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有核不可?

陳 慈忻
・2013/04/20 ・1372字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 567 ・九年級

「反核?擁核?」似乎是2013年最夯的話題,3月9日,全台灣有超過22萬人走上街頭參加「反核大遊行」。事實上,自從2011年日本福島核災(Fukushima nuclear disaster)再次見證了核能對環境和人體健康的威脅,更多人對於核能安全產生疑慮。

不只是台灣,國外對於核能的討論也是沸沸揚揚。「我對於福島核災後,一些對核能不講理的抱怨感到很困擾。」作者卡拉恰(Pushker A. Kharecha)說,他是一名美國太空總署哥達太空研究院的氣候學家。

卡拉恰和他的同事韓森(James E. Hansen)很好奇核能究竟有那些優點可以比過化石燃料。他們在2013年3月15日發表了他們的研究成果《Prevented Mortality and Greenhouse Gas Emissions from Historical and Projected Nuclear Power》中指出核能取代化石燃料,有降低空氣汙染和溫室氣體排放的優勢。

化石燃料會造成空氣汙染是人人皆知,但是核災所造成的影響甚巨,如何能較空氣汙染更有優勢?這兩名科學家以能源使用所造成的「死亡人數」作為指標,發現核能發電所能避免的死亡人數竟然比可能造成的死亡人數還高!

他們找到一篇2007年的文獻資料,呈現了火力發電與核能發電產生每單位能量所造成的死亡人數,它的計算範圍從能源採集到能量的產生,甚至像是煤礦業的意外事件,以及空氣汙染導致的肺癌。

這兩位NASA的科學家根據這些數據,並且結合歷史上化石能源使用紀錄來進行運算。他們問的第1個問題是:如果能回溯歷史,在1971到2009年這段時間所使用的能源都以核能取代化石燃料,能夠挽回多少生命?或者造成更多死亡?

答案隨著研究揭曉,從1971至2009年核能大約造成4,900人死亡,包括輻射造成的癌症、核能電廠的工安意外等;相較於使用化石燃料,在近四十年間竟然可以避免約184萬人死亡。

對於未來的模擬,他們還問了第2個問題:在2010至2050年間,如果將已建置的、計畫建置的核能電廠全部取代為天然氣或燃煤方式發電,會額外造成多少人死亡?結果顯示如果全部以煤炭作為燃料,將至少額外造成439萬人死亡;而儘管天然氣造成的汙染程度較煤炭低,如果以天然氣取代核能,也會比核電多造成42萬人以上死亡。

除了以人體健康作為指標,能源使用對於環境的影響也是研究評估的重點之一,科學家從溫室氣體的角度,發現如果將核能取代為煤炭及天然氣,將會額外造成800~2,400億噸的碳排放,可能導致更嚴重的全球暖化和氣候變遷。

當然,這個研究有一些限制,首先:它沒有考量到未來氣候變遷的影響,除了天災頻繁造成更多死亡,異常天氣也會大幅提升核災的風險;第二:核能的發展比化石燃料晚,核災對人體造成的長期影響也不見得都已經見證;第三:它沒有考慮到人類除了核能和化石燃料以外,使用其他再生能源的情況;第四:這個研究對未來能源使用量的假設,也可能與未來的實際情況有許多差異,譬如人類可能更加浪費或更加環保以及人口母體的增減也會造成影響。

這份研究提供了一個審視核能益處的科學觀點,不代表它證明了核能優勢的全面性,但是它是一個理性討論的機會。不論是擁核、反核或著還有我們想的到、想不到的種種選擇,不管是喜歡自然生態還是為了人類己身,我們都需要理性的反思與討論。

本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

參考資料:

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陳 慈忻
55 篇文章 ・ 0 位粉絲
在丹麥的博士生,專長是用機器學習探索人類生活空間,正在研究都市環境變遷與人類健康的關係。曾擔任防災科普小組編輯、社會創新電子報主編。


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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》