运动科学:热爱运动

让我们把注意力转向一些非常相关的快速发展的科学。在世界各地，科学家们正在不知疲倦地研究各种新冠病毒疫苗。我们最近听说了各种候选疫苗，包括Moderna疫苗、辉瑞/BioNTech疫苗，现在又有消息称，牛津大学/阿斯特拉-利康(Astra Zeneca)的疫苗“包括131例Covid-19病例的3期中期分析表明，结合两种给药方案的数据，该疫苗的有效性为70.4%”。来自药学院的Gillies O 'Bryan Tear和我们一起消化了最近的公告以及这实际上意味着什么……

吉利斯-该疫苗通过引入DNA起作用，DNA向细胞发送信息，使冠状病毒产生刺突蛋白。现在，为了进入细胞，牛津病毒通过载体，携带…也可以说是特洛伊木马，实际上是一种不能在人体内复制的灭活病毒。它是一种被称为腺病毒的普通感冒病毒的弱化版本。一旦病毒携带DNA进入宿主细胞，人类细胞，细胞-我们自己的身体细胞-开始在DNA的指令下制造冠状病毒的刺突蛋白。然后人体就会对这种刺突蛋白产生免疫反应，而使病毒失效或阻止病毒感染接种疫苗的人的原因，是因为病毒利用刺突蛋白进入我们的身体。

凯蒂-他们在谁身上测试了这种疫苗?它能保护风险最大的人群吗?

吉利斯:到目前为止，他们已经宣布了三个阶段的试验结果:第一阶段试验;上周发表在同行评议期刊《柳叶刀》(Lancet)上的二期试验详细介绍了该试验的560名参与者，其中一半接种了疫苗;最近，他们宣布了规模更大的第三阶段试验的中期结果，该试验招募了2.4万人，其中一半人接种了脑膜炎疫苗，一半人接种了对照疫苗。总的来说，他们已经招募了成千上万的人，他们计划在全世界招募多达6万人。你问他们是否招募了高风险人群:在第二阶段的研究结果中，他们招募了70岁以上的老年人，以及年轻人;在第三阶段的试验中，他们也招募了老年人。因为他们在世界各地做了这项研究，他们也招募了很多来自不同种族和民族背景的人。众所周知，黑人和少数民族人群感染冠状病毒的风险更高，老年人的风险更大;这是众所周知的。因此，他们已经确保将这些患者群体纳入试验，令人鼓舞的是，从第二阶段的结果来看，我们看到接种疫苗的人对冠状病毒的免疫反应在参加试验的70多岁的老年人中与年轻人一样强烈。 And that's significant because it's well known that older people have a weaker immune system than younger people.

凯蒂:这是为了预防感染，还是为了减轻感染COVID的后果?

吉利斯-中期III期结果显示两者都有。研究表明，根据使用的剂量，它可以预防高达90%的患者出现COVID症状;而且它还可以预防严重疾病，因为在接种COVID疫苗的患者中没有发现严重疾病病例。

凯蒂-安全吗?

吉利斯-第二阶段的结果已经获得了非常详细的安全性数据，并显示疫苗产生了大多数免疫接种或疫苗引起的正常副作用:手臂疼痛，有时发烧一两天，头痛，这些都可以用扑热息痛治疗。所以它看起来是安全的。在这项试验中没有出现严重的不良反应。

凯蒂-那么这个效果如何呢?这些不同的反应率和不同的给药方案是怎么回事?

吉利斯:嗯，他们让患者服用两种不同的剂量:半剂量后是全剂量，然后另一组服用两种全剂量。稍微有点违反直觉的是，他们看到第一组接受半剂量，然后是全剂量的90%的疗效，而接受两个全剂量的患者的疗效较低，为62%。现在疫苗不像常规药物，通常剂量越高，效果越好。发生这种情况可能有一两个科学原因，但他们目前正在调查。但重要的一点是，即使在高剂量高剂量方案中，他们也取得了非常非常好的疗效;因为如果你还记得的话，流感疫苗只能预防50%的病例。因此，它扫除了研制有效疫苗的障碍，在较低剂量下，这一比例为90%;与目前公布的任何其他疫苗一样有效。

凯蒂:为什么半剂量后全剂量似乎比全剂量后全剂量更好，理论是什么?

吉利斯-一种理论是，身体可以对载体产生免疫反应。如果是这样的话，就会降低疫苗的效力，因为它的载体会被人体攻击。现在有可能低剂量方案引起的对载体的免疫反应不如高剂量-高剂量方案那么活跃。这是一种可能的解释，但他们仍在调查中。可能还有其他解释。阿斯利康公司说这项研究最初并不是为了研究低剂量，可能会有一些意外让病人服用了较低的剂量，他们本来打算这样做的;但首先，一个非常大的亚组患者确实接受了较低的剂量，所以这是一个可靠的样本;其次，就批准和这种药物的功效而言，这可能无关紧要，因为他们已经证明它非常有效，监管机构可能会选择批准低剂量因为它已经被证明更有效。我们真的在等待阿斯利康关于发生了什么，确切发生了什么的更多结果。

凯蒂:这是一个公平的问题，可以问你这种疫苗与其他正在制造的COVID疫苗相比如何，还是现在谈论它有点为时过早?

Gillies:从某种意义上说，现在还为时过早，我们从三个不同的项目中发布的三个公告，都是基于临时数据，而不是完整的数据集，所以数字可能会改变。然而，我想谈谈临床试验的效果，在一个非常受控的环境下，和阻止大流行的效果之间的区别，它们是两个不同的东西，牛津阿斯利康疫苗的价格是3美元。它很容易运输，而且有很好的功效。甚至混合有效率也达到70%。这是一个非常好的有效率。因此，即使它在临床试验中的有效率略低，但并不意味着它在控制大流行方面的效果会降低，因为它更容易在世界各地传播。我们需要在世界各地制止这种流行病，而不仅仅是在西方世界。因此，它更便宜、更容易运输的事实可能意味着，在现实世界中，它是更有效的疫苗。如果你能理解这个小小的矛盾。

凯蒂-那还有什么问题吗?因为到目前为止，我们还没有一种疫苗得到监管机构的批准。

吉利斯-我们希望监管部门能在圣诞节前批准其中至少两款。我可以想象，至少在美国有一种或多种信使RNA疫苗的紧急使用授权。英国当局将迅速审查英国牛津疫苗。他们还将审查辉瑞和Moderna的信使RNA疫苗。我认为他们不被批准的可能性很低。他们会通过适当的审查程序，查看所有的数据。其次，当然，正如我之前提到的，我们对疗效和安全性有很多未解之谜。我们需要看到完整的数据集。例如，牛津疫苗对老年人的效果如何?我们从第二阶段的结果中知道老年人有活跃的免疫反应，但这在第三阶段的大型试验中转化为有效性吗? So there are a few unanswered questions still while we wait for the full results.

你知道吗，九个月前，我们甚至不知道我们是否能接种预防冠状病毒的疫苗。因为我们尝试过MERS和SARS-1，但都失败了。9个月后，我们不仅知道我们可以有效地接种疫苗，而且在9个月内，我们已经进行了第三阶段的试验，成千上万的患者参与了试验，我们即将获得监管部门的批准。这是一个前所未有的成就。

火山爆发的一个显著例子是庞贝城，这座罗马城市在大约2000年前被维苏威火山喷发摧毁。庞贝古城特别有趣，因为火山灰最终保存了这座城市的遗迹和许多居民，为今天的科学家和考古学家提供了丰富的资源。最近，庞贝考古公园又出土了两具保存完好的遗骸。凯蒂·海勒采访了考古学家艾玛·波默罗伊和火山专家杰斯·约翰逊……

艾玛:所以他们发现的是两具遗骸，就像你说的，他们是两名男性，其中一具年纪较大，可能在30到40岁之间，另一具年纪较小。在他二十岁左右的时候。现在他们真正发现的是，如果你愿意的话，这些人的尸体被火山灰覆盖后留下的空洞。然后尸体腐烂了，骨头还在那里。所以当他们找到这些空洞的时候，他们要做的就是把材料倒进去，把那个空洞铸造出来。通过这样做，他们可以看到这些人身体的实际形状。

凯蒂-杰西，火山爆发是如何在这么短的时间内冻结一座城市的?

杰西:火山喷发最致命的危险之一是火山碎屑密度流。这有点像流动，像雪崩，但它是由火山灰和巨石组成的，还有致命的气体，都是几千度的高温，以每小时几百公里的速度移动。非常大的火山碎屑密度流可以形成数十米厚的火山灰沉积物。在庞贝，维苏威火山有一次大喷发，产生了这些火山碎屑密度流。在这种情况下，庞贝城的居民可能会被高温瞬间杀死，但他们很快就被埋在了灰烬中，整个城市也一样。这就是保存它们的原因。

凯蒂-艾玛，从这样的发现中我们能得到什么信息，比如，这个古城的人们的生活是什么样的?

艾玛:很多。我的意思是，这些人令人兴奋的是，就像我说的，你在这些模型中也能看到他们的骨架。因此，我们不仅可以看到骨骼残骸，并分析它们，以了解死亡年龄，个体是男性还是女性，以及他们生活的各个方面。那么他们健康吗?他们患关节炎了吗?诸如此类的问题。但是因为我们也有他们身体的模型，我们可以看看其他的东西，比如他们穿的是什么?在这种情况下，老人穿着一件羊毛斗篷，看起来像。我们也许可以看到一些我们无法从骨骼上轻易分辨出来的东西，比如人们的体型和体格。然后所有其他的证据都被保存了下来。 So there's really remarkable sort of, everyday objects that come from Pompeii, including things like wooden furniture, and the remains of food, still in the bowls on tables, in some cases. It's really a whole host of evidence that actually, usually we don't get preserved in the archaeological record.

凯蒂-现在，杰西和艾玛，我想把这个问题告诉你们，因为在我们的论坛上，彼得一直在想关于火山灰的问题。他说，挖掘庞贝古城必须清除大量的火山灰。那你怎么处理它呢?你怎么处理它?他认为它可能是一种土壤改良剂。艾玛，你可能会像考古学家一样处理搬运泥土之类的事情。这些东西会怎么样?

艾玛-这是个好问题。我真的很想知道庞贝古城的材料会发生什么。所以通常在挖掘中，我们通常只是移除正常的土壤和沉积物。通常情况下，除非我们挖掘的东西是为了展示而暴露在外面，比如圣托里尼或庞贝古城，我们实际上会把我们挖出来的洞填回，部分原因是在某些情况下保证它的安全，有时是因为要在上面进行新的建筑工程，有时可能是为了保护我们为子孙后代发现的遗迹。所以我们经常把材料放回去。同样重要的是要记住，许多考古发掘都没有我们在庞贝看到的那种规模。你知道，这真的是一个持续了这么长时间的了不起的项目。这是一个很好的问题。至于庞贝，我不知道，但我很想知道。

在我们的移动中的人们在节目中，我们听到科学挑战了我们对人类最早的祖先何时离开非洲大陆的理解。

马修:传统观点认为，非洲大迁徙发生在大约5万年前，这种观点并不完全正确。越来越多的考古和化石证据表明，我们更早地离开了非洲，大约在六万五至七万年前一直来到澳大利亚北部。情况正变得越来越复杂。看来我们离开过很多次，有人把尸体扔回了非洲。它使这幅复杂得多的图画变得更加复杂。

这是马克斯·普朗克化学生态学研究所的马修·斯图尔特(Mathew Stewart)的话，他特别提到了在阿拉伯半岛一个古老的湖泊中发现的令人惊讶的猿人脚印，他们认为这些脚印可以追溯到大约12.5万年前。这与之前认为的非洲大迁徙发生在5万到6万年前的观点不一致。因此，为了找出关于我们的祖先如何在地球上移动的其他科学揭示，凯蒂·海勒采访了剑桥大学的艾玛·波默罗伊……

凯蒂-这是马克斯·普朗克化学生态学研究所的马修·斯图尔特，他特别谈到了在阿拉伯半岛一个古老的湖泊中发现的人类足迹。艾玛，我们回到你的话题。我们现在所了解的远古祖先是如何在世界各地迁徙的，大致情况是怎样的?

艾玛——正如刚才提到的，有一段时间我们认为我们并没有真正走出非洲，那是我们最初进化的地方，直到最近——我们指的是5万年前。但实际上，我们得到了各种各样的证据，表明人类确实在更早的时候就走出了非洲。但问题是这些迁徙有多持久?例如，我们在希腊发现了一些早期现代人的遗骸，距今21万年前。所以它的年龄大概是我们之前认为的四倍，但有一段时间没有其他证据。所以也许这些早期的迁徙并不是成功的殖民。

凯蒂-哇。那是很久以前的事了，这让我有点困惑。但是我们的现代祖先同种猿人，他们是如何在不同的大陆上生活的呢?因为我猜只有步行的地方，但如果路上有大量的水怎么办?

艾玛-是的。例如，人类很早就到达了澳大利亚，那里的一些最早的证据可以追溯到65000年前。当然，从亚洲大陆到那里要跨越多个大水域。所以我们假设他们一定有某种船只。我们没有任何证据。它们可能是由有机材料制成的，所以没有保存下来，任何关于船只的描述都是后来才出现的，但这确实是唯一合理的解释，可以解释为什么他们到达了澳大利亚这样的地方。

凯蒂-那美洲呢?

艾玛:我们曾经认为人类是在大约一万年前或者更早的时候才到达美洲的。他们从西伯利亚穿过一座当时在那里的大陆桥。然而，我们现在得到的一些证据表明，这些迁徙可能发生得更早。最近有一项对来自墨西哥的证据的研究，可以追溯到26500年前。我们最初认为人们一定走的一条路线是所谓的无冰走廊。所以在那个时候，大陆桥被冰原覆盖着。在某些时候，走廊打开了，人们可以走下去。但考虑到我们现在有了这些相当早的日期，另一个假设是人们实际上是沿着海岸线走的。

凯蒂:一旦人类遍布全球，那人类开始定居的时候呢?我们对从狩猎采集的生活方式到开始务农的转变了解得多吗?

艾玛-是的，我们有。还有一些非常有趣的证据来自考古学，但补充了古代DNA，特别是真正了解这些过程是什么样的。例如，在欧洲和亚洲，人们赖以为生的驯化动植物，来自西南亚的黎凡特地区。很长一段时间以来，人们一直在争论，这是通过扩散进入欧洲的吗?或者实际上是农民从黎凡特迁移到欧洲，带来了他们的农业技术?基因证据显示了一些非常有趣的事情。因此，这确实表明，确实有人类迁移到欧洲，在某些地方，他们几乎完全取代了现有的狩猎采集者。一项对来自英国的遗骸的研究表明，可能90%的原始狩猎采集者被这些新来的农民所取代。

凯蒂-那当时的其他人类呢?因为我们不只是在讨论智人，我们真的。

艾玛:如果你在20年前问这个问题，我们会说，嗯，那只是现代人，当时欧洲和亚洲有尼安德特人，也许还有另一种叫做直立人的物种还在亚洲。但在过去的20年里，确实有一些令人难以置信的发现。所以我们现在有了另一个物种，弗洛勒斯人，他们活到了大约5万年前。在菲律宾的吕宋岛也有吕宋人。纳勒迪人大约在23万年前生活在非洲。我们有旺德丹尼索瓦人，这种神秘的物种最初只是从亚洲大陆的DNA中发现的。我们也有证据表明直立人确实还在亚洲的部分地区，比如爪哇，直到大约11万年前。所以，当我们研究最初的扩散时期时，欧洲、亚洲和非洲被一系列与我们密切相关的物种所占据。直到最近，我们才成为仅存的幸存者。

凯蒂-所以人类运动不仅仅是智人。艾玛·波默罗伊，非常感谢。

最近，人们对足球运动员头球及其对大脑健康的影响产生了一个集体意识问题。去年,格拉斯哥大学发表的研究显示职业足球运动员死于神经退行性疾病的可能性是常人的3.5倍。现在，科学家们想在这项研究的基础上进行一项长期研究，观察人们的大脑随时间的变化。有证据表明，在体育界，女性比男性更容易遭受脑震荡，这对女足球运动员和头球相关的风险意味着什么?凯蒂·海勒采访了东安格利亚大学领导这项研究的迈克尔·格雷。

迈克尔:所以我们认为头球会导致一种叫做次脑震荡的创伤。以脑震荡为例，脑震荡是一种轻微的创伤性脑损伤。它有很多症状，比如头痛，头晕，感觉像在雾中。这种情况的发生是由于大脑神经元受损的直接结果。亚震荡性损伤的发生是因为我们受到的撞击较小，不会造成全面的脑震荡，但仍有损伤。他们的想法是，日复一日，年复一年地头球，大脑中积累的神经退化最终会导致痴呆。

凯蒂-你怎么知道的?目前我们有什么证据?

迈克尔:直接的证据将来自动物模型。通常在小鼠和大鼠中，可以引起不同种类的头部损伤。我们可以观察动物的行为，然后我们观察大脑，我们可以看到大脑中的tau蛋白。我们可以看到大脑中的淀粉样蛋白，我们知道那里已经发生了退化。

凯蒂:所以这些堆积或斑块似乎与阿尔茨海默氏症或痴呆症等疾病的退化有关。对吗?

迈克尔:是的，完全正确。当神经受损时，我们会经历一个叫做沃勒氏变性的过程。神经死亡，神经断裂。神经中还有一种成分叫做tau蛋白或淀粉样蛋白，它们是不可溶的。所以它们实际上停留在神经元周围。它们附着在血液供应上，阻止血液供应，阻止神经功能，导致其他神经元死亡。

凯蒂-好的。因此，在头球的潜在长期影响和大脑问题之间有相当多的证据。但是性别差异是从哪里来的呢?

迈克尔-是的。所以我们认为性别差异是非常重要的，这已经得到了研究。我的意思是，事实上大多数关于脑震荡，运动相关神经退化的研究，都是在男性身上进行的。因此，我们关注的一个领域是，如果你看一下痴呆症的统计数据，特别是在英国，61%的痴呆症患者是女性。部分原因是女性寿命更长，而且很明显，这是一种疾病，年龄越大，发病率越高。这可以解释部分原因，但不能解释这一比例的所有差异。我们要研究的另一件事是脑震荡本身。我们知道女性比男性更容易受到脑震荡的影响。如果我们把这两件事放在一起，女性比男性更容易承受与运动相关的神经变性的影响就说得通了。这就是为什么我们真的需要研究它。

凯蒂:如果你是一个赌徒，你知道性别差异背后的机制吗?因为我猜有生理上的原因，但是荷尔蒙的变化是否可能与此有关?这是怎么呢

Michael -如果你观察损伤的机制，你必须把大脑想象成碗里的果冻。如果我拍碗的侧面，里面的果冻就会晃动。果冻里的神经，也就是大脑，它们受损了。现在，如果我们有一个更强壮的脖子，比如，你就能承受头部气泡效应。因此，与肌肉较弱的人相比，大脑的摆动较少。我们知道，平均而言，女性的肌肉比男性少，尤其是颈部。这是一个方面。

如果我们从生理上看，我们认为女性的生理周期有问题。所以随着荷尔蒙周期的变化，我们认为女性实际上可能更容易患脑震荡，因此可能会产生神经退化的影响，这取决于她们的周期。

凯蒂:这对未来的体育运动有什么影响?因为我猜你无法消除风险，对吧?我想一定是为了缓解。

迈克尔-不，你说得很对。这一切都是为了降低风险。在我们真正采取措施之前，我们需要了解风险。这里的想法是首先暴露在伤害中。所以我们能做的最重要的事情之一就是减少头球的机会。以儿童为例。就我个人而言，我认为小孩子不应该头球。我认为我们可以用另一种方式进行培训。例如，在我们开始头球之前，我们可以加强颈部肌肉。我们可以做一些事情，比如减少练习中的头球次数，增加练习之间的时间，在那里一个人可能会头球。 And I think just by doing that alone, we will be making a difference.