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太空任務的人性啟發

蔡 志浩
・2011/01/09 ・3100字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 522 ・七年級

從地球出發:NASA 任務 50 年》是探索頻道於 2008 年播出的一系列六集紀錄片,從人性而非科技的觀點回顧美國國家太空總署(NASA) 1958 年成立五十年來載人太空任務的歷史。當初電視播出時我曾寫下心得:〈當我們離開地球〉。最近買了這套紀錄片的 DVD,利用 2011 年元旦假期從頭到尾重新看了一次。本文彙整了這次觀看時記錄下來的印象深刻的片段。

一、先鋒英雄(Ordinary Supermen)

1959 至 1963 年間的水星(Mercury)計畫目標是送人上太空。1961 年 5 月 5 日,NASA 準備將搭載太空人 Alan Shepard 的自由七號(Freedom 7)發射升空。發射前出現不少技術問題,拖了數小時仍未解決。控制中心沒人敢作決定,因為之前從未把人放在由飛彈改造的火箭頂端發射過。最後由在太空船中等到受不了的 Alan Shepard 作了決定:就發射吧。資深太空記者 Jay Barbree 回憶,Shepard 在引擎點火前一刻只對自己說了一句禱詞:

「別搞砸了(Don’t fuck this up)。」

二、漫步太空(Friends and Rivals)

1962 年 9 月 12 日,美國總統甘迺迪在演說中宣示將在六零年代結束前登陸月球。他說,「不是因為容易,而是因為困難。」當時 NASA 才剛開始學習如何將人送上地球軌道,很多人覺得這是個傲慢的宣示。參與為登月任務而展開的雙子星(Gemini)與阿波羅(Apollo)計畫、也是最後一位登月的太空人 Gene Cernan 回憶當年計畫成員之間激烈的競爭與緊密的合作時說:

「要做到我們做到的那些事,你必須有一點傲慢。」

三、老鷹號登月(Landing the Eagle)

1967 年 1 月 21 日,阿波羅一號(Apollo 1)任務在地面進行模擬時不幸發生意外,三名太空人死於著火的太空艙內。這是美國第一次有人員在太空任務中罹難。阿波羅計畫太空人 Gene Cernan 回憶:

「阿波羅一號也許是一個催化劑,讓我們重拾心情重新出發。從此以後我們不再只是把任務完成,而是把任務正確地完成。」

1968 年 12 月的阿波羅八號(Apollo 8)任務是人類第一次離開地球軌道,也是人類第一次進入月球軌道。任務指揮官 Frank Boreman 的妻子 Susan Boreman 回憶:

「每次飛行都像是一個大型的家庭宴會,所有的妻子與丈夫、所有的人都來了。」

阿波羅八號任務太空人Bill Anders 回憶他在月球背面看著遠方的地球從月球的地平線升起(Earthrise)時的感觸:

「很諷刺。我們大老遠飛來研究月球,卻發現了地球。」

四、太空前哨站(The Explorers)

1969 年 11 月的阿波羅十二號(Apollo 12)任務太空人 Alan Bean 回憶阿波羅十三號(Apollo 13)的意外時說:

「你是一個太空人,你就得接受大量的風險。如果你不能接受風險,別當太空人。」

1973 年 5 月,美國發射第一個太空站天空實驗室(Skylab)。進入地球軌道後,太空站被發現嚴重受損。NASA 進行了數次把太空人送上軌道修復太空站的任務,終於恢復太空站的運作。退休的任務指揮官 Gene Kranz 回憶:

「太空基本上測試的是我們的生存能力;我們使用非常有限的資源發明新事物的能力。你必須使用每一樣東西,而且必須儘可能用最有效率與效能的方式使用它們。」

五、太空梭起落(The Shuttle)

1981 年 4 月 12 日,NASA 進行第一次太空梭任務(STS-1)。以往的太空計畫都會先進行無人任務再進行載人任務,太空梭第一次進入軌道就載了人。因為風險極高,哥倫比亞號(Columbia)太空梭只搭載兩名組員,John Young 與 Robert Crippen。資深太空記者 Jay Barbree 回憶:

「太空梭的一切都得在第一次任務就開始運作。這是之前沒有過的事。而這兩個〔不怕死的〕白痴就這樣搭上這艘太空船。」

第一次太空梭任務的指揮官 John Young 回憶當時的心情,謙卑地描述這件要極大勇氣才能做到的事:

「我不知道任務是否危險。我們不夠聰明,無法得知它是否危險。」

1983 年 4 月 4 日,挑戰者號(Challenger)太空梭在升空 73 秒後爆炸解體,七名組員全部罹難。美國總統雷根發表如下聲明:

「我們永遠不會忘記他們,更不會忘記今天早晨,我們最後一次見到他們。他們正準備展開他們的旅程,揮別地球,去觸摸上帝的臉頰。」

哈柏(Hubble)太空望遠鏡在 1990 年由太空梭送上地球軌道,開始運作後地面的科學家卻發現哈伯的鏡片規格有誤,以致無法對焦。1993 年負責執行維修任務的太空人之一,Jeff Hoffman,回憶他當初得知哈柏出問題時的感覺:

「怎麼可能發生這種事?我的意思是,難道你們這些傢伙不知道怎麼建造望遠鏡?」

六、定居外太空(A Home in Space)

發現哈柏太空望遠鏡出問題後, NASA 在 1993 年派了一組太空人升空修復哈柏。密集的太空漫步完成後,哈柏終於能夠正常運作。當時的任務科學家 Ed Weiler 回憶他對這問題百出的太空望遠鏡終於沒問題的感覺:

「我的感覺就像,『這不可能。我一定在做夢。沒有東西出錯。這不可能是哈柏。』」

成功完成維修哈柏的複雜任務後,美國與俄羅斯開始聯手打造國際太空站(International Space Station)。俄羅斯經營太空站的經驗比美國多,因此 NASA 派人赴俄羅斯學習。太空梭飛行員 David Wolf 回憶上課時的情景:

「我會看著桌子另一頭的同學,通常是俄羅斯空軍的飛行員。才不過幾年以前,我們接受的訓練還是把彼此從空中打下來。」

2003 年 2 月 1 日,哥倫比亞號太空梭完成任務後重返大氣層時發生意外,七名組員全部罹難。太空梭任務整整暫停了兩年半。2005 年 7 月 26 日, NASA 在哥倫比亞號意外之後第一次發射太空梭。發現號(Discovery)太空梭的指揮官 Eileen Collins 回憶她當時的感覺:

「我們為了國家而飛。我們為了人性而飛。我們為了探索而飛。我們為了許多理由而飛。而我們不會因為意外就停止飛行。」

在第六集的片尾,1972 年最後一位登陸月球的太空人 Gene Cernan 說:

「好奇心是人類存在的本質,長久以來探索就是人類的一部分。太空探索,就像對人生的探索一樣,只要你去嘗試,就是有風險的。我們必須願意去接受那樣的風險。」

而退休的任務指揮官 Gene Kranz 說:

「我們必須繼續向前。在太空中,停下來就是投降。」

延伸閱讀:2010 太空漫遊(二):月球及無垠蒼穹2010 太空漫遊(一):從地球出發我的太空夢當我們離開地球

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本文作者為蔡志浩,原發表於個人部落格Taiwan 2.0

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蔡 志浩
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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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