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如何用生物地理學理論找到賓拉登

鄭國威 Portnoy_96
・2011/05/05 ・1570字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 601 ・九年級

美國追了十年的賓拉登(Osama bin Laden),蓋達(基地)恐怖組織領袖,在5/2號於巴基斯坦的阿伯塔巴德被美國海豹部隊幹掉了。許多人開始討論賓拉登之死的政治影響,不管是在主流媒體上還是網路部落格中,死掉的賓拉登–當然,有人不相信–現在可是最「活躍」的討論主題。然而賓拉登為何能夠躲過美軍長達十年的追蹤?又為何最後會在阿伯塔巴德這個中型城市,而非一般以為的沙漠洞穴中被發現?

2009年2月17發佈的MIT International Review期刊上有一篇研究現在突然受到熱議,因為這篇題為「Finding Osama bin Laden」的論文當初就預測了賓拉登的所在地,而事後看來,竟然蠻準的!

這篇論文由UCLA的Thomas W. Gillespie 跟 John A. Agnew兩位地理系教授帶領另外五位地理系研究生共同完成,他們應用Google 地球以及一般用來預測空間互動、動物遷徙路徑跟植物散佈區位的理論,對賓拉登的資料進行分析。這兩個理論分別是距離衰退理論(Distance-decay theory)跟島嶼生物地理學理論 (island biogeography theory)。簡單來說,根據這兩個理論,研究團隊認為賓拉登不可能離開根據地太遠,也不會離群索居,而是會住在城市裡。

研究團隊根據距離衰退理論,以賓拉登最後一次確定出現的地點為圓心,也就是阿富汗東部靠巴基斯坦的Tora Bora,並以全球為規模,在Google地球上計算出賓拉登在不同範圍出現的可能性,如下圖:

根據這個圖,賓拉登在台灣逛夜市的機率是12%左右

根據上圖,賓拉登在阿富汗或巴基斯坦的機率超過八成,而最有可能的區域則是巴基斯坦西北,靠近阿富汗的的聯邦直轄部落地區(FATA)中的Kurram,機率高達98%。之所以這樣研判,是因為整個聯邦直轄部落地區從1970年代起就不受中央政府控制,是武力伊斯蘭的大本營,而Kurram三面被阿富汗邊界包圍。然後搭配上賓拉登的個人資料,來研判他可能前往的區域。

研究中蒐集到的資料包括:他有6呎4吋高,每天需要洗腎,偏好物理性保護,希望享有隱私,有一小隊保鏢隨伺,傾向於不處於空照看得到的地點。根據這些資料,他們研判賓拉登的住所應該是頗高的樓層、有連上電力網路或是大發電機、圍牆起碼有三公尺高、房舍之間有距離、房間超過三間、外頭植有大樹用來遮蔽視線。

雖然最後賓拉登是在巴基斯坦的阿伯塔巴德被發現,而不是Kurram,不過阿伯塔巴德也在300公里半徑內,在這範圍內賓拉登存在機率為88.9%。另外,研究人員也說「靠近或是就住在大城市裡,可以降低賓拉登行蹤被曝露,或是在小型城市或獨立建築內遭受軍隊襲擊的機會。」他們分析在小型城市裡安全性跟隱私保障都不佳,也缺乏結構完善保護效果好的住所,所以賓拉登不可能如同一般傳說中躲在洞穴中,而該在大城市裡頭。

研究者將300公里半徑內的城市當作島嶼,應用島嶼生物地理學理論,判斷賓拉登可能的遷移範圍。最後再縮小範圍,選定Kurram區的Parachinar城,然後用空照圖找出符合測寫的住宅,只有三棟如下:

雖然沒有真的預測到賓拉登最後地點,但是這研究還是令人驚豔。在資料不多的情形下,研究幾乎準確描述了賓拉登可能出沒的城市大小、住所狀況,大大縮小了偵搜方向。儘管,這些資料跟預測對美國軍方來說只是皮毛,但是就一份由教授指導,研究生主力完成的小論文來說,實在值得鼓勵。

最後,我實在很想問問美國政府,難道不知道把敵人丟進海裡最後敵人都會復活的好萊塢真理嗎?

資料來源:
Osama bin Laden, sasquatch and human biogeography
How A 2008 Geography Class Used Satellites To Find Osama Bin Laden…Sort Of
Geographers Had Predicted Osama’s Possible Whereabouts

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鄭國威 Portnoy_96
241 篇文章 ・ 389 位粉絲
是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。


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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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