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古人很少罹患癌症?─《癌症探秘》

PanSci_96
・2015/09/04 ・1697字 ・閱讀時間約 3 分鐘
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骨骸上的證據容易因為腐化、遺失等問題而被忽略。source:考古學習網

我總共在考古學紀錄找到了約兩百件癌症案例。就像恐龍的例子一樣,我想這些都只是冰山一角。木乃伊是珍奇古物,大部分在骨頭上找到的證據也都是碰巧發現的。一直到最近,才有人類學家致力於尋找癌症的痕跡。他們用電腦斷層掃描、用X光、用生化分析,也用眼睛看。但是有一些線索他們永遠找不到,那就是考古學家所謂的腐化改變——在挖掘和搬運的過程中,有些留在骨骸上的印痕在不經意間就會磨滅,發生溶骨性病變的骨頭很容易崩壞,另一方面,侵蝕、腐化,以及嚙齒動物的咬齧等腐化改變,有時也會留下像是癌症轉移的假象,即所謂的偽病狀。除此之外,骨質疏鬆症和感染疾病也可能造成誤判。

但是總的來說,看起來我們很可能嚴重低估了癌症案例。畢竟我們找到的大部分骨骸都是殘缺的,而癌症轉移多出現在脊椎骨、骨盆腔、股骨和顱骨等特定骨頭,發生在其他骨頭的情形較為罕見。萬一遺失的剛好是發生癌症轉移的骨頭,真相就無法水落石出了。

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癌症的骨轉移多發生在脊椎、骨盆、顱骨等處source:wikimedia

為了突破這樣的不確定性,倫敦大學學院的考古病理學專家沃竹倫(Tony Waldron)試著推測癌症考古學家應該可以找到多少癌症證據。首先,他必須估算原發癌在過去的發生頻率,即使很粗略也沒關係。能夠著手的東西並不多。沃竹倫找到最早且可靠的紀錄,是英國註冊總署在1901年到1905間對英國人做的死因調查。他希望以這份資料為基礎,評估各種癌症侵犯到骨頭,留下可辨識痕跡的機會。以下是現代驗屍報告得到的近似值範圍:在直腸癌的部分,骨頭受到影響的機率並不高,大約在6%到11%之間,胃癌方面則在2%到18%之間。轉移機率比較高的是乳癌(57%到73%之間)和攝護腺癌57%到84%之間)。

考慮了各種因素後,沃竹倫估計,考古學家在男性骨骸發現癌症的機率依年齡而異,範圍應該在0%到2%之間,女性則是在4%到7%之間。因此,不管你再怎麼找,古老的癌症證據都不可能太多,就算癌症的發生率和工業時期的英國一樣高,結果還是如此。

為了驗證自己的推算是否合理,沃竹倫以倫敦東側的斯皮塔佛德(Spitalfields)一處基督教墓穴裡的六百二十三具屍骨進行確認。他們的去世時間在1729年到1857年間。經過目測檢測,沃竹倫在一位女性身上找到癌症留下的痕跡,在男性方面則沒有任何發現。這樣的結果正落在他的估算範圍內,表示他的猜測還算準確。

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斯皮塔佛德位在倫敦東側,是個歷史悠久的教區。source:wikipedia

下一步,是在更早期、更廣大的人口中進行驗證。對象是分別埋葬在埃及兩處墓地、保留完整的九百零五具骨骸,年代約在西元前3200年到西元前500年間;以及德國南部貯放在屍骨罐內的兩千五百四十七具骨骸(該教堂的墓園實在太小,因此屍體一旦腐爛,會定期把骨骸挖出,儲藏在屍骨罐裡),年代約在西元1400年到1800年間。慕尼黑的病理學家以X光和電腦斷層掃描進行檢測,最後在埃及的骨骸中找到了五個癌症案例,在德國的骨骸中則有十三個案例。這同樣也符合沃竹倫的推算。從古埃及到宗教改革中的德國,再到二十世紀初期的英國,癌症發生的機率基本上是一樣的。

然而在那之後,這個世界變得更加複雜了。人類的壽命大幅延長,香菸的製造也開始了。人們的飲食習慣徹底改變,生活中充斥各種人工合成物。醫學在偵測癌症的技術上也更進步,而流行病學家依舊在抽絲剝繭。然而,萬物的背後都有一個癌症發生的核心機率,那是身為多細胞生物無法倖免的。沒有明顯的證據顯示,這一條基礎線在現在與過去有很大的改變。

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本文摘自《癌症探秘:揭開最深沉的醫學謎團》,天下文化出版。

 

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恐龍稱霸地球的秘訣,竟是牙齒自帶避震器?——《追光之旅:你所不知道的同步輻射》

天下文化_96
・2021/09/12 ・1747字 ・閱讀時間約 3 分鐘

《侏羅紀公園》系列電影掀起大家對恐龍的好奇,但其實科學家早就在研究遠古時代的各種生物。以恐龍為例,平均每星期會發現一種新種恐龍,每年大約會發現五十種新種恐龍。而在探討物種起源及鑑定遠古生物領域,同步輻射分析技術也展現了它的獨特價值。

例如,南非威特沃特斯蘭德大學(University of the Witwatersrand)領導的國際科學家團隊,針對一些世界上最古老的恐龍蛋胚胎頭骨,進行 3D 複製重建,發現牠們的頭骨生長順序與當今的鱷魚、雞、烏龜和蜥蜴相同,研究成果發表在《科學報導》(Scientific Reports)上。

美國自然歷史博物館收藏的恐龍蛋化石,內部留有胚胎構造。圖/WIKIPEDIA

在台灣,由加拿大多倫多大學教授賴茲(Robert Reisz)與台灣學者組成國際團隊,花費兩年時間,運用超高解析二維紅外光譜顯微術,在活躍於一億九千五百萬年前的雲南祿豐龍胚胎股骨化石中,發現殘留有機物,找到古化石內保存複雜有機物的最古老紀錄。這個破天荒的發現在 2013 年登上了《自然》(Nature)雜誌封面。

此外,在祿豐龍肋骨化石的微血管通道中,國輻中心研究員李耀昌也發現全球最古老且保存完整的膠原蛋白與赤鐵礦微粒聚晶。

「即使經過億萬年時空轉換,恐龍的軟組織經血液中鐵的氧化及碳酸鈣化包覆作用後,還是有機會被保存下來,」李耀昌表示,這將有助科學家進一步了解恐龍的生理機能與遺傳密碼。

李耀昌團隊將成果發表於《自然通訊》(Nature Communications)期刊,並獲選為《發現》(Discover)雜誌「 2017 年全球百大發現」第十二名,是近年來台灣學者主導的研究成果首度登上《發現》雜誌全球百大發現。

英國 Dinosaurland 化石博物館的鐮刀龍巢與蛋化石。圖/WIKIPEDIA

發現牙齒裡的避震器

恐龍胚胎裡有膠原蛋白,恐龍的嘴巴裡則是自帶「避震器」。

國輻中心團隊與台灣博物館、台灣石尚博物館、中國大陸北京自然博物館、加拿大安大略皇家博物館,以及中國大陸地質科學院地質研究所合作,蒐集十五種肉食性與植食性恐龍牙齒,利用同步輻射穿透式 X 光顯微術與現代的眼鏡凱門鱷牙齒進行研究比對,首度發現肉食恐龍牙齒具有避震結構。

在肉食性恐龍牙齒的琺瑯質與象牙質中間,存在一層相對柔軟且布滿微細孔洞的被覆牙本質層,可以保護牙齒,避免因撕裂骨肉造成牙齒瞬間斷裂。這項研究結果修正了過去對於原始爬蟲類牙齒結構的認知,因此登上國際知名期刊《科學報導》(Scientific Reports)與各大媒體。為了蒐集恐龍牙齒進行研究比對,國輻中心研究員王俊杰透露了一段小故事。

「當時我到桃園興仁花園夜市拜訪鱷魚攤,沒想到使用斜口鉗幫鱷魚拔牙時,斜口鉗當場應聲斷裂,只好再買一把硬度更高的老虎鉗,費了好大一番功夫才順利拔下鱷魚牙齒。」

透過同步輻射 X 光顯微鏡發現暴龍牙齒藏有「避震器」,保護牙齒不致斷裂。1:X光下的暴龍牙齒構造。2:暴龍牙齒外觀。 3:無避震結構的牙齒內部應力分布。4:有避震結構的牙齒內部應力分布。圖/王俊杰提供

牙齒的特殊結構,使得肉食恐龍成為頂尖獵食者,稱霸地表一億六千五百萬年。相較於人類咬合力約為 40 公斤、眼鏡凱門鱷咬合力約 1,000 公斤,以及咬合力可達 2,000 公斤、目前世上咬合力最大的動物—— 灣鱷,「暴龍的咬合力約 6,000 公斤,且拖行的獵物體重可能超過 1 公噸,但靠著微小的避震結構設計,便不致因巨大應力而造成牙齒斷裂,」王俊杰說。

遠古生物的活動型態一直是科學家亟欲解開的謎題,透過同步光源高解析度檢測技術,可以幫助我們了解古生物化石組織結構的細微差異,提供了一種嶄新的古生物分類與古生態研究檢測方法,而藉由恐龍胚胎化石中探測到的有機質殘留物,未來將可逐步解開更多遠古生物的奧祕。

——本文摘自《追光之旅:你所不知道的同步輻射》,2021 年 8 月,天下文化

天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。
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