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晨起一支菸,患癌機率增

科學松鼠會_96
・2013/02/17 ・1961字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 578 ・九年級
credit: CC by lanier67@flickr

吸菸有害健康,大家都知道,但戒菸不易,菸民們還是冒著風險享受菸草。而且與菸草分離一夜後,一些菸民們覺得晨起的這一支菸特別寶貴,讓他們賽過活神仙。

可是,菸民們,早晨起床後很快就開始抽菸,會大大增加你罹患肺癌及頭頸部癌症的危險哦!所以,如果無法戒除菸癮,最好調整下自己的吸菸習慣,儘可能減少吸菸對健康的損害吧。

起床就抽菸,患癌危險大增

起床後就開始犯菸癮,剛睜眼就想要伸手打開菸盒抽菸?且等一下……全球影響因子(Impact Factor)最高的學術雜誌《癌症》(Cancer)最近連續發表兩篇論文指出:起床後很快就開始吸菸將顯著增加罹患肺癌及頭頸部癌症的危險[1][2]

大家都知道吸菸有害健康,這個所謂「起床後早吸菸更有害」的結論看上去有些「五十步笑百步」。但統計結果卻真切地告訴我們,你是起床後半小時內就吸菸還是1小時後再吸菸,罹患癌症機率有非常顯著的差異。

研究通過比較近5000名患肺癌的菸民、約1000名患頭頸部癌症的菸民和健康菸民的數據發現:起床後半小時內開始吸菸的菸民患頭頸部癌症的機率比 起床至少1小時後才開始抽菸的菸民足足高出6成;而患肺癌的機率更是高出8成!起床後半小時至1小時內抽菸的菸民患上述癌症的危險亦明顯高於較晚抽菸的菸 民。如果將已戒菸的既往菸民剔除的話,早起就吸菸這一習慣對「現役」菸民的疾病發病率的危險度要比上述數據更高[1][2]

機制雖不明,但結論很「堅固」

研究人員認為這兩項研究的結論非常「堅固」,推廣到白人(該研究受試人群主要為白人;不同人種某種癌症的發病率不同)肯定沒問題。但科學家們並不確定在統計結果的背後究竟隱藏著何種機制。

有觀點認為,起床後立即吸菸的都是那些老菸鬼,他們吸菸量本身就很大,因此患癌症危險度也高。科學家們也發現,那些起床後吸菸較晚的菸民血液中可替寧(尼古丁代謝產物)濃度更低,似乎暗示著這些菸民吸菸量相對較少[2]

但多項研究發現起床後吸菸時間同平日吸菸量並無關聯[3],因此,這一實驗中起床後吸菸時間對肺癌及頭頸部癌症而言是一個獨立的危險因素,並不受吸菸數量的影響[1][2]

在試圖通過菸癮與平日吸菸量來解釋起床後吸菸時間對罹患癌症機率的影響的觀點被證否之後,另一種觀點越來越得到更多重視,即基因對吸菸的重要影響。 例如膽鹼能尼古丁受體基因15q25就對吸菸習慣及尼古丁依賴有著重要作用,因而它也進一步影響到了與吸菸有關的癌症發病率[1]

儘管起床後吸菸的習慣究竟與哪個基因有關尚未被發現,但當問題的關鍵是「基因」時,那些習慣晨起一支菸的菸民們難免會感到沮喪。先天的因素無法改變,習慣早起就吸菸的人是否只好放任自流了呢?

現實未必如此慘淡。儘管基因確實對人類行為有影響,但是我們仍然應當看到,社會環境對行為的作用在某種程度上遠大於基因。所以,只要下定決心再輔之 以外界環境的干預,戒掉晨起一支菸的習慣,甚至是戒菸,並非不可能完成的任務。即使存在相關易感基因,它的影響也會被降至最低。

菸草致癌≠尼古丁致癌

菸草內主要致癌物是亞甲基亞硝胺(NNAL),菸草中的尼古丁以及尼古丁的代謝產物可替寧在低濃度情況下並不致癌。一般吸菸攝入的尼古丁含量遠低於尼古丁的中毒劑量[4]。目前市場上某些幫助戒菸的尼古丁替代產品即是給菸民少量的尼古丁從而幫助其戒菸。

尼古丁雖不致癌,但尿液中它的代謝物可替寧的濃度與NNAL有著非常高的相關性。換句話說,尼古丁讓人成癮,菸癮大,吸菸量就大,不可避免地會攝入大量的NNAL、一氧化碳以及其他大量有害物質,從而造成對健康的不利影響[5]。2002年科學家就已經發現吸菸會增加抗癌基因P53突變失活率[6](P53的突變失活與癌症的發生密切相關),進一步從基因水平對「吸菸致癌說」給予佐證。

8%的美國白人菸民可能死於肺癌,菸民們可能認為這個機率並不高,但非菸民只有1%的「中獎率」[7]。美國90%的男性肺癌與80%的女性肺癌的發生都與吸菸密切相關[8]。美國癌症學會在其網站上明確指出大量吸菸是肺癌最重要的獨立高危因素;同時流行病學研究已經證明,抽菸不利健康以及會增加各種疾病(尤其是呼吸系統疾病)發病率[9]

參考文獻

  1. Muscat, J.E., et al., Nicotine dependence phenotype and lung cancer risk. Cancer, 2011.
  2. Muscat, J.E., et al., Nicotine dependence phenotype, time to first cigarette, and risk of head and neck cancer. Cancer, 2011.
  3. Grainge MJ, Shahab L, Hammond D, O’Connor RJ, McNeill A. First cigarette on waking and time of day as predictors of puffing behaviour in UK adult smokers. Drug Alcohol Depend.2009;101:191-195.
  4. Nicotine
  5. Joseph AM, Hecht SS, Murphy SE, et al. Relationships between cigarette consumption and biomarkers of tobacco toxin exposure. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2005;14:2963-2968
  6. Gerd P Pfeifer et al., Tobacco smoke carcinogens, DNA damage and p53 mutations in smoking-associated cancers, Oncogene. 2002;21:48 7435-7451
  7. Smoking Does Not Cause Lung Cancer(http://www.journaloftheoretics.com/editorials/vol-1/e1-4.htm
  8. 2004 Surgeon General’s Report – The Health Consequences of Smoking
  9. Tobacco Facts

本文首發於果殼網(guokr.com)「健康朝九晚五主題站」《晨起一支菸,患癌機率增》,作者

 

轉載自科學松鼠會

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什麼是「造父變星」?標準燭光如何幫助人類量測天體距離?——天文學中的距離(四)

CASE PRESS_96
・2021/10/22 ・3033字 ・閱讀時間約 6 分鐘
  • 撰文|許世穎

「造父」是周穆王的專屬司機,也是現在「趙」姓的始祖。以它為名的「造父變星」則是標準燭光的一種,讓我們可以量測外星系的距離。這幫助哈柏發現了宇宙膨脹,大大開拓了人們對宇宙的視野。然而發現這件事情的天文學家勒梅特卻沒有獲得她該有的榮譽。

宇宙中的距離指引:標準燭光

經過了三篇文章的鋪陳以後,我們終於要離開銀河系,開始量測銀河系以外的星系距離。在前作<天有多大?宇宙中的距離(3)—「人口普查」>中,介紹了距離和亮度的關係。想像一支燃燒中、正在發光的蠟燭。距離愈遠,發出來的光照射到的範圍就愈大,看起來就會愈暗。

我們把「所有發射出來的光」稱為「光度」,而用「亮度」來描述實際上看到的亮暗程度,而它們之間的關係就是平方反比。一旦我們知道一支蠟燭的光度,再搭配我們看到的亮度,很自然地就可以推算出這支蠟燭所在區域的距離。

舉例來說,我們可以在台北望遠鏡觀測金門上的某支路燈亮度。如果能夠找到到那支路燈的規格書,得知這支路燈的光度,就可以用亮度、光度來得到這支路燈的距離。如果英國倫敦也安裝了這支路燈,那我們也可以用一樣的方法來得知倫敦離我們有多遠。

我們把「知道光度的天體」稱為「標準燭光(Standard Candle)」。可是下一個問題馬上就來了:我們哪知道誰是標準燭光啊?經過許多的研究、推論、歸納、計算等方法,我們還是可以去「猜」出一些標準燭光的候選。接下來,我們就來實際認識一個最著名的標準燭光吧!

「造父」與「造父變星」

「造父」是中國的星官之一。傳說中,「造父」原本是五帝之一「顓頊」的後代。根據《史記‧本紀‧秦本紀》記載:造父很會駕車,因此當了西周天子周穆王的專屬司機。後來徐偃王叛亂,造父駕車載周穆王火速回城平亂。平亂後,周穆王把「趙城」(現在的中國山西省洪洞縣一帶)封給造父,而後造父就把他的姓氏就從本來地「嬴」改成了「趙」。因此,造父可是趙姓的始祖呢!(《史記‧本紀‧秦本紀》:造父以善御幸於周繆王……徐偃王作亂,造父為繆王御,長驅歸周,一日千里以救亂。繆王以趙城封造父,造父族由此為趙氏。)

圖一:危宿敦煌星圖。造父在最上方。圖片來源/參考資料 2

回到星官「造父」上。造父是「北方七宿」中「危宿」的一員(圖一),位於西洋星座中的「仙王座(Cepheus)」。一共有五顆恆星(造父一到造父五),清代的星表《儀象考成》又加了另外五顆(造父增一到造父增五)。[3]

英籍荷蘭裔天文學家約翰‧古德利克(John Goodricke,1764-1786)幼年因為發燒而失聰,也無法說話。1784 年古德利克(John Goodricke,1764-1786)發現「造父一」的光度會變化,代表它是一顆「變星(Variable)」。2 年後,年僅 22 歲的他就當選了英國皇家學會的會員。卻在 2 週後就就不幸因病去世。[4]

造父一這顆變星的星等在 3.48 至 4.73 間週期性地變化,變化週期大約是 5.36 天(圖二)。經由後人持續的觀測,發現了更多不同的變星。其中一群變星的性質(週期、光譜類型、質量……等)與造父一接近,因此將這一類變星統稱為「造父變星(Cepheid Variable)」。[5]

圖二:造父一的亮度變化圖。橫軸可以看成時間,縱軸可以看成亮度。圖片來源:ThomasK Vbg [5]

勒維特定律:週光關係

時間接著來到 1893 年,年僅 25 歲的亨麗埃塔‧勒維特(Henrietta Leavitt,1868-1921)她在哈佛大學天文台的工作。當時的哈佛天文台台長愛德華‧皮克林(Edward Pickering,1846-1919)為了減少人事開銷,將負責計算的男性職員換成了女性(當時的薪資只有男性的一半)。[6]

這些「哈佛計算員(Harvard computers)」(圖三)的工作就是將已經拍攝好的感光板拿來分析、計算、紀錄等。這些計算員們在狹小的空間中分析龐大的天文數據,然而薪資卻比當時一般文書工作來的低。以勒維特來說,她的薪資是時薪 0.3 美元。順帶一提,這相當於現在時薪 9 美元左右,約略是台灣最低時薪的 1.5 倍。[6][7][8]

圖三:哈佛計算員。左三為勒維特。圖片來源:參考資料 9

勒維特接到的目標是「變星」,工作就是量測、記錄那些感光板上變星的亮度 。她在麥哲倫星雲中標示了上千個變星,包含了 47 顆造父變星。從這些造父變星的數據中她注意到:這些造父變星的亮度變化週期與它們的平均亮度有關!愈亮的造父變星,變化的週期就愈久。麥哲倫星雲離地球的距離並不遠,可以利用視差法量測出距離。用距離把亮度還原成光度以後,就能得到一個「光度與週期」的關係(圖四),稱為「週光關係(Period-luminosity relation)」,又稱為「勒維特定律(Leavitt’s Law)」。藉由週光關係,搭配觀測到的造父變星變化週期,就能得知它的平均光度,能把它當作一支標準燭光![6][8][10]

圖四:造父變星的週光關係。縱軸為平均光度,橫軸是週期。光度愈大,週期就愈久。圖片來源:NASA [11]

從「造父變星」與「宇宙膨脹」

發現造父變星的週光關係的數年後,埃德溫‧哈柏(Edwin Hubble,1889-1953)就在 M31 仙女座大星系中也發現了造父變星(圖五)。數個世紀以來,人們普遍認為 M31 只是銀河系中的一個天體。但在哈柏觀測造父變星之後才發現, M31 的距離遠遠遠遠超出銀河系的大小,最終確認了 M31 是一個獨立於銀河系之外的星系,也更進一步開拓了人類對宇宙尺度的想像。後來哈柏利用造父變星,得到了愈來愈多、愈來愈遠的星系距離。發現距離我們愈遠的星系,就以愈快的速度遠離我們。從中得到了「宇宙膨脹」的結論。[10]

圖五:M31 仙女座大星系裡的造父變星亮度隨時間改變。圖片來源:NASA/ESA/STSci/AURA/Hubble Heritage Team [1]

造父變星作為量測銀河系外星系距離的重要工具,然而勒維特卻沒有獲得該有的榮耀與待遇。當時的週光關係甚至是時任天文台的台長自己掛名發表的,而勒維特只作為一個「負責準備工作」的角色出現在該論文的第一句話。哈柏自己曾數度表示勒維特應受頒諾貝爾獎。1925 年,諾貝爾獎的評選委員之一打算將她列入提名,才得知勒維特已經因為癌症逝世了三年,由於諾貝爾獎原則上不會頒給逝世的學者,勒維特再也無法獲得這個該屬於她的殊榮。[12]

本系列其它文章:

天有多大?宇宙中的距離(1)—從地球到太陽
天有多大?宇宙中的距離(2)—從太陽到鄰近恆星
天有多大?宇宙中的距離(3)—「人口普查」
天有多大?宇宙中的距離(4)—造父變星

參考資料:

[1] Astronomy / Meet Henrietta Leavitt, the woman who gave us a universal ruler
[2] wiki / 危宿敦煌星圖
[3] wiki / 造父 (星官)
[4] wiki / John Goodricke
[5] wiki / Classical Cepheid variable
[6] wiki / Henrietta Swan Leavitt
[7] Inflation Calculator
[8] aavso / Henrietta Leavitt – Celebrating the Forgotten Astronomer
[9] wiki / Harvard Computers
[10] wiki / Period-luminosity relation
[11] Universe Today / What are Cepheid Variables?
[12] Mile Markers to the Galaxies

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