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2018 年度科學新聞回顧

2018/12/31 — 15:00

回首 2018,這是美好的一年,更是迫使我們反思科學、人類價值的一年。

天文學家成功從星空中,覓得宇宙起源的蛛絲馬跡、也透過基因、骸骨,逐步窺探到人類祖先演化史起源。日漸發展的生物醫學科技,也為癌症病人提供新治療方法等。與此同時,不道德、有問題的研究事件、部份期刊編輯方針相繼出現,亦再次對人類當頭棒喝,使我們不得不思考生命的價值、未來科技應用等難題⋯⋯

尋找宇宙起源

宇宙初開,星體尚未形成,空間中只有輻射和氣體存在。隨時間過去,早期星體開始形成,而這些星體亦會釋出大量紫外線,留在星空間。美國天文學家成功測量到相信是由遠古恆星釋出的紫外線訊號。研究人員亦估計,當時的恆星有機會較現時一般恆星的壽命短,且呈藍光。研究人員也指出,當時的氫氣溫度也較以往估計低,有機會是因為暗物質熱能轉移所致。另一支天文學研究隊伍也發現一個可能在距今 124 億年前,至少 30 個星系融合而成的大型宇宙結構。利用不同新科技,這些發現均可增加我們對現今宇宙演化的認識。其中,密歇根大學研究人員就指出以重力波天文台儀器,測量振動移位,由此尋找宇宙間的暗物質。

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除了宇宙起源,人類在 2018 年也立下不少創舉。其中,航行者 2 號今年繼其姐妹艦航行者 1 號,經歷近 40 年的航行後,也在今年離開太陽圈,踏上星際航行之旅。航行者 2 號相信會繼續向地球傳回更多邊界數據,由此揭開太陽系演化史。另外,美國太空總署在今年 5 月初發射上空的太空探測車洞察號,亦在 11 月 27 日安全抵達火星表面,並執行一系統探索任務,包括將儀器鑽入 5 米深地層,量度火星地震活動和溫度數據。此些數據將有助讓我們深入了解這顆紅色星球的秘密。

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古人類演化秘密

人類從何而來?一直都是科學家希望解答的重要問題。 2018 年亦有不少新發現,讓我們更加了解現代人類的演化史。主流學說認為人類的直系祖先是源自 30 萬年前的東非地區。不過,牛津大學考古學家 Eleanor Scerri 的研究就指出,人類直系祖先可能源自經無數文化和雜交等演化而成。古基因學家 Viviane Slon 領導的另一研究也支持此說。他們從俄羅斯阿爾泰山脈丹尼索瓦洞中,找到中古人類骸骨,分析後相信屬於尼安德特人 (Neanderthal)  和丹尼索瓦人 (Denisovan) 的後代,疑為古人類首代混血兒。兩項研究均指出,古人類的遷徙次數可能比原來估計的多。

此外,演化人類學家 Herman Pontzer 也透過計算古人類髖部和腿部延伸幅度,發現雖然這些人類祖先都善於爬行樹木,但其結構卻與人類相似,或者有一定的直立行走能力。著名南方古猿化石露西也有類似的身體結構。有古生物學家認為,這可能是因為人類祖先在地面跑動急停時,有機會會增加對腿筋傷害。久而久之令人類演化出更適合直立行走的身體結構。

尼安德特人與現代智人的關係更是千絲萬縷。年初,馬克斯普朗克演化人類學研究隊伍就完成了 5 個來自 3.9–4.7 萬年前的尼人基因組,發現他們跟另一批遺傳部份基因到現代人類祖先的尼人更親近。研究估計,除了這批可能是最後一批存活於歐洲的尼人外,更反映尼人在滅絕前,已有大量遷徙活動,而且在不同地區互相取代。研究人員之一的 Svante Pääbo 亦推論, 尼人與現代人類可能沒有明顯的基因流動方向性。日本研究也進一步揭開尼人與現代人類關係,利用磁力共振成像技術掃描頭骨,由此重塑出尼人腦部結構。團隊認為尼人與現代人類相似,但主要分別可能是其形狀。這種差異,更有機會成為人類在演化上勝過尼人的關鍵。雖然尼人與現代人類有相似,但其他身體部份仍有明顯分別。演化生態學教授 Stephen Wroe 的研究團隊也在另一研究指出,尼人的鼻腔結構與人類有明顯差異,而且所需熱量也有不同,相信比現代人類活動量更大。

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治療癌症新希望

癌症一直是人類最大敵人之一。年中研究發現現代人類患癌有機會比古埃及人高至少 50 倍,有機會因環境致癌物質較多有關。今年 10 月一項研究也指出,幽門螺桿菌蛋白有機會與結腸癌有關。此發現令科學家開始考慮細菌蛋白跟癌症形成的關係,以及不同血統及基因會否影響人體微生物群。

近年醫學科學研究開始找到方法嘗試預測、控制、治療,甚或預防癌症。劍橋大學研究就發現,人體細胞基因突變次數會隨年齡增長增加。未來或者可透過檢測細胞突變量,預早發現不同癌症的出現,及早醫治。《刺針》一項研究指澳洲 HPV 疫苗接種計劃效果理想,當地子宮頸癌患者將大幅下降。另外,鴨巴甸大學及哥本哈根大學研究人員亦發現,部份現代混合避孕藥或可降低卵巢癌患病風險,但仍需更多研究確認其效用。

最新免疫療法也開始見效,免疫學家 James Patrick Allison 與日本免疫學家本庶佑更因而獲今年諾貝爾醫學獎殊榮。此療法逐漸應用於臨床之上。今年 10 月研究新發現就指出,化療結合免疫療法能調節身體免疫系統,使之抑制三重陰性乳癌發展。另外,原本只有三年壽命的轉移性乳癌病人 Judy Perkins 接受治療 42 周後,也未有再在其體內測量到乳癌細胞,並 2 年內均沒有復發現象。

血癌慈善機構 Bloodwise 資助的研究就透過編輯名為 CAR-iNKT 的免疫細胞,使其消滅 60% 小鼠體內的癌細胞。這種技術可以無需從病人體內抽取免疫細胞,而且編輯成本也較低。若此細胞編輯技術能有效抑制人體癌細胞,或可把免疫療法的成本大幅降低,讓更多人受惠。

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抗生素危機持續

醫生濫發、農民及病人濫用抗生素,將使致病源更易產生抗藥性問題。一些本應可容易處理的疾病變得難以醫治,令體弱病人更受威脅。全球每年有超過 50 萬人死於抗藥性惡菌,單在歐美死亡人數已達 5 萬人。濫用情況有多嚴重?英國政府資助的研究就顯示,當地有近 23% 是不適當或過度處方。全球抗生素使用量也在 15 年內激增 65%,當中主要升幅源自中低收入國家。研究隊伍更指責,現時各國應對抗生素危機的反應是「緩慢和不足」,並提出應投放更多資金改善食水安全,公共衛生政策,以及增加疫苗接種率等,由此減低不必要的抗生素使用量。

除減少使用,不同研究隊伍也積極嘗試改造現有抗生素、尋找新抗生素,或者是「翻箱倒櫃」地找出舊有藥物治療超級惡菌。

微生物學家 Sean Brady 今年就聯同全美公民科學家從不同地方收集土壤樣本分析,透過集中尋找一種依賴鈣質抗生素 (calcium-dependent antibiotics) 的基因製作新抗生素。他們將這種基因複製及注射至微生物中,成功使其釋出新抗生素 malacidins。在動物測試中,研究人員發現這種新抗生素能抑制多重抗藥性金黃葡萄球菌 (MRSA) ,相信是抗生素影響了細菌壁形成過程,殺死細菌。另一支研究隊伍發現 70 年代的舊抗生素八肽菌素能有效對抗抗藥性細菌,添加新治療方法。澳洲昆士蘭大學研究人員 Mark Blaskovich 也從舊抗生素萬古黴素 (vancomycin) 入手,將其改造。新型萬古黴素也成功抑制多重抗藥性金黃葡萄球菌及抗萬古黴素腸球菌。

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科學研究危機

科學面對的最大障礙不只是難題本身,還有研究操守。今年多宗涉及學術造假及研究失德的醜聞:順勢療法醫師父子檔 Aradeep 及 Ashim Chatterjee 在另類療法期刊《Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine》發表誤導報告,指可以牛皮癬素療法 (psorinum therapy) 醫治癌症而遭撤回。主流醫學研究也被揭有問題。麻醉科醫生 John Carlinle 分析期刊數據,發現至少 2% 研究有問題,大多為小錯誤。涉事的《新英格蘭醫學期刊》跟進後,發現當中 6 份需修正。此外,美國康奈爾大學消費者行為學家 Brian Wansink 涉錯誤報告研究數據,以有問題的數據分析方法處理研究等。

開放存取期刊《Nutrients》也傳出醜聞,由於出版商要求刊登低質素研究報告,10 位資深編輯集體辭職投議。現時已有不少聲音提出要增加預先註冊研究實驗設計 (Pre-registered study design) 、開放數據,以及註冊復制報告 (Registered replication report) 等措施,減低問題研究發表的機會。另外,部份大學學者也為曾經犯錯的研究人員提供「再培訓」,提供彌補過失,以及重返學界研究的機會。

今年年底亦出現嚴重研究失德事件,中國科學家賀建奎聲稱利用基因編輯 (genetically edited) 技術及體外授精技術,全球首對天生對愛滋病免疫的雙胞胎女嬰在中國出生,衝擊科學道德界線。第二屆國際人類基因組編輯峰會結幕前,籌委會以「不負責任」、「不足」和「設計差劣」不點名批評賀建奎的實驗,指他未有盡力保護參與者,而且實驗過程「欠缺透明度」,建議獨立審查實驗。諾貝爾醫學獎得主、大會主席 David Baltimore 更稱事件或引來對科研的嚴苛管制,擔憂影響科學自由。此事件也促使科學界再次考慮,生物科技的界限,以及相關法律限制等問題。

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科學巨人離世

今年也有數位對科學有重大貢獻的名人離世。

著名認知心理學家 Anne Treisman 於年初離世,享年 84 歲。Treisman 生前曾與心理學家 Garry Gelade 共同提出特徵整合理論 (Feature integration theory, FIT) ,指人類觀察時是在短時間內將不同特徵整合而成一個完整影象。認知心理學家 Steven Pinker 亦對 Treisman 有極高評價,認為她能以簡單錯視實驗,解釋了人類感知系統的奧妙。

著名宇宙學家史堤芬.霍金也在今年 3 月 14 日安祥離世,享年 76 歲。1963 年確診患上肌萎縮性脊髓側索硬化症的他,曾被醫生判斷只剩下 2 年壽命。雖受疾病困擾下,他仍醉心物理學研究,並提出不少重大理論,包括潘洛斯–霍金奇性定理和霍金輻射等。廣為人知的霍金在 2002 年被選為 BBC 最偉大的 100 位英國人,排名第 25 名。此外,在過去 50 年間,他亦撰寫了多本著作,包括廣為人知的《時間簡史》,以及遺作《Brief Answers to the Big Questions》等,對科學普及貢獻不少。

登月第 4 人 Alan Bean 亦在今年 5 月離世,享年 86 歲。Bean 在 1963 年被選入太空人訓練班,並被選為太陽神 12 號太空人,負責操控登月艇。1973 年,他創下當時紀錄,在太空逗留了 69 日。直至 1981 年,Alan Bean 從美國太空總署退休,專心畫畫,並出版了其著作《Painting Apollo: First Artist on Another World》。

微軟創辦人之一 Paul Allen 也在今年 10 月,離世,享年 65 歲。 Paul Allen 對於電腦普及化功不可沒。他為微軟創造了不少突破性產品,改變了用家的電腦使用習慣。他更在 2003 年成立慈善基金 Allen Institute,專門研究神經科學領域,2013–2014 年,他另外再成立研究機構研究人工智能及疾病等,對世界影響甚為深遠。

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50 年前,人類首次從太空拍下地出 (earth rise) 現象,讓人類思考本身價值,也更留意到自己是宇宙一員,更勇於挑戰困難。2018 年科學界解答不少舊問題,同時也需繼續處理大量新難題,展望 2019 年將會是更具挑戰性的一年,也是人類思考我們前途的重要一年。《立場科學》仝人僅此祝讀者:新年快樂。 

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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