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人類與 COVID-19 互相適應,這是場長久的「無限之戰」

寒波_96
・2021/09/02 ・2755字 ・閱讀時間約 5 分鐘

如今人人對 COVID-19(武漢肺炎、新冠肺炎)都不陌生,生活也受到它的影響。其實它進入人類世界還不到 2 年,仍然算是很新的傳染病。

武漢肺炎的病原體叫作 SARS 二世冠狀病毒(SARS-CoV-2),研究者從來沒有由一種生物,取得如此龐大又全面的資料。至今世界各地報告超過 200 萬個病毒基因組,能建構相當雄偉的演化樹,追蹤病毒的變化。

SARS 二世冠狀病毒至今建構的龐大演化樹。圖/參考資料 1

傳染加強,閃躲抗體,持續適應人體的病毒們

病毒不斷突變,但是有利的很少。有害的突變會被淘汰,不影響利害的可能留下、可能淘汰,有利的則有機會增加存在感。

但是某個突變的效果,不一定有利或是有害。可能受到外在環境的差異影響之外,該突變與其他遺傳變異的組合也很關鍵。實際的狀況或許是,A 突變在一版基因組中毫無影響,在另一版卻大有助益。

另一方面,判斷某個突變「有利」也不容易。細胞實驗、動物實驗的結果,未必和現實世界一致,現實世界的不同時間、地點,效果也不見得一樣。

現實世界中一年半競爭下來,有 4 款病毒和近親相比具有許多新突變,可謂「總加速師」,存在感又在幾個月內大增。它們在四個地方獨立誕生,各有優勢,展現出病毒適應人類的多變可能性。

英國誕生的 Alpha 傳染力增強,成功在世界各地廣傳,全盛時期佔世界一半。一年防守有成的台灣,也被這款病毒入侵,造成社區感染。

SARS 二世冠狀病毒從 2020 年底至今,各種突變款式的相對存在感。圖/參考資料 1

南非誕生的 Beta 閃躲抗體的能力最佳,至今為最善於逃避免疫的款式。不過傳染力沒那麼強,沒有廣傳全世界。

巴西誕生的 Gamma,逃避抗體和傳染的能力,似乎介於英國和南非總加速師之間,在南美洲導致大爆炸,但是沒有征服世界。

強中更強的Delta 品系

人們注意到 3 款總加速師的幾個月後,印度誕生的 Delta 脫穎而出。它閃避抗體的能力不如南非前輩,傳染力卻比英國前輩更高,即使打過疫苗的人,也有相當比例還會感染,甚至是傳染。

病毒感染細胞,以及抗體捕捉病毒時必需接觸,所以立體結構很重要。病毒的形狀改變得多,更能躲避抗體,卻不可避免會影響與細胞的親和度,因此兩方面不能都無限進步。

Beta 發展出至今最佳的閃躲模式,Delta 整體卻更加平衡,在當今的世道下更有優勢,成為已知傳染力最強的品系,如今膨脹到佔世界疫情八成。

S蛋白質是 SARS 二世冠狀病毒入侵細胞的關鍵,各種突變款式演化出不同組合,各有巧妙。圖/參考資料 1

Delta 品系的傳染力增強,一項原因是其 S 蛋白質(spike protein)上的 P681R 突變,它能提升 S 蛋白質兩部分 S1、S2 的切割效率,讓病毒更容易入侵細胞。以細胞進行體外試驗,Delta 的傳染力比 Alpha 更強,如果將 P681R 去除則會喪失優勢。

然而,只有 P681R 一處突變似乎沒什麼用。也有其它同類配備此一突變,卻沒有明顯變強;而武漢的原版病毒加上 P681R,傳染力還是原版病毒。道理也就是前文提到:

一個突變有利或有害,要看它與其他遺傳變異組合的效果。

Delta 於世界廣傳下,也入侵廣州,讓中國專家獲得一批資訊。初步分析指出,和其餘病毒品系相比,

Delta 感染者平均的潛伏期更短,病毒增加的速度更快,上呼吸道的病毒量常常比較多,接觸者被傳染的比例有所增加,還有很高比例是被出現症狀以前的確診者傳染。

SARS 二世冠狀病毒持續衍生出各種優勢,展現病毒適應人類的多變可能性。 圖/Pixabay

病毒與人互相適應,多年抗戰不知道會打到幾年

全世界回報的狀況大致看來,部分接種過疫苗的人仍然會感染 Delta,甚至發展為重症。

不過各種疫苗對 Delta 仍有相當的保護能力,能降低重症的機率,加速身體排除病毒,減低再傳染的機率。也就是說,面對更加適應當今環境的 Delta 品系,疫苗儘管無法完全阻止傳染,依舊能降低傷害。

往好處想,病毒會適應,人體的免疫系統也是。在疫苗或活病毒的訓練下,免疫系統多半能提升對病毒的抵抗力,減輕症狀,縮短病毒能醞釀並傳播的時間,降低傷害與再傳染的機率。只是達到新的平衡以前,智人勢必將付出不少代價。

人類與 SARS 二世冠狀病毒的世界大戰進入第二年,雙方互相適應,交戰仍然激烈。比起預測未來,科學家更擅於解釋過去。病毒與人類的未來將會如何,沒有人能肯定。這場多年抗戰,不知道會打到幾年。

延伸閱讀

參考資料

1. New SARS-CoV-2 variants have changed the pandemic. What will the virus do next?

2. The mutation that helps Delta spread like wildfire

3. Transmission dynamics and epidemiological characteristics of Delta variant infections in China

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

文章難易度
寒波_96
146 篇文章 ・ 319 位粉絲
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》。

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想解構一句超經典的 punchline?——你得先知道語言學家到底在研究些什麼

科技大觀園_96
・2021/09/21 ・3519字 ・閱讀時間約 7 分鐘
語言學家是在研究什麼?圖/沈佩泠繪

說話是複雜且精確的動作

當你說你是語言學家的時候,人們通常會很困惑,有人可能以為你會說很多種語言,有人可能覺得你對非標準的說話方式很感興趣,這都代表人們很難把語言視為一個物件:一個需要了解更多的物件。人們會覺得,你說一些事,我聽懂了,還有什麼好多說的?

說話或許是個不費力、不須多做解釋的活動,然而這樣的想法完全忽略了其中生理與認知的複雜性。跳探戈、彈小提琴、花式溜冰這些生理活動都不比說話複雜,說話牽涉到 100 多種以上的肌肉,交互使力造成的一系列快速且精確的動作。我們都沒有察覺到我們在幼兒時期累積了廣大的語言知識,這些知識都是內隱的(tacit),也就是不易覺察到的,卻造成我們即使不知道詞性、句法等規則,依然可以說出完美的句子。

說話是複雜且精確的一系列動作。漫畫中的男子正在訪談一位母語為毛利語的女性。圖/Subhashish Panigrahi,Wikimedia Commons

語言學家解析語言的結構

語言學家嘗試解析語言的文法,通常他們會專門研究文法的特定面向,如,音韻學、構詞學、句法學……。現存最古老的文法紀錄是 2500 年前由波你尼(Pāņini)編寫的梵語語法,包含了句法、構詞、音韻等層面。

每個語言學家研究的語言範圍都不盡相同,有的只研究相近的語言,有的研究一些差異頗大的語言,以了解它們的異同。

語言學家還會聚焦在一個特定的語言特質,接著比較這個特質在一大群語言中如何表現,也就是類型學(typology)。

如果語言學家研究的是一個尚未被記錄的語言,設法按照語言學的科學標準描述這種語言,並將其口頭和書面文學形式記錄下來,甚至為這種語言編撰辭典和語法書,這種研究稱為「語言檔案編制」(language documentation),很可能會占去研究者大半的人生。

音韻學家則聚焦在語言的語音結構,除了建立語言的語音庫藏,他們還會查究音節、字、句子如何組成。

社會語言學家探討的是社會、地理等因素如何造成語言差異,他們也試圖追蹤語言變化在音韻、構詞、句法等層面如何發生。就像我們在上一篇文章中「語言的演變」那一段提到的,這種研究屬於「差異社會語言學」(variationist sociolinguistics)。

語意學:不僅要考慮文法,還要考慮語境

語意學研究的則是語言的意思。在英文,單詞的意思通常與句子的意思有所區別。「意思」(meaning)這個字其實不好定義,比如說英文的「school」(學校)是一個有教育功能的建築物,但當有人說「The school is closed.」(閉校了),這時他指涉的是處理教學計畫的組織;而在「The school had a good influence on its pupils.」(學校對學生有良好的影響)這樣的句子,指涉的事物比較偏向教學的方法;若是在「The school unanimously agreed.」(整校一致同意),代表的是跟學校有關的學生與老師;不過也有只指涉一些學生的時候,如:「Our school came second in the chess tournament.」(我們學校在西洋棋賽得了第二名);如果有人跟我說「The school of life is life itself.」(學習就是人生),那我會理解為他在闡述「學習的經驗」。

綜合上述可知,一個詞可以有許多引申含義,不過究竟他們是如何被文法規範,依然不清楚。詞意事實上大部分反映著一個人的生活經驗,也就是「對世界的了解」。語意學家的工作之一便是分辨什麼是文法語意(grammatical meaning),什麼是語用語意(pragmatic meaning),也就是語境對語言含義產生的影響。

句法,也就是句子的文法。句法結構定義句子裡有不同位置讓字詞可以填入,且讓彼此之間有不同的語意關係。這也就是為何「John kissed Mary.」(約翰親了瑪莉)及「Mary kissed John.」(瑪莉親了約翰),只要交換了「John」與「Mary」的位置,意思就截然不同,即便它們的句法結構與用的字都一模一樣。不過句法也會受到語用的影響,像是「policemen are getting younger.」(警察越來越年輕了),由於沒有比較的子句「than X」(比……),因此一定要應用語用的知識來讓句義完整。有了「policemen」,聽者會知道這句話是限於警察間的比較,那可能就是不同梯次上任的警察,此句應該就是指每年都有新進警察,畢竟沒有一個人會隨著時間而越來越年輕。

「policemen are getting younger.」需要搭配當下語境來理解。圖/hojusaram,wikipedia

語言中的聲音辨識

流利說話時,每秒大約會說三個字,而且還能準確地在腦裡從三萬多字中挑出需要的字,說話者是如何這麼快找出這些字的?聽者又是如何這麼快辨識出他們聽到的是什麼?

Pim Levelt在荷蘭紐梅因馬克斯普朗克心理語言研究所(Max Planck Institute for Psycholinguistics in Nijmegen)至今已 35 年,啟發了許許多多的心理語言學家,他致力於解答人類說話時「文字提取」(word retrieval)的謎團,發現語意相近的語境,更能增加說話者找到單字的速度,另外發音相似的字也能增加找字速度,也就是說語意與發音是各自獨立存在的,它們各自都對文字提取有幫助(facilitation)的效果,而且類似效果在任何語言都看得到。

另外,不同語言辨識聲音的方法都不盡相同,這是因為每個語言常用的聲音、音韻規則都不同。例如說話時聽到的聲音是像這樣:[mɛərihædəlɪtllæmuːzfliːswəzwaɪtəzsnəʊ],中間沒有停頓,但這串東西其實只是「Mary had a little lamb whose fleece was white as snow」(瑪莉有隻毛似白雪的小羊)。英文是一個有重音的語言,開頭是重音的單字數量大概是非重音開頭的三倍,字詞辨識(word recognition)大部分是依賴找到字詞的開頭,因此在英文,透過重音,能最快在像上述的一串聲音中辨識出字詞,其他的語言也有類似這樣的常見規律性。很明顯,這也是為何外語學習者常常會覺得很難理解學習中的外語。

每個語言辨識聲音的方法都不盡相同,這也是外語學習者會面臨的困難之處。圖/freepik

承上,這也帶到最後的主題:語言習得(Language acquisition),分為母語及其他額外的語言習得。兒童語言習得的研究,都是在追蹤兒童如何發展出他們的語言感知偏差(perceptual bias),隨著孩童長大,他們會越來越聚焦在語言中區分語意的不同聲音,並忽略不會造成感知差異的不同聲音。

當然,兒童學習另一種語言的時候,他們可能會與新學習的語言有不同的感知偏差,造成了在第二語言習得中眾所皆知的「轉移」(transfer)效果。例如講西班牙語長大的孩子,實際上聽不出來英文中「cut」和「cat」之間的區別,因為母音 [ʌ] 和 [æ] 在他的母語裡是屬於同一個感知類別。缺乏語言差異的覺察意識,很可能造成戲劇性的效果。例如在香港,人們去做禮拜唱聖歌時,會唱著「我的豬」,但他們其實是想唱「我的主」,使得孩子們得憋著咯咯笑。唱聖歌時,不同音節的音調必須是平穩的,也就是說不能讓音高升高或下降,但很不巧的,粵語剛好有揚升調:[zye35](主),以及高平調:[zye55](豬)。

結語

語言能力在智人的基因中出現,造成了我們與其他物種有了截然不同的結果。在大部分的情況這都是無法預測的,在家附近圈養一小群雞的人們,沒有一個人會想像得到,在 1 萬 2 千年後,牠們會變成 249 億隻雞。因為人類的天敵,像是獅子與老虎,從我們的棲息地中消失了,我們不再將自己視為居住在全球生態系統中的一份子,目前的大流行病算是提醒了我們,人類依然與病毒共存在同一個棲息地。我們的科技發展提供了大眾能獲取的龐大資訊,但我們沒有想到錯誤資訊也會大量產生,亦沒有發覺國家機關可能會審查正確資訊與散播錯誤消息,甚至搜集我們希望保密的資訊,進而潛在地威脅到我們的自由。

儘管對一般人來說,將人類語言視為可用科學方法檢視的物件可能有些困難,但語言已被證實是一個複雜的現象。研究的領域也擴散到各個面向,例如我們如何習得一個語言?語言如何變化?語言跟群體的文化有何關聯?我們如何發音?我們如何解讀聽到的聲音?還有我們如何習得另一個語言,以及這兩個語言在腦裡有何相互作用?

對大部分的語言學家而言,研究重點是語言的結構,也就是文法,它規範著詞句的型態,以及它們的發音與音韻變化。根本的議題並不只有定義結構的構成,還要考慮跨語言間的差異,以及在這些不同文法中的所有元素。隨著現存 7000 種語言之中有一大部分在漸漸消失,使得記錄並分析尚未記錄下來的語言這件事十分緊迫。如此龐大數量的語言,相較之下,語言學家的數量稍嫌不足,加上能提供資金的科學機構間也普遍沒有意識到這個情況的緊迫,共同導致了目前這個令人擔憂的局面。

科技大觀園_96
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