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外星生命未必外星人—找不到是另一回事

臺北天文館_96
・2012/06/03 ・1592字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 540 ・八年級

且先不管系外行星已找到第幾百顆,還有那「超級地球」的定義、「冷熱適中的適居區」要去哪裡找…等這些話題,暫且都擱置一旁,在我們開始「宇宙中的其他星球上,找得到生命的機率?」這個辯論命題以前,請注意,基本上,或許這終究是沒有太大實質意義的口水戰 – 畢竟我們唯一已知的例子就只有一個 – 唯獨地球而已。再退一步而言,就算在地球以外的地方,生命果然存在,它們一定就要長得很「外星」嗎?難道不能長得很~「地球人」嗎?多年來,人類一直這麼努力搜尋地外生命,是否一向將高張的希望過度膨脹了呢,或許,偶爾值得我們再思。

最近正好有一篇生物分子和生物化學領域的期刊論文觸及這個主題。

所謂「演化」是什麼?論文作者簡言之謂:「化學加上歷史。」而倘若試問:生物學和化學的差異何在?其答案就在於:DNA和RNA。它們是堆疊生命的基礎積木,能記憶並且傳遞遺傳訊息,也使得生物學和化學成為了兩門不同的學科。

DNA結構在地球上發展得非常成功 – 而地球卻是宇宙中,我們唯一已知有生命現象能在其上成長茁壯的地方。既然如此,我們憑什麼說,在宇宙的其他地方,生命有可能是以不同的DNA、用不同的化學積木可以堆疊得起來的呢?換個角度看,如果所謂的外星生命和地球生命的化學基礎積木是相同的,那麼那種外星生命型態,還真的算得上是「新型」的、不同的、有別於地球生命型態的、很「外星」的生命嗎?

界定所謂一種真正新型態的「另類生命」,難道不該是指一種架構和基礎都完全不同的生物學,而且,在一種新型態的另類生命中,不是應該不含任何來自地球生命形態的遺傳訊息才對嗎?

任何新生命型態成形的開始,可能有兩種途徑,其一是藉由「突變」方式,從簡單化學鏈開始,越來越複雜,然後開始在特定位址(bits)記憶結構,然後可能某一天,位址發生缺失或錯置(換句話說-「突變」),進而產生了新結構,新結構可能成功或不成功…總之,這是途徑一;另一種途徑在起始點就佔有優勢 – 它直接從另一種生命萌發,成功地將許多bits重新連結。

但無論哪一種途徑,除了地球以外,目前我們在哪裡都並沒有找到第二個例子可資佐證。

這並不是說宇宙中沒有其他生命,而是說明迄今我們都還沒有找到可辨識的證據,然而,在沒有證據之下討論「機率」,充其量,純粹也只能算是推論而已了。

估算機率需要的是事實證據,目前這個推論有一個問題:我們全部的證據只有一個。在這個基礎下,關於「地球以外,宇宙的其他地區有無生命的機率為何」這道題,其實,應該是我們完全無法估計的。

最近類地行星每天無論在數量或研究方法上都有新的斬獲,指日可待的是,一個岩質、相似於地球、表層又富含有水的行星很快會被發現。屆時,各大媒體無疑會刊出滿版的聳動新聞,但到時候請依然切記:無論那頭條標題怎麼說,它們都並不能向閱聽眾保證:外星生命果然存在。

我們的星系中也許有10億個可居住的行星,但是「可居住」和「到底有沒有人住」兩者間有何關連?恐怕是另一個發人深省的問題。

既然如此.無論最後找到的生命是很地球還是很外星,究竟我們還有什麼理由解釋我們辛苦地要繼續這場漫長的追尋呢?或許是因為,人類心中總有揮之不去的孤獨感,那就像童話故事中小木偶皮諾丘的木匠爸爸,正因膝下無子,更一心一意想創造、想擁有一個「屬於自己的男孩」。聽來有幾分似曾相識,地球人也正有著相同的盼望:有那麼一天,我們將伸手指向天際的某顆系外行星而彼此訴說:因為那裡住著一個和我們的生命型態相同的皮諾丘,所以,我們並不孤單。或許,這將是集體孤單的地球人共同的慰藉。

也許,外星人是真的和我們極其相似,又也許,地球人存在的證據,也正是外星人所汲汲追求,更也許,外星人也有顆孤單的心,需要慰藉。(Lauren譯)

資料來源:中研院天文網, 2012.05.16

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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臺北天文館_96
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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》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》