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冠狀病毒常有新突變,不過很少傳染成功

寒波_96
・2021/05/07 ・2690字 ・閱讀時間約 5 分鐘

COVID-19(武漢肺炎、新冠肺炎)全世界感染幾十億人口以後,它的病原體 SARS二世冠狀病毒(SARS-CoV-2)已經發展出不少變異。除了少數特例,病毒突變的速度似乎不快,不過這只是表面上看到的結果。

一項研究發現,感染後病毒其實常常產生新突變,遺傳有別的病毒們,在同一位宿主體內共存是常態;但是在傳染給下一個人的時候,大部分變異無法轉移。

遺傳有別的病毒們,在同一位宿主體內共存是常態;但是在傳染給下一個人的時候,大部分變異無法轉移。圖/參考資料 

同一位宿主,常有不同病毒共存

研究對象來自英國第一波疫情,93 個無記名和 1,173 位有症狀的感染者,總共定序 1,390 個樣本。主要希望回答的問題是:

同一位感染者體內,病毒有多少多樣性?傳染給下一個人時,轉移多少病毒及其多樣性?

要回答上述問題,技術上並不容易。想要知道一位感染者體內的病毒有多少遺傳變異,各佔多少比例,必需正確定序樣本內所有 RNA 片段,計算每一種可能突變的比例。可是定序有一定的出錯機率,因此見到的「突變」,也可能只是人為偏差。論文花了不少篇幅,闡述如何避免潛在的問題。

一個人感染時,進入體內的病毒應該都是一樣的,假如取樣中見到不同變異,極可能是病毒在這個人體內突變所致。分析發現,

多數感染者的體內,都存在不只一種遺傳型號,2 種、3 種都很常見;因此病毒發生突變,在同一位宿主的體內共存,可謂常態。

但是也要考慮到,也有可能同時感染兩種以上病毒,或是樣本遭到汙染。對這方面的疑慮,論文分析後認為,汙染和多次感染的比例非常低,應該只有 1-2%。所以大部分宿主體內的病毒遺傳多樣性,皆為新突變造成。

多數感染者的體內,都存在不只一種遺傳型號,2 種、3 種都很常見。圖/參考資料

只有一款病毒傳染給下一個人

然而,這麼多新突變,傳染時轉移成功的機率卻不高。即使大部分感染者體內共存多款病毒,被這個人傳染的下一位,往往只能偵測到其中一款;表示病毒傳播時,如同通過狹窄的瓶頸一般,大多數新突變無法轉移到下一位宿主。

此一研究沒有特別討論,不過已知的另一項觀察是:感染者傳染給下一位的比例很低。少數傳染源造成大部分感染,大部分感染者,其實都沒有再傳染給別人。綜合起來可以推論,

病毒在眾多宿主體內,其實有不少新突變誕生,但是只有少數感染者能傳染給下一個人;而少數成功的傳染源,又只有少量病毒能通過窄門,順利轉移到下一個人。

在這個過程中,病毒曾經突變產生的遺傳多樣性,大部分都喪失了,難以持續累積。這也是事後看結果,大多數時候病毒累積突變的數量都不多的一大原因。

還有不少新突變被演化淘汰

另一個原因是,新突變不容易留下來。這部分牽涉一些分子演化學的分析。

生物以 DNA,部分病毒如冠狀病毒以 RNA 承載遺傳訊息。3 個核苷酸(DNA 或 RNA)組成一個密碼子,密碼子又對應一個氨基酸,許多氨基酸合在一起形成蛋白質。總共有 61 個密碼子,對應 20 個氨基酸;因此有時候核苷酸突變,會導致氨基酸改變,有時候卻又不變。

基本假設是,核苷酸突變使得氨基酸變或不變,機率沒有差別;但是改變若是有利或有害,將受到天擇影響,新突變留下的機率有差。比較基因序列改變 (dN) 以及沒有改變的數值 (dS),便能推論基因是否傾向變化。

如果改變有利,新變異的存在感增加,稱為「正向選汰(positive selection)」,dN/dS 的比值便會大於 1。相反地,假如是改變有害,遭到天擇淘汰的「淨化選汰(purifying selection)」,dN/dS 比值將小於 1。比值等於 1 的話,意謂雙邊力量持平,算是中性。

根據蒐集樣本計算的結果是,所有基因的 dN/dS 為 0.55,感染關鍵的 S蛋白質(spike protein)為 0.60。看來在演化上,SARS二世冠狀病毒更傾向在 RNA 改變時,保留原本的氨基酸。

整個基因組以及每個基因的 dN/dS。整個基因組為 0.55,S蛋白質為 0.60。圖/參考資料

然而,改變某些位置似乎可以接受,甚至更受歡迎。不同樣本的 S蛋白質上,總共有 30 個導致氨基酸改變的新突變,其中 3 處:L5F、G446V、A879V,都在不同宿主獨立出現。體外測試指出,L5F 能提升傳染力,而 G446V 和 A879V 有助於對付某些抗體。

依照上述分析,SARS二世冠狀病毒演化時的主要力量,是避免改變的淨化選汰,這也是觀察到突變累積不多的另一個原因。不過仍有少數突變,重複誕生在關鍵的有利位置,容易留存下來

由這項研究看來,病毒儘管常常產生新突變,大部分卻無法傳播,擴散開來的機率不高。如今見到的眾多突變們,事實上是極大量突變中,非常少數通過窄門的勝利者。

那麼去年底被注意到,在英國、南非、巴西各自誕生的三款新型病毒又是怎麼回事?和近親相比,它們一次就配備大概 17 個新突變,這是如何累積的?

至今最合理的解釋是,那些很多突變的病毒品系們,是在同一個人體內,長期感染後醞釀而成。

結合這回的新研究大膽揣測,同一個人長期感染,避免經歷傳染時的窄門,更能保留曾經產生的新突變,加快病毒改變累積的速度

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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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打電動別再爆氣了!維持內心的平衡才是致勝關鍵

喀報CastNet_96
・2021/06/20 ・2830字 ・閱讀時間約 5 分鐘

人們在打電動時,情緒起伏常常很大,無論是破關的喜悅或是輸掉遊戲的憤怒,都常會有十分激動的表現。網路上更有不少電競實況主是以「爆氣」出名的,甚至先前在國外有位遊戲直況主就曾玩遊戲玩到情緒失控,在直播中拿起鍵盤往頭上狂砸,摔爛鍵盤後仍無法平復怒火的舉起電腦椅往地上摔,整個過程令人十分驚愕,他也因此遭到直播平台的永久停權處分。

不管是為了效果呈現,還是投入遊戲的自然反應,憤怒、負面的情緒在愛打電動的玩家之中似乎已是司空見慣。然而,「爆氣」的情緒對於遊戲中的表現有幫助嗎?最近國外一篇研究1指出,憤怒的情緒非但對遊戲表現沒有助益,相反地,正面、愉悅的心情反而更能讓玩家在遊戲中表現更好,取得更優秀的成績。

遊戲實況主 Dellor 在直播中暴走,拿起鍵盤往頭上砸,將其折斷成兩半。圖/截圖自 YouTube

電玩選手 vs 運動員

近年來,越來越多學術研究開始著手分析電競與運動心理學,諸多研究證實,運動比賽中選手的心情與其表現有高度相關性。根據一篇發表於科學期刊《 Frontiers 》2上的論文所述,體育選手若能保持愉悅、亢奮等正面情緒,在賽事中的表現水準將隨之提高,反之,擁有低落、憤怒等負面情緒的選手則越容易表現失常。而另一國外研究團隊在去年( 2020 )發表的論文《 Setting the scientific stage for esports psychology: a systematic review 》3中將體育比賽與電玩競賽拉起連結,研究顯示電玩玩家的心理狀態與遊戲體驗十分類似於運動選手,其中包括了同樣需要精準的決策能力、創新的思維模式以及對於遊戲規則的深入了解。

身處疫情時代之下,許多大型體育賽事被迫延期或停辦,這般熱血、競爭性強的精神轉而體現於線上電子競賽,免去肢體接觸、只需坐在電腦桌前的競爭環境正好提供了心理科學團隊一個良好的實驗條件,來探討電動玩家的情緒對於其表現之影響。在心理學家希梅爾斯坦 ( Himmelstein )及其團隊發表的學術研究4中可以看出,在他們所採樣的樣本數中,普遍電玩選手都認為心理因素會影響遊戲中的表現,包括了專注力持續、情緒控管能力以及身心準備等等。因此,現今不少專業的電競團隊在訓練選手時,已越來越重視心理技巧的培養。

電競選手的情緒波動將對遊戲表現造成影響。圖/ Unsplash

保持愉悅,得分不遠

所以在打電動時,究竟該抱持怎樣的心情才能更容易打贏對手呢?最近國外發表了一篇《 The role of emotions in esports performance 》1的論文,研究團隊試圖在營造受試者不同的情緒後,觀察他們在同款足球電玩遊戲中的表現來分析情緒對於電動成績的影響。實驗找來了 241 位年齡介於 18 到 37 歲的男性,並將他們分為三組:中立組、生氣組、開心組。中立組什麼都不做,直接打電動;生氣組需在打電動之前觀看一部風格較為黑暗、鬱憤的電影片段;開心組則是在打電動前觀看多個運動比賽獲勝的影片錦集,具相當鼓舞人心之效。且為求實驗謹慎,研究團隊在生氣組與開心組看完影片後皆發予問卷,確認受試者心情符合其影片情緒爾後方進行實驗。

實驗結果顯示:中立組與生氣組的遊戲表現並無明顯差異,然而開心組的表現卻高度優異於另外兩組。因此可推論,在打電玩類遊戲時,保持平常心與生氣時的表現並無差別,但如果能夠抱持著愉悅、正向的心情玩電動,則可能大大提升原本的表現!

然而論文中亦說明到,由於生氣組的電影選片是《美國 X 檔案》,片中劇情為主角在父親遭到黑人殺害後投入新納粹黨,並且因犯下殺害其他黑人的罪行而被捕入獄,出獄後深刻反省的他決定不再種族歧視,並勸弟弟與他一同走上正軌,不料最後弟弟卻再度遭到黑人殺害身亡。研究團隊使用的是種族主義攻擊,並且試圖激起受試者對於片中受害者的同情與憤恨不平。然而在電玩遊戲中感到憤怒通常是因為輸掉比賽、無法破關、被隊友雷或是遭到對手欺壓辱罵等等,因此研究實驗中的情緒營造與真實在打電動時「爆氣」的情緒可能不完全相同,也就是說比起愉悅情緒明確顯示能提升遊戲表現,負面情緒對於遊戲表現的影響尚有疑慮。

打電動時保持愉悅的心情,可能會有意想不到的好表現。圖/ Pexels

掌握情緒,贏得勝利

除了開心與生氣之外,影響遊戲競賽的情緒因子還有很多,研究最後也提到本次實驗中未能提及的情緒和感受,包括自尊心、幸福感、滿足感或緊張焦慮都是很值得進一步去深入探討的。此外,雖說電競心理學研究多從體育比賽延伸發展而來,但其實兩者還是有不少根本上的差異。其中差異最大的一點就是運動選手在比賽中是處於動態,而電競玩家則是坐在電腦桌前的靜態,身體在不同的狀態下所呈現的生理表現也會不同,像是心跳數、血壓、腎上腺素等等。因此,心理學家在做相關研究時也必須特別注意這點。

總之,當玩家投入遊戲情境中,情緒的波動必然無法避免。但無論是研究實驗佐證或是基於身心健康,打電動時都應該注意情緒管理,若是過度激動、憤怒的頻率過高,對身體或自身情商培養都是具負面影響的,尤其當人處於爆氣的狀態下,更是容易做出不經思考的後悔事。所以下次當打電動卡關時,別再一昧生氣了,不妨按個暫停,看一下令人愉悅、熱血的影片,說不定好心情就會默默在背後幫你一把囉!

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喀報CastNet_96
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國立陽明交通大學傳播與科技學系大三學生自媒體,文章撰寫類目含括科技新知、藝文評論、人物特寫、社會議題和專題新聞,以大學生的觀點出發撰寫與自身和社會相關的文章,內容豐富。 喀報CastNet網站:https://castnet.nctu.edu.tw/
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