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科研不該只是為了發表及計畫經費!了解科學基本定義,才能享受科學

活躍星系核_96
・2020/01/17 ・2093字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 547 ・八年級

文/橘子的冒險筆記

2017 年,台灣發生了有史以來最大生物醫學造假事件,國外匿名網站 PubPeer 揭露幾位台灣教授論文上疑似造假的數據,新聞報導出來後,全國譁然,輿論攻擊不斷,教授忙著寫信給出版社勘誤,和出面跟社會道歉。

科學該是什麼?科學家的生活該是什麼模樣?

在我小時候,家家戶戶都會訂小牛頓,裡面精美的頁面和科學的解釋,讓我看得津津有味,當時覺得學習科學新知是件很美好的事,長大後夢想自己能當一個科學家。大學讀完後,順利進入研究所,在台灣讀研究所期間,壓力非常大,除了上課之餘,天天忙著跟學長姐們做實驗,寫論文,和上台報告,這跟想像中書裡寫的那些美好的科學發現和科學家的故事有著巨大的落差。

很多生物實驗的再現性並不高,有時候今天做得出來,明天可能因為一些因素影響,導致無法重複做出來;有些實驗結果跟別人發表的文章結論不同,便不斷覺得自己實驗上有瑕疵,一再重複相同的實驗,直到可以和別人的論點相同為止,尤其是在這領域國際級的大教授論點。

在筋疲力竭之際,有一天,我心裡出現一個很蠢問題:「什麼是科學?難道這就是科學家的生活嗎?」, 於是第二天,我去問了一個系上的教授這個問題,他給我的回答是:「科學就是努力做實驗,寫出論文,然後發表,這樣才可以有計畫經費。」 我不滿意這個答案,所以我決定出國讀書並且尋找這個問題的答案。

發表、計畫經費、主流科學論點的打壓,使研究人員不禁困惑科學的意義。圖/pexels

科學研究就是不斷突破舊有觀點的過程

在美國讀博士班那幾年,這個問題始終一直出現在我腦海中,在一次去別州開會的路上,我鼓起勇氣問了我美國指導老師這聽起來很蠢的問題,他是系上唯一一位從哈佛大學獲得博士學位,滿頭白髮,不修邊幅,但卻對科學充滿無窮熱情的人,我希望他能給我不一樣的答案。

當我問完後,他沉思了一會兒,哈哈大笑,然後問了我另外一個問題:「在回答這個問題前,你得先回答我一個問題,你相信這世界上存在真理嗎?一種宇宙萬物運行的法則。」我猶豫不決地回答:「呃,我想我相信吧。」

我老師繼續說:「很好,既然你相信真理存在這世界上,而科學就是以量化的方式來解釋真理的一套方法,但是由於科學是靠人產生出來的,所以數據都定會存在一定程度的人為誤差。另外,實驗的數據只是數據,我們只能用我們既有認知的知識去解釋和推理它,但這些解釋或推理其實都暫時講得通,它們不一定就是對的,也就是說,好的科學可以帶領我們趨近於真理,但始終無法達到那境界,所以我們的科學最後只能部分解釋一些東西,也正因為科學永遠無法達到解釋真理,所以我們現今的知識都可能有被新的知識推翻的一天。」

當聽完了他的這番話,我鬆了一口氣,內心長久的疑惑終於得到答案。往後幾年,當我有任何新的發現,而這數據和別的論文觀點有出入時,指導老師都會要求實驗必須重複至少三次以上,若這些數據都指向不一樣的觀點,我們就會認為這或許是一個沒有人發現的現象,進而設計更進一步的實驗去推論出新的觀點。從那之後,我也知道所有論文的結論和目前我們所學習的科學知識很可能都是暫時性的一種推論,它不是真理,它還是有可能隨時被推翻。

科學的真正意義不應是順從主流觀點,而是不斷以實驗證明並翻新觀點。圖/pexels

了解科學基本定義,才能享受科學

再回到科學數據造假的這件事來看,若是我指導老師的論點是對的,這表示數據跟解釋是有容許犯錯的空間,它們的產生過程完全是一種「良心」事業,而這些模糊地帶無疑給數據造假一個台階下,在這造假事件爆發後,你很難發現論文作者的意圖是故意造假出漂亮數據,還是實驗疏忽的錯誤,唯有回去檢查實驗錄本上的原始數據,你才能知道作者的意圖。

這意味著原始數據的完整保留和實驗紀錄的整理是科學研究中一個很重要的過程,但是它卻是很容易被忽視的一個環節。尤其是現在的生命科學追求快速發表論文,大量的論文製造已經是這行業中評論教授升等的指標之一,為了累積大量的實驗數據,實驗紀錄已經越來越不受到重視。

離開學校後的這幾年,我一直記得指導老師跟我說過的這些話,永遠對現在學到的知識心存懷疑,永遠抱持著好奇心,學會批判性思考,這將會讓你在科學這條路上充滿著樂趣。

對所學知識保持懷疑,對新知保持好奇心,對研究保持批判性思考,才能真正享受科學的樂趣。圖/pexels
  • 橘子的冒險筆記|一個鄉村長大的小孩,美國生物化學博士畢業,曾在日本和美國工作過,目前任職於美國生技公司,身上有著客家人硬頸熱血的精神,喜歡心理學跟幫助別人,也喜歡做白日夢跟寫作,希望有一天成為大文豪,不過知道目前還是要從寫一些文章開始,希望藉由這些文字能和別人產生共鳴,進而幫助別人成長。個人部落格臉書部落

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活躍星系核_96
756 篇文章 ・ 74 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia


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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》