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非洲靈長類動物瘧疾可能正在跨越物種

SciDev
・2011/07/16 ・1044字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

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這種瘧原蟲是在加蓬的一種大白鼻長尾猴身上發現的。 Flickr/donjd2

在一隻非洲猴子身上發現了來自大猩猩的原蟲,這提示它跨越了物種而且有可能轉移給人類。

這項發現已經導致一些瘧疾專家提出,如果在猴子和猿之間能發生轉移,那麼猴子到人的傳染可能正在發生。他們已經呼籲進行更多的研究從而量化這些風險。

「有足夠的證據表明應該進行進一步的研究從而弄清楚這些寄生蟲轉移給人類的可能性,」美國阿拉巴馬大學的醫學教授Beatrice Hahn說。「我們需要對生活在也叮咬靈長類動物的蚊子的飛行範圍之內的人類進行篩查,從而弄清楚他們是否容易感染這種靈長類寄生蟲。」

已知在野生森林中生活的大猩猩種群有一種和人類的惡性瘧原蟲親緣關係很近的寄生蟲。而在東南亞的獼猴攜帶有另外一種對人類具有潛在威脅的瘧原蟲——諾氏瘧原蟲。

但是這是首次在一種非洲猴子——來自加彭的大白鼻長尾猴——身上發現類似於導致人類瘧疾的惡性瘧原蟲的寄生蟲。

法國國家科學研究中心的研究人員、發表在7曰5日的《美國科學院學報》上的這項研究的作者之一的François Renaud說:「它與人類瘧原蟲株型的遺傳差異如此之小」的事實帶來了一種可能性,即猴子和猿的瘧疾可能傳給人類。

由於森林砍伐、商業狩獵和人口增長導致人類與猿和猴子更密切地接觸,這些寄生蟲傳給人類的可能性將會增加。

「一次成功的跨物種傳播事件有潛力導致一場人類瘧疾大流行,」沒有參與這項研究的Hahn告訴本網站說。

但是英國倫敦衛生學與熱帶醫學院的生物學教授說,考慮到這項研究發現的低流行率,非洲猴子的瘧疾儲存宿主應該非常少。

「但願人們將開始認識到猴瘧疾是一個重要的研究領域,但是當審視它對於人類的公共衛生意義的時候,重要的是把風險放在環境中。普通的人瘧疾有更高的流行率,除了在東南亞部分地區,在那裡瘧疾發病率已經減少了,而來自猴的瘧疾的重要性變得更明顯,」Conway說。

他說,尋找人類感染猴瘧疾「就像大海撈針」。他還說,「很有可能人類感染正在森林中偶爾發生」。

「在這個具體的案例中,這種瘧疾病媒是決定公共衛生風險的關鍵決定因素,」Conway說。「發現哪種蚊子傳播哪種瘧原蟲是個被忽視的研究領域,需要額外的資助。」

鏈接到《美國科學院學報》的論文摘要

本文原發表於SciDev.Net[2011-07-07]

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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一波未平,一波又起!我們該擔心猴痘疫情嗎?——《科學月刊》
科學月刊_96
・2022/08/05 ・2479字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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  • 文/林翰佐 銘傳大學生物科技學系副教授,本刊總編輯。

「一波未平,一波又起。」正當這個世界仍為嚴重特殊傳染性肺炎(COVID-19)疫情疲於奔命之際,猴痘(monkeypox)疫情似乎也有逐步升溫的趨勢。我們該以何種心態面對新的未知疫情?或許這篇文章能提供讀者一些方向和理性。

猴痘病毒的近親——造成數十億人喪命的天花

猴痘是由猴痘病毒(monkeypox virus, MPV)感染所引起,猴痘病毒在分類上有個赫赫有名的同屬——造成天花(smallpox)的天花病毒(variola virus)。

天花病毒的穿透式電子顯微鏡圖,內部呈現啞鈴形的部分包含了病毒的 DNA。圖/Wikipedia

天花是一種能透過空氣傳播、致死率約 30% 的病毒,且疾病痊癒後仍會在病人身上留下難以磨滅的坑疤,令人聞之色變,更是人類疾病歷史上最黑暗的篇章。據歷史記載,在 735 至 737 年間,一場爆發於日本的天花流行,一共奪走了 100~150 萬人的生命,約相等於當時日本總人口數的 1/3,足見其威力。

諷刺的是,天花也是人類第一個戰勝的疫病。由英國醫師詹納(Edward Jenner)推行的牛痘(cowpox)接種技術,意外開啟生命科學中的免疫學篇章,使疫苗成為對抗病毒性傳染病最有效的武器。1980 年代,在世界衛生組織(World Health Organization, WHO)防堵策略的運用下,曾經造成人類歷史上約數十億人喪命的天花,在地球上徹底地被根除。

猴痘的病毒結構與傳播能力

繼承表親天花病毒的威名,猴痘疫情似乎顯得山雨欲來。

其實,痘病毒科(Poxviridae)的親戚一直存在於脊椎動物的族群當中。這類病毒的基因組由雙股 DNA 所組成,長達 186 千鹼基對(kb),記錄著 180 多個基因訊息,是感染哺乳動物的病毒當中體型最大,最為複雜的病毒。

相較於目前大家最為熟知的新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)基因體長度大約只有 2 萬 6000 至 3 萬 2000 個核苷酸(nucleotides)所組成,透過分子機轉可以生產約 20 種左右的結構性蛋白(structural protein)及非結構性蛋白(nonstructural protein),在巨大的天花病毒前面顯得單純許多。

而更多種蛋白質的生產力也意味著病毒的「能力」愈強,所以天花病毒一直以來都被譽為是最狡猾的病毒,它具備多套欺騙免疫系統的機轉,使人防不勝防。

痘科病毒相當狡猾,但還是希望猴痘可以安分一點。,圖 / pixabay

猴痘,顧名思義是一種流行於靈長類的流行病。1958 年,在研究用的猴子中首度被發現,而人類被感染的首起案例發生於 1970 年,之後在中非及西非偏遠地區也陸續發現零星案例。

根據流行病學的調查研究,猴痘主要透過嚙齒類、靈長類野生動物傳染給人類,是一種人畜共通傳染疾病。不過猴痘的傳播一直以來都是不慍不火,即便目前有升溫的趨勢,流行病學專家也相信它的「基本再生數」(basic reproduction number,俗稱 R0 值)介於 2 和 3 之間,遠低於目前肆虐的新型冠狀病毒 Omicron 變異株(R0≈10~15),意味著只要有適當的防疫作為,疫情不會像 COVID-19 一樣來得又快又猛。

猴痘的傳播途徑有哪些?

目前已知猴痘人傳人的途徑主要以皮膚、口對口或體液等與患者有密切接觸的方式傳染,其中也包括接觸被患者汙染過的物品以及衣物等。不過具體相關細節仍有賴後續的研究,包括患者實際具備感染能力的時程,以及是否造成胎兒垂直感染的可能性等。不過由於人類對抗天花具有相當完善的經驗,對於應付猴痘來襲,一些估算總不至於差得離譜。

若是不慎感染猴痘,需要多久才能痊癒?

猴痘的症狀類似天花,具有明確的病癥,包括發燒、頭痛、肌肉酸痛、背痛、疲倦及淋巴結腫大,此外隨著病程的演進也會在皮膚上出現丘疹。

猴痘的症狀類似天花,特別明顯的症狀是皮膚病灶。圖/Wikipedia

猴痘的病程通常持續兩到三週,多數健康的人可以自行痊癒。不過部分患者包括嬰兒、兒童,以及免疫缺陷病友,可能會面臨更嚴重的症狀,甚至死亡。有關猴痘的死亡率依照不同地區呈現相當大的差異,預估值從 1~10%,甚至於更高的數值都曾經被提出,不過死亡率也與當地的公衛條件和醫療支援程度息息相關,不排除被高估的可能。

根據世界衛生組織公開的資料顯示,近期受到猴痘疫情影響的國家及地區,迄今並未出現死亡案例。

目前有針對猴痘開發的疫苗或是藥物嗎? 

由於新藥開發的速度較慢,多數新興傳染病很難有可以立即使用的「特效藥」。但目前包括美、英、加拿大等國的藥物管理局,已陸續核准將天花的藥物特考韋端(tecovirimat)用於猴痘治療。特考韋端能干擾天花病毒細胞膜蛋白的合成,阻斷病毒在人體內複製散播的機率、降低病情的發展,在實驗室中的研究證明它對猴痘病毒的複製也能有效地進行干預,不過臨床上的效果仍有待後續研究證實。

基於猴痘與天花的同源性,接種牛痘疫苗也可以提供有效保護,多項研究表明曾接種過牛痘疫苗者,發病率可降至約 4~21%。根據臺灣衛生福利部疾病管制署的說明,臺灣目前仍保有一定數量的第一代牛痘疫苗戰備存量,可以因應緊急時所需。另外,由於牛痘疫苗的製程屬於活毒疫苗,具有相當長效的保護效力,在 1979 年前出生的民眾皆有施打牛痘疫苗,因此他們也對猴痘有較佳的抵抗能力。

疫病的可怕性來自於高傳染率、致死率,以及人類對該疾病的理解程度。由上述已知條件看來,猴痘並不是那麼可怕,可避免過度恐慌。不過衛生習慣的培養與防疫知識確實仍是趨吉避凶的基礎,願大家出入平安。

  • 〈本文選自《科學月刊》2022 年 8 月號〉
  • 科學月刊/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。

延伸閱讀

  1. 台灣科技媒體中心,猴痘最新研究解析記者會新聞稿,2022年7月。https://smctw.tw/13545/
  2. 天平疫病大流行,2021年11月5日,維基百科,https://reurl.cc/j1XR4m
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如果人類的祖先是猴子,為什麼我們沒有尾巴?
暐恩咖啡_96
・2022/02/18 ・3120字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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尾巴幾乎是脊椎動物的標配,它能幫助魚類游泳、爬蟲類爬行、鳥類飛翔。在哺乳類動物身上,尾巴的功能更是包羅萬象,狗狗用尾巴表達情緒、草食動物用尾巴驅趕蚊蟲,我們的猴子表親甚至能用尾巴抓握東西。

功能多變又實用的尾巴,就好像動物身上的瑞士刀一樣,根本是「居家旅行必備良品」。這麼棒的東西,為什麼人類偏偏沒有呢?這一切還得從人類的起源說起。

人類是從猴子演化而來的嗎?

在大約 6600 萬年前,也就是恐龍經歷隕石浩劫後的 1000 萬年內,具有靈長類生理機能的小型哺乳動物就出現了。牠有一條又長又結實的尾巴,這也許能幫牠在枝條間捕捉昆蟲時,更容易保持平衡。 

阿喀琉斯基猴屬想像圖,這類生物大約生活在五千五百萬年前,可能是靈長類動物最後的共同祖先。 圖 / Wikipedia

隨著時間推移,原始的靈長類動物逐漸演化成雜食性的猴子。這類生物的尾巴特別的靈活又有力,幾乎就像是手腳以外的「第五肢」,使得這群動物在樹梢上的生活更加活動自如。

然而,生物的演化從不停止。大約在2000 萬年前,猴子當中出現了「沒有尾巴」的一支——人猿。牠們的後代包括長臂猿、紅毛猩猩、大猩猩、黑猩猩,當然了,也包含我們人類。配合下圖,你可以看出,人猿在演化成真正的人類以前,尾巴這個構造已經消失了數百萬年,所以人類理所當然長不出尾巴。

約 2500 萬年前,人猿起源於舊大陸猴(Old world monkeys),經過長久的演化與分化形成多個類群,最終,人類與黑猩猩在六百萬年前分家。由上而下依序是:屬於人猿的人類、黑猩猩、大猩猩、紅毛猩猩、長臂猿,以及不屬於人猿的舊大陸猴、新大陸猴、眼鏡猴與狐猴。圖 / 參考資料 1

人類真的沒有尾巴嗎?

生物學上,總有些令人印象深刻的例外會發生。有些人類嬰兒(通常是男性)出生時還帶著小小的胚胎尾巴,這通常不會造成健康上的問題,甚至在有些案例中,這個小尾巴具有肌肉,而且可以動作!

在巴西就有一名 35 週早產的男嬰,出生時長著一條長達 12 公分的細長尾巴,尾巴末端還有一個 4 公分寬的肉球。醫生進行檢查後發現,這個構造僅由組織和脂肪組成、完全沒有骨頭,排除了先天性脊椎畸形的可能,認為這是罕見的「人類尾巴」,在醫學史上大約只有 40 個相同病例的記錄。[2]

巴西一名男嬰出生時長著 12 公分長的尾巴。圖 / 參考資料 2

事實上,每個人都曾擁有過尾巴,只不過,那時你還在媽媽肚子裡。在妊娠期的第 31 至 35 天左右,尾巴長度就會達到人生巔峰,尺寸大概佔胚胎長度的六分之一左右。不久後,尾巴就會停止生長,其中一部分尾巴會被身體吸收掉,另一些部分則退化、癒合成尾椎骨。

雖然人類的尾椎骨退化、失去了大部分原有的功能,但可別以為它是無用的器官!尾椎的前後兩面都有肌肉與韌帶附著,這些構造將骨盆底部的開口大部分封住,避免腹腔內的器官往下掉、造成疝氣,也具有避免失禁的功能。出力時,這些肌肉與韌帶能提高腹腔內的壓力,輔助排尿、提重物、嘔吐、前傾身體等動作。

人類胚胎在發育時是具有尾巴的。圖/ WIKIPEDIA

我們的祖先是怎麼失去尾巴的?

人體內有些基因被認為是「自私的基因」,它們平時唯一的功能便是自我複製,比如 Alu 序列(Alu element)就是個典型的例子,它本身沒什麼用,卻在人類基因裡複製了超過一百萬份,佔據了人類基因組中約 10.7% 的空間,有時還會插進有功能的基因片段裡,造成人體病變或異常。然而某些時候,它們卻能以獨特的方式發揮作用。紐約大學最近的一篇研究就表明,我們的祖先會失去尾巴,就是因為有一段 Alu 序列插入。

這回,被插入的對象是 TBXT 基因,這個基因對於胚胎發育非常重要,它與脊索(脊椎的前身)發育有關。紐約大學的研究團隊發現,無尾的猿類與有尾的猴類有個關鍵的基因差異,那就是 TBXT 基因的其中一段(exon 6)被 AluY 與 AluSx1 前後夾住,形成一個環狀結構,使得 exon 6 基因片段無法正常表現——這很可能就是猿類沒有尾巴的原因!

為了證實這個假設,科學家剔除小鼠基因裡的 exon 6 片段,果真發現小鼠會出現無尾或短尾的特徵!值得注意的是,exon 6 片段被剔除的小鼠表現出了胚胎脊髓畸形的現象,這個現象在人類新生兒身上,也有約千分之一的機率出現,情形嚴重的話會造成下肢癱瘓或大小便失禁,可見沒有尾巴風險極高,但也能合理推測此特徵也伴隨巨大的優勢,否則就無法在殘酷的天擇中延續下來,只不過,科學家對於尾巴消失究竟帶來什麼樣的演化優勢還沒達成共識。

人猿 TBXT 基因的 exon 6 片段被 AluY 與 AluSx1 前後夾住,形成一個環狀結構。圖 / 參考資料 1
exon 6 基因片段被剔除的小鼠出現了無尾或短尾的特徵。圖 / 參考資料 1

所以,如果人類保留了健全的尾巴會怎樣?

如果現代人的尾椎延長、超出身體一大截,搭配上(與其他動物相比)幾乎「衣不蔽體」的體毛,那看起來就像「在屁股上掛串白腸」,畫面太美我不敢看

想要一條功能健全的尾巴,那肯定需要周遭肌肉、韌帶與骨骼的固定與驅動,但是,你還記得尾椎附近的肌肉與韌帶拿去做什麼了嗎?它們在骨盆底部承托著腹腔!我想,如果將它們調離原本的崗位,失禁與疝氣的機會也許會上升,或許人類將不再能夠直立著軀幹追趕跑跳,只能像大多數動物一樣,平時將軀幹水平匍匐於地面,避免肚子裡的東西靠向脆弱的骨盆底部。

現實中難道就沒有尾巴發達、又能常常直立活動的靈長類動物嗎?有的,那就是狐猴

雖然大多數狐猴是屬於樹棲性的物種,但有些狐猴能在兩樹之間連續側跳一百公尺 [3]。另外,還有喜歡生活在地面上的環尾狐猴,牠們每天早晨都會或站或坐,朝向太陽張開雙臂,花些時間將體溫升高,然後成群穿梭在草原上,取食花、果實、葉子或種子,偶爾也吃吃葷,取食昆蟲、小鳥、變色龍,甚至是蜘蛛絲 [4],雜食的習性就和我們的猿猴祖先一樣。

看來,直立活動跟發達的尾巴也是能夠兼得的!如果人類真的有尾巴,或許尾巴高度會成為地位的象徵,於是人們開始用髮蠟把尾巴尖端的毛抓翹,往尾巴噴香水求偶或宣示主權;長輩會要求晚輩放低尾巴,情侶們逛街時也改用勾尾巴取代牽手,這樣就不用擔心流手汗造成尷尬了。

參考資料

  1. The genetic basis of tail-loss evolution in humans and apes | bioRxiv
  2. A true human tail in neonate – ScienceDirect
  3. Ring-tailed lemur – Parc Animalier d’Auvergne (parcanimalierdauvergne.fr)
  4. ADW: Lemur catta: INFORMATION (animaldiversity.org)
  5. What if Humans Had Kept Their Tails? (sciencealert.com)
  6. Archicebus – Wikipedia
  7. Alu element – Wikipedia
  8. TBXT gene: MedlinePlus Genetics
  9. 猿 – 維基百科,自由的百科全書 (wikipedia.org)
  10. 尾骨痛的成因與治療 (chiropractors.com.hk)
  11. Lemurs (Lemuridae) | Encyclopedia.com
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一入生科 一生科科 我是說熱愛科普啦~ 努力將科學知識 譜寫成大家都能會心一笑的文章