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另澳2018年葡京 为什么科学家要做“没用”的研究?

2020-01-09 11:38:32 来源:网络

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另澳2018年葡京,本文由公众号 “把科学带回家” 提供

给孩子最好的科学教育

科学家为什么要研究没用的东西?他们为什么要研究够不着的星星、看不见的原子?

科学家们为什么要改变果蝇眼睛的颜色?为什么要用不同的东西去刺激海兔?为什么有人要花一生的时间去研究某种单细胞生物身体内的某种化学反应?

这些虚无缥缈的研究和普通人到底有什么关系?他们为什么不去研究和我们日常生活有关的事情呢?

今天我们以医学基础研究为例,看看那些常被人认为是“无用”的基础研究,究竟有什么意义。

简单地讲,科学家做那些和我们生活看起来毫不相干的基础研究,原因就是因为我们不知道我们不知道什么。

对于一些疾病而言,科学家们不知道怎样治疗才是对的,他们甚至不知道这种疾病的原理是怎样的。

天花、脊髓灰质炎、肺炎,还有许许多多可怕的疾病都曾让科学家们束手无策,但是它们大都已经不能再害人了。这都是因为,我们对它们了解地更多。

如果我们知道得更多,我们就能够找到更好的疗法,挽救更多的生命。这就是生物基础研究的意义。

想要打倒癌症、心脏病、艾滋病、关节炎、糖尿病的话,我们还需要更多的知识,我们得知道在细胞里、分子上发生了什么事。

那么,为什么那么多生物基础研究,要用和人类差这么多的细菌、酵母菌、果蝇、老鼠来做呢?

人类是非常复杂的生物,直接用人类做研究不够简单明朗。但是我们身体里的细胞和其他生命都是由相同的基本材料构成的。通过研究那些更加简单的生命体,我们也能了解自己体内细胞的工作方式。

比如,科学家们常常会研究一种叫做大肠杆菌的(e. coli)的细菌,因为它非常适合拿来做研究。一个大肠杆菌就是一个细胞,它比大多数高等生物都要简单。因为不管是大肠杆菌还是人类,组成基因的材料是一样的,所以用大肠杆菌得到的一些研究结果也可以推广到人类身上。

至于果蝇嘛,它比大肠杆菌要复杂很多,不过在实验室里也很容易用它来做实验。果蝇的染色体很容易研究,它们的繁殖又快,所以在比较短的时间里就可以观察它们基因一代代的变化。

小鼠的基因比果蝇更加复杂,研究它们可以给我们带来更多的知识。科学家们培育出了一些专门用来做研究的小鼠品种,还有许多繁育研究用小鼠的工厂。繁育工厂会告诉研究者,这些小鼠的基因、食性和其他信息。

科学家可以改变上面这些动物的某些基因,比如造出巨大的老鼠,或者红眼睛的果蝇,这样就能知道关于基因的更多知识。有一天,这些知识或许能够用在人类身上,被用来研发某些药物,治疗某些疾病。

为什么科学家做研究不能像打游戏一样带着很强的目的性、那么直接爽快呢?

我们在科幻小说里常常看到这样的情节:一个科学家打翻了一根试管,不小心让两种试剂融合在了一起,创造出了奇异的药物。实际上,真正的科学研究里也充满着类似的巧合,许多大发现并不是刻意为之,而是纯粹的偶然。

比如,有一些抗癌药物并不是从事癌症研究的科学家发现的。抗癌药顺铂的发现就是一个意外,当时一个科学家正在研究电场对细菌的影响。他发现这些细菌没法像正常细菌一样分裂,于是开始追踪哪里出了问题。最后他发现原来是铂电极抑制了细菌的分裂。后来人们才发现,含铂的化合物能够防止癌细胞分裂,具有抗癌的效果,所以才研制出了顺铂。

意外发现的抗生素——青霉素

许许多多其他大发现的故事也可以归功于运气和巧合,而不是事先的计划。

在上世纪70年代,加州大学旧金山分校的心血管研究者 julius h. comroe 和宾夕法尼亚大学的麻醉学教授 r. d. dripps 曾经让90个医生列举心血管药物中的10大发现,然后追根朔源,看看它们是不是专门从事这个领域研究的科学家发明的。

结果他们发现,42%的大发现并不是专门从事心血管研究的科学家做出的,这些大发现有很大的偶然性。“没用”的基础研究实际上是我们对未来的投资。

在每一个偶然的大发现背后,都有数不清的默默无闻的科研成果在安静地等待理解它们意义的人出现。

如果大家都一拥而上做目的性很明确、很实用的研究,那些真正有意义的大发现反而可能会被埋没。因为在本质上,很难预测一项科学研究的结果是好是坏。如果你能精确预测一个实验的结果,那这个实验也就不会带来新的知识了。

当然了,并不是所有科学进步都是偶然,也不是靠单打独斗的英雄科学家。许多药物是靠许许多多勤勤恳恳的科学家几十年年的埋头工作才诞生的。

微生物学奠基人路易·巴斯德曾说,“机会是留给有准备的人。”这句话一点也没说错,基础研究就是在让人类变得有所准备,这样才能在罕见的机会来临时敏感地觉察并牢牢把握它们。

所以,那些看起来“没用”的研究,并不总是会没用,只是对于我们目前的知识和技术而言,它们的意义还不能被理解。

放眼到其他科学领域,这个道理也适用。

有了爱因斯坦关于物理学的基础研究(相对论),才出现了原子钟技术,我们才能造出全球定位系统(gps)这种日常技术。

如果没有瑞士欧洲核子研究中心(cern)的众多科学家的“无用”研究,我们就不会有互联网。

如果不是上世纪20年代许多没有留下名字的物理学家对于电子和原子的“无用”研究,就不会有今天的计算机。

让我们用帮助爱因斯坦来到美国的教育家、普林斯顿高等研究院的创始者弗莱克斯纳的话来做总结:

“让我们怀着这样的希望吧,如果不惧艰险地探索无用的知识,它们终会在未来产生反响,就像它们过去向人类证明的那样。”

弗莱克斯纳和爱因斯坦在普林斯顿大学

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图片来源:www.scienceprofessionals.co.uk, smashing magazine, illustration concentration, st helens college, learn genetics utah, wikipedia, hektoen international

参考资料:https://publications.nigms.nih.gov/basicresearch/

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