編按：《天氣之書》以編年形式講述一百個具有里程碑意義的時刻，標註了氣候與人類生活共同演化的歷史。一篇一個歷史時刻，皆以一張主題圖片搭配六百到八百字的短文呈現。本文摘錄：一九八三年〈核子冬季〉。

摧毀氣候又一招──核子冬季

一場完美的冷戰風暴、環境的考量、氣候科學的演變，在一九八○年代初期一併爆發，導致一種新型的環境威脅預警──核交換後的大火，可能引發「核子冬季」。

在核子戰爭中起火的城市會升起大量濃密的煙雲，導致地球冷卻，引發饑荒等更糟糕的情況。這種概念來自於一系列早期的論文，並逐漸演化，其中以一九八二年的分析論文〈核戰後的大氣：正午的微光〉（“The Atmosphere After a Nuclear War: Twilight at Noon”）為濫觴，作者為大氣科學家保羅．克魯琛（Paul J. Crutzen，b.1933）與約翰．布力克思（John W. Birks，1946）。一九七○年代初，克魯琛因為確認了可能破壞臭氧層的化學反應而聲名大噪，該研究也讓他與同僚共同獲得一九九五年的諾貝爾化學獎。

走走走，來去禁用核武

然而，核子冬季的假設，是因為卡爾．薩根（Carl Sagan，1934-1996）的參與而廣為人知。薩根和其他四位作者在一九八三年十二月二十三日的《科學》發表論文：〈核子冬季：數次核子爆炸的全球性後果〉（“Nuclear Winter: Global Consequences of Multiple Nuclear Explosions”），薩根在《漫步》（Parade）雜誌的特別報導與電視節目上提出警告，表示數百萬人都面臨著這項威脅。他，以及一名與他抱持相同看法的蘇聯物理學家維塔利．金茲堡（Vladimir Alexandrov，1938-85）共同前往梵諦岡並出席各種場合，想促成禁用核武。

別打啊！再小的核戰都不行！

但經過深入的科學分析探討，原先的末日式後果愈來愈微妙；另一位著名的氣候科學家史蒂芬．史奈德（Stephen H. Schneider，1945-2010）認為比較可能發生「核子秋季」。另一方面隨著蘇聯解體，核戰的威脅也逐漸消退。

最近，由艾倫．羅巴克（Alan Robock，b.1949），以及當初和薩根一同發表一九八三年論文的歐文．布萊恩．東（Owen Brian Toon，b.1947）進行的氣候模擬指出，就算是有限的核交換，都會造成長達十年的災難性氣候崩潰。原因為何？核子火焰的煙會上升到海拔四十公里高處，已經超過了能由降雨迅速沖刷的範圍。

《天氣之書》延伸閱讀

• 1941年〈俄羅斯的「冬將軍」〉p.133
• 2006年〈設計的氣候？〉p.179

本文摘自《天氣之書：100個氣象的科學趣聞與關鍵歷史》，時報出版，2018  年 10 月出版。

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為什麼有些人吃不胖，有些人沒抽菸卻得肺癌，有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢？這一切都跟我們的基因有關！無論是想探究生命的起源、物種間的差異，乃至於罹患疾病、用藥的風險，都必須從了解基因密碼著手，而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上，DNA 解碼從 1953 年的華生（James Watson）與克里克（Francis Crick）兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構，闡述 DNA 是以 4 個鹼基（A、T、C、G）的配對方式來傳遞遺傳訊息，並逐步發展出許多新的研究工具；1990 年，美國政府推動人類基因體計畫，接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入，到了 2003 年，人體基因體密碼全數解碼完成，不僅是人類探索生命的重大里程碑，也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成，卻因為基因定序技術的突飛猛進，使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展，早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位，但無法排序；直到 1977 年，科學家桑格（Frederick Sanger）發明了第一代的基因定序技術，以生物化學的方式，讓 DNA 形成不同長度的片段，以判讀測量物的基因序列，成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求，出現了次世代定序技術（NGS），將 DNA 打成碎片，並擴增碎片到可偵測的濃度，再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速，且成本更低，讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對，解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤，也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面，儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因，但對於改善個體健康仍有積極的意義，例如：若透過基因檢測，得知將來罹患糖尿病機率比別人高，就可以透過健康諮詢，改變飲食習慣、生活型態等，降低發病機率。又如癌症基因檢測，可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測：前者可偵測是否有單一基因的變異，導致罹癌風險增加；後者則針對是否有藥物易感性的基因變異，做為臨床用藥的參考，也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者，基因檢測後續的生物資訊分析，包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等，對臨床醫療工作都有極大的助益。

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同，而不同族群之間更存在著基因差異，使得歐美國家基因庫的資料，幾乎不能直接應用於亞洲人身上，這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」（Taiwan biobank），希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起，中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」（TPMI），希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫，促進臺灣民眾常見疾病的研究，並開發專屬華人的基因型鑑定晶片，促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人，這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者，超過 99％ 是來自中國不同省分的漢族移民人口，其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫，其中，漢族的全部遺傳變異中，有 21.2％ 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因；3.1％ 的人有癌症易感基因，比一般人罹癌風險更高；87.3％ 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性，例如：若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型，醫生在開藥時就能使用替代藥物，避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰：個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門，但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上，存在著道德倫理的考量，例如：研究用途的資料是否能放在病歷中？個人資料是否受到法規保護？而且技術上各醫院之間的資料如何串流？這些都需要資通訊科技（ICT）產業的協助，而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言，建議患者做基因檢測是因為出現症狀，希望找到原因，但是如何解釋以及病歷上如何註解，則是另一項重要議題。

從人性觀點來看，在技術更迭演進的同時，對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生？回到了解病因的初衷，在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時，家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等，都是值得深思的議題，也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好，因此，基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統，以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡，將是下一個基因時代的挑戰。

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