淋巴水肿

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TUhjnbcbe - 2020/6/3 13:46:00
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□果壳科技小组

生理学或医学奖:

让人类远离寄生虫

数千年来,寄生虫引发的疾病一直是全球一项重大的卫生问题,对全球最贫穷人口的影响尤其严重。年诺贝尔生理学或医学奖的获得者针对破坏性最大的几种寄生虫病所研发的疗法,使治疗这些疾病的手段得到了革新。

威廉·坎贝尔和大村智发现了一种名为阿维菌素的新药。阿维菌素的衍生物从根本上降低了盘尾丝虫症(河盲症)和淋巴丝虫病(象皮病)的发病率,同时在治疗一系列其他寄生虫病时也有效果。屠呦呦发现的青蒿素则能显著减低疟疾患者的死亡率。这两个发现为人类对抗这些每年影响数亿人的疾病提供了有力的新手段。它们对提升人类健康、减少患者痛楚方面的意义是无法估量的。

寄生虫可导致毁灭性疾病

很多种寄生生物都会导致疾病,其中医学上极为重要的一类寄生生物就是寄生虫,据估计全世界有1/3的人受寄生虫影响,特别是生活在撒哈拉以南非洲、南亚以及中南美洲的人。

河盲症和淋巴丝虫病就是两种由寄生虫导致的疾病。正如其名,河盲症(盘尾丝虫病)会造成患者角膜感染,最终导致失明。而全世界感染淋巴丝虫病的人约有1亿,这种病会导致慢性肿胀,造成终生的红斑并致残,包括象皮病(淋巴水肿)以及阴囊鞘膜积液。

疟疾伴随人类的历史和我们自己的历史一样漫长。这是一种经蚊子传染的疾病,病原体是一种单细胞寄生生物。这种生物会入侵红细胞,导致发烧,在严重情况下会造成脑损伤和死亡。全世界最易感染的人口中,有超过34亿人面临疟疾感染风险,每年有超过45万人死于疟疾,其中绝大多数是儿童。

从细菌、植物到新型抗寄生虫疗法

能持久治疗寄生虫病的方法在过去几十年里取得的进展有限,而年诺奖得主的发现彻底改变了这一状况。

日本微生物学家大村智是分离天然产物的专家,他专注于研究链霉菌。链霉菌是一类生活在土壤中的细菌,能够产生包括链霉素在内的多种抗菌物质(链霉素获得了年的诺贝尔奖)。利用自己在大规模培养、鉴定这些细菌方面的非凡能力,大村从土壤样品中分离了链霉菌的新菌株,并成功在实验室进行了纯培养。他从数千种不同的纯培养中筛选了50株最有前途的菌株,并后续分析它们在对抗有害微生物方面的能力。

在美国工作的寄生虫生物学家威廉·坎贝尔拿到了大村智的链霉菌菌株并探索了它们的能力。他发现其中一个菌株产生的一种成分能有效对抗家养和畜牧动物的寄生虫。这种生物活性物质被纯化出来,并被命名为阿维菌素。阿维菌素随后被进一步化学修饰成为一种叫“伊维菌素”的物质,变得更加有效。后来,人们在被寄生虫感染的人类身上试验伊维菌素,发现它能有效地杀死寄生虫蚴。大村智和坎贝尔的贡献使一类能有效对抗寄生虫病的新药得以被发现。

在过去,疟疾一般依靠氯喹或奎宁来治疗,但这些治疗的有效率逐渐下降。到了19世纪60年代后期,彻底消灭疟疾的努力宣告失败,这种疾病又开始重新抬头。在那时,来自中国的屠呦呦将视线转向传统草药,希望从中找到研发疟疾新药的机会。通过在感染动物身上进行的大规模的筛选,植物*花蒿的提取物成为了一个有趣的候选。然而,实验结果并不稳定。因此屠呦呦翻检了古代文献,并从中找到线索,成功地提取到了*花蒿中的活性物质。屠呦呦第一次展示了这种后来被称为青蒿素的物质具有很高的抗疟原虫活性,无论是在受感染的动物还是人体内都是如此。青蒿素代表着一类新的抗疟疾物质,它们可以在疟原虫发育的早期阶段快速地杀死它们,而这也解释了它们对重症疟疾空前的疗效。

阿维菌素、青蒿素与全球健康

阿维菌素与青蒿素的研发从根本上改变了寄生虫疾病的治疗。现在,由阿维菌素衍生的伊维菌素在全世界被寄生虫困扰的各个地区广为使用。伊维菌素对一系列寄生虫都非常有效,副作用较少,而且在全球各地都可获得。治疗是如此成功,以至于这些疾病已经到了被消灭的边缘。而这是人类医学史上的一大壮举。每年大约会有2亿人感染疟疾,而青蒿素也在世界上所有疟疾流行地区得到使用。单是在非洲,就意味着每年有10万以上生命得到拯救。

物理学奖:

揭开中微子的“变身”奥秘

年诺贝尔奖物理学颁发给了梶田隆章和阿瑟·麦克唐纳,奖励他们分别身为各自团队中的核心研究者,和同事一起发现了中微子振荡,在粒子物理领域开辟了新的疆土。

狩猎的号角吹响在地球深处的巨大设施中,成千上万的人造眼睛全神凝视,等待着揭示中微子秘密的时机。年,梶田隆章的团队证明,中微子似乎会发生转化,它们在飞向日本超级神冈探测器的路上变换了身份。被超级神冈探测器捕获的中微子是在宇宙射线和地球大气层的相互作用中诞生的。

而在地球的另一边,加拿大萨德伯里中微子观测站的科学家们则在研究从太阳过来的中微子。年,阿瑟·麦克唐纳所带领的研究小组也证明了中微子会切换身份。

这两项实验一同发现了一个被称为“中微子振荡”的新现象。它带来了一个影响深远的结论:长期被认为没有质量的中微子,其实必须是存在且有质量的。这个结论无论是在粒子物理领域,还是我们对宇宙本身的理解,都具有开创性的意义。

中微子的存在

我们生活在中微子的世界中,每一秒都有数万亿的中微子从你身体中穿过。你既看不到它们,也感觉不到它们。中微子以近乎光速的速度在空间中穿行,却很少和周围的物质发生作用。

一些中微子在宇宙大爆炸时就已诞生了,而在此后,太空和地球上的很多活动——超新星爆发、大质量恒星死亡、核电站内的核反应以及自然发生的放射性衰变——还会持续不断地创造出另一些中微子。甚至在我们的身体里,因为钾的同位素的衰变,平均每秒钟就有个中微子释放出来。抵达地球的中微子,绝大多数来自于太阳内部发生的核反应。它是宇宙中数量第二多的粒子,仅次于光子。

然而很长时间里,人们甚至不确定中微子是否存在。相反,当奥地利理论物理学家沃尔夫冈·泡利(年诺贝尔物理学奖得主)提出这种粒子的存在时,其目的主要是为解释β-衰变过程中的能量守恒而做出的绝望尝试。他猜想,一部分丢失的能量是被电中性的、弱相互作用的、质量很小的粒子带走了。泡利自己都不怎么相信真的存在这种粒子。他自己曾这么说过:“我做了一件可怕的事,我假设了一种不能被探测到的粒子。”

不久之后,意大利物理学家恩里克·费米(年诺贝尔物理学奖得主)提出了一个精妙的理论。这个理论中就包含了泡利假设的那种质量很小的中性粒子,它被称作中微子。没有人预想到,这种微小的粒子同时革新了理论物理学和宇宙学。

直到25年后,人们才真的发现了中微子。机遇降临于20世纪50年代,新建成的核电站中涌出了大量的中微子。年6月,两位美国物理学家,弗雷德里克·莱茵斯(年诺贝尔物理学奖得主)和克莱德·科温给泡利寄了一封电报——他们的探测器检测到了中微子的痕迹。这一发现表明,幽灵般的中微子是真实存在的粒子。

中微子谜团

年诺贝尔物理学奖的获得者,解决了一个长久以来困扰众人的中微子谜团。从年起,科学家们理论计算出了太阳核反应中诞生的中微子数量(正是这个反应让太阳发光)。但地球上的测量发现,超过三分之二的中微子不见了。中微子究竟哪儿去了?

关于中微子转变类型的假说,长期以来只是一个假说——直到更庞大、更复杂的设备登场。为了去除宇宙辐射和周围环境中自发的放射性衰变造成的噪音影响,人们在地下建造了巨大的探测器,夜以继日地搜索着中微子。然而,要从万亿假信号中分离出少数真实的中微子信号是一项艰难的技艺,就连矿坑中的空气和探测器本身的材料都会有天然的痕量元素自发衰变,干扰测量。

超级神冈探测器位于东京西北部千米处的一个锌矿之中,于年投入使用。而在安大略省一处镍矿中构筑的萨德伯里中微子观测站,则于年开始运行。它们会一同揭示中微子变色龙般的神秘本质。而这项发现年就被授予了诺贝尔物理学奖。

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