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先有蛋,才有雞

朱家安
・2012/04/08 ・1269字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 491 ・五年級

UPDATE:Milk Lin和我的學姐Hsien-i Lynn Chiu在下方臉書回應區留言,指出了這篇文章的不少錯誤,感謝他們。

「先有雞還是先有蛋?」這個問題是一個歷史的科學問題︰是否存在有一顆雞蛋,早於任何雞?或者存在有一隻雞,早於任何雞蛋?

我相信,如果物種的區分被基因型和演化路徑決定,那麼,雞在蛋之前出現的機會是微乎其微。

演化學家將生物的遺傳特徵區分為基因型和表現型。基因型(genotype)指個體攜帶的遺傳資訊,表現型(phenotype)則指該遺傳資訊表現在生物體上的結果。個體經由減數分裂形成的配子所攜帶的遺傳資訊是由個體的基因型所決定的,與表現型無關。

個體的基因型在受精卵形成時就已經固定,幾乎不受到後天因素的影響,這也就是為什麼剪掉尾巴的第一代老鼠交配後生出來的二代依然有尾巴。而表現型的顯現則受營養、環境等後天因素所制,如果食物攝取不足,即使擁有容易長高的基因,也不會真的長到一百八、如果受到不可逆的外力破壞,即使擁有長出十根手指頭的基因,也不會真的一輩子都保有十根手指頭。

物種的界定方法在生物學界是爭論中的問題,然而,一個不小的聲浪建議,我們應該使用基因型來區別不同的物種︰當兩個個體的基因型相似到一定程度(或者,在那些重要的地方相似),牠們就屬於同一物種;當兩個個體的基因型相異到一定程度(或者,在那些重要的地方有所不同),牠們就分屬兩個物種。

於是,我們可以將原來的問題寫得更清楚︰

  1. 是否存在有一顆屬於雞這個物種的蛋,它的存在早於任何屬於雞這個物種的雞?
  2. 是否存在有一隻屬於雞這個物種的雞,牠的存在早於任何屬於雞這個物種的蛋?

根據演化論(或者那些奠基在演化論之上的研究),我們知道鳥類的始祖是卵生的爬蟲,因此,顯而易見,第二個問題的答案是否定的︰不會存在有那種x,使得x是一隻雞,而且所有的雞蛋都比x來得晚存在。因為如果x是一隻雞,給定上面談過的分類學,x一定擁有某組特定的基因型(正是這組基因型使得x被分配到「雞」這個物種底下),而因為x的祖先以卵產子,x有很大的機會來自於一顆蛋,再來,因為基因型在成長歷程中不會改變,所以孵出x的那顆蛋一定帶有和x相同的基因型,也就是說,孵出x的那顆蛋一定是顆雞蛋。因此,如果x是隻雞,那麼,在x之前,一定存在有一顆雞蛋。

我們確定不會存在有某隻雞比任何蛋都來得早,然而,類似的推論沒辦法用在第一個問題上︰演化論和現代分類學沒辦法證明說,對於所有雞蛋,都存在有一隻雞比它來得早。因為,生出這顆最早的雞蛋的個體,很有可能不是雞(就演化論而言,必定不是雞),而是某種跟雞非常相似但是恰好尚未跨過遺傳分類學所給予的門檻的鳥類。

因此,給定演化論和遺傳分類學,我們應該相信先有蛋才有雞。重點在於︰

  1. 物種的區別來自於基因型。
  2. 雞的祖先是卵生動物。
  3. 基因型幾乎只在減數分裂時有機會改變,因此,不是雞的東西生得出雞蛋,而不是雞蛋的東西很難孵出雞。

修改自哲學哲學雞蛋糕

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朱家安
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哲學研究生,努力用簡單有趣的方式推銷理性思考和分析哲學。


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

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。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

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。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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科技魅癮_96
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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》