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《惡靈古堡》的喪屍病原體

陸子鈞
・2012/09/08 ・3071字 ・閱讀時間約 6 分鐘
那些年,一直追我的喪屍

*本文不由保護傘公司(Umbrella Corp.)贊助。

1998年5月,因為保護傘公司(Umbrella Corp.,原譯:安布雷拉)疑似發生勞資糾紛(?),研究員史賓斯(Spence)在位於阿克雷山區的研究所中竊取 T 病毒和解藥後,摔破一支裝有 T 病毒的容器,T 病毒經由空調系統散佈使感染病毒的員工都成了喪屍(zombie)。同年9月,因為研究所廢棄物堆積超過處理量上限,使某些未經處理的廢棄物外洩,T病毒經由老鼠傳播流出,鄰近阿克雷山區的拉昆市(Raccoon City)開始出現「吃人病」的報導。此時拉昆市的飲用水也遭病毒污染,導致T病毒散布到整個拉昆市。

於是真實身分是蜜拉·喬娃薇琪(Milla Jovovich) 的艾莉絲(Alice,又名Janus Prospero),在往後數年間展開了拍片撈錢拯救世界的旅程。

離開了電影或電玩,在我們所處的這平行空間中,可能出現喪屍病原體(pathogen)嗎?

喪屍的病原體為何?

在拉昆市大爆發的喪屍(或稱「活死人」,undead)有幾個特徵:染病者行動遲緩、只有基本行為能力、沒有意識、以活人為食。《喪屍解剖學》(The Zombie Autopsies)的作者,哈佛大學精神疾病助理教授斯克茲曼(Steven C. Schlozman)在PopScience的採訪中提到,受感染的人類,其腦部負責「判斷」、「計畫」的額葉(frontal lobe)應該不再具有功能;再者,由喪屍行動遲緩看來,協調身體動作的小腦(cerebellum)應該也無法發揮完整功能;不會因為痛而退縮似乎顯示負責痛覺的腦區也失去作用。也因為如此,遇到喪屍很容易逃跑。攻擊身體其他部位無法擊退喪屍,但用棍棒重擊喪屍頭部,就能將它擊倒。

此外,病原體能透過空氣傳播(空調系統)、水傳播(拉昆市飲用水)、體液經由傷口或粘膜接觸傳播(喪屍啃咬)、透過病媒傳播(老鼠),也就是具傳染性。那麼,已知的病原體種類中最有可能是什麼呢?

目前醫學上有記錄人類的傳染病病原體種類包括:

  • 病毒-感冒病毒、愛滋病毒…等
  • 細菌-結核桿菌、梅毒螺旋體、炭疽桿菌…等
  • 真菌-隱球菌、念珠球菌…等
  • 蛋白質-普里昂蛋白(Prion)
  • 原生生物-錐蟲、陰道滴蟲…等
  • 多細胞動物-蛔蟲、絲蟲、吸蟲…等

每種病原體的傳染途徑和對人體的損害部位都不盡相同。斯克茲曼認為,已知具感染性,又能破壞人類腦部功能的病原體,似乎普里昂蛋白最有可能是喪屍的病原體;正好普里昂蛋白又能藉由「食人」行為傳播,更符合喪屍的傳染模式。

喪屍病原體會是普里昂蛋白嗎?

普里昂蛋白原來是一種主要出現在神經細胞細胞膜上的蛋白質PrP,功能不明。變性成PrPSC後的普里昂蛋白,會誘發其他正常的PrPC也變性成PrPSC。科學家對於誘發變性的過程仍不了解,不過確定的是,普里昂蛋白會引起海綿狀腦病,使染病個體的大腦功能喪失(在人類身上會伴隨「頭痛」的症狀,也蠻符合喪屍電影中角色染病就抱頭表現極度痛苦的樣子)、行為失調,並且無法根治(最近似乎有突破,請參考連結,感染者只有死路一條,就和那些喪屍一樣。

普里昂蛋白非常頑強,能抵抗高熱、紫外線、甲醛,國際研究團隊在1991年甚至發現連蛋白酶也無法將它清除。唯有銷燬或封鎖感染的個體,才能避免疫情擴大,這也是喪屍肆虐的拉昆市後來面臨的命運。

普里昂蛋白具高度感染性,遭感染的腦脊髓液或血液注射入健康的動物體內也會引發感染(還蠻符合喪屍電影中很常出現拿著「帶有病原」的針筒往身上猛戳的劇情),甚至可能會透過手術用具交叉感染。

裝有T病毒的注射針筒

除了注射,普里昂蛋白較常透過「互吃」(食用同種的其他個體行為,cannibalism)-也就是像喪屍的啃咬傳染,最著名的例子就是庫魯病(Kuru)。庫魯病在1950年代的巴布亞紐幾內亞(Papua New Guinea)被發現,研究後發現和當地的Fore族部落會吃掉親屬遺體的習俗有關,食用庫魯病患者遺體(特別是腦部)的親屬,會感染庫魯病。

此外,得克薩斯大學醫學分校(University of Texas Medical Branch)的研究團隊,於2008年發表一則研究在《Cell》的研究報告,指出普里昂蛋白能跨物種傳播。如果普里昂蛋白就是喪屍病原體,跨物種傳播的特性也許能解釋拉昆市出現的喪屍化的狼犬、烏鴉、蛇……等動物

雖然普里昂蛋白的傳播途徑和引發的症狀類似喪屍,但和喪屍電影設定不同的是,普里昂蛋白是由「健康者」吃了「感染者」才會感染,而非「感染者」攻擊「健康者」。如果要由感染者攻擊健康者,或許狂犬病的特徵會比較相近。

喪屍病原體會是狂犬病病毒嗎?

除了普里昂蛋白,另一個也是藉由接觸傷口傳染、染病後喪失理智、無法根治的喪屍病原體大概就是狂犬病病毒了。

狂犬病是一種很早就被知道的人畜共通傳染病,被感染之後的個體會出現狂躁畏光、恐風、恐水的異常行為,這也許就是喪屍或吸血鬼傳說最一開始的雛形。目前知道狂犬病能跨物種感染哺乳類,包括人、犬、貓、雪貂、浣熊、臭鼬、狐狸、狼、熊、蝙蝠和馬(這些動物如果喪屍化又出現在電影中好像一點也不奇怪)

除了透過傷口、注射體液傳染,如果密閉空間(像是洞穴)中染病蝙蝠數量眾多,也可能因為吸入懸浮在空氣中帶有狂犬病病毒的唾液、尿液或糞便微粒而感染。這一傳染途徑也符合「阿克雷山脈事件」,透過實驗室空調系統散佈喪屍病毒的情節。

合成的喪屍病原體?

在《惡靈古堡》(BIOHAZARD)的設定中,使健康人類變成喪屍的病原體,是原先計畫開發作為生化兵器的T病毒,為一種非自然、人工合成的病原體。雖然「T病毒」的「T」是「暴君」(Tyrant)的字首,但實際上,「T」比較有可能是「運送」(Transportation)的意思。

是否有可能合成一種病毒,能使普里昂蛋白更快速侵入感染者大腦的額葉?

關於這問題,麻州總醫院(Massachusetts General Hospital)的器官移植傳染科主任費雪曼(Jay Fishman)認為,引起腦炎的西尼羅河病毒的確可以在感染後快速侵入人類腦部,不過要讓病毒帶著普里昂蛋白進入人體,似乎不太可能。同時,如何讓普里昂蛋白破壞感染者腦部到一定程度後就停止作用,避免完全「害死」宿主也是個問題。

和其他電影、電玩一樣,作品中的世界或多或少和現實的這個平行世界重疊。普里昂蛋白蛋白也好,狂犬病病毒也好,甚至真的有喪屍病原體存在?也許哪天醒來發現整個城市只剩你一個,喪屍惡夢成真,又或許染病成為喪屍的受難者才是陷入無底的惡夢中沒有醒來……。

參考資料:

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

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災難片成真!?小行星「貝努」行蹤飄忽,撞地球的機率有多大?

EASY天文地科小站_96
・2021/09/19 ・2765字 ・閱讀時間約 5 分鐘
  • 文/陳子翔(現就讀師大地球科學系, EASY 天文地科團隊創辦者)

知名物理學家史蒂芬.霍金(Stephen Hawking)認為,小行星撞擊是宇宙中高等智慧生命最大的威脅之一。而回首地球的過去,六千五百萬年前的白堊紀末期,造成恐龍消失的生物大滅絕,也肇因於一顆直徑約十公里的小行星撞擊。那麼,我們應該擔心小行星帶來如同災難片場景的巨大浩劫嗎,人類又能為這件事做什麼準備呢?

我們該擔心哪些小行星,小行星撞擊能被預測嗎?

太陽系中的小行星不可勝數,但並非所有小行星都對於地球有潛在的危害。那麼,哪些小行星是應該注意的呢?

我們可以簡單從兩個條件,篩選出對地球有潛在威脅的小行星:第一是小行星的軌道,第二則是小行星的大小。如果一個天體的運行軌道與地球的運行軌道沒有交會,那也就不需要擔心它會部會撞到地球了。而直徑越大的小行星,撞擊地球產生的災害就會越大,例如一顆直徑 10 公尺的小行星墜落能造成小範圍的建築物受損,而直徑 50 公尺的小行星撞擊,其威力則足以摧毀整座大型城市。

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2013 年俄羅斯車里亞賓斯克小行星墜落事件,隕石在空中爆炸的震波震碎大片玻璃。圖/Nikita Plekhanov

過去天文學家透過遍布世界的天文台,不斷在夜空中尋找近地小天體,並持續監測它們的動向。而透過觀測資料推算其軌道,就可以算出這些危險的小鄰居未來與地球發生「車禍」的機率有多大,而這篇文章的主角「貝努」,就是一顆被認為有較大機會撞擊地球,因此被重點關注的對象。

貝努撞地球會是未來的災難嗎?

貝努在 1999 年被發現,是一顆直徑約 500 公尺的小行星,它以橢圓軌道繞行太陽,公轉週期大約 437 天。由於貝努的軌道與地球相當接近,它每隔幾年就會接近地球一次,而本世紀貝努最接近我們的時刻將會發生在西元 2060 年,不過別擔心,該年貝努與地球最接近時,距離預計也還有七十萬公里,大約是地球至月球距離的兩倍,撞擊風險微乎其微。

綠色為地球軌道,藍色為貝努軌道。圖/University of Arizona

然而天文學家真正關注,撞擊風險較大的接近事件則會發生在下一個世紀。根據目前的軌道計算,貝努在西元 2135 年和 2182 年的兩次接近,會有較大的撞擊風險。說到這裡可能許多讀者會覺得,既然我們都活不到那個時候,何必去操心那些根本遇不到的事情呢?

那麼,讓我們想像一個情境:

如果今天天文學家突然發現了一顆與貝努一樣大的小行星,並算出它將在一年後撞上地球,那身為這個星球上「最有智慧的物種」,我們能怎麼應對呢?

很遺憾的:我們很可能對於撞擊束手無策。當前人類並沒有任何成熟的技術,能夠在這麼短的時間內改變小行星的軌道。這時候人們可能就會希望前人早點望向星空,調查小行星,好讓人們能夠有多一百年的時間準備應對的方法了!

小行星軌道計算不就是簡單的牛頓力學,為什麼算不準?

那麼貝努在未來 100〜200 年到底會不會撞擊地球呢?其實天文學家也說不太準,只能給出大概的機率而已,而且時間越久,預測的不確定性就越大。

你也許會想,天體的運行軌道不就只是簡單的牛頓力學,三百年前的人就已經掌握得很好了,在電腦科技發達的現代怎們會算不準呢?確實,如果要算地球與火星在 100 年後的相對位置,那電腦還能輕鬆算出相當精確的答案,但如果是計算小行星 100 年後的位置,事情就變得棘手多了……

由於小行星的質量很小,就算是相對微小的引力干擾還是足以改變其運行方向,而混沌理論(Chaos theory)告訴我們,任何微小的初始條件差異,都能造成結果極大的不同。因此要對小行星軌道做長期預測,就不能只考慮太陽的引力,而是必須把行星等其他天體的引力也納入計算,才能獲得比較準確的結果。尤其是當這些小行星與地球擦肩而過時,即使只有幾百公尺的位置偏差,受到的引力也會有相當的不同,使得小行星的未來軌跡出現巨大的差異。

而更令天文學家們頭痛的是,有些問題甚至不是萬有引力能夠解決的,其中一個因子就是「亞爾科夫斯基效應」(Yarkovsky Effect)。這個效應是這樣的:當陽光照在自轉中的小行星上,陽光會加熱小行星的受光面,而被加熱的這一面轉向背光面時,釋放的熱能會像是小小的火箭引擎一樣推動小行星。這個作用的推力非常小,但長期下來還是足以對質量很小的天體造成軌跡變化,也讓軌道預測多了很大的不確定性。

亞爾科夫斯基效應的動畫。影片/NASA

OSIRIS-REx 任務揭露貝努的神秘面紗,也讓軌道推估更精確

為了更深入了解貝努,NASA 在 2016 年發射 OSIRIS-REx 探測器探查這顆小行星。OSIRIS-REx 主要的任務包括從貝努表面採取樣本並送回地球分析、對整顆小行星做完整的調查,以及評估各種影響貝努運行軌道的因子,改善貝努軌道的預測模型,評估將來的撞擊風險。

在軌道分析方面,OSIRIS-REx 一方面能在環繞貝努的過程中緊盯貝努的「一舉一動」,讓天文學家透過精確的觀測結果反推貝努的軌道特性。另一方面,要評估亞爾科夫斯基效應對小行星軌道的影響,也需要考量小行星的地形地貌、反照率等等因素,因此 OSIRIS-REx 的各項觀測資料,也有助於建立更精確的軌道預測模型。

OSIRIS-REx 探測器。圖/University of Arizona/NASA Goddard Space Flight Center

目前 OSIRIS-REx 的任務還沒有結束,但是在取得更準確的軌道預測模型與撞擊風險評估上,已經有了初步的成果。根據這次任務提供的觀測資料,天文學家將預測貝努未來軌道的時間極限,從原本的西元 2200 年延長至 2300 年。而西元2300年之前,貝努撞上地球的機率大約是 0.057% (1/1750),最危險的一次接近則會發生在西元 2182 年

「知己知彼,百戰不殆」。面對像貝努這樣的危險鄰居,唯有盡可能認識它的一切,才越能夠掌握其未來的動向,進而在將來思考要如何面對小行星的撞擊的風險。另外,目前 OSIRIS-REx 也正在返航地球的旅途上,期待 2023 年 OSIRIS-REx 能順利的帶著貝努的樣本回到地球,帶給我們更多有關小行星的重要資訊!

參考資料

EASY天文地科小站_96
4 篇文章 ・ 7 位粉絲
EASY 是由一群熱愛地科的學生於2017年創立的團隊,目前主要由研究生與大學生組成。我們透過創作圖文專欄、文章以及舉辦實體活動,分享天文、太空與地球科學的大小事
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