularity 
展期 ▎2024.10.04 ( Fri. ) – 12.15 ( Sun. ) 週二至週日12:00-19:00,週一休館
地點 ▎臺灣當代文化實驗場圖書館展演空間、北草坪、聯合餐廳展演空間、通信分隊展演空間
指導單位 ▎文化部
主辦單位 ▎臺灣當代文化實驗場

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2022 年《Science》年度十大科學突破(下):EBV 病毒與發燒的地球
PanSci_96
・2022/12/30 ・2786字 ・閱讀時間約 5 分鐘

接續上篇:2022 年《Science》年度十大科學突破(上):持續進化的 AI 與韋伯太空望遠鏡

看過 2022 年十大科學突破的前五項後,你是否迫不及待想知道另外五項呢?讓我們繼續看下去吧!

多發性硬化症的元兇:EBV 病毒

多發性硬化症(Multiple sclerosis)是一種中樞神經系統疾病,初期症狀只有視力模糊、手腳麻木、走路不穩等,到了後期便逐漸讓病患喪失視力、無法說話和行走。

長久以來,科學家懷疑多發性硬化症的元兇是「人類疱疹病毒第四型病毒」(EBV)。這種病毒主要透過唾液傳播,幾乎每個人一生中都會感染到,然後病毒會潛伏在白血球中。雖然患者大多都有 EBV 抗體,但 95% 的健康成年人也有,難以作為判定依據。

然而,今年 1 月刊載在《Science》的研究指出,感染 EBV 將導致罹患多發性硬化症的風險增加 32 倍。另一篇《Science》研究也發現潛伏在白血球中的病毒可能會「甦醒」,而病毒的其中一種蛋白質,會誘使免疫系統攻擊中樞神經細胞。

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這些新發現給了科學家開發疫苗的方向。目前,有一種 EBV 疫苗正在進行臨床試驗,要是數據顯示疫苗有效,那麼在未來,多發性硬化症或許就能像小兒麻痺一樣,從此絕跡。

新研究確定了 EBV 病毒(藍色)與多發性硬化症的關聯。圖/Science

美國簽署《降低通膨法案》,搶救發燒的地球

今年 2 月,聯合國 IPCC 第六次評估報告指出,若是全球平均升溫超過 1.5°C,各地都將出現多種極端氣候災害,部分地區也將不再適合人類居住。

8 月,美國總統拜登(Joe Biden)簽署了《降低通膨法案》(Inflation Reduction Act),試圖從綠能、醫療、稅收等三大面向解決通貨膨脹的問題,同時減少溫室氣體排放,堪稱美國史上最重要的氣候法案。

身為全球第二的溫室氣體排放國,美國將在未來 10 年撥出 3690 億美元,投入綠能、電動車、核能發電等產業,目標是在 10 年後(2032 年)將溫室氣體排放量降低到 2005 年的 40%。

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目前,全球平均升溫(相較於工業革命前)來到 1.2°C,而且今年的溫室氣體排放量仍持續上升,沒有下降趨勢。許多氣候科學家都認為升溫幅度必然超過《巴黎協定》規範的 1.5°C 上限,因此我們都需要盡快採取更多行動保護地球。

《降低通膨法案》將補貼太陽能在內的綠能產業。圖/Science

逃過黑死病的方法,竟然是遺傳?

700 年前,橫行歐洲的黑死病殺死了 1/3 到 1/2 的人口。關於那些倖存者,科學家好奇了很久,想知道他們當初是如何逃過一劫,以及黑死病究竟帶來了什麼影響。

今年 10 月, ㄧ篇《Science》的研究顯示倖存者體內可能有基因變異,提升他們對鼠疫桿菌(Yersinia pestis)的免疫反應。團隊分析了 500 多具遺骨中的古代 DNA,發現在英國倫敦爆發黑死病後,倖存者體內有 245 處的基因都有出現變異。

在這些 DNA 裡,內質網胺肽酶 2(ERAP2)引起了科學家的注意。這種蛋白酶有兩種變體:一種是完整尺寸,另一種較短,但都可以幫助免疫細胞識別、對抗病毒。科學家發現,遺傳完整尺寸 ERAP2 的人類存活機率是 2 倍,因為他們能夠生成更多細胞激素,協助免疫系統對抗鼠疫桿菌。

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如今,約有 45% 的英國人體內還存有完整尺寸的 ERAP2 變體,但代價就是 ERAP2 也會增加罹患克羅恩病(Crohn’s disease)和類風濕性關節炎等自體免疫性疾病的風險。

從 14 世紀英國倫敦的遺骨中採集 DNA 並紀錄變化。圖/Science

碰!NASA 撞歪小行星!

多年來,NASA 持續監測直徑超過 0.5 公里的近地小行星,並且透過「雙小行星重定向測試計劃」(DART)研究多種讓小行星偏離軌道的方法。

今年 9 月,NASA 讓 DART 飛行器以 22,530 公里的時速撞擊小行星 Dimorphos,讓 Dimorphos 更靠近它繞行的另一顆小行星 Didymos,縮短了 32 分鐘的公轉週期,比 NASA 原先設定的目標還要高出 26 倍。

目前為止,天文學家估計軌道與地球軌道相交的近地小行星有 25,000 顆,大小都足以摧毀一座大城市。雖然行星防禦系統(Planetary Defense)尚未建構出完整情報,但針對人類首次改變天體運行的壯舉,NASA 署長表示「這是行星防禦任務的分水嶺,也是人類文明的分水嶺」,有助於降低小行星或隕石撞到地球的機率。

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寬達 160 公尺的小行星 Dimorphos。圖/Science

從永凍土提取環境 DNA,重建古代生態系統

以往普遍認為 DNA 的保質期約為 100 萬年,但在今年 12 月,科學家從北極寒漠的永凍土中,提取了 200 萬年前殘留至今的環境 DNA 片段。透過分析這些片段,科學家還原了格陵蘭東北部皮里地(Peary Land)約 200 萬年前生態系統的樣貌。

英國劍橋大學研究顯示,在 200 萬至 300 萬年前,皮里地的平均氣溫比現在高 11℃ 至 19℃。從 5 處沉積層中提取的 41 個 DNA 片段,證實了當時有楊樹、樺樹、崖柏和各種針葉樹,也有野兔旅鼠、馴鹿、囓齒動物,以及 1 萬年前滅絕的大象近親——乳齒象。過去從來沒有科學家料到乳齒象的活動範圍竟然延伸到那麼遠的北方。

可惜的是,因為缺少脊椎動物的化石,目前還不清楚確切的生物群落組成,但這項研究證明了利用環境 DNA 追溯 200 萬年前的古生物是可行的,而這也有助於科學家進一步探討生物和環境的演化。

環境 DNA 揭示了 200 萬年前格陵蘭的生態。圖/Science
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一場虎年的中亞瘟疫,預示隨後黑死病的開端?
寒波_96
・2022/07/06 ・4313字 ・閱讀時間約 8 分鐘

鼠疫桿菌導致的黑死病,史稱鼠疫桿菌的第二次大流行,公元 1346 到 1353 年的大瘟疫影響歐洲非常深遠。已知最早 1346 年的病例位於黑海附近,不少學者卻主張這波鼠疫桿菌來自更東方。2022 年發表的論文報告,在天山地區的古墓中,找到黑死病起源的線索。

中亞的天山地區,是黑死病的發源地?圖/參考資料 2

威脅潛伏:來自黑海更東方的鼠疫桿菌

取樣古代 DNA 的技術成熟後,如今可以直接定序遺骸中的 DNA 片段,查看是否存在鼠疫桿菌(Yersinia pestis)等微生物。一系列研究得知,人類感染鼠疫桿菌的歷史超過五千年,因此在黑死病的年代,鼠疫桿菌並非新型傳染病,只是以前都沒有過那麼嚴重。

鼠疫桿菌和所有生物一樣,會持續改變遺傳序列。假如黑死病源自黑海的更東方,那麼在比黑死病興起更早的時間點,黑海東邊的某處,應該能見到導致黑死病的鼠疫桿菌品系,變成黑死病品系之前,還差一點的樣貌。

最近一隊專家重新調查,早在一百多年前便已得知的遺址。用現代的國家疆域劃分,地點位於吉爾吉斯北部,伊塞克湖(Issyk-Kul)周圍的楚河谷(Chüy Valley)兩處遺址:Kara-Djigach 和 Burana。

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早在公元 1885 到 1892 年,俄羅斯帝國時代的考古學家 Nikolai Pantusov、Daniel Chwolson 便探索過這兒。

公元 1886 年對 Kara-Djigach 的考古調查。圖/參考資料 2

世界各地的考古遺址,數量其實非常多,但是大部分都沒有受到重視。吉爾吉斯古墓時隔一百多年後又引起注意,是因為有些墓葬的石碑記錄提到「瘟疫」,剛好被新時代的專家聽到。

蒙古帝國宗教寬容政策下的新移民社群

接下來一段和黑死病不直接相關,卻不失為有趣的歷史,能順便認識現代的跨領域手段,如何探討這類問題。沒興趣的讀者可以直接略過。

石碑上紀錄的名詞為 mawtānā,這是敘利亞語(Syriac)的瘟疫。報導這回新發現的新聞對此都一提而過,論文正文受限於篇幅也沒有多作描述,所幸附錄中有較為完整的介紹,我覺得背後的歷史故事相當有趣。

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Kara-Djigach 和 Burana 遺址的位置。圖/參考資料 1

Kara-Djigach 地理上位於新疆西方,天山地區的南側。政治上,現在屬於吉爾吉斯,黑死病年代算是大蒙古帝國的轄區,更早之前則是西遼的國土。

提及西遼和蒙古帝國是因為,在西遼統治的年代 Kara-Djigach 沒有住人(另一處遺址 Burana 有),要等到蒙古帝國統治時,才有源自西方的基督徒移民,長途遷徙到此處建立社區。等下!基督徒?

不少人對蒙古帝國有很殘暴的印象,成吉思汗堪稱人類毀滅者。但是征服時對敵人不手軟以外,蒙古帝國擺在當時,統治並不算暴虐,而且特別重視貿易。蒙古帝國算是繼承後世所謂的「絲路」,然而,中亞的民族、宗教、文化非常複雜,衝突屢見不鮮。

如果對蒙古帝國的宗教寬容政策有興趣,傑克.魏澤福的《征服者與眾神》值得一讀。

成吉思汗開創蒙古帝國以來,憑侍強大武力,持續實施宗教寬容政策,不在意子民信什麼宗教,不論摩尼教、伊斯蘭、基督教、佛教、道教、諾斯替、亞那毛毛……只要乖乖聽話,能創造利益,帝國就保障其地位與安全。

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在此背景下,許多在原本居住地受到迫害、排擠的人,移民到新天地討生活(蒙古統治當然也沒有那麼美好,有些移民是受到蒙古帝國的迫害,被迫或主動搬家)。

創立 Kara-Djigach 社群的基督徒,不屬於羅馬、君士坦丁堡的兩大基督教系統,而是東方亞述教會(Church of the East,或稱作 Nestorian 聶斯脫里教會)。他們從西方移民到察合台汗國轄下經營新家園,他鄉變故鄉,一代一代的基督徒長眠於此,數百年來留下不少石碑。

Kara-Djigach 石碑的逐年統計,1338 年數量特別多。圖/參考資料 1

公元 1338 年,塞琉古 1649 年,虎年瘟疫爆發

石碑大部份是敘利亞語,也有少數突厥語。總共 600 多個石碑,公元 1248 到 1345 年有 467 個,整理後能一眼看出光是 1338 一年就有 118 個,比例高的不尋常。其中 10 個出現 mawtānā:敘利亞語的瘟疫。

所以 1338 年這個年代,不是科學定年法的估計,而是直接的文字紀錄。但是石碑寫的不是公元 1338 年,而是「1649 年」和「虎年」。

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Kara-Djigach 這群居民是基督徒,卻不使用根據基督生辰的曆法,他們遵循一套更古老的曆法:塞琉古紀年(Seleucid)

塞琉古紀年來自亞歷山大大帝去世後,衍生出的塞琉古帝國,從公元前 311 年開始計算。因此塞琉古 1649 年,也就是公元 1338 年。那時還在用塞琉古紀年的人不多,堪稱活化石。

一塊 Kara-Djigach 紀念死者的石碑。圖/參考資料 5

另一方面,突厥、蒙古等古代草原文化習慣以十二生肖紀年,不過動物項目和漢人略有不同。Kara-Djigach 所屬地區時常會與十二生肖紀年的人交流。公元 1338 年是草原十二生肖的虎年,也是天干地支的戊寅年。

已知最早的黑死病出現在 1346 年的黑海,1338 年只是短短的 8 年前。顯而易見,如果在 8 年前的吉爾吉斯找到鼠疫桿菌,便有機會追溯黑死病的起源。

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為求簡便,本文之後稱這場虎年發生的瘟疫為「虎疫」。其實虎疫是以前日本人對霍亂的稱呼,但是名字帥,這邊先借用一下。

鼠疫桿菌們的演化樹。虎疫(圖中紫色的 BSK001/003)再經過些微變化,便是黑死病的型號。圖/參考資料 1

快要變成黑死病前不久的鼠疫桿菌

即使由於鼠疫去世,死人骨頭內也不見得會殘留鼠疫桿菌。幸運的是,Kara-Djigach 遺址的 3 位長眠者體內,順利偵測到鼠疫桿菌的古代 DNA。

3 個樣本的平均覆蓋率分別為 0.13、2.8、6.7。論文判斷品質比較好的兩個基因組,遺傳上或許完全一樣,因此後續分析時直接合併,變成覆蓋率 9.5 的一個樣本。

將虎疫和古代、現代鼠疫桿菌樣本一起分析,不得了,不得了,不得了。用虎疫當模板,再變化一點點,便可以衍生出所有 14 世紀黑死病的基因組!

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根據遺傳差異,估計鼠疫桿菌各分支起源的年代。圖/參考資料 1

非常清楚,導致黑死病的鼠疫桿菌,由虎疫品系衍生而成。根據遺傳差異估計年代,導致黑死病的品系們的共同祖先,估計介於公元 1316 到 1340 年。因此 1346 年起大爆炸的黑死病,遺傳上只能追溯到不久以前的 14 世紀初期。

有派觀點主張,蒙古帝國 13 世紀主導的戰爭與貿易,促使歐亞大陸的大流動,與黑死病發跡有關。根據現有資訊看來,蒙古帝國起家的時刻,距離黑死病的發源還有點早。

和虎疫(BSK001/003)遺傳最相近的現代鼠疫桿菌,大多數位於天山地區。圖/參考資料 1

遺傳上最接近虎疫的現代鼠疫桿菌,地理上都位於天山一帶,具體來說就是吉爾吉斯、哈薩克、新疆的土撥鼠(marmots,旱獺屬,統稱土撥鼠,不過有好幾個物種)。

論文推論黑死病品系的直系祖先,應該一直都在天山地區流傳。它在公元 1338 年的虎疫爆發,首度於吉爾吉斯留下記錄,8 年過後的 1346 年於黑海現蹤,然後繼續往西向歐洲廣傳,一發不可收拾。

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貨出去,人進來,黑死病襲來

多數讀者大概不熟悉中亞地理。從新疆出發,往西是吉爾吉斯,再往西是哈薩克、烏茲別克,再來是土庫曼,接下來是裏海和伊朗,更往西是高加索地區,更西邊是土耳其和黑海。這應該就是黑死病,由東向西傳播的路線。

黑死病傳播到各地的年代。圖/參考資料 4

發生虎疫的吉爾吉斯 Kara-Djigach 在當年是人進來,貨出去的國際貿易中心,發大財之餘,爆發瘟疫並不稀奇。光從遺傳上比對,黑死病之前與大爆發之後的鼠疫桿菌,並沒有很明顯的變化。從公元 1338 到 1346 年發生什麼事,讓黑死病大魔王有登上舞台的發揮機會,值得繼續深究。

也很有趣的是,中亞發跡的鼠疫往西方廣傳形成黑死病,會不會也往東方傳播呢?公元 1338 年,統治中國的政權是元朝,元順帝的至元四年。

公元 1368 年創立明朝的朱元璋 1328 年出生,和元順帝是同時代的人,元順帝也是最後一位統治漢地的元朝皇帝。元朝末代皇帝任內的國家大亂,是否和鼠疫有關?

延伸閱讀

參考資料

  1. Spyrou, M. A., Musralina, L., Gnecchi Ruscone, G. A., Kocher, A., Borbone, P. G., Khartanovich, V. I., … & Krause, J. (2022). The source of the Black Death in fourteenth-century central Eurasia. Nature, 1-7.
  2. Ancient plague genomes reveal the origins of the Black Death
  3. Black death: how we solved the centuries-old mystery of its origins
  4. 800-year-old graves pinpoint where the Black Death began
  5. Ancient DNA traces origin of Black Death

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
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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》。