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科学中的“影响”幻觉

斯坦福—政府出资的科学研究涵盖了从基本生理和生物过程研究到满足迫切需要的应用开发的全部领域。由于资源有限,分配当局总是想把更高比例的资金配置给后者。而在当今预算约束吃紧的情况下,偏袒能产生可见短期回报的项目的倾向可以说比以往更加严重。但屈从于此是一个错误。一些科学中最有用的突破都来自对基础研究的持续投资或者不相关努力的副产品。

事实上,评估任何研究项目的影响是十分困难的。哈佛医学院的马克·柯什纳(Marc Kirschner)在《科学》杂志中发表了一篇思想深刻的社论,他指出,“你也许能在好科学发生时认出它,但重要的科学只能在后视镜里看到。”

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甚至杰出研究者也会在做出发现时低估这些发现的重要性。我校微生物学教授萨尔瓦多·鲁里亚(Salvador Luria)是1969年诺贝尔生理学和医学奖获得者,他就调侃过这一现象。他向所有庆祝他获奖的人寄去一幅幽默漫画。漫画描绘了一对坐在早餐桌前的老夫妻。丈夫看着日报,大声说:“了不起的斯科特!我获得了诺贝尔奖!原因是我在1934年所说,所做,所想的东西!”

发现可能来自未曾预料到的方向,因为似乎不相关又模糊的研究领域之间会出现出人意料的互动。在一篇2011年的社论中,法国生物学家弗朗索瓦·雅各布(François Jacob)描述了让其获得1965年诺贝尔生理学和医学奖的研究。他的实验室一直在努力研究一种机制,即在特定环境下让大肠杆菌突然产生细菌性病毒。与此同时,另一个研究小组也在分析大肠杆菌,研究某种酶的合成如何在一种具体的糖面前被诱导的。

雅各布说,“这两个系统看起来相差十万八千里。但将它们并列在一起,就产生了对生命的理解的关键突破。”“操纵子”(operon)的概念就是这样产生的。操纵子是基因簇,其表达受临近的调解基因控制。

另一个体现基础研究协同性和意外性的经典例子是DNA重组技术的起源。DNA重组技术是现代基因工程(有时也被称为“转基因”,简称GM)的鼻祖。它来自数个在20世纪70年代还十分深奥、基本不相关的基础研究领域的发现的组合。酶化学和核酸化学的研究产生了切割和重组DNA片段的技术。分馏程序的进步实现了对DNA和蛋白质的快速侦测、识别和分离。微生物生理学和遗传学知识的积累让人们可以将外来DNA注入细胞,让它们在新细胞中起作用。

其结果是现代生物技术的诞生。在过去40年中,重组DNA技术掀起了大量行业部门的革命,包括农业和制药业。它让我们开发出针对传染病的疫苗和治疗糖尿病、癌症、囊包性纤维症、牛皮癣、风湿性关节炎以及某些遗传病的药物。

另一个例子是杂交瘤的创造,杂交瘤是一种实验室中产生的杂交细胞,它由产生抗体的普通白细胞和癌细胞溶合而成。研究者想结合癌细胞的快速增殖和普通细胞的能力,产生单一的具体“单克隆”(monoclonal)抗体。他们的目标是更多地研究细胞突变率和抗体多样性的产生。

但是,事实上,这些长生不老、能产生抗体的细胞不但可用于科学研究,也是多种医学和工业应用的梦幻技术工具。事实上,该技术已经带来了高精确度诊断测试的发展;美罗华(利妥昔单抗)、爱必妥(西妥昔单抗)和赫赛汀(曲妥单抗)等轰动性抗癌药物;以及被广泛用于治疗癌症和常常导致失明的视网膜疾病的阿瓦斯丁(贝伐单抗)。

柯什纳的社论叹息“将重要性与任何形式的医学相关性等同的倾向”,指出这导致非哺乳类系统的研究被视为“天生低人类细胞研究一等”。结果,简单但信息量巨大的模式系统可能被忽视,基础研究和人类医学的重要联系也有可能被遗漏。

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过���一个世纪中对各种非哺乳类模式系统的研究充分说明了这一点。比如,对秀丽隐杆线虫(一种微型蛔虫)的研究为我们提供了大量关于细胞分化、神经网络、减数分裂和程序性细胞死亡的信息。对果蝇(黑腹果蝇)的研究极大地推进了我们队孟德尔遗传学基本机制的理解。

政府投入研究的资金量是巨大的。在美国,国家卫生研究院(National Institutes of Health)每年支出约300亿美元,而国家科学基金会(National Science Foundation)也会投入70亿美元。在官员们决定如何花钱的时候,明智的做法是看一看后视镜,把钱投给不断推动科学进步的基础研究。