科學月刊姊妹刊物
2022年6月1 5 日
創刊於1982年
科技 報導 S c i Te c h R e p o r t s No.
486 全 科
方 技
2022
6月號 每月15號出刊
位 人
視 關
野 懷
scimonth.com.tw
02 重磅快評
辦學術期刊也能賺大錢? 好賺錢 OA 期刊企畫書 08 共同刊載
再次看見「甜甜圈」黑洞!
事件視界望遠鏡解密銀河系中
15 焦點話題
第四劑 COVID-19 疫苗開打了, 由以色列經驗初窺第四劑的保 護力與持久性 18 科技智財
牽一髮而動全身的發明人名單
從莫德納與 NIH 專利爭議談起
辦期刊、發大財?如何創 辦一個賺錢的OA期刊?
辦學術期刊,其實是一門大生意。如果我們想為臺灣創個開放取用(open access, OA)的期刊品牌,要如何在競爭愈來愈激烈的OA市場中取得一席之地 呢?該怎麼成為一本擁有影響指數(impact factor, IF)、被學術界認可的學
術性期刊?被認可後,又能透過哪些方式增加刊載的論文數,同時提高期刊的 IF?(2版) 21 學術趨勢
不僅指導科研,更傳道授業解惑 科學導師獎的內涵與啟發 24 科技人文
隨張老師搭上遊艇,以「科學眼」 看世界 讀《環球科學札記》 27 書適圈
病毒是活的嗎?我們能不能重建 病毒?《病毒圈》
科學月刊 月號 【供電告急!】上市! 當期介紹請見 版
(EHT Collaboration)
心的「巨獸」
(123RF)
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辦學術期刊也能賺大錢? 好賺錢OA期刊企畫書
科技報導
蔡孟利/宜蘭大學生物機電工程學系教授。
創刊於公元1982年1月
辦學術性期刊是一門生意,而且從近年來開放取用(open access, OA)期刊
中華郵政北台字第1461號
的發展趨勢來看,辦學術期刊已經不只是生意,而且還是一門大生意,所
執照登記為雜誌交寄 行政院新聞局登記局版台誌字第3034號
以臺灣不能落人後。在商言商,如果要為臺灣創個OA期刊品牌,要如何在
單
本:100元
競爭愈來愈激烈的OA市場中取得一席之地呢?在此先以科學性的學術期刊
訂
閱:全年12期1000元
為例,說明我的(不知道是不是原創的)企畫如下。
劃
撥:0018482-3 科學月刊社
主
辦:台北市科學出版事業基金會
第一步:加入學術期刊俱樂部
出版者:科技報導雜誌社 發行人:張之傑 執行總監:趙軒翎
首先,一本期刊要被稱作是學術性期刊,而且要能被學術界認可,最具體
總編輯:林翰佐 副總編輯:趙軒翎
的方式就是想辦法晉身到科學引文索引(Science Citation Index, SCI)的行
李依庭
編輯委員:王文竹
王伯昌
曲建仲
列,成為擁有影響指數(impact factor, IF)這個符碼的期刊。但是想要取得
江建勳
李志昌
李精益
阮明淑
周鑑恆
林秀玉
IF這個彰顯身分的數字,第一關得要先進入賜與這個符碼的引文索引資料
林宮玄
邱韻如
金升光
庫WOS(Web of Science Core Collection)中,它評選入列期刊的條件詳見
金必耀
門立中
紀延平
延伸閱讀。
范賢娟
倪簡白
高啟明
高憲章
張大釗
張敏娟
基本上,這些條件著重的不外乎兩方面。一方面是檢視這本出版品屬於
陳妙嫻
陳彥榮
陳鎮東
「學術」的部分有沒有照規矩運作,包括期刊編輯的學術專長是否符合期
單維彰
景鴻鑫
曾耀寰
程一駿
程樹德
黃正球
黃相輔
楊正澤
葉李華
原則、同儕審查的規範和執行是否有效、內容的學術性與投稿人身分是否
廖英凱
管永恕
劉宗平
符合期刊名稱所指稱的專業方向等。
蔡兆陽
蔡孟利
蔡振家
鄭宇君
鄭運鴻
韓德生
嚴如玉
嚴宏洋
蘇逸平
主
編:羅億庭
特約編輯:陳亭瑋 美術編輯:黃琳琇
刊名稱所代表的屬性、編輯人數與其刊載的論文數量與廣度是否符合比例
所以就這個面向來看,期刊的「命名」
廣告索引 錫昌.......................... 3
就很重要了!如果取了一個太過偏 狹專業的學術名稱,例如《視丘》 (Thalamus),那麼要符合上述關於
業務專員:廖本翔
雙鷹.......................... 5
整合行銷專員:林承勳
暢鴻生技.................. 10,29
財務顧問:江旻壕
昭地......................... 11
那麼容易,因為專門研究視丘的科學
社
址:臺北市羅斯福路三段77號7樓
牟博科技..................... 13
社群小、成員不多;但若是取個像是
電
話:(02)2363-4910
益弘......................... 14
傳
真:(02)2363-5999
日龍......................... 17
E - mail:scimonth@scimonth.one
玉山生醫..................... 26
印
.......................... 40 BD.
刷:赫偉有限公司
編輯、審稿人與投稿人的規定就沒有
《生物學》(Biology)這種廣義式 的刊名,那要找人、找稿件就容易多 了。畢竟,連做物理、化學、數學的 人,也都找得到關聯性插上一腳。
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另一個方面是檢視這本出版品屬於「期刊」的部分,
如果就商業的操作來看,比較簡單的部分是在初期幾
評估重點在於此期刊在行政作業上,是否滿足一本定
年先壓低出版論文的數量,如此就能有效的讓分母變
期出版物該有的編輯條件,包括各種書寫格式規定是
小;比較難的是分子,怎麼讓引用一本新興期刊的論
否符合學術規範、出版頻率是否固定且連續、出版商
文篇數變多呢?
與編輯群的資訊與連絡方式是否明確等。這部分相對 於「學術」方面來說簡單許多,而且就OA的電子出版 而言,一間出版社只要完成一套出版模組,接下來不 論出多少本期刊,在架構上都可以一併套用;所以出 愈多本,這部分的投資就愈划算。
首先,最好在每一期的版面中刊有具知名度的學者 所寫的、關於目前熱門研究課題的綜述文章(review article)。這部分當然要積極的主動邀稿,不管是動之 以情或動支以「錢」都行,總之這類文章既是期刊的 門面,也是可以吸引別人引用的重要方法。所以,即
但要注意的是,在這個WOS資料庫中的期刊未必都已
便邀不到具知名度的學者,那麼退而求其次,就算是
配有IF(例如進庫的時間不長還不符合計算條件)。
一般的學者也行,又或是比一般還要低一點的學者也
但IF的計算則是以這個資料庫的期刊為對象所完成
行;反正,很多人讀論文是不看作者為何方神聖的,
的,因此其他不在此資料庫收納範圍內的學術期刊,
即便看了,通常也不知道作者是大牌或小牌。總之,
即便被引用得再多,都跟IF無緣。
無論動之以情甚或是動支以錢,談論最新進展的綜述
不過基本上要被收錄到這個資料庫內並不難,只要投資
文章是一定要的。
者找到的主編有些學術人脈加上一點資金,要達標並不
但一本期刊總不能都是綜述文章(一些大牌的、專門
難。比較難的是,在晉身為這個資料庫的一員之後,接
刊載綜述文章的期刊除外),總要有些根據研究原始
下來要如何「炒高IF」。因為OA期刊是跟作者收費,
數據所寫的原始論文(original paper)才算數,也才
願意投稿的作者愈多,入帳才愈多;而最能夠吸引學術
能夠賺錢。那在尚未有知名度、IF不是沒有就是很低
圈的作者們投稿的,莫過於高IF的加持——特別是主要
的時候,要怎麼吸引夠水準、願意讓人引用的論文投
以IF決定聘任、升等、敘獎的國家內的作者們。
稿呢?當然,動之以情或動支以錢可以解決一部份需 求,但是換個角度想,一定要夠水準的論文才會有人
第二步:影響係數增高術
引用嗎? 所以在經營策略上,一個想賺錢的OA出版社,旗下
那麼IF究竟是怎麼被算出來的?所謂的IF計算方式其
有各式各樣看似不同屬性,但其實內容都可以相通的
實很簡單,例如有本叫做A的期刊在2018、2019年共出
期刊群是重要的。像是刊名中若是以「生物」、「生
版了100篇論文,而WOS資料庫中的所有期刊在2020年
命」、「動物」、「細胞與系統」、「生理與生化」
所出版的論文中,引用了A期刊在2018、2019這兩年
這些字眼來當作主命名元素,其實任一本期刊裡面所
間所出版的論文共150篇次,那麼A在2020年的IF就是
刊載的論文換到另外一本刊登都沒有絲毫的違和感。
150/100=1.5。也就是A在某年的IF,是利用該年度引用
也就是說,只要期刊編輯在審查的過程中,以各種方
A在某年的前兩年所出版的論文篇次,除以A在該年度
式明示、暗示、提醒、建議投稿人在文章中,其實可
的前兩年所出版的論文總篇數,所得到的比值。
以「適度」引用同一家出版社另外某期刊內的文章,
分母是期刊的論文出版篇數,分子是被引用的次數;
甚至還體貼的詳列篇名卷期,那麼在互相火力支援
所以 要提高IF就可以使用兩個方向,一是讓分母變
下,不僅大家的IF可以一起成長,還可以避免自我引
小,另一個是讓分子變大。
用的質疑。
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第三步:數量與聲量雙贏的關鍵
因此,將客群鎖定在這些人身上,盡量配合他們的需
法做到「既能增加刊載的論文數(才有賺頭)、又能
他們的需求是什麼?主要的,一本「快又好上又有IF」
夠提高IF(才能吸引更多人投,更有賺頭)」這兩個
的期刊;次要的,「審稿人」是種學術聲譽、「獲邀寫
本來會互相衝突的目標。所以這個時期的重點,就變
綜述文章」是種學術聲譽、擔任期刊的「客座編輯」是
成如何培養一群忠實顧客;這些顧客既是審稿者也是
種學術聲譽,而這些學術聲譽通常很難從傳統期刊上得
投稿人,還是「食好鬥相報」,替期刊宣傳的義工。
到。所以,在審稿人的選擇上、在綜述文章的邀稿上、
經營策略的關鍵就在「同儕審查」。
在客座編輯的邀請上,要多多給這些有需求的人機會
利用這些策略得到初步的IF之後,接下來便是要想辦
一般對傳統期刊最詬病的地方,就在於審稿時間過 長。以生物學的論文來說,傳統期刊光初審,審個 兩、三個月是常事;如果加上來來回回的修訂,一篇 文章從投稿到接受,半年左右都算快的了。也因此,
求,就有可能網羅住這些數量龐大的客戶階層。
(但不能全部,以免被抓到攻擊把柄),然後輔以「適 當的」同儕選擇以及審查進行的策略,那麼上述所提到 的主要與次要需求就能夠一次滿足。 那什麼是「適當的」同儕選擇及審查進行的策略呢?
對於許多正在攻讀博士學位、做博士後研究、應徵學 術專職、為升等拼搏、煩惱計畫經費的人來說,他們 對論文需要的急切程度,通常不是這種來來回回要半 年以上才看得到最終審稿結果的期刊所能滿足的。也
第四步:關鍵配套的同儕審查
要滿足主要與次要需求的同儕審查,可以這樣子進行:
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1. 先收集夠多的「同儕」名單以及他們的聯絡方式。 這不難,每個大學教師的e-mail網路上都找得到,其 他期刊每篇論文的通訊作者e-mail也都找得到,更不
科技報導 修得不錯了,足以刊登。 以上這五點作法一貫下來,可以達到六個環環相扣的 效果:
要說現在許多學術交流平臺上面有更豐富的人力資 源,而這些都是架構「同儕」資料庫的基礎。你甚
1. 還是都有同儕審查。
至還可以對資料內的名單做更細緻的分類,特別標
2. 還是有少部分的論文會被「合格」的同儕審到。
明哪些是老鳥、哪些是菜鳥,這是很有用的資訊。 2. 收到稿件後,從這個資料庫裡找十個人(最好是老 鳥、菜鳥各半);不用精挑細選,如果收的是一篇 跟神經科學有關的論文,那麼資料庫裡面只要是在 生科系任教的、在生物學領域發表過論文的都可 以,寫信詢問他們擔任審稿人的意願(而且只給十
3. 還是有少部分的論文需要經過痛苦的大修過程才能 被接受。 4. 如果有人質疑這本期刊同儕審查不確實,那些被不 合格同儕審到而輕鬆上榜的人不會出來講話、那些 隨便審審就交差的同儕們也不會出來講話。
天的審稿期限)。如果兩天內有三人同意了,就開
5. 會出來抗議的,是那少部分剛好被挑中的「合格」
始審稿程序;如果兩天內不足三人,就趕快再從資
同儕,因為他們真的在短時間內加班認真審,結果
料庫裡挑人詢問。重複此方式約二到三輪,若還是
卻被質疑,當然會很不爽;那些論文經過痛苦大修
不足三人,那就由期刊編輯自己或是編輯的熟人下
才被接受的作者們也會很不爽,因為他們修得很痛
去湊數。
苦,而且還來來回回一段時間,結果被質疑,當然
3. 審稿人如果在第五天還未交審稿意見,就開始每天
很不爽。所以只有這兩類人會出來大聲抗議!
催,如果在第八天還沒審完,你還有三種解決方
6. 因為聽見了抗議質疑的聲音,大家可能就會覺得那
式:(1)若是三個裡面有兩個已經回覆,那第三個
本期刊大概沒問題;質疑它的,不是派系鬥爭就是
就不理他,以這兩個意見為主;(2)若只回來一
見不得人家好的那種。
個,那沒回來的兩個也不用理,由期刊編輯自己或 是編輯的熟人下去湊數;(3)若三個都還沒回來, 那就再從資料庫裡找其他人,整個程序再來一次。 4. 記錄每個審稿人的回覆速度,快的,那下次就再找 他;審稿意見寬鬆的(嗯,「願意給年輕人機會」 可能是個較好的修辭),下次再找他,因為比較好 配合嘛!甚至還可以考慮像超商那種「集點數」的 回饋制度,讓這些審得快又願意給年輕人機會的同 儕們,可以享受諸如換現金或OA享折扣的好處。
第五步:環環相扣的雙贏循環
在這樣新穎(或許有人已經用過了)的出版機制運作 下,「既要提高收稿量、又能增加IF」這兩個本來會 互相衝突的目標,就能得到完美的調和。因為這一 連串的作法會讓這些既是本社的審稿人也是本社的作 者,逐漸對於本社所出版的眾期刊產生離不開、也不 想離開的依賴;逐漸地,他們現在與未來的論文稿件 也大多會集中到本社所出版的眾期刊,當然在引用上
5. 即便三個審稿人都建議退稿,期刊編輯還是有權力
也就會更加集中到本社的眾期刊。再者,一旦期刊的
以大修(major revise)為意見讓這篇論文有起死回
論文數大增,因為OA的關係,被別人看到進而引用的
生的機會;如果審稿人要求作者修改的意見過多,
可能性也會跟著增加,在這兩個增加引用的因素加成
期刊編輯也有權力只要求作者修改哪些部分就好;
下,即便無法大幅抬高IF,但不讓IF掉下來,則是綽
即便作者只是隨便修修,期刊編輯也有權力認為他
綽有餘。
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更何況這種藏不住的好事,也會在這些審稿人、作者
法。更遑論這些年各期刊努力操盤IF的作法,更把這
同儕間口耳相傳地傳開來,即便外人對出版社的各期
個參數連作為圖書採購依據的價值都削弱了。也就是
刊有所批評,這些已經把身家押在本出版社眾期刊上
說,IF作為一個「論文優劣」評判制度的基礎,在先
的審稿人兼作者們,一定會出來「仗義執言」,幫出
天就不足、後天更失調的狀況下,已經到了非得改變
版社捍衛屬於他們的尊嚴。所以光靠這種「與人為善
不可的時候了;而OA的做法,正是加速這個後天失調
的正向循環」正常發揮,就可以在「一切合法」的狀
的主因。也就是說,如果一本OA期刊能在確保同儕
況下,完美的協調「既要提高收稿量、又能增加IF」
審查的品質下,維持合理的出版量,那麼它不會是問
這兩個本來會互相衝突的目標。
題;只是出版者在商言商,OA期刊業者很難擺脫犧牲
以上OA期刊的賺錢企畫,不知道有沒有哪位金主願意 投資?
品質以大量獲利的誘惑,也才有本文前述那些操作手 法上下其手的空間。 因OA期刊的盛行所引起的同儕審查「質變」等問題,
但是,在賺錢之前⋯⋯(言歸正傳)
如果仔細思索,那都是在「學術研究」這一行變成了 大型產業之後,原先運作在人數有限的科學社群中,
「制度」不是真理,需要隨著實施的環境、規範的事
那些學術互助機制該如何調整的問題。如果我們都同
務,以及適用的人們等變化而調整。就跟生物體演化
意OA期刊的興起、大量出版是個回不去的趨勢,那
一樣,結構與功能搭配的最佳化,一定得從所生存的
「同儕審查」無法良好運作,也一定是個回不去的趨
環境條件來看,才能得到有意義的解釋。
勢。所以整個學術出版的市場,會慢慢形成兩種不同 性質的平臺——「作為學術交流」(不強調同儕審查)
雖然計算IF是個定義明確、可充分量化比較的方法, 但這並不代表以IF為基礎的評價方式就一定最好。因 為IF的核心概念都是以論文被引用的次數多寡為依 據,但一篇論文可能被引用在引言(introduction)作 為發想的依據,卻也可能是作為被推翻的目標;可能
與「呈現學術價值」(貫徹同儕審查)——就筆者個人 的觀點,也是回不去的趨勢。唯有如此,才有可能善 用有限的「合格」同儕的有限時間。而屆時,學術界 又該用什麼指標來作為學術評比的參考依據,可能也 需要作分門別類的考慮了。
在討論(discussion)中被引用為正面的佐證,也可 能被引用為謬誤的批判對象;更僅僅可能是在材料與 方法(materials and methods)中被用來當作是實驗方 法的參考依據,跟論文所研究的主題並無直接關。而 且這些不同意義的引用,都不是在被引用了「一」次 的字面意義上就看得出來的。那就像是,一部票房很 好的電影不一定是部好電影,而是因為賺錢所以很值 得推薦給戲院進片,但不一定值得推薦給觀眾;同樣 的,一本IF很高的期刊未必是本好期刊,但IF高意味著 讀的人多,所以值得推薦給圖書館採購,但不一定值 得推薦給研究者。 所以拿一個本質上適合圖書館採購者的參考依據來評 量研究者的成果表現,基本上就是一個有缺陷的作
延伸閱讀
Clarivate, Web of Science Journal Evaluation Process and Selection Criteria. https://reurl.cc/e3MVm7.
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共同刊載
再次看見「甜甜圈」黑洞! 事件視界望遠鏡 解密銀河系中心的「巨獸」
科技報導 (與《科學月刊》630期共同刊載)
採訪撰稿|
趙軒翎/本刊副總編輯。
Sgr A* 距離地球 2 萬 7000 光年,具有 400
萬個太陽質量,是目前已知離我們最近的超 大質量黑洞。(EHT Collaboration)
共同刊載
SciTech Reports
9
2019年4月第一張室女座A星系(Messier 87, M87)中心 的超大質量黑洞(supermassive black hole)影像,讓黑 洞從神祕且難以想像的概念中鮮活地展現在世人面前。 然而,這僅僅是廣大宇宙中的一個黑洞,我們能否看見 其他黑洞? 三年後,事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope, EHT)團隊揭開了第二個超大質量黑洞的影像。 EHT將全球多座毫米波
次毫米波望遠鏡陣列連結起
來,形成一個有如地球般大小的巨大虛擬電波望遠鏡,
2019 年 4 月拍攝到的第一張黑洞影像——室女座 A 星系中心的超
以此看見黑洞。在2019年所發表的M87星系黑洞,是以
大質量黑洞。(The Event Horizon Telescope Collaboration)
他們在2017年為期十天的觀測數據所產出。同一個時 段,EHT也觀測了另外一個位於銀河系中心那個很可
直到今(2022)年5月12日臺北時間晚間9點7分,EHT
能是黑洞,但仍缺直接證據的大質量緻密天體——人馬
舉辦全球同步的記者會。位於臺灣的中央研究院、美
座A星(Sagittarius A*, Sgr A*)。這幾年間,EHT團隊
國華盛頓特區、德國慕尼黑、智利聖地牙哥、日本東
陸續發表了多幅M87星系黑洞的相關影像,卻一直沒有
京、墨西哥市,以及中國上海七處的團隊成員,共同
Sgr A*的消息。
宣布一個重大成果——EHT用觀測數據證實了銀河系中
透過單一電波望遠鏡,僅能看見銀河系中央有個很強的電波源。而透過電波望遠鏡陣列(例如卡爾 央斯基極大陣列,Karl Jansky Very Large Array)可以看見它的微懸臂特徵。這次超過 300 人的 EHT 團隊中,他們運用散布於全球的八座電波望遠鏡陣列,形成一個有如地球大小 的巨大虛擬電波望遠鏡,使我們能透過直接的影像證據,證實銀河系中心的大質量緻密天體——Sgr A* 就是個黑洞。(EHT Collaboration)
10
共同刊載
心的Sgr A*,就是個黑洞! 「40年前,我剛拿到博士學位,有人問我『我們能研究 黑洞嗎?』,我回答他『不可能,黑洞太小、訊號太微 弱,也太遠了。』40年後,我們做到了!」中央研究院
科技報導 看的不是黑洞本身,而是透過黑洞周圍發光的氣體來 做觀測。這些氣體在黑洞周圍以近似光速旋轉,繞M87 星系黑洞一圈要數天到數週,然而繞Sgr A*的氣體只要 幾分鐘就可以繞完一圈。賀曾樸說道,這表示在EHT
院士暨中研院天文所特聘研究員、同時也是代表臺灣團
觀測的十天當中,Sgr A*的結構因為氣體旋轉一直在快
隊出任EHT董事的賀曾樸這麼說。
速變化,使得觀測難度提高許多。EHT科學家陳志均 (Chi-kwan Chan)形容,「像在拍一隻追著自己尾巴
這個黑洞好難拍
跑的小狗」。除了旋轉速度之外,從地球看向銀河系中 心,還會遭遇其他氣體團塊的干擾,而導致成像扭曲,
上次看見的M87星系黑洞,與地球距離5500萬光年,具
因此若要得到如M87星系黑洞般清楚的照片,校正技術
有65億個太陽質量;而這次的Sgr A*,則距離地球2萬
和成像方式就得重新開發,且勢必更為複雜。這使得團
7000光年,是目前已知離我們最近的超大質量黑洞,有
隊得花更多時間、更為小心地處理手中的觀測數據。
400萬個太陽質量。相較起來,Sgr A*比M87距離地球
在美國華盛頓特區的記者會現場,加州理工學院副教
近,雖然兩者都屬於超大質量黑洞,但Sgr A*的實際大
授布曼(Katie Bouman)則用了另外一種方法形容分析
小和質量都小了2000倍。
Sgr A*影像的困難度。她說,用EHT觀測黑洞,就像是
由於光無法從黑洞中逃出,因此科學家若要看見黑洞,
在缺鍵的鋼琴上彈一首曲子,我們可以透過剩下琴鍵
SciTech Reports
共同刊載
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彈奏出的旋律,辨識出是哪首曲子,然而Sgr A*黑洞的
爪的手勢來代表它。這隻黑洞巨獸的第一張影像與2019
狀況就像是這首曲子不僅在缺鍵的鋼琴上彈,甚至邊
年的M87星系黑洞一樣,呈現一個環形,再次驗證了愛
彈邊轉調。
因斯坦的廣義相對論。「黑洞外的強大重力,足以彎曲
EHT的影像分析團隊必須要搞清楚這首曲子完整的樣 子,但缺漏之處有各種可能性,該怎麼做才好?團隊決
光子的運動軌跡,在幾乎圓形的黑暗球狀陰影外,會有 一圈明亮的光環。」新聞稿中這麼描述。
定先把各種可能性都模擬出來,並且用不同演算方式模
2020年的諾貝爾獎物理學得主德國天體物理學家根
擬出上百萬個符合EHT觀測數據的黑洞影像,結果他們
策(Reinhard Genzel)和美國天文學家吉茲(Andrea
發現這些影像可以依照特徵分成四大類,其中三類的黑
Ghez)透過長期追蹤銀河系中心恆星運行的軌道,發
洞影像都呈現甜甜圈或環形,只有一類不是。接著團隊
現許多恆星會繞著一個中心旋轉,間接地證實銀河系
不斷透過觀測數據模擬,終於有足夠的證據證實Sgr A*
中心可能有個超大質量黑洞存在。而這次EHT團隊的
黑洞依然有著甜甜圈的外型。
Sgr A*黑洞影像,則提供了一個直接的觀測證據,而且 還比根策和吉茲的觀測更接近黑洞本體。賀曾樸在記者
看見第二個黑洞的科學意義
會上表示,兩位諾貝爾物理獎得主觀測的S2星離Sgr A*
EHT團隊將Sgr A*黑洞戲稱為「潛藏在我們家園後院的
EHT的觀測則比他們近了1000倍!僅僅一張影像,背後
巨獸」,更在記者會拍照時請與會貴賓以右手比出似獸
代表的是我們對於自家後院的巨獸有了更多了解。
有120個天文單位(Astronomical Unit, AU)之遙,而
12
共同刊載
科技報導
此外,賀曾樸也說,如果僅是2019年M87星系黑洞的影
工作環節中,包含EHT計畫管理、撰寫觀測提案、收集
像,仍有很多人不相信我們真的能看到黑洞,第二張黑
數據、校正數據、影像成像、透過各種理論對黑洞結構
洞照片的重要意義,在於可以驗證和說服大家我們的運
進行建模、撰寫論文,以及大眾科普等。
作模式是正確的。
那一年,差點錯失觀測銀河系中心的良機
而較少人知道,臺灣團隊是讓這次Sgr A*黑洞觀測順利 進行的救星。 EHT團隊集結多臺世界各地的電波望遠鏡,但並非每一
這次能順利公布Sgr A*黑洞影像,臺灣團隊的貢獻有目
次觀測都會派上所有的望遠鏡,要看每次的目標位置而
共睹。
定。在觀測銀河系中心時,南極望遠鏡具有非常關鍵的
臺灣在這次Sgr A*黑洞影像觀測的八座電波望遠鏡中 支援了其中三座,包含次毫米波陣列望遠鏡(SubMillimeter Array, SMA)、馬克斯威次毫米波望遠鏡 (James Clerk Maxwell telescope, JCMT)、阿塔卡
角色,如果沒有它,觀測基線(也就是兩座望遠鏡間最 遠的距離)可能就不夠長,不足以讓我們看到Sgr A*。 中研院天文所研究員陳明堂提到,當年南極望遠鏡差點 沒辦法運作,因為他們少了一臺「高精準原子鐘」。
瑪大型毫米及次毫米波陣列望遠鏡(Atacama Large
前面提到EHT的運作原理是透過串連世界各地的電波望
Millimeter/submillimeter Array, ALMA)的建造與運作;
遠鏡,形成一個虛擬的巨大望遠鏡,進而提高它的解析
整個EHT計畫涵蓋全球超過300名研究員、工程師,約
度。為了要達到這個目標,在這些位置相差很遠的望遠
有40名來自臺灣,大多來自中研院天文所,參與在不同
鏡裡,所有儀器都得精準同步操作,才可以一起收到後
EHT 團隊將 Sgr A* 黑洞戲稱為「潛藏在我們家園後院的巨獸」,在記者會拍照時也請與會貴賓以右手比出似「獸爪」的手勢來代表它。(中 央研究院提供)
共同刊載
SciTech Reports 續能分析的數據。因此,科學家需要在每一個望遠 鏡站點設置「氫原子鐘」(H-maser),作為同步訊 號源。
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隊穩定運作。 近年來他們關注於培養年輕一輩的研究員,因而在EHT原 有的科學理事會(Science Council)外,又多新增了青年
當時的南極望遠鏡沒有經費、一時半刻也沒辦法取
科學理事會(Junior Science Council)。這兩個理事會主
得一臺可用的氫原子鐘,眼看就要開天窗無法參與
要功能是設定這個觀測計畫要討論的科學議題,設立青年
重要的觀測之際,由於臺灣參與的格陵蘭望遠鏡還
科學理事則會希望能讓年輕學者有更多的發聲機會。賀曾
沒有開始運作,於是我們伸出援手,將原子鐘借到
樸說,現在團隊中的主要領導人仍多為年紀較大的白人男
南極,支援了該次的觀測。「很高興能在這個關卡
性研究員,但透過這幾年的經營,他們也逐漸培育了能夠
上,貢獻我們的力量。」陳明堂說。
在團隊中挑起大樑的女性青年研究員,例如目前在科學 理事會的小山翔子,以及在青年科學理事會中的羅夢柔
EHT邁向下個世代
2014年啟動的EHT,經歷了八年的營運,也有了一 些令人驚豔的成果,但他們不能停下來,因為還有 太多想要知道的。 美國國家科學基金會(National Science Foundation, NSF)補助推動的次世代EHT(next generation EHT, ngEHT)預計納進更多臺位於世界上不同角落的電 波望遠鏡,像是提供經費讓小型的電波望遠鏡能夠 調整成可以加入現有EHT望遠鏡觀測的模式,藉此 提高解析度,將黑洞看得更清楚更仔細。 賀曾樸形容,EHT就像一個破碎的鏡子,當你把愈 多碎片拼起來,自然可以看到更多影像、減少漏掉 資訊、錯誤的可能。隨著更多電波望遠鏡的加入, 也能使團隊看到宇宙中較弱的訊號源,更有機會能 看見黑洞噴流或它捕捉周圍物質的過程。 EHT團隊從望遠鏡到參與人員的規模一直在不斷擴 大,即使團隊有共同目標,依然不免陷入人多嘴 雜、事情更多又更難得到讓所有人滿意結論的狀 況。賀曾樸說,「即便再不願意,只要超過兩個人 的事情就會牽扯到政治。」身在EHT董事會中的他 描述,EHT董事會議四週一次,從執行團隊的進度 追蹤、經費的來源、論文投稿、記者會發布等大 事,一路到論文作者排列順序、團隊中爭端、騷擾 等瑣碎的事件,都需要討論出一個制度,來維繫團
(Cristina Romero-Canizales),兩位分別是中研院天文所 的訪問學者以及博士後研究員。 至於要在逐漸擴大的EHT團隊中,讓臺灣依舊佔有一席之 地,甚至讓世界看見臺灣的重要性,團隊從一開始就設定 好了長遠的策略。賀曾樸說,在30年前中研院天文所剛成 立之初,就強調不只是使用國際上的望遠鏡,更要自己投
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共同刊載
科技報導
入建造望遠鏡及相關儀器。累積至今,在EHT現有的11
答,「你知道我們不會為了得獎而去做研究」。正當
座望遠鏡中,臺灣團隊投入建造及營運的就有四座。陳
我想著這就是可以預料的科學家回答時,他話鋒一
明堂說,「臺灣小國寡民,資源有限,做不來大型的儀
轉說道,「讓我換個方式回答你的問題,我們可以
器,但是我們掌握夏威夷和格陵蘭的位置,所有要觀測
用三種方式了解重力與黑洞:第一個是『聽』,這
黑洞的計畫,若需要使用這些儀器,就必須跟我們合
也就是重力波(gravitional wave)研究,雷射干涉重
作。」在夏威夷有SMA和JCMT這兩座,加上位於地球
力波天文臺(Laser Interferometer Gravitational-Wave
最北端的格陵蘭望遠鏡(Greenland Telescope, GLT),
Observatory, LIGO)團隊獲得了2017年諾貝爾物理獎;
以及全球最大的電波望遠鏡陣列——ALMA,都有臺灣
第二個是『感受』,觀測到S2星繞銀河系中心超大質
製作的儀器以及臺灣團隊維繫著觀測運作。
量天體的軌跡,是2020年諾貝爾物理學獎的得主;第 三個就是實際『看到』,而EHT用黑洞的影像讓大家
改寫重力研究
真的能看見重力。」 「我們在做的是非常基礎的研究,我們研究重力,而黑
在與賀曾樸院士訪談的尾聲,我想起EHT團隊於2021
洞是我們的實驗室,」賀曾樸說,「而我們的成果正在
年獲得了獎金高達300萬美元、有科學界奧斯卡獎之
改寫這個領域。」
稱的「突破獎」,很好奇團隊會不會期待哪一年獲得 諾貝爾獎的肯定?賀曾樸聽到我的問題,笑了一下回
焦點話題
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第四劑COVID-19疫苗開打了,由以色列 經驗初窺第四劑的保護力與持久性
蔣維倫/泛科學PanSci專欄作家、故事專欄作家、udn鳴人堂專欄作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。喜歡虎 斑、橘子、白底虎斑和三花貓。
先說結論:對年長者而言,第四劑疫苗有機會降 低約七到八成的死亡風險。
在以色列開放接種第四劑後的一個月內,第四劑降低 了74%的死亡風險;而重症或住院風險,也減少了將 近六到七成(表二)。雖然在對抗感染上,表現勉強 及格,但此處統計顯示第四劑能提供五成的保護力, 也能帶給醫療體系一定的舒緩空間。
臺灣於今(2022)年5月16日起開放部分對象接種嚴重 特殊傳染性肺炎(COVID-19)第二次追加劑,即俗稱 的第四劑COVID-19疫苗。第四劑有效嗎?持久嗎?保 護效力到底如何?
表一|以色列第四劑接種者的身體狀況統計
年齡中位數
72 (67~78)
癌症
5%
慢性腎臟病
18%
慢性堵塞性肺病
6%
心臟病
23%
實體器官移植
<1%
第四劑疫苗,有效嗎?
體重過重
27% 2%
步討論之前,我們應當先了解,在以色列打第四劑的
嚴重肥胖 鐮刀性紅血球
<1%
吸菸
11%
第二型糖尿病
33%
COVID-19疫情之下,以色列是全球首個執行第四劑疫 苗政策的國家。該國於今年1月3日起推動60歲以上長 者或免疫力缺陷者接種第四劑(和俗稱之第三劑間隔 四個月),而美英等國也隨後宣布類似的政策。以色 列此批接種相關數據的研究結果在4月底刊登於《新英 格蘭醫學期刊》(New England Journal of Medicine), 讓我們得以一窺:第四劑,有效嗎?
首先這類研究受限於政策所設定的施打對象,所以進一
人,他們的身體狀況如何呢?研究統計分為「接種第四 劑」和「接種三劑」兩組。在以色列此疫苗政策中,接 種者皆是年長者,且多數都有重症高風險體質,如:糖 尿病、過胖、心臟病、腎臟病等(表一)。 而最終的統計結果證實:第四劑,有效!
(資料來源:Magen et al., 2022)
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(123RF)
這項研究的結果強烈表明,與僅三劑疫苗相比,接種 四劑輝瑞
BNT(Pfizer
BNT)疫苗提供明顯的保護
力。且此研究的時間為Omicron變異株在以色列的流行
表三|施打第四劑疫苗後抗感染與防重症效 力的變化趨勢
期(2022年1月3日∼2月18日),極具參考價值。
與施打第三劑相較的比值
施打第四劑後 的週次
抗感染
預防重症
第二週
1.5(1.5~1.6)
2.4(2.0~2.9)
第三週
2.1(2.0~2.1)
2.9(2.3~3.6)
續更久,至少在研究期間沒看到衰退。
第四週
2.0(1.9~2.1)
3.5(2.7~4.6)
表二|接種第四劑疫苗的保護力
第五週
1.7(1.6~1.7)
3.4(2.5~4.7)
第六週
1.5(1.4~1.6)
4.3(2.6~7.1)
第七週
1.2(1.2~1.3)
N/A
第八週
1.1(1.0~1.2)
N/A
那接下來的問題是:保護力能維持多久?
第四劑疫苗,持久嗎?
先說結論:第四劑能增強「抗感染」,但效力似乎僅 維持數週;但強化「避免惡化重症」的能力似乎能持
預防有症狀感染 預防病況需住院 預防惡化成重症 預防死亡
保護力(95%信心區間值) 55%(53~58) 68%(59~74) 62%(50~74) 74%(50~90)
此部分的保護力是相較於僅施打三劑,接種四劑防
止前述狀況的比例。如對於有症狀感染有 55%保 護力,代表第四劑施打後,相較僅施打三劑減少了 55%的有症狀感染。(資料來源:Magen et al., 2022)
此處數值代表相較於第三劑疫苗後同時期的防感
染、重症保護率比值。數值愈大,代表第四劑疫苗
的效果愈好;數值愈接近 1,代表二者效果接近。
括號內為 95%信心區間值。(資料來源:Magen et al.,
2022)
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SciTech Reports 從表三可以發現,第四劑疫苗可帶給人體更強大的抗
COVID-19染疫隔離
感染和預防重症的能力。但抗感染的保護力似乎在第
家隔離
四週達到最高峰,其後隨時間下滑;到第八週時,接 種四劑或三劑的「抗感染」效果就相差無幾。 但最重要的「避免惡化重症」能力,似乎就持久許多。 打了四劑的長者,持續有著較佳的「避免惡化重症」保 護力,且在整個研究期間都未見衰退。換言之,年長者 接種第四劑,能有效地減少重症機率以及死傷。但避免 感染的效果,僅能保持約數週。
照護假」的架構,以提高民眾居
照護的意願,進一步減緩醫院的負擔。
保持冷靜,繼續前進。 Keep Calm and Carry On. 〔註〕上述第四劑的研究,都是針對「年長者」。因為以色列發現年輕人 接種第四劑,抗感染能力輝瑞/ BNT 疫苗僅有 30%和莫德納(Moderna) 疫苗僅有 11%,效益不如年長者。
延伸閱讀
整體而言,雖然施打四劑疫苗有幫助,但為避免年長者 大量感染、塞爆醫院,僅仰賴疫苗接種的策略是不夠 的(更別說有些長輩堅持不打疫苗)。採取「特定場 所強制口罩」加上「特定條件居家隔離
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照護」的政
策,才是舒緩醫療量能、減少死傷的主軸策略,且應 成為恆久且長期的法律規定。建議行政院可思考「法定
1. Ori Magen et al., Fourth Dose of BNT162b2 mRNA Covid-19 Vaccine in a Nationwide Setting, New England Journal of Medicine, Vol.386(17): 1603-1614, 2022. 2. Yinon M. Bar-On et al., Protection by a Fourth Dose of BNT162b2 against Omicron in Israel. New England Journal of Medicine, Vol.386(18): 17121720, 2022. 3. Gili Regev-Yochay et al., Efficacy of a Fourth Dose of Covid-19 mRNA Vaccine against Omicron. New England Journal of Medicine, Vol.386(14): 1377-1380, 2022.
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牽一髮而動全身的發明人名單 從莫德納與NIH專利爭議談起 林殷如
科技報導
專利師、群帆有限公司總經理
近期臺灣嚴重特殊傳染性肺炎(COVID-19)確診人數
物的專利申請案中,僅列莫德納公司的科學家作為發
不斷升高,政府呼籲民眾應盡快接種疫苗,其中莫德
明人,排除了參與研究的NIH三位科學家。
納(Moderna)疫苗便是多數國人施打的疫苗之一。莫 德納公司與其他參與疫苗競賽的大型知名製藥公司不 同,它成立於2010年,在2020年COVID-19疫苗獲得美 國食品藥物管理局(U.S. Food and Drug Administration, FDA)的緊急使用授權 (emergency use authorization, EUA)前,未有任何產品進入市場。 2015年,莫德納公司與隸屬於美國國家衛生研究院 (National Institutes of Health, NIH)的國家過敏和傳 染病研究所(National Institute of Allergy and Infectious Diseases, NIAID)簽署一份進行基礎研究的合作研發 協議,其中包含合作開發新疫苗。COVID-19疫情爆 發後,莫德納公司與NIH便共同合作開發COVID-19疫 苗,2020年時共同研發成功的疫苗稱為「NIH-莫德納
《紐約時報》所提的申請案應是US17/000,215專利申 請案(以下簡稱為'215專利申請案),此'215專利申請 案於2020年8月21日申請,於去年7月29日早期公開。 據報導指出,NIH已與莫德納公司進行一年多的談判, 試圖將NIH三位科學家同時列為'215專利申請案的發明 人,但談判一直未有共識。 令NIH驚訝的是,莫德納公司還曾於2020年7月28日向 美國專利局提交一份聲明文件,該聲明文件中明確寫 出,疫苗研究的過程中雖與NIH三位科學家有所合作, 但莫德納公司基於誠信原則(good-faith),認為NIH 的三位科學家並未共同發明出'215專利申請案的mRNA 序列與其組成物。
COVID-19疫苗」,只是現今大家習慣通稱為「莫德納
此消息見報的隔幾天,去年11月11日,NIH的領導人告
疫苗」。
知媒體,他們考慮將此發明人名單爭議告上法院。去 年11月12日,莫德納公司在社交媒體推特(Twitter)
莫德納與NIH的發明人名單爭議浮上檯面
為其立場進行辯護,寫道「某人是與我們COVID-19
去(2021)年11月9日《紐約時報》(The New York
著,與此疫苗有關的每一個專利申請案,他都是發明
Times)報導指出,莫德納公司與美國政府在疫苗專利
人」。同時又寫道「此mRNA序列是莫德納公司科學
權上意見分歧,NIH不同意莫德納公司在疫苗關鍵組成
家利用莫德納公司的技術自行篩選出來的,未透過NIH
疫苗有關的一件專利申請案的發明人,但這並非意味
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科學家的協助,且NIH科學家直至專利申請後才得知此
也做出貢獻?如果有則應列為'215專利申請案的共同發
mRNA序列」。
明人;但倘若如莫德納公司在推特中所言,此mRNA
讀者看到這裡,應該已產生幾個疑惑,以下整理成三
序列是莫德納公司的科學家,利用莫德納公司的技術 自行篩選出來的,且NIH三位科學家直到專利申請後才
個主要的問題做討論:
得知此mRNA序列,則莫德納公司僅列自家科學家作 疑惑一:明明是爭取專利權,為何NIH卻是爭取將其科
為發明人並無錯誤。
學家列為發明人? 而莫德納科學家與NIH科學家分別受僱於莫德納與
疑惑二:為何NIH要爭取專利權?
NIH,主要工作項目為進行科學研究,因此通常都會以
疑惑三:連美國政府機構與民間企業合作都會有發明人
契約約定其研究成果歸屬於雇主所有,意即分別歸屬
爭議?那麼臺灣產官學研間合作如此密切,該
於莫德納公司與NIH所有。倘若NIH成功爭取讓NIH三
如何避免爭議呢?
位科學家列為共同發明人,那麼NIH及莫德納公司即為
首先,先說明一下此專利申請案目前的狀況,此專利 申請案尚未獲准,意即尚未取得專利權,因此NIH爭取 的是「以後可能取得的專利權」。以下為方便說明,
專利申請權共有人,日後若取得專利權,則此專利權 就會是為NIH與莫德納公司共有。因此接下來讓我們看 看疑惑二。
將「以後可能取得的專利權」略稱為「專利權」。讓 我們先從疑惑一來了解此爭議的緣由。
疑惑一∶明明是爭取專利權,為何NIH卻 是爭取將其科學家列為發明人?
NIH為何要爭取將他們單位的三位科學家列為發明人 呢?從專利法角度而言,除有特別規定或另有約定, 否則發明人擁有申請專利的權利,意即「專利申請 權」,倘若該專利申請案獲准即取得「專利權」。 在通常的情況下,發明人為「專利申請權人」,取得 專利後成為「專利權人」。倘若發明人不只一人,則 這些發明人稱為「共同發明人」、「專利申請權共有 人」,以及「專利權共有人」。 發明人指的是實際進行發明研究的人,也就是對發明構 思產生貢獻的人。因此,僅執行實驗
指令,或對該專
利申請案的發明構思沒有貢獻的人,無法列為發明人。 '215專利申請案的發明構思在於「mRNA序列」本身, 這次事件最大的爭議點在於,NIH三位科學家顯然對莫 德納疫苗的「整體研究」有做出貢獻,但NIH三位科學 家於篩選疫苗中最重要的mRNA序列的發明構思是否
一項專利的「發明人」申請專利後,就成為「專利申請權人」, 待專利獲准後則成為「專利權人」。
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疑惑二∶為何NIH要爭取專利權?
專利權是一種排他權,在專利權有效期間,專有排除他 人實施其專利之權。簡言之,若非經過專利權人的同 意,其他人不能實施其發明,而專利權人本身並不在排 除的範圍內。倘若NIH成功爭取成為'215專利申請案的 專利權共有人之一,則美國政府實施該發明無須經過莫 德納公司的同意。 NIH並非疫苗廠,理論上NIH不會自己實施該發明,但 NIH若能爭取到專利權,則能對經濟價值極高的莫德納 疫苗進行分潤。另一方面,美國政府一直飽受對低收 入國家無法提供足量疫苗的輿論批評,倘若NIH為共同 (123RF)
專利權人,根據美國專利法,NIH背後的美國政府即擁 有將此專利「非專屬授權」給其他疫苗廠去大量製造 疫苗的權利,意即並非僅有莫德納公司能決定要授權 給哪些藥廠去實施此專利的權利,美國政府也有著同 樣的權利。讓我們往下討論疑惑三。
疑惑三∶連美國政府機構與民間企業合作都 會有發明人爭議?那麼臺灣產官學研間合作 如此密切,該如何避免爭議呢?
正因為哪些人對專利案的發明構思產生貢獻是一個難 以釐清的問題,因此發明人名單經常是專利申請案的 爭議所在,甚至是專利訴訟裡經常進行攻防的爭點。 避免此爭議的最佳方式是研發單位(即僱主)與其受 僱人訂立契約,約定受僱人在僱傭關係中所完成的工 作成果歸僱主所有,且各合作單位在進行合作之前, 將往後產出的研發成果、專利申請權、專利權以訂立 契約的方式進行約定。
發明人名單牽動著往後的專利申請權以及專利權的權 利分配,甚至在美國專利案中倘若發明人登載不實, 也可能導致該專利權無效,不可不慎。
後記
若讀者問我,我相信關鍵mRNA序列是莫德納公司科 學家自行篩選出的嗎?身為一名生醫領域的專利從業 者,我個人認為mRNA序列由莫德納公司科學家自行 篩選出的可能性很高。研發疫苗的過程需要許多技術 的支持,而一家疫苗公司應當十分清楚自己公司最核 心的技術是什麼,以及為了達成該核心技術而必須發 展的輔助技術是什麼。輔助技術可以與其他研發單位 合作,甚至共同申請專利,但核心技術必須掌握在自 家公司手裡,讓公司成為專利申請案中的唯一申請 人,進而成為唯一的專利權人,如此一來才能自己掌 握公司的發展方向,不受其他單位左右。
專利申請案的發明人名單應當仔細考量
不僅是需要龐大資金或技術挹注的生醫領域應當仔細區
在臺灣,許多研究人員會將其研發成果申請專利並發
要在一開始制定研發策略時就關注這個議題。否則一旦
表於學術期刊,有時基於人情義理的考量,學術期刊
核心技術的專利權與其他單位共有,往後公司發展時就
中所列出的作者名單非常長。然而,專利申請案中的
如同脖子上被架了一把刀,有太多的身不由己。
分出核心技術與輔助技術,每一個領域的研發公司都需
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不僅指導科研,更傳道授業解惑 科學導師獎的內涵與啟發 劉雨如
學術趨勢
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英國諾丁罕大學遺傳學博士
刊《科學》(Science)的美國科學促進會(American
AAAS表揚對於少數族裔研究者的培養
Association for the Advancement of Science, AAAS)成立
中致力於增加代表性不足的族群(underrepresented
於1848年的美國費城(Philadelphia),會員人數從一
groups)參與研究的機會、並指導他們取得博士學位
開始的78位,一路成長至今已多達12萬名會員,已經
的學者。所謂代表性不足的族群包括了女性、不同族
成為全世界規模最大的科學組織。做為學術界的領頭
裔的人,以及障礙者。提名需要列出所指導的學生名
羊,AAAS也肩負起許多科學研究發展之外的責任,包
單,並且提供畢業學生及同事的推薦信。
世界學術組織中的老字號、同時也是發行頂尖學術期
括提升科學與大眾之間的溝通、學術誠信、科學與科 技產業、科學在社會議題中的聲量、科學在公共政策 中的應用、科學工作者的多元與包容、科學與科技教 育、公眾參與及科學國際合作等,都是在學術研究的 大環境中,不可忽視的重要環節。AAAS透過《科學》 發表的專欄文章,以及舉辦各式會議與獎項,也讓許
科學導師獎頒予科學或工程領域在其學術職業生涯
今(2022)年的導師獎得主荷莉布克曼(Kelly HolleyBockelmann)是美國田納西州范德堡大學(Vanderbilt University)物理系的教授,同時也是「費斯克大學與 范德堡大學碩博橋接學程」的主持人之一。同樣位於 田納西州的費斯克大學(Fisk University)是一所傳統 黑人大學(historically black colleges and universities,
多科學面向的思考在學術界中傳播。
HBCUs),在1964年以前是一所專為黑人設立的高等
AAAS舉辦的獎項有科學外交獎、科學自由與責任獎、
教育機構,大部份位於從前的蓄奴州,目前全美尚有
科學公眾參與獎、科學記者獎、科學導師獎以及最佳
105所HBCUs。費斯克大學自2004年開始與范德堡大
科學書籍。這次要向大家介紹的是目前正開放提名到
學合作,幫助物理、太空、材料、生物科系畢業的學
六月底的2023年「科學導師獎」(The AAAS Mentor
生,取得進入范德堡大學攻讀博士的機會,並提供全
Awards)。此獎項每屆都會頒出兩個獎分別為學術生
額獎學金、學術研究機會及悉心的指導。荷莉布克曼
涯超過25年以上的「終生導師獎」(Lifetime Mentor
自2015年起接任主持人,共有162位學生加入學程,
Award)及少於25年的「導師獎」(Mentor Award), 本屆獎金為各5000美元。
126位學生取得碩士,112位順利橋接進入博士學程。 終生導師獎則由史丹佛大學(Stanford University)的
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學術趨勢
科技報導
化學系教授貝多茲(Carolyn Bertozzi)獲得。貝多茲
疫情期間受到很大的衝擊,尤其是在去(2021)年10
在2003年開創生物正交反應(bioorthogonal chemistry)
月,巴西總統波索那洛(Jair Messias Bolsonaro)簽署
研究領域,使得即時觀察生物體內的生物分子成為可
刪除了90%的聯邦科學研究經費。獲獎的這三位科學
能,2010年成為首位獲得勒枚爾森—麻省理工學院獎
導師們,雖然都感到相當失望無力,但仍然努力讓學
(Lemelson-MIT Prize)的女性。身為化學研究領域中
生們看見光明的未來。
少數的女性,貝多茲也是一位出櫃的女同志,2007年獲 頒LGBT科學家年度獎。2014年美國化學會(American
《自然》在報導中,將三位得獎科學導師們的指導心
Chemical Society)發行首份同儕審核開放取用期刊ACS
法整理分享出來。首先獲頒終身導師獎的曼克,鼓勵
Central Science,並宣告這份期刊完全免費開放給大
學生們自主負責。在巴西的實驗室裡,少有博後或是
眾;而ACS Central Science的第一位主編就是貝多茲。
技術員協助,因此博士生就是主要維持實驗室運作的
貝多茲在化學及生物化學領域指導過許多學生。2015 年之前,她在加州大學柏克萊分校(University of California, Berkeley)服務了20年,之後轉到史丹佛大 學,這些年來一共指導了270位博後、研究生、大學 生,其中有52位來自代表性不足的族群,也都順利取得
成員。曼克不會緊迫盯人的頻繁詢問學生進度如何, 比較鼓勵學生學習自己管理自己的時間、找到適合自 己的步調、學習對自己的研究結果負責,這對於培養 師生彼此的信任感相當重要。巴西的學生經常有機會 在開始博士學程之前,親身體驗許多不同的實驗室,
博士學位。貝多茲源源不絕的活力與對科學的熱情,讓
所以對於未來加入實驗室的情況很清楚;但即便如
她成為許多人心中的典範,由於她不吝於分享個人在化
此,仍然會有不適應的問題發生。曼克教授相當清楚
學領域中發展的經驗,一直也讓許多學生在她的言談之
並不是每一個人都適合實驗室工作,並且完全能夠體
中得到學術上的啟發。
諒想要離開科學研究工作的學生。 曼克希望鼓勵更多人加入科學研究,15年前就開始對
《自然》「科學導師獎」得主的指導心法
大一學生開設生醫科學課程。或許可能會有人覺得這 個年紀要做認真的科學研究還太早,不過進入實驗室
除了AAAS,總部在英國、擁有超過175年歷史的施普
讓年輕的學生們體驗實驗工作,才能知道這是不是自
林格.自然(Springer Nature)出版社集團一樣提供了
己希望的未來生活;而讓年輕的孩子們多接觸實驗室
導師及終生導師獎。只是不同於AAAS提名範圍只限美
環境,也能增加他們參與科學研究的意願。另外,曼
國學者,《自然》(Nature)每年聚焦在不同的國家,
克教授也不遺餘力地協助有需要的學生爭取獎學金,
並且提供的獎金則是雙倍於AAAS的一萬美元。今年
但他會要求學生寫出可行的研究提案,然後針對這份
《自然》的視野來到亞洲,提名徵求新加坡的學者,
提案的每一個面向進行討論,並不是讓學生白拿獎學
相當令人期待。
金。如果有必要,他甚至也會在寫作上幫點忙,雖然
上一屆《自然》的獎項頒發給巴西的學者,終生導師獎
這樣的做法頗費心力,但也相當值得,他認為科學家
得主是任教於聖保羅大學(University of São Paulo)的
的訓練有機會能為學生們帶來更好的生活。
分子生物學家曼克(Carlos Menck),導師獎則由里約
費拉迪的指導風格相當受到評審們欣賞,提名她的學
熱內盧聯邦大學(Federal University of Rio de Janeiro)
生寫道:「費拉迪教授不只是我們的老闆,她也是團
的免疫學家費拉迪(Alessandra Filardy)與州立隆德里
隊的一員,給我們非常完整的訓練及能力,在研究
納大學的藥學家維理(Waldiceu Verri)共同獲得。
領域繼續努力。」她每週都會與學生個別談話,主要
巴西科學研究界在嚴重特殊傳染性肺炎(COVID-19)
討論科學,也很願意聽學生們訴說他們遇到的其他問
學術趨勢
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題,並提供支持或推薦學校有的服務。憂鬱和焦慮在
況或是家庭義務需要額外的協助時,才能彼此有個照
大學生當中並不罕見,如果學生們覺得自己狀況不太
應。他也非常鼓勵學生們與學校裡的其他實驗室合作,
好,需要花一點時間與家人相處,她都不會反對。她
畢竟沒有人是全知全能的,大家一起合作也可以讓其他
甚至會和遭遇挫折的學生們分享自己的失敗經驗、以
實驗室跟著一起成長。
及克服問題的過程與方法,藉此建立彼此的信任、讓 學生們更自在的面對問題。 費拉迪深深的了解,並不是每一位學生都想要繼續做 研究,巴西的大學最近面臨很大的困難,所以她也很 鼓勵學生們考慮其他學校或是產業。如果學生們選擇 離開學術界,她都相當尊重,並且認為不論他們未來 在哪一個領域,擁有良好的科學訓練對他們的發展都 是好事。一直以來,她都相當鼓勵學生參加科學會 議,在疫情期間,她也鼓勵學生們多去參與線上研討 會,因為這是建立人際網絡最好的方法之一。她曾對 學生表示:「如果你只是待在實驗室,不跟任何人說 話,誰會知道你在做什麼?」並且自己也以身作則, 與國內外許多的學者合作研究。 另一位獲獎者維理則相信多元能創造更友善、少攻擊、
用心指導,培育優秀人才
古語有言:「師者,傳道、授業、解惑也」,而「有 教無類」的古諺也警惕師者面對各種背景的求學者, 都必須平等對待。而即使在現代自由的學術研究環境 中,每一位實驗室經營者都有不同的風格和做法、每 一個實驗室都有不同的氛圍,師者的責任仍然沒有改 變。本文介紹的獎項頒予了育才無數的學術指導者, 並且分享了他們培育優秀人才的心法。從獲獎者的經 驗中,可以看到他們對於學生們由衷的關切,從學生 的角度出發,提供最恰適的協助;而每一位得獎者的 學生除了從指導老師身上學習學術研究訣竅,也習得 為自己負責任及團隊合作的方法,在在都是無價的人 生珍寶,相當值得學習借鏡。
也更能接納每一個人的環境,因此他致力於支持 多元背景的學生。維理非常體諒學生們都可能有 不同的人生狀況,會要求學生誠實的告訴他,再 依此商討安排研究學習進度。比如說他的一位博 士班學生有三個小孩,在了解學生對於家庭義務 的需求之後,他們雙方都同意,學生不用天天都 來實驗室,但會在他能力所及的範圍內,將研究 做到最完整的程度。此外,維理相當重視團隊合 作,在面試實驗室新成員時,他最在意的是潛在 新成員與實驗室裡其他成員合作的意願。因為在 他的實驗室裡,沒有一個人是單 獨工作的,他們都在發展團隊計 畫並且需要團隊合作。維理認為 自己無法隨時在學生們的身邊, 所以他們必須學會互相學習、彼 此支持。維理會盡力確保每一位 學生都感覺到融入與受到歡迎, 唯有如此,在學生們因為健康狀
(123RF)
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隨張老師搭上遊艇,以「科學眼」看世界 讀《環球科學札記》 巫紅霏
《小達文西》主編、《中華科技史學會學刊》主編。
張之傑老師的科普力作《環球科學札記》出版,立刻 寄給我一本,希望我能寫篇書評。張老師的科普寫作 能力不容置疑,接到任務自然是欣然答應。 1996年,筆者從臺大動物研究所畢業,輾轉到錦繡 出版公司工作,張老師以顧問身分主持錦繡編輯部編 務。錦繡編輯部分為四個編輯室,我任職童書部門, 張老師可說是我從事科普寫作的啟蒙老師。2008年, 張老師邀我加入中華科技史學會,開始涉獵科學史, 2013年從張老師手中接下《中華科技史學會學刊》主 編職務,以迄於今。 在拜讀《環球科學札記》前,筆者便知張老師曾在2019 年搭郵輪環遊世界,也曾聽過他在旅程中的故事,但 直到近日才得知《環球科學札記》成書出版,不禁好 奇本書的著作因緣為何?原來和嚴重特殊傳染性肺炎 (COVID-19)有關。 張老師在自序中說: 今年(編註2020年)元月間,新冠肺炎傳入臺
是,將去年的和平號郵輪環球日記(4月19日至
灣,一時風聲鶴唳,在公衛機構的宣導下,上了
8月1日)整理出來,又想到自短篇科幻小說集
年紀的人大多宅在家裡。一些例行集會取消了,
《什麼也沒發生》,去年一年沒出新書,何不再
朋友絕少晤面,連兒孫也不敢來看我們。
寫二十篇短篇輯成一本集子。
在這特殊時期,應該寫點東西才對。首先想到的
將要行動時,內人說,我的小說寫得很一般,建
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議發揮自己的強項(科普),將環球日記中與科 學有關的部分摘出,或借題發揮,寫一本別開生 面的科普書。這倒是個方便法門,環球日記約 16萬字,很多素材可資利用。 於是自元月下旬起,以記實加上輻射出的科學知 識,根據時間軸一路往下寫。第一篇〈麥哲倫環 繞地球〉,第二篇〈橫濱開埠的聯想〉,第三篇 〈時區和時差〉,第四篇〈暈船和壞血病〉,第 五篇〈黑水溝〉,第六篇〈另眼看香港〉……。 5月3日殺青,計60篇,約10萬字,每篇配上幾 幅圖,將是一本很像樣的小書。 昨日完工,今天適逢五四。許多人可能忘了, 五四是中華民國的文藝節(中國大陸訂為青年
為軍國主義侵略者。
節)。我年輕時曾經是文藝青年,在文藝節寫下
第三篇〈時區和時差〉,由於地球自轉,不同經度的
這篇自序,對我來說有其特殊意義。(民國一○
國家,日出、日落的時間不同,因而有了時區;世界
九年五月四日晨於新店南軒)
名著《環遊世界八十天》的最後翻盤與此有關。
正如自序中所說,張老師曾經是文藝青年,從青年到
第四篇〈暈船和壞血病〉,說明內耳除了是聽覺器官
中年、老年,文學創作未曾停輟,因而鍛鍊出典雅精
也是平衡器官;至於壞血病,乃缺乏維生素C,影響膠
練的文風。此外張老師出入文理,知識賅博,著述面
原蛋白合成所致。
廣闊,其中以科普和科學史較為人知。 第五篇〈黑水溝〉,說明黑潮和臺灣海峽的地形,以 《環球科學札記》計60篇,大多是不到2000字的短
及漢人何以直到明朝末年,始由荷蘭人招募,前來臺
文。每篇平均附圖兩張,包括照片或示意圖。環球之
灣開墾的原因。
旅停靠23個港口,其餘都在海上。因而本書的內容可 大別為兩大類,船停靠於港口時,側重敘寫該地的自 然地理和人文地理,可說是遊記型的科普文章。船在 海上期間,側重由環球之旅所衍生出的科學知識,內 容無所不包。
第六篇〈另眼看香港〉,說明任何一個地方,自然和 人文環境往往影響著建築。香港地狹人稠,馬路狹 窄,為免人車擠成一團,所以發展出「行人天橋系 統」。本篇也談到郊野地區占香港面積的75%,野生 動物種類之多讓人意想不到!
試看本書前六篇的大要: 本書以環球之旅的時間軸為序,順序讀來,有如隨著 第一篇〈麥哲倫繞行地球一週〉,此舉在地理學和航 海史上是一場革命,證明地球表面大部分地區不是陸 地而是海洋,世界各地的海洋是一個完整的水域,這 為後人的航海事業起到了開路先鋒的作用。
遊艇的行程跟著張老師進行一趟環球旅行;60篇短文 雖有連貫性,卻各自獨立,讀者隨意披閱,皆能從字 裡行間獲得驚喜。本書使筆者印象深刻的,各篇章中 將船上發生的事件、科學原理和文史資料,彼此串聯
第二篇〈橫濱開埠的聯想〉,說明日本以較開放的態
且脈絡分明,讀來更加生動有趣。科學與文史互相結
度化解列強侵門踏戶,免蹈中國覆轍,經過維新,成
合,這本就是張老師擅長的文風,近年來在轉換間更
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加流暢。張老師在傳達科學知識之餘,有時甚至會一
書上都說,由於兩大洋的水位不一致,所以要用爬樓
番思辨,並在文末提出發人省思的問題。
梯的方式,由高而下或由下而高。現在才知道,這些
試看第九篇〈海上絲綢之路〉,文末有感而發:「遙 想十五世紀,鄭和和西方探險家先後進軍海洋,鄭和 作了七場海上大秀,西方探險家的幾艘小船卻改變了
說法全屬以訛傳訛。真實情形是,巴拿馬地峽中央地 勢高,必須利用爬樓梯的方式上下,而非兩洋水位不 同。各大洋相連通,哪會水位不同!」
世界的政治版圖!長期遙遙領先的中國從此被趕過去
再看第51篇〈地球暖化和氣候變遷〉:「各國領袖為了
了,直到現在,還不知何時才能救贖?」
自家利益,開發才是正道,讓老百姓過好日子是各國領
再看第30篇〈世外桃源聖米格爾島〉:「從聖米格爾 島,我想起國史上的朝代更迭。朝代末期,由於人口增 加,土地不敷分配,往往引起大亂,等到真龍天子掃平
袖難以推卸的責任。……容易開發的資源大多已經開 發,開發機具正伸向高山、雨林、深海或極地。既然無 法節能減碳,看來地球暖化已難以逆轉了。」
群雄,人口已所剩無己,於是接著開一治世。一治一
我想,看了以上的例證,您已大致明白本書的旨趣。
亂,已成為國史的宿命。想到這裡,我要感謝這座僻處
不過以管窺豹,只見一斑,欲窺其全貌,請找一本來
海陬的小島,它給我上了一課:小農社會沒什麼不好,
細讀吧。不論你是想環遊世界,或是充實科普知識,
而且好得很,不過前提是:要控制住人口。」
甚至是學習以「科學眼」看世界,本書都是你不可錯
再看第41篇〈通過巴拿馬運河〉:「過去所讀的地理
過的佳作。
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病毒是活的嗎?我們能不能重建病毒? 《病毒圈》
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二○○二年,紐約州立大學石溪分校分子遺傳學暨微
二○○九年,微生物學家莫雷拉和羅培茲-賈西亞提
生物學系的埃卡德.維默爾教授,在他的實驗室中以
出更粗魯的說法,反駁病毒是活物的觀念。他們用的
郵購的成分重建了脊髓灰白質炎病毒。實驗引來了
標題是「將病毒排除在生命樹之外的十個理由」。為
興趣也引來了罵名。維默爾和同事想要達成的目的之
了公平、清晰起見,我以易於理解的方式整理他們的
一,是提出一個概念性,甚至哲學性的觀點:如果你
論點如下:
知道病毒的遺傳「公式」,你就可以重建牠。事實
• 病毒是活有機體的遺傳寄生蟲,只有在細胞型態的
上,他們甚至寫出了以下內容,據稱是脊髓灰白質炎
有機體、原核生物(真細菌和古菌)演化之後才能
病毒的化學式:
存在。
C332, 652H492, 388N98, 245O131, 196P7, 501S2, 340 當然,病毒不是某種簡單的化學合成物,只要有一張
• 由於病毒是專性寄生物,因此不能在宿主體外進行 獨立的細胞代謝。病毒不是生命型態。
原子清單就可以輕易地建構出來。相關的構思必須具
• 病毒不自我複製。
有生物和演化上的重要性,除此之外還必須結合各種
• 病毒不藉由自身機制演化,只能透過從細胞宿主那
力量,包括化學或核苷酸層級上的編碼等等,才能為 公式賦予意義,否則結果看起來只會像一堆毫無意義 的字母和數字排列。因此,雖然維默爾教授在推廣的 觀念,似乎像是在說「脊髓灰白質炎病毒是一種惰性 化學物質」,但其實他完全不這麼認為。當我問他, 他認為病毒是活的還是死的時,他回答了一個神祕難 解的「是」。 你必須好好想一會兒,才能體會到他不切實際的幽默 感。
裡借來的機制演化。 • 病毒獲得新基因的方式,是從宿主那裡「順手牽」 基因。 • 有些最重要的病毒屬,起源僅是宿主基因組的遺傳 分支。 • 以上描述可以看出,沒有任何有意義的生命演化樹 (譜系學)可以用來描繪病毒。 • 病毒不是由細胞構成。因為生命只能從細胞的角度
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來定義,所以病毒應該被排除在任何生命型態的考
這是地球上絕大多數生命型態的典型常態。除了名為
量之外。
自營生物的細菌(這種不尋常的細菌可以從無生命的
我們承認,這些論點思慮周詳。儘管這是我極不贊同 的論點,但我有義務基於同等的清晰、以事實為基礎 的科學原則,承認這些論點言之成理。 我要從哪裡切入?或許應該從我出奇贊同的幾個要點開 始。我同意病毒不是細胞構成的生命型態,也同意病毒 因此被排除在目前所謂的「生命樹」之外。然而,這並 不是屈服於他們的論點,而是我堅持要有平衡的觀點。 既然莫雷拉和羅培茲-賈西亞所指的生命樹,已經特別 定義過以符合專屬於細胞的觀點,因此不可避免地排除 了病毒。我認為,儘管病毒無法從細胞的觀點加以評 估,但牠們具有許多生命獨有的特性。
來源中獲取生存所需的東西),地球上所有其他的生 命物種,都依賴其他的生命型態才得以生存。 至於他們提出,只有在有細胞型態生命出現,可供病 毒寄生後,病毒才能存在的說法,我們來檢視一下證 據。本書後續的章節中,我會提出論點,說明RNA病 毒在RNA世界起源的時間,遠比細胞生物出現的時 間更早。較早的理論認為,病毒演化的開端,是細胞 宿主演化前的遺傳分支,但這也不太可能,因為大多 數核心病毒基因都不存在於細胞生物的基因組中。這 不排除某些病毒屬可能在演化的某個階段獲得某些宿 主基因,但即便如此,我們也一定會發現,這也是所 有生命型態演化的特徵,因此這一點完全不至於使病
病毒顆粒在宿主體外可能表現出惰性,但一旦進入宿
毒喪失被稱為活物的資格。在後續章節中,讀者會發
主細胞,牠就具有許多我們認為可以稱之為生命的特
現病毒以極其重要的方式對宿主的基因組演化和宿主
性。牠在宿主防禦系統的險惡世界中,為了生存奮力
生死的生態循環做出貢獻,基因交換和交互作用都是
掙扎,並在倖存下來之後,繼續努力複製自己,儘管
雙向的。事實上,隨著對基因組和基因組水平遺傳移
要利用宿主的細胞和遺傳生理機制才做得到。因此,
動的能力愈來愈了解,就會知道情況比莫雷拉與羅培
在這一點上,我同意莫雷拉和羅培茲-賈西亞的觀
茲-賈西亞提出的更為複雜。至於病毒依賴宿主的遺
點,如果沒有宿主和夥伴,病毒就無法完成自己的生
傳及相關生物化學機制,從遺傳的層級而言,在共生
命循環。但是,就算有機體必須依賴生命中的夥伴進
關係中是非常正常的。生命樹中有為數眾多的遺傳共
行自我繁殖,我們在考量何為生命型態時,也不會將
生體,而所有遺傳共生體都涉及這種交互作用。
牠們排除在外。有些細菌,例如會造成斑疹傷寒大流
任何一位病毒學家或流行病學家都會發現,病毒的
行的普氏立克次體(Rickettsia prowazekii),必須生活
生命週期有限。牠們在宿主目標細胞的環境中「誕
在宿主的細胞質中,仰賴宿主鼻息才能生存。如果我
生」,以特定宿主體內的特定細胞為目標,應該視為
們更廣泛地看待關聯與依賴關係,蜂鳥和牠們共生的
病毒的正常生態。牠們在這種環境中表現出可識別的
花朵夥伴,難道不是彼此依賴以取得食物、授粉嗎?
行為、病理和演化發展模式,與我們預期在有機體身
蜜蜂不依賴從花中汲取的花蜜嗎?確實,產花蜜的花
上看到的都相同。儘管病毒利用細胞宿主遺傳及轉譯
朵不依靠蜜蜂授粉嗎?我們人類難道不是依靠行光合
機制的某些元素自我複製,但複製仍然是按照病毒自
作用的有機體,製造呼吸所必需的氧氣嗎?植物和其
身基因組的編碼指令進行。子代病毒顆粒已經演化出
他各種有機體,難道不是依靠光合作用生物來製造必
一種型態,能夠拋棄宿主,移至宿主體外進入生態系
要的胺基酸、必要的維生素、必要的脂肪和其他營養
統,在生態系統中以演化前的策略生存,意圖找到新
素,讓我們能夠日復一日地生存下去?在自然界中,
宿主。與某些人想像的惰性化學型態相反,病毒顆粒
依賴另一種有機體來獲取生命的必要條件並不罕見─
階段更像種子,利用宿主的動力和各種行為模式,大
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肆擴張自己的勢力範圍。病毒就像種子一樣,只有在
如今可以看到這個定義過於狹隘,無法涵蓋病毒在與
進入目標細胞的「土壤」時,才能充分發揮潛力。病
其宿主關係中扮演的各種互動性角色。要更有意義、
毒像其他生命型態一樣也會死亡,會因為殺病毒藥物
更具包容性地定義病毒、病毒與宿主複雜的交互關
而送命,也會因為暴露在不具支持性的環境中或受到
係,就要採用「共生」的概念。病毒和宿主之間的共
各種不同的物理傷害,而在自然環境中自然死亡。
生關係包括:寄生,即病毒以宿主為代價,從這種關
愈來愈多證據顯示,病毒和細胞生命在演化和生命歷
係中獲益;片利共生,即病毒和宿主共存而不損害宿
程中,本質上是相互依賴的,而不是先前過於簡化的
主;互利共生,即病毒與宿主都從這種關係中獲益。
獵人與獵物觀念。今天我們已經知道,從演化之初,
因此,用「專性寄生物」這種更準確、更具包容性的
病毒和細胞生命的三個域,就在具形塑能力的演化交
定義,可以更有效地取代過時的「遺傳寄生蟲」。上
互作用這個複雜迷宮中緊緊相連。過去的二十年間,
文提到的細菌立克次氏體,也是宿主的專性寄生物。
對病毒的知識和理解,發生了翻天覆地的變化,讓我
因為病毒依賴宿主細胞以實現重要的生物功能而拒絕
們看到過於簡化病毒是什麼及牠們如何演化的定義,
承認牠們是生命,但同時卻接受表現出類似依賴性的
有什麼不足之處。現在來看看把病毒當成「遺傳寄生
細菌,在邏輯上是不一致的。
蟲」的過時概念。
較早一代的演化生物學家,即所謂的新達爾文學派的
多數對於寄生的科學定義,都是一個有機體生活在另
思維,強調自私的競爭是演化的動力。雖然確實如
一個有機體體內或周圍,代價是會對後者造成傷害。
此,但自私的競爭不再被視為演化成功的必經之途。
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生命不只是血淋淋的鬥爭,還需要仰賴無數活生生的交
這個定義與一項事實相符:仔細檢視現代資料庫中的
互作用,從個體生物層面的日常掙扎求生,到大自然的
病毒基因組,會發現自然界中只有少數病毒基因來自
大循環,包括水、氧和碳循環。說得明白一點,如果土
宿主基因組的基因移轉。例如,以RNA為基礎和以
壤中不起眼的細菌消失了,或者昆蟲滅絕了,我們所知
DNA為基礎的病毒,牠們對蛋白質進行基因編碼以自
的所有生命都將不復存在。那麼,在自然界複雜的漩渦
我複製的機制是共通的,但細胞生命型態中沒有發現
中,病毒究竟扮演什麼角色呢?有沒有可能,牠們從
這種機制。擁有二十面體的DNA和RNA病毒,牠們的
一開始就在地球生命的起源和多樣性中,發揮了關鍵作
殼體蛋白基因編碼機制也是如此。雖然過去生物學家
用?事實上,本書後續章節將說明,在所有生命依賴的
認為有許多病毒,如反轉錄病毒或噬菌體,一開始出
生態循環中,病毒確實扮演關鍵角色。
現時都是原核生物宿主的遺傳分支,但現在的證據表
我們可以理解,病毒與細胞生物是非常不同的東西。 本書已經向讀者說明,許多病毒的基因組由RNA而非 DNA構成,這種概念在細胞生命體上是前所未聞的。
明並非如此。反轉錄病毒和噬菌體不是衍生自宿主基 因組,而是擁有自己的演化譜系,就像任何其他生物 群體一樣。
所有的細胞生物都是在由細胞壁包圍的空間內組織成
如果有人只將病毒視為化學組合,或者將病毒獨立出
形,擁有能夠將基因轉譯成蛋白質的核糖體機制。病
來,不考慮牠們與宿主的共生交互作用,就錯過了至
毒不是細胞生物,牠們基因組包裹在殼體中,形成對
關重要的一點:病毒是經歷了龐大且極其複雜的演
稱的多面體或圓柱形,而且不具核糖體。前面提到法
化軌跡,才成為今天的樣子,就像人類自身的歷程一
國病毒學家福泰爾和潘傑西菲利建議,要區分病毒和
樣。病毒在宿主體外可能看起來無生理作用,但當牠
細胞生物,可以將病毒分類為殼體編碼有機體,而非
進入宿主細胞,就會變形化身成牠作為活物的真正生
核糖體編碼有機體。現在,我們來看莫雷拉和羅培
物本質。
茲-賈西亞的主張提出的另一個問題。 病毒是藉由順手從宿主身上偷走基因而演化嗎? 莫雷拉和羅培茲-賈西亞將病毒排除在生命樹之外, 似乎是由於「巨大病毒是一個新的生命域」這種主 張而導致,實屬不幸。我同意他們的觀點。證據顯 示,這些病毒藉由從原生生物宿主身上取得大量遺傳 資訊,擴展自己的基因組。我認定病毒是有機體的論 點,並不是依賴於這個病毒群體。如果我們觀察整個 病毒學的領域,會看到許多證據證實病毒是藉由一般 的演化機制演化,不依賴從宿主身上順手牽走基因─ 正好相反。除了巨大病毒的例子外,借用基因的方向 在許多情況中都是病毒借給宿主。 那麼,如何重新定義病毒,將現代對牠們的生物和演 化理解納入考量?在這種基礎上,我要提出如下的新 定義:「病毒是非細胞的殼體編碼專性共生體。」
耗時費力地去了解病毒,顯然非常重要,對醫學、獸 醫學和農業的意義已經顯而易見。但花心思了解病 毒,還有另一個同等深刻的原因:病毒在宿主基因組 內複製,使牠們不僅具有導致危險疾病的潛力,也使 牠們具有改變基因組,從而改變宿主演化軌跡的獨特 潛力。近期的研究表明,從生命在地球上出現開始, 到今天發展出繁盛的多樣性,病毒都在生命演化中扮 演重要的角色。為了理解病毒的角色,需要開放的視 角,以更廣闊的觀點看待病毒,及病毒在自然環境中 真正的共生潛力。昆蟲學界對病毒的研究雖然頗為駭 人,但不失為能啟發人心的開端。
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書
名|《病毒圈:從 COVID-19、流感到愛滋與伊波拉,全面認識 在我們身邊的病毒》
作
者|法蘭克 ‧ 萊恩(Frank Ryan)
譯
者|范明瑛
出版社|貓頭鷹出版社 出版日期| 2022 年 4 月
早在COVID-19之前,
病毒就一直存在你我身邊。 但病毒到底是什麼?
歷史上的病毒
2019年末開始的COVID-19疫情重創世界,帶來許多不可逆的影響,而造成疫情的冠狀病 毒更引發大眾關注。除了冠狀病毒,還有更多病毒與人類息息相關:小兒麻痺病毒導致癱 瘓、流感病毒導致大流行、肝炎病毒甚至會直接導致肝癌。甚至還有一些病毒引起的疫情 成為人類歷史上的重大事件,包括天花、鼠疫(漢他病毒)、西班牙流感還有致死率極高 卻一直爆發疫情的伊波拉病毒。但究竟什麼是病毒? 病毒是生物嗎?
說到病毒,學界最常有的爭論就是要不要把他們劃入生物的一部分。他們有遺傳物質
(DNA、RNA)也能夠繁殖,但沒有移動能力,也必須仰賴寄主才能複製。本書作者英國倫 敦皇家內科醫師學會會士法蘭克‧萊恩認為我們應該把病毒納入生物的範疇,並從流行病
學、生態學與演化學的角度解析病毒的本質。作者從歷史上的經典案例開始介紹常見的人類 病毒,詳細講述各科病毒的特性、傳播方式與感染機制、在過去歷史紀錄以及對當時社會經 濟等造成的影響以及發現歷史、引起的症狀疾病以及人類應對演進。於此同時,更透過各科 病毒的特性來強調病毒和宿主共生共同演化的策略。
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動態時報
糖尿病藥物與糞便微生物移植 可以抗老化嗎?
科技報導
編譯|陳亭瑋
「生老病死」一直被認為是生命必經、難以避免的過
於治療糖尿病、降低血糖的藥物,也具有減少衰老引發
程,不過隨著生醫領域的進展,科學家對於老化的機制
的血管功能障礙的效果。
逐漸有了更多了解。近期有許多關於老化的研究也為人 們揭開了未來減緩,甚至是克服、逆轉老化的可能性。
相較於年輕人,老年人容易出現心血管問題,主要原 因是血管內皮受損、主動脈硬度增加,一般皆認為這
營養對於身體健康、避免老化至關重要,美國南加州
是老化必然的結果,只能透過減肥、運動、控制血壓
大學(University of Southern California)老年學教授隆
與降血脂等方式,進而控制或改善血管功能障礙所造
戈(Valter Longo)發表於《細胞》(Cell)的研究,就
成的影響。不過心血管疾病是先進國家老年人的主要
回顧了數百項關於實驗動物以及人類營養、疾病、長
死因,如果能透過藥物進一步修復或減緩心血管的受
壽相關的研究,讓我們能更詳盡了解有助於長壽的飲
損狀況,將是極有貢獻的發現。發表在《老年科學》
食方式。
(GeroScience)的初步動物實驗顯示,用於治療成人
該篇研究的結論認為,長壽飲食最主要的特徵在於攝取
第二型糖尿病的藥物恩格列凈(empagliflozin, Empa)
非精緻的碳水化合物、植物來源的蛋白質,以及每日熱 量攝取的30%來自於植物脂肪;而在理想狀況下,人們
可以有效修復老年雄性小鼠血管內皮狀況,並且使主 動脈壁更有彈性,顯示了此藥物對於修復心血管功能
每天進食的時段應集中在11∼12個小時內,也就是說每
障礙的潛力。
天有將近12個小時的禁食時間 。這樣的飲食模式,其
除了飲食營養、藥物這類老生常談,近期也有一些出乎
實也相當接近以長壽聞名的地中海飲食或是日式飲食,
意料的抗老化方式被提出。最近一篇於《微生物組》
這些地方以百歲人瑞而著名,且飲食通常以植物來源為
(Microbiome)期刊發表的研究就指出,糞便微生物移
主、吃魚為輔。
植(faecal microbiota transplant)可能有助於逆轉老化。
此研究的一大特點,還將飲食方式和過去認為與疾病有
過去科學家已經知道,腸道微生物群與宿主的健康有
關聯的代謝因子做連結,包括血糖、胰島素表現、膽固
關。腸道微生物群會隨年齡增長發生變化,而一些過
醇等。但研究人員也強調,長壽飲食的重點並不僅僅是
往研究也發現,特定的微生物群組合似乎跟一些年齡
遵循一種特定的飲食方式,還需要根據性別、年齡、健
相關的疾病有所關連,包括慢性發炎、心血管、自身
康情況、遺傳學做調整,才能規劃出個人所需要的最佳
免疫、代謝與神經退化性的疾病。透過交換老年與年
營養,如在年老的時候提供足夠的蛋白質以避免衰弱。
輕小鼠中的腸道菌叢,科學家發現老年小鼠的健康狀
另一項則是關於治療糖尿病、降血糖藥物的研究。過
況會有所逆轉;反之,被移植老年小鼠腸道菌叢的年
去有許多研究都指出,胰島素與血糖的運作和身體
輕小鼠,牠的大腦與眼睛則會產生發炎反應,顯示腸
的老化非常有關聯。而近期美國密蘇里大學醫學院
道微生物似乎與身體周邊的組織與器官健康,以及老
(University of Missouri-Columbia)的研究則發現,用
化反應有重要的關聯。但目前此研究尚侷限於動物實
動態時報
SciTech Reports 驗的結果,未來若能在人類身上獲得印證,或許將成 為抗老化的另一個重要途徑。
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當多的矚目。 隨著生醫研究的進展,未來的科學要減緩老化的影響似
而最近再生醫學出現一項重大新進展,找到了逆轉
乎已經不再只是空想,只是哪時才得以真正實現、或能
皮膚細胞生物時鐘的方法,由英國巴伯拉罕研究所
夠做到怎樣的程度,尚待科學家的持續努力,也讓我們
(Babraham Institute)發表於期刊eLife。研究人員使用
繼續看下去吧!
皮膚細胞創造誘導性多能幹細胞(iPSCs),透過將細 胞曝露在轉錄因子(transcription factor)——山中因子 (Yamanaka factors)中13天,得以刪除細胞上與年齡 有關的表觀遺傳因子,但保留該細胞作為皮膚細胞的功 能。這些被「重新編碼」的細胞有部分能持續作為正常 皮膚細胞進行生長,並且以細胞生物學的角度來看,它 的皮膚細胞特徵年輕了30歲,功能表現本身也顯得更加 年輕。和原本的細胞相比,這些新編碼的細胞進到人工 傷口修復的速度更快、產生的膠原蛋白也更多,展現了 更年輕有活力的生長狀況。雖然此研究仍處於相當早期 的階段,但由於潛在的應用範圍廣泛,目前已經引起相
新聞來源
1. Valter D. Longo, Rozalyn M. Anderson. Nutrition, longevity and disease: From molecular mechanisms to interventions. Cell, Vol. 185 (9): 1455, 2022. 2. Aimée Parker et al., Fecal microbiota transfer between young and aged mice reverses hallmarks of the aging gut, eye, and brain, Microbiome, Vol. 10(1): 1-25, 2022. 3. Rogerio N. Soares et al., SGLT2 inhibition attenuates arterial dysfunction and decreases vascular F-actin content and expression of proteins associated with oxidative stress in aged mice, GeroScience, 1-19, 2022. 4. Diljeet Gill et al., Multi-omic rejuvenation of human cells by maturation phase transient reprogramming, eLife, Vol. 11, 2022.
(Photo by CDC on Unsplash)
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大麻如何影響心血管系統? 臺大藥理所解密藥理機制
科技報導
整理報導|陳亭瑋
大麻在臺灣為第二級毒品,也是世界上普遍濫用的藥物
它成功分化為血管內皮細胞(iPSC-ECs)。團隊首先發
之一。目前已知人們服用大麻後,大麻裡的Δ9-四氫
現,iPSC-ECs會高度表現CB1受體。當細胞曝露在大量
大麻酚(Delta-9-tetrahydrocannabinol, Δ9-THC)會與
的Δ9-四氫大麻酚時,大麻會活化CB1受體,進而促
人腦中的第一型大麻受體(cannabinoid receptor type 1,
進核因子活化B細胞κ輕鏈增強子(nuclear factor kappa-
CB1)起反應,引起服用者奇妙的興奮感、好食慾和其
light-chain-enhancer of activated B cells, NF-κB)等相關
他認知改變,也就是一般認知的「吸大麻」的迷醉感。
發炎反應,且增加氧化壓力,導致血管內皮細胞受損。
不過,大麻的應用並不限於娛樂性大麻菸,還有許多待
團隊也透過英國生物資料庫(UK Biobank)分析,發現
發掘的潛力。目前已有幾款合成大麻酚藥物(Synthetic
大麻菸的使用是造成心血管疾病的獨立危險因子。透過
cannabis drugs)被美國食品藥品監督管理局(U.S.
與美國史丹佛大學心血管中心合作,招募大麻菸受試者
Food and Drug Administration, FDA)核准通過,包含:
進行實驗,也發現抽菸者在使用大麻菸後,他們血液中
Maridol®(Dronabinol)、Syndros®(Dronabinol)和
發炎介質的濃度也會增加,並導致血管內皮功能異常。
Cesamet®(Nabilone),在臨床上用於改善化療病人噁
此外,團隊還進一步使用高通量藥物虛擬篩選與化學資
心嘔吐的副作用。
料庫分析,發現大豆異黃酮(genistein)具有抑制CB1
但過往一些流行病學研究顯示,抽大麻菸可能增加使用
受體反應的能力。於細胞實驗中,大豆異黃酮可抑制大
者罹患冠狀動脈疾病的風險,也可能導致他們出現心血
麻造成的內皮細胞受損情況;於動物實驗中,給予小鼠
管、腦血管和周邊血管的不良反應;而在使用合成大麻
口服大豆異黃酮,也可抑制大麻造成的發炎反應及氧化
酚藥物的患者身上,也可觀察到心血管相關副作用。這
壓力、改善小鼠的血管內皮功能異常,並有效降低粥狀
些證據皆顯示,無論是娛樂性大麻菸或醫藥用大麻,都 可能引發心血管相關的副作用,然而目前大麻對心血管 系統的具體影響與其藥理機制仍有許多未解之謎,還有 待更多研究加以釐清。近期,臺灣大學醫學院藥理所助
動脈硬化斑塊的形成。有趣的是,由於大豆異黃酮不會 影響大麻原本作用在中樞神經系統的相關藥理反應,所 以大麻對於小鼠仍然具有止痛、產生興奮感、促進食慾 的作用。
理教授魏子堂發表於《細胞》(Cell)的研究,揭露了
透過了解大麻有效成分對於心血管的影響和拮抗劑使用
大麻對心血管系統產生影響背後可能存在的藥理機制。
上的效果,未來我們就能針對此藥理機制進行研究,使
研究結果發現,Δ9-四氫大麻酚會對人類內皮細胞造
它的使用更安全無虞。
成毒害,但在相同劑量下卻不影響心肌細胞和心纖維細
新聞來源
胞生長。為探討大麻造成內皮細胞受損的分子機轉,研
1. Tzu-Tang Wei et al., Cannabinoid receptor 1 antagonist genistein attenuates marijuana-induced vascular inflammation, Cell, 2022. 2. 國立臺灣大學,〈藥理所魏子堂團隊發現大麻對心血管系統的影響 榮登頂尖期刊Cell〉, 2022年5月18日。
究團隊由健康受試者血液檢體製造出誘導性多功能幹細 胞(human induced pluripotent stem cells, iPSCs),並將
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以「石墨烯」做為電極材料的超級電容儲 能運輸車 提升運載能力與充電效率 整理報導|陳亭瑋
隨著2050全球淨零排放的時間愈來愈接近,使用 電動車已經是不可逆的趨勢。而根據國際能源總署 (International Energy Agency, IEA)公布的「全球淨零 排放路徑圖」分析減碳的具體行動和時程,2030年電 動車的市占比需高達60%,因此如何透過技術縮短電
(123
RF)
動車充電的時間,並增加運載量,逐漸成為新一代革 命性再生儲能載具方案的重點。工業技術研究院(簡 稱工研院)攜手環興科技、佳能能源科技、恆智重機 推出全臺首輛超級電容儲能運輸車,在今(2022)年5 月11日於雲林西螺果菜市場正式上路。 近年來電動車在市面上愈來愈普及,然而要將電動車 作為載重運輸載具,仍有充電時間太久、儲能模組 太佔空間、運輸效率不如傳統油車的顧慮。本次在全 國最大的西螺果菜批發市場上路的超級電容儲能運輸
板、風力發電等相關產品的應用,且這些相關技術也 可望在未來為綠能產業發展做出重要貢獻。
車,作為新一代的電動載具,未來有機會協助加速汰
除了以電能為動力,這臺超級電容儲能運輸車能採用
換現有的燃油運輸車,可望為果菜運輸,甚至其他的
再生能源,有效降低運輸過程中的碳排放,行駛時不
運輸載具邁向低碳化奠定良好基礎。
僅不會排放二氧化碳,也不會排放汽油或柴油燃燒所
目前市面上常見的電動車以鉛酸電池為主,每次充 飽電需8小時。超級電容儲能運輸車則利用石墨烯 (graphene)做為電極材料,擁有更高的能量密度與充
產生的懸浮微粒等空氣汙染物。電動載具在農業領域 上的應用,除了協助低碳農業發展,也有助於減少環 境汙染,讓整體農業更加友善環保。
放電速率,充電所需時間僅44分鐘即可飽電上路。此
這輛超級電容儲能運輸車為工研院規劃「2030技術策
外,由於石墨烯具有輕薄的特性,因此製成電池的重
略與藍圖」的其中一環,在永續環境應用領域結合跨
量為鉛酸電池的1/3,以此供電的運輸車因此可額外載
領域研發,以提供更加環保友善、安全無虞、有助於
重約420公斤,提升三成的蔬果運輸效益。
產業加值效益的運輸方案,進一步推動讓農業發展與
除了充電效率與運載能力外,電動車的安全性也是技 術關注的一大重點。這次所採用的超級電容模組經過 多重的安全測試,已經證實它的充放時間快且電流穩 定,不僅可作為電動車的能量核心,也適用於太陽能
生態環境得以永續共存。
新聞來源 工業技術研究院,〈低碳運輸里程碑 車
工研院首推全臺首輛超級電容運輸
西螺果菜市場上路〉,2022年5月11日。
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解密軟性電子產品 中山團隊跨國分析 「可撓曲3D列印電子元件」
科技報導
整理報導|羅億庭
傳統的印刷電路板(printed circuit board, PCB)與積體 電路(integrated circuit)製程,大部分是透過電鍍、 蝕刻、研磨等減法製程(subtractive manufacturing) 去除材料,以及沉積材料的加法製造(additive manufacturing)製作而成。不過隨著當代3C產品追求輕 薄、小型化、客製化等趨勢影響,傳統工法造成的良率 不佳、減法製程中的材料浪費、使用腐蝕性化學物質容 易造成環境汙染等問題逐漸受到大眾的重視,因此開發 印刷電路板與積體電路的替代製程也迫在眉睫。 近日,中山大學材料與光電科學學系助理教授郭哲 男與新加坡3D列印學者跨國合作撰寫的綜述論文 (review paper),全面分析3D列印的最新型「可撓 曲3D列印電子元件」等相關技術、材料、未來趨勢, 並發表於國際頂尖材料科學期刊《材料科學進展》 (Progress in Materials Science)。可望協助未來電子 皮膚、電子紙等軟性電子產品的研發。
電子紙未來有機會成為軟性電子產品,進一步模仿人們使用紙上 書寫、閱讀的感受。(123RF)
在這篇論文中,團隊分析了近十年來共286篇相關研 究,全面回顧當前的最先進技術,統整所有透過不同
此外,生醫產業中的電子皮膚、智慧感知衣等各種類
先進功能材料、製程技術,對於製作出的3D列印電子
型的穿戴裝置,也都可以透過可撓曲3D列印的電子元
元件會產生哪些影響,並闡述它們未來可能的應用趨
件,貼合人體皮膚以偵測到體溫、心跳、血壓等生理
勢。對於新手研發人員而言,無疑是一塊能快速入門
數據。更能用於植入體內的感測器中,例如心臟除顫
此領域的敲門磚。
器。針對無耳、失聰的患者,使用3D列印出的義肢假
郭哲男表示,可撓曲3D電子列印技術的最大優點,
耳也能協助患者復原外型、增強患者聽覺。而在3C產
就是能將導電材料印製到可拉伸、具有彈性的可撓曲
業中的應用,則有摺疊手機、電子紙筆記本等。
面板上,更堅固精密化、細緻化、美觀與電子功能, 以及輕量化和降低製造成本等優點。此項科技的應用 也日漸廣泛,無論是在航太、醫療、車輛、民生產業 中,都可以看到可撓曲3D列印技術的應用。
新聞來源
中山新聞,〈解謎「可撓曲3D列印電子元件」 頂尖期刊〉,2022年5月26日。
中山大學郭哲男論文登
SciTech Reports
猴痘病毒入侵歐美各國 目前我們對它有多少了解?
動態時報
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編譯|羅億庭
猴痘(monkeypox)是一種由猴痘病毒(Monkeypox
人類以來,在非洲之外出現的病例總數。由於猴痘病
virus)所引發的人畜共通疾病,於1958年由研究人員
毒在過去很少出現於非洲以外的國家,因此也引起了
首次在實驗室的猴子身上發現。在非洲,每年平均會
科學家的高度警覺,希望能找到猴痘病毒出現在其他
出現幾千例猴痘病例,發生區域主要分布在非洲西部
國家的原因。
與中部;而過往出現在非洲以外的猴痘病例,則大多 與進口受猴痘感染動物或前往非洲當地旅遊有關,不 過病例數並不多。
來自美國陸軍傳染病醫學研究所(US Army Medical Research Institute of Infectious Diseases)的病毒學家胡 珀(Jay Hooper)表示,由於猴痘病毒與藉由氣溶膠、
但在過去幾週,非洲以外至少有27個國家出現超過780
飛沫傳播的新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)不同,主要
例疑似猴痘,或是確診為猴痘的案例。此一確診人數
是透過接觸確診者、確診動物的體液傳播,因此較不
在短短一週,就超過自1970年首次發現此病毒會感染
容易引發人與人之間的快速傳染。且由於猴痘病毒與
電子顯微鏡下的猴痘病毒。(CDC, Cynthia S. Goldsmith, Russell Regnery, public domain, Wkimedia Commons)
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天花病毒有關,所以已有治療方法、疫苗,因此我們
MacIntyre)表示,猴痘病毒是一種DNA病毒,相較於
目前還不需要過度恐慌。
演化快速的RNA病毒來說,猴痘病毒的DNA檢測與修
感染猴痘與感染新型冠狀病毒一樣,都會出現類似流 感的症狀。但不同的是猴痘會引發患者淋巴結腫大,
復功能較佳,這也意味著猴痘病毒不太可能突然突變成 容易在人群中傳播的型態。
最後在臉、手、腳出現皮疹,這些皮疹會於十天至兩
儘管如此,美國疾病管制與預防中心(Centers for
週內發展成內含體液的膿疱。大多數人在未受治療的
Disease Control and Prevention, CDC)痘病毒小組的負
情況下,會於數週之內痊癒。
責人麥科勒姆(Andrea McCollum)仍認為,現階段能
在今(2022)年5月19日,來自葡萄牙的研究人員上傳 了在當地檢測到的猴痘病毒基因組初步研究。研究人員 從這些初步的遺傳數據可以看出,在葡萄牙發現的猴痘
在彼此之間缺乏明顯關聯的人身上檢測到猴痘,顯示了 猴痘病毒可能一直在無聲無息的傳播。此外,若是猴痘 能夠無症狀傳播,那麼我們追蹤病毒將更加困難。
病毒株主要與在西非發現的病毒株有關。相較於在中非
目前醫護人員將採用「環型疫苗接種」(ring vaccination)
流行的猴痘病毒株,西非的猴痘病毒株引發的疾病症狀
的方式,為猴痘確診患者的密切接觸者接種疫苗,進一
較輕、死亡率也較低。不過導致目前猴痘疫情爆發的病
步抑制猴痘的傳播。而根據目前為止得到的數據,麥科
毒株,與西非的病毒株究竟有哪些不同,以及不同國家
勒姆認為現在並不需要採取環型疫苗接種以外的策略,
出現的病例是否互相關聯,這些問題仍然未知。
她也表示「即使是對於現在每天都會出現猴痘確診者的
透過釐清上述問題,可以幫助研究人員確定近幾週突然
地區,此疾病仍是一種相對來說較罕見的傳染病」。
上升的猴痘確診人數,是否源自於猴痘病毒的突變,
新聞來源
使得它比過去更容易傳播,以及本次病毒突然爆發能
1. Max Kozlov, Monkeypox goes global: why scientists are on alert, Nature, 2022/05/22. 2. WHO, Multi-country monkeypox outbreak: situation update, 2022/06/04.
否追蹤到單一起源。澳洲新南威爾斯大學(University of New South Wales)的流行病學家馬辛泰(Raina
《科技報導》稿約
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