新視野號飛越冥王星，你或許會想問的10個問題

本文與 美商德州博藝社科技 HEART 合作，泛科學企劃執行。

提到台灣令人焦慮的交通，多數人會想到都市裡的壅塞車潮，但真正致命的「塞車」，其實正悄悄發生在我們體內的動脈之中。

這場無聲的危機，主角是被稱為「壞膽固醇」的低密度脂蛋白（ Low-Density Lipoprotein，簡稱 LDL ）。它原本是血液中運送膽固醇的貨車角色，但當 LDL 顆粒數量失控，卻會開始在血管壁上「違規堆積」，讓「生命幹道」的血管日益狹窄，進而引發心肌梗塞或腦中風等嚴重後果。

科學家們還發現一個令人困惑的現象：即使 LDL 數值「看起來很漂亮」，心血管疾病卻依然找上門來！這究竟是怎麼一回事？沿用數十年的健康標準是否早已不敷使用？

膽固醇的「好壞」之分：一場體內的攻防戰

膽固醇是否越少越好？答案是否定的。事實上，我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種：高密度脂蛋白（High-Density Lipoprotein，簡稱 HDL）和低密度脂蛋白（ LDL ）。

想像一下您的血管是一條高速公路。HDL 就像是「清潔車隊」，負責將壞膽固醇（ LDL ）運來的多餘油脂垃圾清走。而 LDL 則像是在血管裡亂丟垃圾的「破壞者」。如果您的 HDL 清潔車隊數量太少，清不過來，垃圾便會堆積如山，最終導致血管堵塞，甚至引發心臟病或中風。

因此，過去數十年來，醫生建議男性 HDL 數值至少應達到 40 mg/dL，女性則需更高，達到 50 mg/dL（ mg/dL 是健檢報告上的標準單位，代表每 100 毫升血液中膽固醇的毫克數）。女性的標準較嚴格，是因為更年期後]pacg心血管保護力會大幅下降，需要更多的「清道夫」來維持血管健康。

相對地，LDL 則建議控制在 130 mg/dL 以下，以減緩垃圾堆積的速度。總膽固醇的理想數值則應控制在 200 mg/dL 以內。這些看似枯燥的數字，實則反映了體內一場血管清潔隊與垃圾山之間的攻防戰。

那麼，為何同為脂蛋白，HDL 被稱為「好」的，而 LDL 卻是「壞」的呢？這並非簡單的貼標籤。我們吃下肚或肝臟製造的脂肪，會透過血液運送到全身，這些在血液中流動的脂肪即為「血脂」，主要成分包含三酸甘油酯和膽固醇。三酸甘油酯是身體儲存能量的重要形式，而膽固醇更是細胞膜、荷爾蒙、維生素D和膽汁不可或缺的原料。

這些血脂對身體運作至關重要，本身並非有害物質。然而，由於脂質是油溶性的，無法直接在血液裡自由流動。因此，在血管或淋巴管裡，脂質需要跟「載脂蛋白」這種特殊的蛋白質結合，變成可以親近水的「脂蛋白」，才能順利在全身循環運輸。

肝臟是生產這些「運輸用蛋白質」的主要工廠，製造出多種蛋白質來運載脂肪。其中，低密度脂蛋白載運大量膽固醇，將其精準送往各組織器官。這也是為什麼低密度脂蛋白膽固醇的縮寫是 LDL-C (全稱是 Low-Density Lipoprotein Cholesterol )。

當血液中 LDL-C 過高時，部分 LDL 可能會被「氧化」變質。這些變質或過量的 LDL 容易在血管壁上引發一連串發炎反應，最終形成粥狀硬化斑塊，導致血管阻塞。因此，LDL-C 被冠上「壞膽固醇」的稱號，因為它與心腦血管疾病的風險密切相關。

高密度脂蛋白（HDL） 則恰好相反。其組成近半為蛋白質，膽固醇比例較少，因此有許多「空位」可供載運。HDL-C 就像血管裡的「清道夫」，負責清除血管壁上多餘的膽固醇，並將其運回肝臟代謝處理。正因為如此，HDL-C 被視為「好膽固醇」。

過去數十年來，醫學界主流觀點認為 LDL-C 越低越好。許多降血脂藥物，如史他汀類（Statins）以及近年發展的 PCSK9 抑制劑，其主要目標皆是降低血液中的 LDL-C 濃度。

然而，科學家們在臨床上發現，儘管許多人的 LDL-C 數值控制得很好，甚至很低，卻仍舊發生中風或心肌梗塞！難道我們對膽固醇的認知，一開始就抓錯了重點？

傳統判讀失準？LDL-C 達標仍難逃心血管危機

早在 2009 年，美國心臟協會與加州大學洛杉磯分校（UCLA）進行了一項大型的回溯性研究。研究團隊分析了 2000 年至 2006 年間，全美超過 13 萬名心臟病住院患者的數據，並記錄了他們入院時的血脂數值。

結果發現，在那些沒有心血管疾病或糖尿病史的患者中，竟有高達 72.1% 的人，其入院時的 LDL-C 數值低於當時建議的 130 mg/dL「安全標準」！即使對於已有心臟病史的患者，也有半數人的 LDL-C 數值低於 100 mg/dL。

這項研究明確指出，依照當時的指引標準，絕大多數首次心臟病發作的患者，其 LDL-C 數值其實都在「可接受範圍」內。這意味著，單純依賴 LDL-C 數值，並無法有效預防心臟病發作。

科學家們為此感到相當棘手。傳統僅檢測 LDL-C 總量的方式，可能就像只計算路上有多少貨車，卻沒有注意到有些貨車的「駕駛行為」其實非常危險一樣，沒辦法完全揪出真正的問題根源！因此，科學家們決定進一步深入檢視這些「駕駛」，找出誰才是真正的麻煩製造者。

LDL 家族的「頭號戰犯」：L5 型低密度脂蛋白

為了精準揪出 LDL 裡，誰才是最危險的分子，科學家們投入大量心力。他們發現，LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質，其成員有大小、密度之分，甚至帶有不同的電荷，如同各式型號的貨車與脾性各異的「駕駛」。

早在 1979 年，已有科學家提出某些帶有較強「負電性」的 LDL 分子可能與動脈粥狀硬化有關。這些帶負電的 LDL 就像特別容易「黏」在血管壁上的頑固污漬。

台灣留美科學家陳珠璜教授、楊朝諭教授及其團隊在這方面取得突破性的貢獻。他們利用一種叫做「陰離子交換層析法」的精密技術，像是用一個特殊的「電荷篩子」，依照 LDL 粒子所帶負電荷的多寡，成功將 LDL 分離成 L1 到 L5 五個主要的亞群。其中 L1 帶負電荷最少，相對溫和；而 L5 則帶有最多負電荷，電負性最強，最容易在血管中暴衝的「路怒症駕駛」。

2003 年，陳教授團隊首次從心肌梗塞患者血液中，分離並確認了 L5 的存在。他們後續多年的研究進一步證實，在急性心肌梗塞或糖尿病等高風險族群的血液中，L5 的濃度會顯著升高。

L5 的蛋白質結構很不一樣，不僅天生帶有超強負電性，還可能與其他不同的蛋白質結合，或經過「醣基化」修飾，就像在自己外面額外裝上了一些醣類分子。這些特殊的結構和性質，使 L5 成為血管中的「頭號戰犯」。

當 L5 出現時，它並非僅僅路過，而是會直接「搞破壞」：首先，L5 會直接損傷內皮細胞，讓細胞凋亡，甚至讓血管壁的通透性增加，如同在血管壁上鑿洞。接著，L5 會刺激血管壁產生發炎反應。血管壁受傷、發炎後，血液中的免疫細胞便會前來「救災」。

然而，這些免疫細胞在吞噬過多包括 L5 在內的壞東西後，會堆積在血管壁上，逐漸形成硬化斑塊，使血管日益狹窄，這便是我們常聽到的「動脈粥狀硬化」。若這些不穩定的斑塊破裂，可能引發急性血栓，直接堵死血管！若發生在供應心臟血液的冠狀動脈，就會造成心肌梗塞；若發生在腦部血管，則會導致腦中風。

L5：心血管風險評估新指標

現在，我們已明確指出 L5 才是 LDL 家族中真正的「破壞之王」。因此，是時候調整我們對膽固醇數值的看法了。現在，除了關注 LDL-C 的「總量」，我們更應該留意血液中 L5 佔所有 LDL 的「百分比」，即 L5%。

陳珠璜教授也將這項 L5 檢測觀念，從世界知名的德州心臟中心帶回台灣，並創辦了美商德州博藝社科技（HEART）。HEART 在台灣研發出嶄新科技，並在美國、歐盟、英國、加拿大、台灣取得專利許可，日本也正在申請中，希望能讓更多台灣民眾受惠於這項更精準的檢測服務。

一般來說，如果您的 L5% 數值小於 2%，通常代表心血管風險較低。但若 L5% 大於 5%，您就屬於高風險族群，建議進一步進行影像學檢查。特別是當 L5% 大於 8% 時，務必提高警覺，這可能預示著心血管疾病即將發作，或已在悄悄進展中。

對於已有心肌梗塞或中風病史的患者，定期監測 L5% 更是評估疾病復發風險的重要指標。此外，糖尿病、高血壓、高血脂、代謝症候群，以及長期吸菸者，L5% 檢測也能提供額外且有價值的風險評估參考。

隨著醫療科技逐步邁向「精準醫療」的時代，無論是癌症還是心血管疾病的防治，都不再只是單純依賴傳統的身高、體重等指標，而是進一步透過更精密的生物標記，例如特定的蛋白質或代謝物，來更準確地捕捉疾病發生前的徵兆。

您是否曾檢測過 L5% 數值，或是對這項新興的健康指標感到好奇呢？

• 作者／語星葉，與一隻米克斯黑狗簡單地生活在新竹，正在努力成為天文學家。

在浩瀚的太陽系裡，冥王星一直是個迷人又「謎人」的存在。關於冥王星精彩的故事很多：1930年被鍥而不捨的天文台助理發現、2006年被從行星殿堂「降級」為矮行星、2014年新視野號成功飛掠並帶來無數珍貴的照片與科學資料……如今關於冥王星的新研究又帶來驚喜──或該說是驚嚇？

冥王星與海王星的「雙星共舞」

冥王星是第一顆被人類發現的「海王星外天體（Trans-Neptunian object, TNO）」。如今我們已知海王星軌道外有數百顆這類的天體，並且數量還在增加中。這類天體雖繞行著太陽，但其軌道週期之大，宛如被太陽遺忘在邊疆的散兵。有些 TNO 還長得奇形怪狀，例如妊神星（Haumea）雖然有 1/3 個冥王星的質量，但其外型不是球型，而是一顆橢球，且其長軸比短軸長了一倍！

上圖最左上角是冥王星系統，其中最大的衛星凱倫（Charon）甚至大到使這個雙體系統的重心在冥王星之外，因此也稱冥王星是個雙（矮行）星系統。而妊神星（Haumea）則硬生生長成恐龍蛋形狀，因其自轉一圈只花 4 小時，這樣的高自轉速度使它無法成球體。值得一提的是，已知的 TNO 體積都小於月球。

冥王星本身更是有許多有趣的現象。冥王星的軌道偏心率高，呈橢圓狀，而且軌道平面是傾斜的，跟太陽系盤面差了 17 度角（見下圖）。除此之外，冥王星跟海王星的關係可謂糾葛難分──冥王星的軌道跟海王星有些微交錯，即某些時候冥王星會轉到海王星軌道的內側，此時冥王星比海王星離太陽更近！這樣難道兩顆星不會因為太過靠近，而使彼此的軌道不穩定嗎？天文學家發現，冥王星與海王星的軌道呈和諧的共振關係，兩顆星就像在跳方塊舞，互相受彼此的重力牽連著、卻不會因距離太近而打破軌道的平衡。

這兩顆星的和諧軌道共振有兩個要素：首先，冥王星跟海王星的軌道週期呈現近乎 3：2 的比例，且當冥王星在近日點時，海王星大約在與其軌道長軸呈垂直的位置。更精確地說，冥王星的近日點位置是會浮動的，在天體力學中稱為冥王星近日點的天平動（Libration，指的是天體軌道角度的週期性震盪）。

若由上往下看太陽系盤面，冥王星的近日點天平動會與海王星軌道保持上述的關係，因而不會與海王星太過接近。另一個要素則是軌道傾角方向的天平動。由於先前提到的軌道傾斜，冥王星的近日點能保持在遠高於海王星軌道平面的位置，因此更加確保兩顆星不會相遇。

上圖為冥王星軌道與八大行星軌道對照圖。截圖自The Sky Map | 3D Solar System Simulator 。
有興趣的讀者可以上這個網站，搜尋 Pluto 並勾選 animate ，調整合適的時距，便可以隨心所欲從任意角度觀察冥王星與八大行星的軌道運動。只是 3D 模擬運算量大，網站頗容易當哈哈……

你以為天體運行繞一圈就結束了嗎？讓影片畫給你看

其實天體力學的軌道計算非常的複雜。連結是神人用 Python 寫的開源模擬所繪製的影片。前半段影片顯示的是冥王星與海王星的軌道共振狀態，冥王星以紅色標示，海王星以藍色標示，坐標系則隨著海王星一起公轉；後半段影片展示一個無軌道共振的系統作為對照，冥王星質量的天體以綠色表示。

影片中，左上圖是從上往下看太陽系盤面，可以看見海王星的位置其實有微小的變化，這是因為海王星的軌道並非正圓；而冥王星的軌跡則顯示出上下兩個對稱的弧線，這是近日點的位置，可以發現平均下來近日點跟太陽的連線，的確跟海王星位置跟太陽的連線是垂直的，還可以觀察到近日點天平動的幅度。

而下方兩張圖則是從側面看太陽系（平行於太陽系盤面看過去），可以看出兩側高凸的近日點位置的確遠高出黃道面（z=0）。這個模擬的時長為 2 萬年，冥王星約繞行太陽 80 圈，可以看見其軌跡是有跡可循的；相對的，影片後半沒有軌道共振的對照組，其近日點在這兩萬年內不斷地漂泊，繞行軌跡也相當混亂無序。

上述的模擬只考慮了太陽、海王星與冥王星的三體運動（雖然已經極為複雜了），那麼其他已知的氣體行星，會不會對冥王星軌道造成微小的擾動呢？欸嘿， N-body simulation 出場了！（筆者表示害怕）

天體力學下的平衡

美國亞利桑那大學的天文學家 Malhotra 與日本國立天文台的 Ito 研究員，在他們的模擬中考慮了太陽以及所有氣體巨行星──木星、土星、天王星與海王星──對冥王星的重力作用，並且把模擬時長拉長到50億年（上述 Python 模擬的 16 萬倍），也就是預期太陽剩餘的壽命。他們想嘗試回答，在太陽穩定照亮世間的漫漫時光裡，像冥王星這樣軌道如此精巧的天體，究竟是否能長久和海王星跳著方塊舞呢？

在模擬中，他們分別測試了不同的行星組合，以判斷各巨行星對冥王星軌道的影響。一如過去所知，模擬結果顯示了海王星的重力主導了冥王星近日點在平行太陽系盤面方向的天平動，也就是保持著 3/2 的和諧共振。然而，對於軌道傾角方向的天平動，海王星並未握有太大實權。拉長時間來看，冥王星近日點的天平動無論在平行盤面、軌道傾角兩個方向上，對巨行星們的一舉一動都頗為敏感。巨行星們的重力作用會使冥王星軌道產生微擾（Perturbation），使冥王星軌道產生天平動，只要天平動限縮在穩定的範圍內，就不用擔心冥王星會被耍得團團轉。

令人驚訝的是，根據模擬結果，他們發現在平行盤面的方向上，天王星竟在破壞冥王星的軌道穩定！不過別擔心，這個軌道穩定破壞者正被木星和土星給鎮壓著──在不含天王星的模型中，冥王星平行盤面的天平動和實際情況相去不遠，然而在移除木星和土星、只考慮天王星及海王星的模型裡，冥王星軌道只能在千萬年之內保持穩定。然而在軌道傾角方向上，天王星又有其貢獻，因為只有在考慮所有巨行星的模型裡，此方向的天平動才是與現實相符且長久穩定的。

因此，在維護冥王星精密的軌道平衡上，四大行星可謂缺一不可。更令人驚奇的是，在漫長的 50 億年模擬中，冥王星的天平動雖被限縮在一個安全穩定的範圍內，但這個穩定範圍其實非常的狹窄！若冥王星稍有不慎，掉到了安全範圍之外，其軌道將變得無序而渾沌，便不再跟海王星跳著和諧的方塊舞了。

太陽系就是個大舞池

看到這裡，你是否震撼於冥王星的軌道之精密，簡直像是被刻意調整過的呢？就如同生物演化的優勝劣汰，過去太陽系也曾盛大進行著重力之舞淘汰賽，只要一有天體踏出重力穩定帶，便可能被逐出舞池、或者惹上其他天體的麻煩。

今日現存的太陽系成員都是重力之舞的佼佼者，它們因緣際會來到為數不多的重力穩定帶，尋得屬於自己的舞步，悠然繞旋至今。然而在過去，它們可都曾有過波瀾壯闊的瞬間──或許是與其他天體擦身而過、或許是被逼到穩定帶的邊陲……透過精細演算太陽系天體的移動，天文學家得以窺探這場重力之舞淘汰賽的精彩回顧，甚至可能發現被淘汰天體所遺留的蛛絲馬跡。

如今在太陽系這浩瀚的舞台上，行星、衛星、彗星、 TNO 等天體組成舞團，相互配合著對方的舞步，漫遊於其中。它們已是訓練有素的舞者，所演出的每一支舞都令人為之震撼，值得反覆品味、研究，就連遠在五十億公里外的冥王星，都使天文學家為之神往。究竟從冥王星複雜而精美的舞步中，還能挖掘出什麼有趣的新發現呢？讓我們拭目以待！

註：關於冥王星的故事，非常推薦閱讀精采的《冥王星任務》（時報出版）一書，由新視野號主持人共同執筆寫下，高潮迭起、充滿笑與淚，會讓你一看就停不下來！

參考資料：

paper本體https://www.pnas.org/doi/epdf/10.1073/pnas.2118692119

科普新聞 https://www.space.com/pluto-orbit-influences-from-giant-planets

冥王星軌道開源模擬 https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/ac3086, https://github.com/renumalhotra/2021-Pluto-Neptune-Resonant-Dynamics-Visualized-in-4D

2019 年抵達尾聲，每每科學技術的突破與新研究的產生，都讓我們更了解這個世界，也使我們的生活產生巨大的變化。在迎接 2020 之際，照慣例，讓我們一起看看《Science》為今年選出的科學年度大事有哪些？而究竟今年最重大的科學突破是什麼呢？

丹尼索瓦人的長相公開

丹尼索瓦人 (Denisovan) 為 5 萬年前一支滅絕的人屬，與著名的尼安德塔人 (Neanderthals) 以及現代人曾存在於同時期。過去從其他人種的 DNA 中，可以發現到丹尼索瓦人血緣的蹤跡，證實了這支族群曾廣佈亞洲大陸。但形態部分的資訊一直不足，科學家一直難以得知其長相。

今年 (2019) 九月，科學家透過西伯利亞所發現的丹尼索瓦小女孩遺骸，從小指中的 DNA 之表觀遺傳學資料，配合基因資料庫中對基因表現的認知，重建了丹尼索瓦人的面貌。而研究重建得出的長相，在後續的研究中與已證實屬於丹尼索瓦人的下顎化石進行比對後，發現預測模型與結果近乎完美的相符，顯示本次重建結果的可信度相當高。

延伸閱讀：沒有化石，也能用表觀遺傳學重建丹尼索瓦人的長相？

Google: 量子霸權已經達標！IBM: 這個嘛……

今年 (2019) 10月，Google 宣告他們研發的量子電腦已可解決一般電腦無法解開的難題，進入了新的里程碑「量子霸權」(Quantum supremacy)。傳統電腦以二位元運作，進行資料編譯、傳輸或儲存；然而量子電腦的量子位元 (qubit) 為「0」、「1」或「同時為 0 和 1」，能在面對問題時藉由量子波的晃動，使錯誤的解決方案因互相干擾而抵消，最終呈現正確的解決方法。這項設計使量子電腦面對龐大運算時會更快速得出正確的解答，擁有破解當前網路安全協議 (security protocols) 的計算能力。

Google 的研究人員表示，本次發表的量子電腦利用超導金屬製成了具微小路徑的 53 量子位元晶片，在 200 秒內就解決用以測試的抽象問題，相比於傳統電腦計算需耗費萬年成效驚人。對手 IBM 對 Google 的宣稱表示了懷疑，認為現行的超級電腦若以正確的演算法應能在兩天內解決該問題。

成熟的量子計算需使量子位元有自我校正的能力，但當前該技術仍尚未完成。再者，量子計算機設備的擴張更具挑戰。儘管 Google 的成就備受讚揚，應用量子計算時代要真正來臨，可能仍需數十年的研究與努力。

延伸閱讀：量子電腦為何比傳統電腦強大？量子運算的發展又有哪些挑戰呢？

以腸道細菌戰勝營養不良

依國際衛生組織 (WHO) 的統計，每年約有 35% 的兒童死於營養缺乏。這項資訊除了暗示人類世界中資源不均的問題外，實際上還存在著某種醫療處境：有些營養缺乏的兒童即使獲得救助並攝取到足夠的食物後，仍無法有效改善營養不良造成的病痛，甚至依舊發育遲緩。

經過十年的研究，研究人員發現此情況與腸胃道菌相不成熟有關。標準的援助食物主要以奶粉和大米補充營養，但缺乏使關鍵腸道菌生長的成分。今年一款低成本、主要材料為鷹嘴豆、香蕉、大豆和花生粉的營養補充品被研發推出，以促進腸道菌相的生長、並改善後續的營養吸收。

目前小規模的臨床試驗中，確認之前研究認定的 15 種重要菌種有良好的反應；且孩童的血檢也驗出出更高的血蛋白及體內代謝物數值，顯示這些孩童的身體狀況獲得改善。這些孩童後續將被長期追蹤，若結果理想，將相關的配方推廣至醫院之外，其影響範圍預計會十分深遠。

隕石撞地球，到底會怎樣？生物大滅絕之謎取得線索

宇宙力量何其大，世界末日的電影題材中「隕石撞地球」已成為一個常見的套路，然而事實是人類一直未能還原過去這種浩劫的情景與事件發生的經過。那些滅絕的生物何時死亡、如何死亡，以及後續生態復甦的情況又是如何？一切都在科學家從墨西哥尤卡坦半島（YucatánPeninsula）提取出沉積物岩芯 (sediment core)，配以美國挖出的豐富化石，才終能一窺六千六百萬年前的災難修羅場。

從現已沉於尤加坦海岸 (Yucatán coast)的希克蘇魯伯隕石坑 (Cráter de Chicxulub)，科學家鑽取了長 835 米的岩芯，重建隕石撞擊時的地表狀況：撞擊引起地震，地震引起海嘯並席捲地表生物。從岩芯中含硫物種的所剩無幾，可以推估遭撞擊的地表當時所有物質都被蒸發，並可能導致全球急速冷卻與黑暗。

但從美國科羅拉多州採集到的花粉、植物化石、動物骨骼等遺跡，可知生態復甦速度也頗快。該隕石撞擊事件標示了白堊紀的終結以及古近紀的開始，蕨類和小型哺乳動物倖存。該地棕梠樹在隕石撞擊後的 1000 年內就取代了蕨類的地位、在 30 萬年內則由核桃類植物成為強勢物種。哺乳動物的體型與多樣性於 10 萬年間增長兩倍，甚至部分體重可達 50 公斤。

海洋生態在 3 萬年內恢復運轉，但因撞擊造成的海洋酸化減少 50%海底有機質，而抑制了海洋生物的生長近百萬年。

延伸閱讀：恐龍輓歌—壓垮白堊紀末生物生存的最後一根稻草

新視野號成功拍到古伯帶天體 Arrokoth！

NASA 耗資 8 億美元的「新視野號」 (New Horizons) 探測太空船於成功探測了天體 2014 MU69 的資料，成為人類史上探測過最遠的星體。這個小行星位於海王星外的古柏帶 (Kuiper belt)，一個距離地球 66億公里遠，預估長達 36公里寬的物體。原本被暱稱為 Ultima Thule（中文可譯為「天涯海角」或「終極遠境」），因為用字上有爭議（與納粹有關），而後正式被命名為 “Arrokoth” ，源自美國原住民波瓦坦語 (Powhatan)與阿爾岡昆語 (Algonquian) 的字彙，意指「天空」。

Arrokoth 外觀猶如雪人，由兩個球狀天體接合形成。大球約為小球體積的三倍大。依科學家推論，這兩個球狀天體應是各自形成後，才又碰撞接合再一起。

延伸閱讀：終極之遠，新視野號在古柏帶探測星體

真核生物身世之謎被解開了？

真核生物的起源一直是科學家爭論不休的問題。而就在 2019 年，日本一支研究團隊歷經過 12 年的努力，對真核生物的起源取得了一個重大的線索。這支研究團隊從深海沉積物中培育出了微生物 Prometheoarchaeum syntrophicum strain MK-D1，這是種最近被認可為阿斯加德微生物群 (Asgard) 的古細菌。

其基因體定序的結果顯示，有部分基因片段是過去科學家以為只有真核生物中才會發現的。經 DNA 分析後，科學家推論，阿斯加德微生物群或其遠古親戚很可能與真核生物的起源有關，意味著生物分類學的三域說（古細菌、細菌、真核生物）有可能併作兩域，真核生物成為古細菌域底下的分支，古細菌域與細菌域唯二併立。這大膽的推論目前證據尚嫌不足，還有待更多證據出現。

能醫治多數囊狀纖維化患者的藥物終於出現！

今年 10 月，罕見遺傳性疾病：囊狀纖維化 (cystic fibrosis, CF) 的治療藥物 Trikafta 終於通過驗證進入臨床療程。囊狀纖維化是由於第7對染色體長臂上 CFRT (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) 基因的缺陷造成的基因突變造成的遺傳性疾病，會造成呼吸道、胰臟、腸胃道、汗腺等外分泌腺體器官的功能異常，患者的平均壽命 40 歲。囊狀纖維化依種族而有不同程度的發病率，由於歐美種族帶因者較高，北歐裔白人發病率最高達 1/3,200，而亞裔帶因者比率較少，發病率僅有 1/31,000。

新藥 Trikafta 結合多種針對不同 CFTR 蛋白缺陷的藥品，適用於高達 90% 的患者，將囊狀纖維化轉為能受控制的慢性病。但現今 Trikafta 藥品成本所費不貲，一年標價超過 30 萬美元，且需要終身服用；批准使用的年齡段（需大於12 歲）也有所限制，另外尚有 10% 的病患不適用該療程，皆是需要持續研究的方向。

伊波拉病毒感染者的一線希望

從 1976 年起肆虐全球至今的伊波拉病毒，長久以來都缺乏有效的治療藥物，而今終於出現了一線曙光。今年 (2019) 確認 mAb114 和 REGN-EB3 兩種抗體藥物在早期治療的情況下，可大幅降低致死率。

這兩種藥物分別取自於 1996 年倖存者身上分離出來的抗體，以及由模擬人類免疫系統的小鼠所產生的三種抗體的其中一種。科學家於試驗中比較四種藥物，發現使用其他兩種藥物僅有約 50％的存活率，而接受該兩種藥物的患者有超過七成的存活率。

自與伊波拉相遇，人類終於出現了有效的療程。本次發現的藥物效果顯著，提高了患者的生存機會，但在疫情第一線抵抗伊波拉，還需鼓勵畏懼檢測的人們及早尋求治療，以有效抵抗伊波拉。

延伸閱讀：伊波拉不再是不治之症？兩種抗體藥物取得一線曙光

人工智慧終於也征服了多人卡牌遊戲？

人工智慧（Artificial intelligence, AI）於目前最受歡迎的撲克遊戲：無限注德州撲克 (Texas hold’em)中首次擊敗了世界頂級玩家，意味著 AI 已能攻克玩家無法獲得完整資訊的多人遊戲。AI 在遊戲領域稱霸看來也只是時間問題，2007 年起已經有 AI 程式在西洋棋中攻無不克；而 2016 年 AlphaGo 更是打敗了圍棋的頂尖棋手。

德州撲克由於無法確知其他玩家擁有的手牌，被視為比棋盤遊戲更嚴峻複雜的遊戲。2019 年 8 月，來自賓夕法尼亞州匹茲堡卡內基梅隆大學 (Carnegie Mellon University in Pittsburgh) 的團隊宣告他們製造的 AI：Pluribus，成功在多人遊戲中擊敗了世界一流的玩家。

Pluribus 的玩法在雙人與多人對戰時略有不同，在雙人對戰時著重尋求「不輸」的途徑，即使用納什均衡 (Nash equilibrium) 的策略，保證了對手平均而言會變得更糟，除非他們也使用完全相同的策略。但在牌局中有數名玩家的情況下，則難以確保這樣的策略奏效，因此 Pluribus 只是尋求在已知情況下最有效的玩法。

延伸閱讀：AlphaGo成為「棋靈王」是有多厲害？人工智慧未來又要怎麼走？

最後揭示今年度今年科學年度突破大事，Science 票選的科學大事的第一名：就是於 2019 年 4 月 10 日晚間公布來自於 M87 星系的黑洞相片啦！

終於看到你！人類幫黑洞拍的第一張照片

巨大的黑洞無所不在、無處不有，然而過去人類僅能藉著黑洞的引力與周圍物體互動意識到它的存在，沒有辦法直接看見黑洞本身。直到今年四月，事件視界望遠鏡 (Event Horizon Telescope, EHT) 團隊發布了一張驚人的黑洞 「影像」圖：照片中，一個黑色的中心被光圈環繞。

目睹黑洞影像的當下，身作黑洞攝像團隊成員的海諾·法爾克 (Heino Falcke) 表示自己宛如「看著地獄的大門」。 EHT 為結合世界各地的研究團隊，於各地使用電波望眼鏡觀測共同目標：M87 星系黑洞的電波波段（其中特別鎖定毫米波），來增進其解析力。這張黑洞照相驗證了廣義相對論，與許多科學家數十年來的研究成果。

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本文編譯自 〈2019 BREAKTHROUGH of the YEAR 〉