本期杂志
2014年12月号
卷首语
诺贝尔奖钟爱有准备的头脑
采编总监

诺贝尔奖的科学类别,包括医学与生理学奖、化学奖及物理学奖,它们是世界公认的含金量最高的科学奖项,更是众多科学家们梦寐以求的终极目标。只有那些对人类作出重大贡献,以及给科学带来重大突破的发现或发明,才可能获此殊荣。

科 学发现的本质,是揭示现有的自然规律。实现科学发现的过程可归结为三大规律:攻关型、挑战性及意外型。攻关型,设立科研目标及路线图,集中资源,向目标前 进。这一模式最常见的事例为申请基金,科学家为攻破一个目标而战。而科学研究的本质是其不确定性,只可设定方向,不可预设路线,重大的科学发现往往是在征 途上。挑战型,是对前辈的结论及共识的颠覆。意外型,是在研发过程中出现了意想不到的现象或结果,甚至是一个操作失误及错误,导致了与既定研究意图无关或 相反的现象,有的科学家能抓住不放,改变思维,将这些意想不到变成了获得诺贝尔奖的“快乐的意外”。这些“快乐的意外”,只对那些有准备的头脑招手。

艾滋病毒的发现就是一个有准备的头脑邂逅了“快乐的意外”。

艾 滋病在美国出现后,迅速蔓延到全球。科学家们全力以赴,寻找疾病的致病原因。HTLV,人类T淋巴细胞病毒,1977年发现的第一种致病的逆转录病毒。当 时,世界上有两个著名的机构研究逆转录病毒,一个是美国的“国家癌症中心”(NCI),另一个是法国的“巴斯德研究所”,而他们的研究方向均为逆转录病毒 与肿瘤的关系。NCI的加洛教授是HTLV的发现者。作为逆转录病毒的代表,HTLV能导致白血病,并摧毁人类免疫系统,因此不少科学家推测,这一逆转录 病毒最可能是艾滋病的罪魁祸首。

但 法国巴斯德研究所的年轻学者——巴尔-西诺西在心中产生疑问:由HTLV所导致的T淋巴细胞白血病是一种血液系统恶性肿瘤,其特征是刺激淋巴细胞不受控制 地增生并发生癌变,最终导致患者发生严重的免疫缺陷和多系统并发症而死亡。而患艾滋病的病人虽然临床症状为免疫缺陷,与HTLV模型相似,但血液学表现却 恰恰相反,患者的淋巴细胞数量在不断减少。她的思想已开始为科学发现做着准备。

1983年1月,临床医生提供给巴斯德研究所数个来自艾滋病人的淋巴结,而西诺西作为细胞培养及病毒分离技术最娴熟的能手,成为当仁不让的“接球手”(PI)。有准备的技能,为她日后的科学发现赢得了机会。

由 于逆转录病毒的特征是能够产生逆转录酶,从而将病毒RNA逆转录为病毒DNA,再从DNA→RNA→蛋白质进行表达,因此只要找到逆转录酶,就可以肯定逆 转录病毒的存在。逆转录酶大量出现在细胞分裂增殖的阶段,要找到它们,最好的方法就是使细胞大量分裂增殖,而通过细胞培养就可以做到这一点。而HLTV的 特点是,加入白介素2后,可导致淋巴细胞增殖,不做任何处理,培养两个月后,即可获得大量逆转录酶及病毒。

西 诺西并没有像研究HLTV病毒那样将培养物放置数周再收获病毒,而是每隔一两天就观察一次细胞生长情况。经过两周的努力后,她果然在培养基中发现了逆转录 酶的踪迹。看来,艾滋病的“元凶”很快就要现身了。然而,情况却出现了异常:培养基中的细胞开始大量死亡。这是难以解释的。假如这种病毒是与HTLV相 关,它应当会引起细胞大量异常增生,而不是相反。

究 竟发生了什么?在排除了污染及操作失误的可能因素后,她突然意识到,这意味着一种可能的全新病毒导致淋巴细胞死亡。她从巴斯德研究所的血库索取了新鲜血 液,并将分离到的淋巴细胞放入了含有病毒的培养基中。奇迹发生了,培养基中逆转录酶的含量急剧上升,随后又是细胞的死亡,在电子显微镜下,她与导致艾滋病 的HIV第一次狭路相逢。而这一科学发现,让西诺西获得了2008年度诺贝尔医学与生理学奖。

巴斯德研究所的创始人巴斯德曾经说过:“机会永远钟爱有准备的头脑”。西诺西发现HIV的过程,再次实践并验证了大师的格言。

除 了科学发现,推动科学进步的方式还包括科学发明及科学创新。科学发明,是在科学发现的基础上,找到改变自然规律的方法。科学创新,是将科学发明的成果扩大 应用范围。确认HIV属科学发现范畴,它揭示了艾滋病的致病原因这一自然规律;而研究出抗艾滋病病毒的药物则属于科学发明,它改变了HIV的病程这一自然 规律;再把抗HIV的药物应用于其他疾病的治疗,如HBV导致的乙型肝炎,则属于科学创新。纵观诺贝尔奖的获奖历史,因科学发现获奖的比例最高,自成果到 获奖的时间间隔相对较短;因科学发明而获奖的比例较低,获奖的时间间隔较长;而因科学创新而获奖的机会几乎为零。无论是科学发现、科学发明还是科学创新, 在成功实践的过程中,均胶着着攻关、挑战、迎接意外的情节,没有攻关的执着及吃苦精神、没有挑战权威的勇气及气魄、没有拥抱意外的胸怀及眼光,就无法成就 科学突破,更无法获得诺贝尔奖。而这一切,均依赖“有准备的头脑”。

2014年10月,我们有幸采访到了西诺西教授,聆听了诺贝尔奖“降临”到她的故事。

请关注本期人物与学科:《巴尔-西诺西:被病毒改变的人生》

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